이 무료 온라인 볼트 토크 계산기는 엔지니어와 기술자가 볼트 체결에 필요한 정확한 조임 토크를 계산하는 데 도움을 줍니다. 국제 표준 ISO 16047 및 VDI 2230을 기반으로 예압력, K-계수(마찰 계수)를 계산하고 단계별 조임 순서를 제공합니다. 미터법 볼트 M3-M48 및 인치법 볼트 1/4"-1-1/4", 특성 등급 4.6~12.9, SAE 등급 2-5-8, 그리고 건식, 오일, MoS2, PTFE 등 다양한 윤활 조건을 지원합니다. 이 계산기는 T = K × F × d 공식을 사용하며, 여기서 T는 토크, K는 마찰 계수, F는 예압력, d는 볼트 직경입니다.

계산 결과

권장 토크
-
예압력
-
토크 계수(K)
-
토크 범위
-
📋 조임 순서
  • 1 죄다 손으로 꽉 맞을 때까지
  • 2 조이세요 - (30%의 토크)
  • 3 조이세요 - (70%의 토크)
  • 4 조이세요 - (100%의 토크) 부드러운 움직임

📘 이론 및 참고 자료

토크 계산 공식

필요한 조임 토크는 VDI 2230 공식을 사용하여 계산됩니다.

T = K × F × d
  • 티 — 조임 토크(N·m)
  • 케이 — 마찰 계수 (무차원, 일반적으로 0.10~0.25)
  • 에프 — 예압력(N)
  • 디 — 공칭 볼트 직경(m)

예압력

F = S × As × η
  • S — 강점 기준: 루피 (수율) 또는 Sp (증명) (MPa)
  • 처럼 — 인장응력면적(mm²)
  • η — 활용률(50–90%)

토크 계수(K-팩터 / 너트 팩터)

표면 상태 K-인자 참고
마른 실 0.20 – 0.25 결과가 일관되지 않으면 피하십시오.
가벼운 오일 0.14 – 0.18 표준 선택
몰리브덴 그리스 0.10 – 0.12 고하중, 스테인리스 스틸
PTFE/테플론 0.08 – 0.10 최소 마찰
아연 도금 0.17 – 0.20 품질에 따라 다릅니다

볼트 속성 등급(ISO 898-1)

수업 RM(MPa) 루피(MPa) Sp (MPa) 애플리케이션
4.6 400 240 225 중요하지 않은 연결
8.8 800 640 580(≤16mm), 600(>16mm) 표준 연결
10.9 1000 900 830 고강도 응용 분야
12.9 1200 1080 970 중요한 연결

Sp 값은 투명성을 위해 표시됩니다(ISO 898-1 요약표). 볼트포트중요 작업의 경우 공식 ISO 898-1 버전 및 직경 범위와 비교하여 확인하십시오.

실제 사례

🔧 예시 1: 펌프 플랜지

정황: M12 볼트, 8.8 등급, 경유 윤활

계산: K=0.16, F=40 kN, d=12 mm → T = 0.16 × 40000 × 0.012 = 77 N·m

무늬: 3회에 걸쳐 교차 패턴 조임

⚙️ 예시 2: 변속기 장착

정황: M20 볼트, 10.9 등급, 방청제

계산: K=0.12, F=166 kN, d=20 mm → T = 0.12 × 166000 × 0.020 = 398 N·m

참고: 24시간 후에 토크를 다시 확인하십시오.

⚠️ 중요 참고 사항

  • 볼트를 과도하게 조이면 나사산이 마모되거나 볼트가 부러질 수 있습니다.
  • 토크 부족은 조인트 풀림 및 누출을 초래합니다.
  • 토크 렌치를 정기적으로 교정하십시오.
  • 조립 전에 나사산을 청소하십시오. 먼지가 있으면 마찰 계수가 변합니다.
  • 재사용된 10.9등급 이상의 볼트는 교체해야 합니다.

조임 패턴

볼트 4개: 크로스 패턴(1-3-2-4)

볼트 6개: 별 모양 패턴 (1-4-2-5-3-6)

볼트 8개 이상: 정반대 방향으로, 그리고 90°

다중 패스 조임: 30% → 70% → 100% → 확인

📋 ISO 16047:2005 완벽 참조 가이드

ISO 16047:2005 — 국제 표준 "패스너 - 토크/클램프력 시험". 나사형 패스너 및 유사 부품에 대한 토크 및 클램프력 시험 수행 조건을 정의합니다.

