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ISO 7380-1 대 ISO 7380-2: 표준 나사와 플랜지 둥근머리 나사의 구조적 차이 이해
ISO 7380은 조달 및 엔지니어링 문서에서 자주 혼동되는 두 개의 개별 부분으로 게시되어 공동 성과를 저하시키는 잘못된 대체 사항으로 이어집니다. ISO 7380-1은 플랜지가 없는 일반 돔형 헤드가 있는 버튼 헤드 소켓 캡 나사를 정의합니다. 헤드 베어링 표면은 돔 자체의 원형 아래쪽으로 제한됩니다. ISO 7380-2는 돔형 헤드 아래에 통합 와셔 플랜지를 추가하여 동일한 공칭 나사 크기에 대해 헤드 직경에 비해 베어링 표면 직경을 약 30% ~ 40% 증가시키는 플랜지 변형을 정의합니다. 이 차이는 외관상의 차이가 아닙니다. 플랜지는 접합 표면의 압축 응력 분포를 근본적으로 변경하고 별도의 와셔 없이 스크류가 더 부드러운 모재 재료에 사용하기에 적합한지 여부를 결정합니다.
ISO 7380-1에 지정된 헤드 높이는 명목상 나사 직경의 1/4과 같습니다. 이는 머리 높이가 명목 직경의 약 2/3인 ISO 4762 소켓 헤드 캡 나사보다 훨씬 낮습니다. 이렇게 줄어든 헤드 높이는 버튼 헤드 디자인의 기능적 특징을 정의합니다. 얕은 카운터보어 포켓에 사용할 수 있고, 조립 표면에 로우 프로파일 외관을 제공하며, 인접한 슬라이딩 구성 요소 또는 커버와의 간섭 위험을 줄입니다. 균형은 비례적으로 더 짧은 육각 소켓 결합 깊이로, 이는 최대 설치 토크와 달성 가능한 예압을 직접적으로 제한합니다. 이는 순전히 로우 프로파일 외관을 기준으로 버튼 헤드를 선택할 때 자주 건너뛰는 확인 단계입니다.
베어링 응력 한계: ISO 7380 버튼 헤드에 와셔가 의무화되지 않은 표준에도 불구하고 와셔가 필요한 경우
헤드 아래에서 발생하는 베어링 응력 ISO 7380 나사 버튼 헤드의 베어링 영역은 나사가 견딜 수 있는 보증 하중에 비례하여 더 작기 때문에 설치 중 동일한 공칭 직경의 ISO 4762 소켓 캡 나사보다 더 높습니다. 이 베어링 응력이 접촉 영역에서 접합 재료의 압축 항복 강도를 초과하면 헤드는 각 열 주기 또는 진동 이벤트와 함께 점차적으로 표면에 박혀 예압을 제거하고 눈에 띄는 외부 손상 징후 없이 접합 이완을 유발합니다.
| 조인트 재료 | 압축 항복 강도(MPa) | ISO 7380-1의 위험(세탁기 없음) | 권장 조치 |
| 구조용강(S275) | 275 | 낮음 | 표준 설치 허용 |
| 알루미늄 6061-T6 | 276 | 보통 (M5 이하) | ISO 7380-2 플랜지를 사용하거나 M5 이하의 경우 와셔를 추가하세요. |
| 알루미늄 5052-H32 | 193 | 높음(모든 크기) | 와셔 또는 플랜지 헤드 필수 |
| 마그네슘 합금(AZ31) | 97 | 매우 높음 | 헤드 유형에 관계없이 대형 OD 경화 와셔 필요 |
| 엔지니어링 플라스틱(PC/ABS) | 55~75 | 매우 높음 | 금속 인서트 또는 관통 볼트 구성 필요 |
ISO 7380-2 플랜지 버튼 헤드는 별도의 느슨한 와셔 구성 요소 없이 경량 합금 어셈블리의 베어링 응력 문제를 해결하기 위해 특별히 개발되었습니다. 일체형 플랜지는 공칭 크기에 따라 베어링 면적을 약 1.6~1.9배 증가시켜 베어링 응력을 비례적으로 줄이고 나사가 매립 위험 없이 전체 보증 하중에서 사용될 수 있는 모재 재료의 범위를 확장합니다.
ISO 7380 나사에 대한 속성 클래스 선택: 버튼 헤드 응용 분야에서 10.9가 항상 8.8보다 우수한 것은 아닌 이유
ISO 7380 둥근 머리 나사는 탄소강 및 합금강의 속성 등급 8.8 및 10.9와 오스테나이트계 스테인리스 등급 A2-70 및 A4-70으로 상업적으로 생산됩니다. 대부분의 단추 헤드 조인트의 제한 요소는 나사의 인장 용량이 아니라 소켓의 비틀림 용량이기 때문에 모든 구조적 패스너 응용 분야에 사용할 수 있는 가장 높은 속성 클래스를 지정하려는 본능은 ISO 7380 단추 헤드의 경우 특히 문제가 됩니다. ISO 7380 버튼 헤드의 육각 소켓은 동일한 공칭 직경의 ISO 4762 캡 나사보다 소켓 깊이가 약 37% 더 짧습니다. 10.9등급 나사가 내하중 예하중을 달성하기 위해 14~16N·m의 설치 토크를 요구하지만 짧은 소켓이 소켓 왜곡이 시작되기 전에 10~12N·m만 견딜 수 있는 경우 더 높은 특성 등급은 역효과를 낳습니다.
