'가열끼워맞춤 • 냉각끼워맞춤 자동계산.xlsx'  (저작권번호 : 제C-2019-001243호)

철금속류 84개 / 비철금속류(Al합금) 64개 / 비철금속류(Cu합금) 185개

비철금속류(Ni합금) 26개 / 기타 재질 7개

총 재료 갯수 = 84개 + 64개 + 185개 + 26개 + 7개 = 366개

또, 재질에 해당하는

탄성계수 값

항복점 값

열팽창계수 값

을 모두 기록해 놓았고, 용도 또한 기록.

1. 가열끼워맞춤(구멍)만 하는 방식

2. 냉각끼워맞춤(축)만 하는 방식

3. 가열(구멍) + 냉각끼워맞춤(축) 둘다 하는 방식

을 선택할 경우에 매우 유용하게 사용이 가능.

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■ 가열끼워맞춤과 냉각끼워맞춤 적용예

가열끼워맞춤 적용 예:  자동차 외륜의 맞춤, 베어링 내륜, 배관이음 플랜지의 맞춤, 보일러 동체의 맞춤.

냉각끼워맞춤 적용 예:  칼라(Collar), 부시(Bush), 전동용 축을 기어나 풀리, 스프로킷, 베어링에 끼울 때.

※ 둘 다 적용해서 쓰는 경우도 있음. [적용시 체결요소인 볼트와 너트 같은 부품들을 생략 가능.]

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■ 정밀가공

온도를 신경쓰면서도 그와 동시에 정밀가공이 되어야 할 축과 구멍지름.

신경써야 할 부품인데도 눈대중 · 눈짐작 치수로 만들면 장기간 사용과 결합력을 장담할 수 없고,

공차가 크면 근기간에 파열이나 균열을 야기할 소지가 상당하므로 항복점을 넘지 않도록

'가열끼워맞춤(열박음 shrinkage fitting) 설계'에서 값을 조율.

한번 계산에 근거하여 정해지면 반드시 이런 치수가 나오도록 정밀가공에 신경을 기울여야 하겠다.

도면 치수 기입예:   Φ30 [- 0, - 0.03] (X),   Φ29.97 (올바름 ○)

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■ 기하공차

양쪽(구멍 부품, 상대 부품인 축)부품은 모두 완전한 진직(─)과 진원(○), 원통(/○/)이라는

기하학적 정밀성이 요구된다.

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■ 열팽창계수

인터넷 카페 이곳 저곳을 서성이고, 전전긍긍하며 다 찾아봤지만

이렇다 할 열팽창계수 값이 실려있는 자료가 없다고 판단.

그런 연유로 직접 공신력있는 곳에서 수치를 일일이 확인하여 재료 366개에 모두 기록하는데 힘썼다.

재료의 열팽창계수 :  구멍(HOLE)부품,  축(SHAFT)부품에

일반적으로 쓰는 재료라면 '표1 - 재료의 열팽창 계수(α)'를 참고,

전문적인 재료라면 재질 366개가 기록되어 있는 '[부록] 재료의 열팽창 계수(α) 및 항복점'을 참고.

어떠한 재료든 특유의 열팽창계수 값이 있다.

하지만, 온도의 높고 낮음에 따라 값이 시시각각으로 변하는 변덕스러운 면이 있다.

① 사용할 재료를 확인하고,
② 사용온도 범위를 확인하면
③ 열팽창계수 값을 알 수 있다.

※ 실험물 '철사': 

철사를 원형으로 했을 때 Φ[mm]값,  철사를 직선으로 만든 길이[mm]값

두개에 열을 가한 후 측정하면 원형철사의 Φ값과 철사의 길이 값은 다르게 나온다.

하지만, 열에 의해 늘어난 값은 동일하다. 이 둘의 차이를 몰라 실수를 범할 경우가 많을 것으로 생각.

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■ 항복점

재료가 항복점을 벗어나면 적은 하중에도 파손이 생길 수 있다.

항복점 100% 중 40 ~ 60%를 쓰는 게 바람직.

금속에 맞는 항복점값을 찾아서 쓸 수 있게 만들었다.

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■ 탄성계수

재료가 탄성한계를 벗어나면 균열이나 파열이 될 소지가 크다.

금속에 맞는 탄성계수값을 찾아서 쓸 수 있게 만들었다.

