[공학나라] 기계 공학 기술정보

리벳 이음

개요

리벳은 강판 또는 형강 등을 영구적으로 결합하는데 사용하는 기계요소로서 구조가 비교적 간단하고 잔류변형이 없기 때문에 응용 범위가 넓다. 자루는 머리 쪽보다 끝 쪽이 약간 가늘게 되어 있으므로 목 밑으로부터 리벳 길이의 1/4이 되는 곳에서 측정한 리벳의 지름을 호칭 지름으로 한다. 

특징

- 잔류 변형이 생기지 않으므로 취약 파괴가 일어나지 않는다.

- 구조물 등에서 조립할 때에는 용접이음보다 쉽다.

- 경합금과 같이 용접이 곤란한 재료에는 신뢰성이 있다.

머리 모양 및 제조 방법에 의한 분류

제조 방법에 따라

상온에서 성형되는 비교적 작은 지름 (1~13[mm]) 의 냉간 성형 리벳과

가열해서 만든 큰지름 (호칭 지름 10~44[mm]) 의 열간 성형 리벳으로 나눈다.

열간 성형 리벳

고온에서 머리부분을 성형한 리벳

냉간 성형 리벳

냉간 가공에 의해 머리부분을 성형한 리벳

리벳팅 작업 (riveting)

리벳이 들어갈 구멍을 뚫는다. 리벳구멍은 지름 20mm까지는 펀칭으로 구멍을 뚫고 리벳구멍은 리벳지름보다 1∼1.5mm정도 크게 뚫는다. 

뚫린구멍을 리이머로 정밀하게 다듬는다. 

리벳을 구멍에 넣고 양쪽에 스냅(snap)을 대고 때려서 머리부분을 만든다.

리벳지름 10mm이상인 것은 열간 리벳팅, 그 이하인 것은 냉간 리벳팅 한다.

리벳의지름 25mm까지 손으로 작업할수 있다.

기밀을 필요로 하는 경우 코오킹과 플러링을 한다.

강판의 두께가 5mm이하인 경우에는 코오킹의 효과가 없으므로 종이, 천, 석면 같은 패킹재료를 사용한다.

코오킹 (caulking)

기밀을 필요로 하는 경우에는 리벳팅이 끝난뒤에 리벳머리의 주위와 강판의 가장자리를 정과 같은 공구로 때리는 작업을 코오킹이라 한다. 강판의 가장자리를 75°∼ 85°가량 경사지게 놓는다. 

플러링 (fullering)

기밀을 더욱 완벽하게 하기 위하여 끝이 넓은 공구로 때리는데 이것을 플러링이라 한다.

솔리드 리벳

위에서 설명한 리벳은 모두 솔리드형 리벳이고 튜브형의 블라인드 리벳과 나사산이 있어 볼트를 사용할 수 있는 블라인드 리벳 너트도 있다. 

도금의 기초

도금의 두께는 매우 얇으므로 보통 단위는 마이크로 미터 μm 를 사용한다. 마이크로는 미크론이라고도 하며 10^-6 을 나타내며 1m 의 10^-6 은  1mm의 10^-3 이며 1/1000 mm 가 된다.

도금의 과정 

도금의 일반적인 과정은 어떤 도금이든 비슷하다 

산세 - 수세 - 도금 - 수세 - 크로메이트(후처리) - 수세 - 탈수,건조

*산세 : 도금 전에 제품표면에 묻어있는 녹이나 기름 등을 산으로 제거하는 과정

*크로메이트 : 도금한 제품의 내식성을 높이기 위하여 크롬피막을 입히는 과정 (대표적으로 천연색, 백색, 흑색, 국방색)

도금의 종류 

도금의 종류는 크게 나누어 전기도금, 화학도금, 용융도금등이 있다. 

