나사 롤링은 절단 나사 가공과 비교하여 스테인레스강 볼트의 피로 저항성을 어떻게 향상시킵니까?

나사산 롤링은 나사산 형성 방식 및 그에 따른 재료 특성과 관련된 몇 가지 주요 요소로 인해 절삭 나사산 가공에 비해 스테인리스강 볼트의 피로 저항성을 크게 향상시킵니다. 스레드 롤링이 어떻게 피로 저항을 향상시키는지에 대한 분석은 다음과 같습니다.

냉간 가공을 통한 소재 강화
스레드 롤링은 볼트 표면에 압력을 가하여 스레드를 생성하고 재료를 원하는 스레드 모양으로 소성 변형시키는 냉간 성형 공정입니다. 이러한 냉간 가공은 스테인리스강의 가공 경화를 유도하여 표면층의 경도와 강도를 증가시킵니다.
냉간 성형 나사산은 압축 잔류 응력이 더 높습니다. 즉, 반복 하중(반복 응력) 하에서 표면이 균열될 가능성이 적어 볼트의 피로 저항이 향상됩니다. 이와 대조적으로 컷 스레딩은 재료를 제거하여 스레드를 더 약하게 만들고 반복적인 하중으로 인해 균열이 발생하기 쉽습니다.

재료 제거 없음 = 연속 입자 구조
스레드 롤링에서는 볼트에서 재료가 제거되지 않습니다. 대신 재료가 옮겨져 나사산을 형성합니다. 이는 나사산의 윤곽을 따르는 스테인리스강의 연속적인 입자 구조를 보존합니다.
이러한 연속적인 결 흐름을 유지함으로써 압연된 실은 더 강해지고 피로에 대한 저항력이 더 커집니다. 반면, 컷 스레딩은 입자 구조를 절단하여 시간이 지남에 따라 피로와 파손에 더 취약한 응력 집중 지점을 생성합니다.

매끄러운 표면 마감
롤링된 스레드는 일반적으로 절단된 스레드에 비해 표면 마감이 더 매끄럽습니다. 표면이 매끄러울수록 주기적인 하중을 받는 동안 응력 집중 요인으로 작용할 수 있는 미세한 노치나 도구 자국과 같은 표면 결함이 더 적다는 것을 의미합니다.
절삭된 나사산의 경우 기계가공 과정에서 작은 표면 결함이 남는 경우가 많습니다. 이로 인해 반복되는 응력으로 인해 균열이 발생하여 피로 파괴가 발생할 수 있습니다. 표면이 더 매끄러운 롤링된 나사산은 응력을 더 고르게 분산하므로 균열이 발생할 가능성이 적습니다.

잔류 압축 응력
스레드 롤링 공정은 스레드 루트(스레드의 가장 낮은 부분)에서 재료에 압축 잔류 응력을 도입합니다. 이는 대부분의 피로 파괴가 표면에서 시작되고 압축 응력이 균열을 유발하는 인장 응력에 대응하기 때문에 유익합니다.
절삭된 나사산의 가공 공정에서는 이러한 유익한 압축 응력이 발생하지 않으며 재료에 잔류 인장 응력이 남아 피로 하중 하에서 균열 발생 및 전파가 촉진될 수도 있습니다.

스트레스 집중 감소
스레드 롤링으로 생성된 부드러운 전환과 둥근 윤곽은 스레드 루트와 같은 중요한 지점에서 응력 집중을 줄여줍니다. 대조적으로, 절단된 나사산은 종종 더 날카로운 전환을 가지며, 이는 응력 상승의 역할을 하고 이러한 영역에서 피로 균열이 형성될 가능성을 증가시킵니다.
압연 나사산의 응력 집중이 낮다는 것은 나사산이 파손 없이 더 많은 하중 주기를 견딜 수 있다는 것을 의미하므로 볼트에 반복적인 하중 및 하역이 적용되는 응용 분야에 더 적합합니다.

피로 수명 증가
매끄러운 표면 마감, 압축 잔류 응력, 지속적인 입자 흐름, 압연 스레드의 응력 집중 감소 등의 조합으로 인해 스레드의 피로 수명이 크게 늘어납니다. 스테인레스 스틸 볼트 . 이는 항공우주, 자동차, 구조 엔지니어링과 같이 동적 또는 주기적 하중을 수반하는 응용 분야에서 특히 중요합니다.
연구에 따르면 압연 스레드는 절단 스레드에 비해 피로 수명을 4~5배 늘릴 수 있으므로 응력이 높고 피로가 중요한 응용 분야에서 선호되는 선택입니다.

결론적으로 나사산 롤링은 다음과 같은 방법으로 스테인리스강 볼트의 피로 저항성을 향상시킵니다.
냉간 가공을 통해 재료를 강화합니다.
연속적인 입자 구조를 보존합니다.
결함이 적은 매끄러운 표면을 생성합니다.
유익한 압축 잔류 응력을 소개합니다.
스레드 루트의 응력 집중을 줄입니다.
이러한 요소들은 전체적으로 압연 나사산을 절단 나사산에 비해 주기적 하중 하에서 훨씬 더 내구성을 높여 까다로운 응용 분야에서 스테인리스강 볼트의 피로 성능과 수명을 향상시킵니다.