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■ 온도

작업 장소의 날씨가 현재 몇˚C 인가? 혹은 몇 시간 몇 분후 비나 눈이 내릴 수 있나?

작업 장소의 온도는 항상 일정하고 변함이 없어야 한다는 뜻이겠지.

온도(20˚C라 가정)가 일정한 환경에서 절삭유 온도(20˚C) 역시 그래야 하고

절삭가공을 하면 재료가 뜨거워져 온도(20˚C를 추월)범위를 벗어나게 되므로

목표 치수에 근접했을 때는 식혀가며 정밀가공을 해내야 하므로 까다로울 것이다.

절삭이 완료되어 완전히 식었을 때 제품의 온도도 20˚C. 이러한 상태에서 측정한 내경 D치수.

내용 요약: 온도 통일 (가공전·후 실내온도=절삭유 온도=제품 온도) ⇒ 내경 D치수
※ 참고:  측정은 열차단 장갑 착용 후 실시.

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■ 결합력에 영향을 주는 요인들: 

치수와 공차, 열팽창계수, 항복점, 탄성계수, 온도

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가열끼워맞춤 및 냉각끼워맞춤 자동계산.xlsx 의

'[부록] 재료의 열팽창계수(α) 및 항복점'에 기록해 놓은 금속재료

철금속류(Ferrous Metal):
기계구조용 탄소강, 크롬강, 크롬몰리브덴강, 니켈크롬몰리브덴강, 기계구조용 망간강,
베어링강, 티타늄, 스테인레스강(오스테나이트계, 페라이트계, 마르텐사이트계), 합금공구강,
고속도공구강, 구상흑연주철품 등  총84개.

비철금속류(Nonferrous Metal): 알루미늄 합금
A1000계 알루미늄 합금들, A2000계 알루미늄 합금들, A3000계 알루미늄 합금들, 
A5000계 알루미늄 합금들, A6000계 알루미늄 합금들, A7000계 알루미늄 합금들 등  총64개

비철금속류(Nonferrous Metal): 구리 합금
무산소동, 전기동, 인탈산동, 함인동, 텔루륨동, 황화베어링동, 지르코늄동,
실버베어링동, 베릴륨동, 니켈실리콘크롬동, 크롬지르코늄동, 크롬동, 쾌삭동,
철-베어링동, 고강도변태동, 스트레스콘동, 단동, 상업용청동, 보석청동, 적색황동,
저황동, 카트리지황동, 황색황동, 문쯔메탈, 연입청동, 납함량상업용니켈베어링청동,
저함량납황동, 쾌삭황동, 쾌삭문쯔메탈, 단조황동, 건축청동, 페니청동, 탄두코팅동,
주석황동, 비소애드미럴티동, 안티몬애드미럴티동, 인애드미럴티동, 네이벌황동, 인청동,
쾌삭인청동, 알루미늄청동, 니켈알루미늄청동, 코론즈동, 알루미늄실리콘청동, 실리콘청동,
코브론동, 망간청동, 알코로이동, 실리콘적색황동, 콜슨동합금, 니켈실리콘동, 백동(큐브론),
니켈주석동, 니켈청동, 니켈실버동, 순수구리, 베릴륨동, 온스메탈(베어링청동), 연적황동,
밸브메탈, 실리콘청동, 실리콘황동, 저아연실리콘황동, 주석청동, 네이비M청동, 베어링청동,
망간알루미늄청동, 니켈동 및 기타 등등  총185개

비철금속류(Nonferrous Metal): 니켈 합금
모넬400, 모넬R-405, 모넬450, 모넬K-500, 인코넬600, 인코넬601, 인코넬617, 인코넬625,
인코넬690, 인코넬718, 인코넬X-750, 인코로이800, 인코로이800HT, 인코로이825, 인바
알로이42, 코바, 하스텔로이B-2, 하스텔로이C-276, 하스텔로이C-4, 하스텔로이C-22,
하스텔로이G-30, 하스텔로이X, 알로이20, 니켈200, 니켈201 총26개

또한, 금속재료에 맞는 용도, 탄성계수도 기록해 놓았다.

기타 재료는 일반적으로 쓰이는 것들로 '표1 - 재료의 열팽창 계수(α)'에 기록.

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