1. 표준의 적용 범위

본 표준은 토크 및 클램프력 시험에 대한 시험 조건을 다음과 같이 정의합니다.

  • 미터 나사산이 있는 볼트, 나사 및 너트 M3 — M39
  • 탄소강 및 합금강으로 만든 패스너
  • ISO 898-1 및 ISO 898-2에 따른 기계적 특성을 갖는 제품

다음 사항에는 적용되지 않습니다: 세트 스크류, 프레스 나사산 볼트, 셀프록킹 패스너.

시험 온도: 10°C ~ 35°C (별도 합의가 없는 한).

2. 주요 용어 및 정의

용어 상징 정의
클램프력 에프 볼트 자루에 작용하는 축 방향 인장력 또는 조임 시 체결 부품에 작용하는 압축력
항복 클램프력 파이 복합 응력 상태에서 볼트 생크의 신장이 탄성 한계를 초과하는 클램핑 힘
최대 클램프력 부 볼트 생크가 파손되는 최대 체결력
조임 토크 티 너트나 볼트를 조일 때 가해지는 토크
나사산 토크 티스 볼트 생크에 맞물리는 나사산을 통해 전달되는 토크
베어링 표면 마찰 토크 결핵 조임 과정에서 베어링 표면을 통해 체결 부품에 전달되는 토크
K-인자 케이 토크 계수: K = T / (F × d)

3. 전체 기호표 (ISO 16047)

상징 설명 단위
디공칭 나사 직경mm
d₂볼트 나사산의 피치 직경mm
dA시험 지그의 볼트 구멍 직경mm
dh와셔 또는 베어링 플레이트의 구멍 직경mm
디비베어링 표면 마찰 토크용 직경mm
하다베어링 표면의 외경mm
디프평판 베어링 플레이트 표면의 직경mm
에프클램프력(예압)엔, kN
FpISO 898-1/898-2에 따른 내하중엔, kN
부최대 클램프력엔, kN
파이항복 클램프력엔, kN
h베어링 플레이트 또는 와셔의 두께mm
케이토크 계수(K-인자)-
Lc고정 길이mm
중위베어링 표면 사이의 전체 나사산 길이mm
P나사산 피치mm
티조임 토크엔·미터
결핵베어링 표면 마찰 토크엔·미터
티스나사산 토크엔·미터
투최대 조임 토크엔·미터
타이항복 조임 토크엔·미터
θ회전각°
μb베어링 표면에서의 마찰 계수-
μth실의 마찰 계수-
μtot총 마찰 계수-

4. ISO 16047에 따른 계산 공식

4.1. K-인자(토크 계수)

K = T / (F × d)

클램프력에서 결정됨 75%의 내하중(0.75 Fp). K-계수는 마찰 조건, 직경 및 형상이 동일한 체결 부품에만 유효합니다.

4.2. 켈러만-클라인 방정식

완전한 조임 토크 공식:

T = F × [ (P / 2π) + (1.154 × μth × d₂) + (μb × (Do + dh) / 4) ]

4.3. 총 마찰 계수 μtot

근사치(1-2% 오차):

μtot = (T/F - P/2π) / (0.577 × d₂ + 0.5 × Db)

어디에: Db = (Do + dh) / 2 — 평균 베어링 표면 직경

중요: μtot 방정식은 나사산 마찰 계수와 베어링 표면 마찰 계수가 같다는 가정(μth = μb)에 기반합니다.

4.4. 실 마찰 계수 μth

μth = (Tth/F - P/2π) / (0.577 × d₂)

나사산 토크: Tth = T - Tb

4.5. 베어링 표면 마찰 계수 μb

μb = Tb / (0.5 × Db × F)

베어링 표면 토크: Tb = T - Tth

5. 조임 특성 측정 방법

재산 에프 티 티스 결핵 θ
K-인자●●---
총 마찰 계수 μtot●●---
실 마찰 계수 μth●-●--
베어링 표면 마찰 계수 μb●--●-
항복 클램프력 Fy●---●
항복 조임 토크 Ty●●--●
최대 클램프력 Fu●----
최대 조임 토크 Tu●●---

● — 필수 측정, — — 필수 아님

6. 시험 장비 요구사항

6.1. 테스트 스탠드

  • 측정 정확도: ±2% 측정값
  • 각도 측정 정확도: ±2° 또는 ±2% (둘 중 더 큰 값)
  • 결과는 전자적으로 기록되어야 합니다.
  • 기계의 강성은 일정하게 유지되어야 합니다.