따라서 ISO 7380 속성 클래스 선택에 대한 실제 지침은 다음과 같습니다.
- M3~M6 범위: 속성 클래스 8.8은 대부분의 응용 분야에 적합합니다. 이러한 크기의 소켓 깊이는 올바른 크기의 마모되지 않은 육각 키를 사용할 때 소켓 손상 위험 없이 8.8 방지 하중에 대한 안정적인 토크 전달을 제공합니다.
- M8 ~ M12 범위: 더 큰 절대 소켓 깊이가 더 높은 토크 요구 사항에 충분한 맞물림을 제공하기 때문에 속성 클래스 10.9가 실현 가능해졌습니다. 그러나 소켓 상태를 엄격하게 모니터링해야 합니다. M8 이상에서 마모된 육각 키는 단일 설치 이벤트로 10.9 등급 ISO 7380 소켓을 벗겨낼 수 있습니다.
- 작은 직경에서 최대 예압이 필수인 경우: ISO 7380의 속성 클래스를 업그레이드하는 대신 동일한 위치에서 ISO 4762 소켓 캡 나사로 전환하는 것을 고려하십시오. ISO 4762의 더 높은 헤드 높이는 10.9등급 설치 토크를 안전하게 전달하는 데 필요한 소켓 깊이를 제공합니다.
- 스테인레스강 등급(A2-70, A4-70): 스테인리스 탭 구멍의 스테인리스 버튼 헤드에는 마모를 방지하기 위해 고착 방지 화합물과 설치 속도 제어가 필수입니다.
ISO 7380 나사의 표면 처리 옵션과 치수 규정 준수에 미치는 영향
ISO 7380은 코팅되지 않은 상태에서 나사의 기계적 및 치수 특성을 지정하며, 제조 후 적용되는 표면 처리는 치수 준수 여부를 확인할 때 고려해야 하는 외부 표면에 재료를 추가합니다. 치수 및 성능에 미치는 영향과 함께 ISO 7380 둥근 머리 나사에 가장 널리 적용되는 코팅 옵션은 다음과 같습니다.
- 흑색 산화물: 모든 표면에 0.0005mm 미만을 추가하며 스레드 등급이나 헤드 치수 준수에 측정 가능한 영향을 미치지 않습니다. 무반사 검정색 외관이 지정된 실내 기계 조립품, 공구 고정 장치 및 전자 인클로저를 위한 표준 마감입니다.
- 아연 전기도금(투명 또는 노란색 크롬산염): 표면당 5~12미크론을 추가합니다. 6g 스레드에서 10미크론 이상의 도금은 꽉 끼거나 게이지 오류가 발생할 위험이 있으며 도금 여유를 제공하기 위해 기본 나사를 6e 공차 등급으로 생산해야 합니다.
- 니켈 도금: 면당 8~15미크론의 밝고 부식 방지 표면을 생성합니다. 피부 접촉이 있는 응용 분야의 니켈 도금 버튼 헤드는 EU REACH Annex XVII Entry 27에 따른 니켈 방출 준수 여부를 테스트해야 합니다.
- Dacromet/지오메트 플레이크 코팅: 총 두께가 8~20미크론으로 적용되어 수소 취화 위험 없이 500~1,000시간의 염수 분무 저항성을 제공합니다. 더 높은 마찰 계수(0.12 ~ 0.16)는 토크 사양에서 고려해야 합니다. 동일한 설치 토크는 아연 도금 나사에 비해 예압이 약 15% 적습니다.
- PVD 코팅(TiN, CrN, DLC): 1~4 마이크론으로 적용되는 PVD는 무시할 만큼의 치수 성장을 추가하는 동시에 1,500~5,000HV의 표면 경도를 제공합니다. 고급 사이클링 부품, 의료 기기 및 정밀 광학 기기에 사용됩니다.
ISO 7380 설치를 위한 카운터보어 및 여유 구멍 설계: 가장 일반적인 도면 오류 방지
ISO 7380 둥근 머리 나사는 돔형 머리가 아래로 들어가거나 조립 표면과 같은 높이에 있는 카운터보어 구멍에 가장 자주 설치됩니다. 이러한 카운터보어의 형상은 엔지니어링 도면에서 일상적으로 잘못 지정됩니다. ISO 7380 카운터보어 사양에 대한 가장 일반적인 세 가지 도면 오류와 그 결과는 다음과 같습니다.