전기도금 : 동도금, 니켈도금, 크롬도금, 공업용 (경질) 크롬도금, 아연도금, 주석 도금, 금/은도금, 카드뮴 도금 등

화학도금 : 전기가 통하지 않는 제품 (플라스틱, 목재, 섬유, 종이, 도자기, 석고 유리등) 을 화학도금액에 넣어 도금

용융도금 : 말 그대로 비철 금속을 녹여서 도금할 제품을 넣어 용융금속의 피막을 입히는 것 (전신주.가로등, 가드래일, 건축자재등)

도금의 용도와 장단점 

카드뮴 도금 (Cadmium plating)

사진 : http://www.electroloh.com/cadmium.html

카드뮴 도금은 환경적인 독성으로 인해 사용이 점차 줄어드는 추세이다. 그러나 항공우주 분야 및 군용 볼트, 너트 에서는 아직도 널리 사용되고 있으며 상당히 많은 미국의 군사 (MIL) 및 해군 규격 (NAVY) 에서는 여전히 사용되고 있다. 카드뮴 도금은 증기뿐만 아니라 부식생성물 역시 매우 유독하므로 인체 접촉부위가 있는 부품에 도금해서는 안 된다. 

카드뮴 도금의 주 목적은 대기 부식으로부터 강과 주철을 보호하는 것이다. 카드뮴은 접촉 저항이 낮고 납땜성도 우수한 편이라 전기분야에도 사용이 가능하다. 이 도금은 얇은 두께로도 매우 우수한 부식 저항성을 가진다. 윤활성이 좋고 부착이 잘되지 않아 나사산 조일 때 신뢰할만한 토크를 줄 수 있다. 그리고 다양한 색깔로 염색될 수 있다. 카드뮴 도금은 다른 것과 비교하여 작업하기 쉽다. 환경적인 문제로 재질의 특성이 비슷한 금 코팅으로 대체될 수 있지만 페인트 베이스로는 사용될 수 없으며 알다시피 너무 비싸다. (하여간 좋은 건 몸에 안좋거나 비싸다) 

카드뮴도금은 일반적으로 하지도금을 하지 않고 소재금속에 바로 카드뮴을 도금한다.

아연 도금과의 비교

카드뮴 도금은 아연 도금에 비해 비용은 많이 들지만 매우 큰 장점 2가지가 있다. 수소취성을 일으키는 정도가 덜하며 카드뮴 부식생성물은 부피기준으로 볼 때 아연에 비해 덜하다는 것이다. 

수소취성이 아연보다 매우 적어 항공기 부품과 같이 특별히 취성을 중시하는 제품에 사용될 수 있다. 산세 및 도금 과정에서 주로 수소취성이 발생된다. 수소취성 제거 방법은 재질의 상태에 따라서 열처리 조건 즉 온도와 시간을 달리하여 가열하여 제거한다. 그리고 아연도금보다 납땜성이 좋아 전기기 부품의 도금에 적합하다. 

카드뮴은 일반적인 옥외 대기 환경에서는 아연도금 제품에 비해 방식성이 떨어질 수도 있으나 해양 환경, 알칼리성 환경, 옥내 대기 환경에서는 우수한 방식성을 나타낸다. 또 해수 중에서의 부식에는 카드뮴이 아연보다 절대적인 우위성을 발휘되며 도금 후 크로메이트 처리를 실시하면 내식성이 더욱 강화된다.

관련규격

AMS-QQ-P-416 :  PLATING, CADMIUM (ELECTRODEPOSITED)

MIL-STD-870 : CADMIUM PLATING, LOW EMBRITTLEMENT, ELECTRO-DEPOSITION

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참고사이트

https://en.wikipedia.org/wiki/Plating#Cadmium_plating

http://www.cotec.co.kr/kor/products/product12.html

http://sfnews.co.kr/news/view.html?skey=%BE%C6%BF%AC%B5%B5%B1%DD&smode=82&section=82&category=87&no=2604

크롬 도금 (chrome plating)

개요

장식용으로 사용하는 크롬도금과 공업용으로 사용하는 경질 크롬 도금이 있다. 보통 장식용으로 사용하는 크롬 도금은 장식의 목적으로 니켈 도금 위에 10 마이크로미터 정도로 수행하면 거울과 같은 표면을 가진다. 예를 들면 자동차 핸들이 있다. 강에 도금할 경우에는 부착력 향상을 위해 구리 도금을 하고 니켈 도금을 한다. 경질 크롬도금은 앞선 장식 목적과 달리 최대 1000 마이크로미터 의 니켈 도금으로 마찰이나 마멸 성능을 향상이기 위해 산업용 장비에 많이 사용된다.