6.2. 조임 속도

나사 직경 회전 속도
M3 — M1610~40 rpm
M16 — M395~15 rpm

6.3. 테스트 픽스처

  • 항복 또는 파손될 때까지 조일 때 나사산 길이 Lt ≥ 1d
  • ISO 273:1979에 따른 구멍 직경 dA, 밀착형 시리즈
  • 교체 부품은 동축으로 설치하고 회전 방지 잠금 장치를 사용하여 고정해야 합니다.

7. 테스트용 대체 부품

7.1. 베어링 플레이트/와셔 교체

매개변수 HH형 (고경도) HL형 (저경도)
경도50~60 HRC200~300 HV
표면 거칠기 Ra(0.5 ± 0.3) μm≤1.6 μm (h≤3mm), ≤3.2 μm (h>3mm)
홀 dhISO 273에 따른 중형 시리즈
두께 hISO 7093-1에 따라
평탄ISO 4759-3:2000 기준, A등급

7.2. 동일 부위의 두께 변화 Δh

d, mm 3-5 6-10 12~20세 22-33세 36
Δh, mm 0.05 0.1 0.15 0.2 0.3

7.3. 볼트 테스트용 너트 대체품 사용

  • 볼트 등급 ≤10.9 → ISO 4032/8673에 따른 너트, 속성 등급 10
  • 볼트 등급 12.9 → 너트(ISO 4033/8674 기준), 속성 등급 12

7.4. 테스트 너트 대신 볼트 사용

  • ISO 4014, 4017, 4762, 8765, 15071 또는 15072에 따라
  • 속성 클래스는 nut 클래스 이상이어야 하지만 8.8 미만은 안 됩니다.
  • 실을 말아야 합니다
  • 나사산 돌출 길이: 2~7 피치

7.5. 대체 부품 준비

  • 기름, 오일 및 오염 물질을 제거하십시오.
  • 적절한 용매를 사용하여 초음파로 세척합니다.
  • 표면 상태: ISO 4042에 따른 깨끗하고 코팅되지 않은 표면 또는 아연 A1J 표면
  • 부품은 한 번만 사용할 수 있습니다!

8. 시험 조건

8.1. 표준 조건

  • 온도: 10°C ~ 35°C
  • 심판 테스트: 코팅 후 최소 24시간 이후에 실시
  • 교체 부품은 실온 상태여야 합니다.
  • F = 0.75 Fp에서의 K-인자 및 μtot 결정

8.2. 특별 조건

계약 당사자 간 합의 사항:

  • 비표준 대체 부품
  • 특수 조임 속도
  • 고정 볼트/너트(고정 와셔 포함)

9. 관련 표준

기준 제목
ISO 898-1체결 부품의 기계적 특성 - 볼트, 나사 및 스터드
ISO 898-2체결 부품(너트)의 기계적 특성
ISO 68-1ISO 범용 미터 나사산 - 기본 프로파일
ISO 273체결 부품 - 볼트 및 나사용 여유 구멍
ISO 4042체결 부품 - 전기 도금 코팅
ISO 4759-3체결 부품(평와셔)의 공차
ISO 7093-1평와셔 - 대형 시리즈
VDI 2230고응력 볼트 체결부의 체계적인 계산

10. 시험 보고서 내용

10.1. 체결 부품 설명

필수적인:

  • 표준 명칭
  • 계산된 Db 값
  • 표면 코팅
  • 매끄럽게 하기
  • 나사 제조 방법

해당되는 경우:

  • 실제 기계적 특성
  • 표면 거칠기
  • 제조 방법

10.2. 테스트 결과

  • 샘플 수
  • (계산되지 않은 경우) 데시벨(dB) 값
  • 지정된 클램프력에서의 토크
  • 회전 각도 (필요한 경우)
  • K-인자, μtot, μth, μb
  • T/F 또는 F/T 비율

11. 실질적인 권장 사항

📌 마찰 설명 방법 선택하기
방법 복잡성 적용성
T/F 비율 단순한 특정 관절에 대해서만 테스트했습니다.
K-인자 중간 동일한 조건에서 직경 하나
계수 μth, μb 복잡한 모든 사이즈에서 마찰 조건은 동일합니다.