- 공칭 헤드 높이와 동일한 카운터보어 깊이 지정: 나사와 가공된 카운터보어의 치수 공차로 인해 돔은 표면 위로 약간 돌출되거나 플러시 아래에 위치합니다. 일관된 플러시 또는 아래 장착을 보장하기 위해 카운터보어 깊이를 지정할 때 올바른 관행은 공칭 헤드 높이에 0.1mm ~ 0.2mm를 추가합니다.
- 돔형 헤드에 평평한 바닥 카운터보어 사용: 바닥이 평평한 원통형 카운터보어는 둘레 가장자리에서만 돔과 접촉하여 응력을 집중시키는 선 접촉을 생성하고 전단 하중 하에서 나사 머리에 측면 안정성을 제공하지 않습니다. 올바른 카운터보어 직경은 공칭 헤드 직경보다 0.3mm ~ 0.5mm 더 큽니다.
- 카운터보어 위에 육각 키 접근 여유 공간을 지정하지 못했습니다. 카운터보어 위로 5mm ~ 8mm의 여유 공간만 제공하는 설계에는 볼 엔드 육각 키(전달 가능한 토크를 25% ~ 30% 감소) 또는 T 핸들 육각 드라이버가 필요합니다. 두 가지 모두 지정된 설치 토크에서 고려해야 합니다.
비표준 ISO 7380 변형: 맞춤형 헤드 직경, 확장된 소켓 깊이 및 저자기 옵션
ISO 7380에 정의된 표준 치수 시리즈는 고정된 헤드 직경과 높이 비율을 갖춘 공칭 크기 M3~M16을 다룹니다. 많은 정밀 엔지니어링 응용 분야에서 이러한 표준 비율은 설계 요구 사항과 최적으로 일치하지 않으며 특정 기능 요구 사항을 해결하기 위해 버튼 헤드 형태의 맞춤형 변형이 지정됩니다.
베어링 면적 증가를 위한 확장된 헤드 직경
버튼 헤드 돔 프로파일을 유지하면서 ISO 7380 표준 이상으로 헤드 직경을 늘리면 베어링 면적이 훨씬 더 높은 패스너가 생성되어 부드러운 소재 적용 시 별도의 와셔가 필요하지 않습니다. 표준 ISO 7380 헤드 직경의 1.5배 ~ 2.0배의 맞춤형 헤드 직경은 맞춤형 다이의 냉간 압연을 통해 가능하며 5,000개 이상의 배치로 상업적으로 생산됩니다. 의도된 로우 프로파일 외관을 유지하려면 헤드 직경이 증가할 때 비례적으로 돔 프로파일을 재설계해야 합니다.
더 높은 토크 전달을 위해 확장된 소켓 깊이
소켓 깊이가 ISO 4762 표준과 일치하거나 이에 근접한 ISO 7380 프로파일 헤드를 생산하면 캡 나사의 소켓 결합 및 토크 용량과 함께 버튼 헤드의 로우 프로파일 외관을 제공하는 하이브리드 형상이 생성됩니다. 이 비표준 구성은 최대 예압이 필요하지만 ISO 4762 나사의 돌출된 원통형 머리가 허용되지 않는 응용 분야에 사용됩니다. 증가된 소켓 깊이는 콜드 헤딩 툴링에서 더 큰 헤드 높이를 지정함으로써 달성됩니다. 일반적으로 크기 M4~M8에 대해 ISO 7380 표준보다 0.5mm~1.5mm 더 추가됩니다. Suzhou Anzhikou의 자체 툴링 기능을 통해 맞춤형 소켓 깊이 사양을 헤딩 다이 설계에 통합하고 생산 출시 전에 첫 번째 품목 검사를 통해 검증할 수 있습니다.
저자성 및 비자성 등급
표준 오스테나이트계 스테인리스강 ISO 7380 나사s 냉간압조 공정 중에 형성되는 변형으로 인한 마르텐사이트로 인해 낮지만 0이 아닌 투자율을 갖습니다. MRI 장비, 자력계 어셈블리 및 정밀 나침반 기기에 적용하려면 진정한 비자성 ISO 7380 버튼 헤드에는 포스트 헤딩 솔루션 어닐링 또는 316LN 또는 904L과 같은 초오소나이트 합금 등급 사양이 필요합니다. 이러한 비자성 변형은 고객 사양에 따라 소규모 배치로 생산되는 맞춤형 품목이며 완성된 나사의 투자율을 확인하려면 헬름홀츠 코일 측정 또는 보정된 투자율 측정기가 필요합니다. 표준 홀 효과 자석 테스트는 정밀 기기 사양에 맞지 않는 작은 투자율 증가를 감지하기에는 충분하지 않습니다.
