[공학나라] 기계 공학 기술정보

점 용접 (spot welding)

저항 용접의 일종으로 모재들을 국부적으로 전기를 통하면 눌린 부위가 저항의 역활을 해서 열이 발생해 모재가 녹아 붙는 용접이다. 영어로는 RSW (resistance spot welding) 이라고 한다. 

보통 두 개의 전극을 눌러서 수행하며 0.5~3 mm 두께의 시트 재질에 적용된다. 동합금의 전극이 사용되며 높은 전류를 통하게 해서 녹인다. 이 방법의 장점은 많은 양의 에너지가 매우 짧은 시간 (약 10~100 msec.)에 사용이 되어 용접부를 제외한 모재의 다른 부분이 뜨거워지지 않는 장점이 있다. 

(아크 용접 직후에는 모재를 손대기가 어려울 정도로 뜨거워 조심해야 된다.)

판재 용접에 많이 사용되며 대표적인 예로는 자동차 차제 용접이 있다.

참고사이트

https://en.wikipedia.org/wiki/Spot_welding

http://egloos.zum.com/khanic/v/1693804

http://blog.naver.com/PostView.nhn?blogId=chochono1&logNo=220534016067&parentCategoryNo=43&categoryNo=&viewDate=&isShowPopularPosts=true&from=search

http://www.hongik-mad.com/tboard/board/view.php?no_id=34&b_id=b8&keyword=&start=20&category=

http://goodb1.tistory.com/entry/%EC%8A%A4%ED%8F%BFSpot%EC%9A%A9%EC%A0%91%EC%9D%98-%EC%9B%90%EB%A6%AC-%EB%B0%8F-%ED%8A%B9%EC%A7%95

https://m.blog.naver.com/PostView.nhn?blogId=starletzzang&logNo=120200445894&proxyReferer=https%3A%2F%2Fwww.google.co.kr%2F

단일 전단 (single shear) 이중 전단 (double shear) 설계

볼트나 리벳의 전단 설계는 아래 두가지 방법이 있다. 

단일 전단 (single shear) 구조

가장 간단한 구조

이중 전단 (double shear) 구조

단일 전단 구조에 비해 복잡하지만 구조적으로 안정된 설계.

볼트의 전단 강도를 2배로 하는 효과가 있다.

(보통 전단강도를 인장강도의 60%로 보기때문에 상대적으로 약한 전단강도를 보충해주는 설계이다.)

기타

아래 싸이트는 단일 및 이중 전단 구조의 하중을 자동으로 계산해주는 싸이트이다 (편하다). 

http://www.amesweb.info/StressStrainTransformations/Shear-Stress.aspx

단일 전단 구조 (single shear)

이중 전단 구조 (double shear)

참고싸이트

http://www.globalsecurity.org/military/library/policy/army/fm/3-34-343/chap9.htm

http://www.engineeringarchives.com/les_mom_singledoubleshear.html

볼트의 전단강도 (shear strength)

대부분의 표준 체결류는 전단 강도가 규격화 되어있지 않다. 이에 반해 리벳 같은 경우는 전단 강도 시험을 해서 비교적 잘 표준화 되어 있다. 

전단 강도는 보통 인장강도의 60% 수준으로 가정하여 설계를 많이한다.

아래 그림의 이중 전단 (double shear) 설계 예에서 보다 바람직한 설계는 우측이다. 전단 부위에 나사산이 적은 것이 좋다 (유효 단면적이 넓게 된다).

출처

https://www.fastenal.com/content/documents/FastenalTechnicalReferenceGuide.pdf

전단강도 (shear strength)

말 그대로 전단 강도이다. 예를 들어 가위로 종이를 자를 때 종이의 전단강도를 넘어서면 종이가 잘린다. 

인장강도는 당겨서 파단이 되는 개념이고 전단강도는 잘려서 파단이 되는 개념이다.

예1) 볼트 전단강도 계산식

인장강도와 전단강도와의 간단한 관계식은 보통 아래와 같다.

아래 표에서 보면 cast iron을 제외하고 전단강도는 인장강도 보다 모두 작다. 전단 항복 강도 역시 인장 항복 강도에 비해 작다.

여담

von Mises 등가 응력 이론을 적용하면 전단강도는 인장강도x0.577 이다. 그러나 실제는 이와 다른데 이러한 이유는 von-Mises 등가 응력 "이론" 이기 때문이다. 다른 이론을 적용하면 0.577은 다른 값으로 바뀌기도 한다. 전단강도에 대한 시험값이 있다면 이를 이용하면 제일 좋지만 보통 인장시험결과만이 많기 때문에 이 값에서 전단강도를 이론을 적용하여 추정하기도 한다. 

출처

https://en.wikipedia.org/wiki/Shear_strength

스트레인 게이지 측정값

스트레인 게이지에서 측정하는 값은 공칭 변형율 (engineering or nominal strain) 이다. 

진변형율 (true strain) 이 아니다. 물론 간단한 수식을 통해 쉽게 진변형율로 변경될 수 있다. 그러나 5% 이하 (50000 x e-6) 의 변형율에서는 두 값이 크게 차이가 나지는 않는다.

출처

https://www.researchgate.net/post/if_i_measure_strain_using_strain_gauge_then_is_it_a_true_strain_or_an_engineering_strain