장식용 크롬 도금 (도금이 얇지만 멋지다) 경질 크롬 도금 (멋없지만 도금이 두꺼워서 강하다)

장식 크롬도금 

두께는 0.05 에서 0.5 ㎛ 가 있으나 보통 0.13~0.25 ㎛ 가 많이 사용된다. 대게 니켈 도금 위에 적용된다. 강, 알루미늄, 플라시팀, 구리 합금, 아연 합금 등에 적용된다. 장식용 도금은 매우 강한 부식성을 가지고 있어 차량용 부품, 주방 용품등에 사용된다. 대기 중에서 변색이 안되고 색상이 아름답고, 내구성, 내마모성과 내식성이 좋다.

*도금층을 필요이상 두껍게 하면 도금면에 핀홀 (PIN HOLE), 균열 등이 많게 되므로 도금두께가 0.5㎛이하로 한다. 

공업용 (경질) 크롬도금

코팅되는 소재에 따라 경도가 65-69 HRC 가 되어 무척 단단하다. 보통 두께는 200~600 um 이며 극한 마모 환경에서는 1000 um 나 그 이상도 한다. 두께가 두꺼워지면 표면 결함이 증가하고 거칠어진다. 그리고 소재에 핀홀이나 갈라짐이 있는 경우, 크롬도금의 부착성이 나빠진다. 

코팅을 한 후에 전체 두께를 일정하게 조절하고 형상 정확도를 위해 그라인딩을 하거나 거친면을 매끄럽게 하기 위해 랩핑을 하기도 한다. 

특징

경도가 크고 마찰계수 작아 내마모성 뛰어나다. 내열성, 내식성이 좋다.

전착시 발생하는 내부응력으로 Hv 700-1.000의 고경도가 가능하다.

염산이외의 산에 부식이 않된다.

다른물질이 쉽게 떨어지는 이형성이 좋아 금형에 사용되기도 한다.

균일전착성, 피복력등 도금 성질이 대단히 나쁘다.

적용부품

각종 Stopper등 충격을 받는 부품

제품 등으로 부터 항상 마찰이 있는 부품

공정

황산기가 첨가된 무수크롬산 (CrO3) 용액에서 6가크롬 (Cr+6) 을 전기적으로 환원시키는 방법을 사용한다. 

철강 또는 납합금등 불용성 양극을 사용하여 도금액속의 크롬산에서 전기분해에 의해 크롬을 석출 표면에 도금한다. 

Cu, Ni 등은 하지도금 없이 직접 두껍게 도금한다.

내식성

공업용 크롬도금은 일반적으로 도금층에 갈라짐이 발생한다. 이 갈라짐은 도금두께가 50㎛ 까지는 소재까지 관통하고 있어서 침입한 액에 의하여 소재가 부식된다. 예를 들면, 철에 크롬도금 한 것을 물속에 담궈 놓았을 경우, 크롬도금의 핀홀이나 갈라짐이 소재까지 관통되고 있지 않다면, 도금면은 부식되지 않는다. 그러나 만일에 소재까지 관통된 핀홀이나 갈라짐 같은 것이 있다면 물속에 전해질에 의해 철, 크롬사이에서 국부전지가 형성되어 철이 급속하게 용해된다. 공업용 크롬도금의 갈라짐은 도금의 조건 이외에도 도금 후의 그라인더 연삭 같은것에 의해서도 달라진다. 그라인더 연삭으로 끝맺음질을 한 도금면은 100㎛ 도금두께에서 갈라짐이 소재까지 관통되어 있을 경우가 대부분이며, 때로는 200㎛의 두꺼운 도금에서도 좋은 내식성이 얻어지지 못할 때가 있다. 더욱이 도금의 내식성에는 도금의 밀착성도 관계되고 있다. 이 때문에 도금두께는 충분하더라도 두께에 관계없이 소재가 전기화학적으로 급속하게 부식 당하는 경우가 가끔씩 나타나게 된다.

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참고 싸이트

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

http://blog.daum.net/cial-chem/16

개요

축방향으로 장착되는 스냅링 반경방향으로 장착되는 E 클립과 스냅링

스냅링 장착 및 제거용 플라이어

Spiral retaining rings

Beveled ring 의 최소 및 최대 장착 위치

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

종류

https://www.rotorclip.com/metric.php

http://www.smalley.com/retaining-rings/constant-section-rings

http://www.smalley.com/retaining-rings/spirolox

국내 판매 업체

http://kr.misumi-ec.com/vona2/detail/110300258330/

http://www.daedongci.com/sub02/sub0201.jsp

http://www.kyungjinbolt.com/p6.html