⚠️ 중요 참고 사항

  • K-인자는 유효합니다. 한 가지 직경에만 해당됩니다. — 추론할 수 없습니다!
  • 총 μtot은 μth = μb로 가정합니다. 이는 단순화된 가정입니다!
  • 대체 부품은 다음과 같습니다. 일회용품
  • 접시를 재사용할 경우 초기 상태를 기록하십시오.
  • T > Ty 또는 T > Tu에서의 테스트는 최고점을 초과하는 즉시 중단합니다.

12. 참고문헌

  • ISO 16047:2005 — 체결 부품 — 토크/클램프력 테스트
  • ISO 16047:2005/개정 1:2012 — 수정안 1
  • VDI 2230:2015 — 고응력 볼트 체결부의 체계적인 계산
  • Kellermann, R. und Klein, H.-C. — Untersuchungen über den Einfluss der Reibung auf Vorspannung und Anzugsmoment von Schraubenverbindungen(1955)
  • DIN 946 볼트/너트 조립체의 마찰 계수 측정
  • ECSS-E-HB-32-23A — 나사식 체결 부품 핸드북(ESA)

❓ 자주 묻는 질문(FAQ)

볼트 조임 토크를 계산하는 공식은 무엇입니까?

볼트 조임 토크의 표준 공식은 다음과 같습니다.

T = K × F × d

어디:

  • 티 = 조임 토크(N·m)
  • 케이 = 마찰 계수(K-인자), 일반적으로 0.10~0.25
  • 에프 = 목표 예압력(N)
  • 디 = 공칭 볼트 직경(m)

이 공식은 다음을 기반으로 합니다. VDI 2230 표준 규격을 준수하며 표준 볼트 체결부에 대해 정확한 결과를 제공합니다.

볼트 조임에서 K-계수란 무엇입니까?

K-인자 (토크 계수 또는 너트 계수라고도 함)는 볼트 체결부의 마찰 특성을 종합적으로 나타내는 무차원 값입니다. 여기에는 나사산 마찰(μth)과 베어링 표면 마찰(μb)이 모두 포함됩니다.

일반적인 K-인자 값:

  • 마른 실: 0.20 – 0.25
  • 기름칠한 실: 0.14 – 0.18
  • MoS₂ 윤활: 0.10 – 0.12
  • PTFE 코팅: 0.08 – 0.10

당 ISO 16047, K-계수는 75%의 검증하중(0.75 Fp)에서 결정되며, 마찰 조건과 직경이 동일한 체결 부품에만 유효합니다.

볼트의 권장 예압 백분율은 얼마입니까?

선택된 강도 기준에 대한 권장 예압의 백분율은 적용 분야에 따라 다릅니다.

  • 50% — 가벼운 하중을 견디고 진동에 취약한 조립품
  • 65% — 중간 정도의 작업 부하에 적합
  • 75% — 일반적인 산업 관행 (가장 흔함)
  • 85% — 고성능 관절
  • 90% — 최대한 중요한 용도로만 사용하세요.

예압력은 다음과 같이 계산됩니다. F = S × As × η, 여기서 S는 루피 (항복 강도) 또는 Sp (항복응력)(MPa), As는 인장응력면적(mm²), η는 활용계수(0.50~0.90)입니다.

ISO 16047은 무엇을 규정하고 있습니까?

ISO 16047:2005 (패스너 - 토크/클램프력 테스트) 사양:

  • 범위: ISO 898-1/898-2에 따른 미터법 볼트 M3–M39
  • 시험 장비: ±2% 측정 정확도
  • 조임 속도: 10~40rpm(M3~M16), 5~15rpm(M16~M39)
  • 대체 부품: HH(50–60 HRC) 및 HL(200–300 HV) 유형
  • 방식: K-인자, μtot, μth, μb 계산
  • 테스트 조건: 온도 10~35°C
  • 켈러만-클라인 방정식 완전한 토크 분석을 위해

이 표준은 전 세계적으로 일관되고 비교 가능한 토크/클램프력 테스트를 보장합니다.

윤활은 볼트 토크에 어떤 영향을 미칩니까?

매끄럽게 하기 크게 감소시킵니다 K-인자, 즉 토크가 더 적다 동일한 예압력을 얻으려면 다음이 필요합니다.

상태K-인자효과
마른0.22기준선
가벼운 오일0.1627% 토크 감소
MoS₂0.1150% 토크 감소
PTFE0.0959% 토크 감소

경고: 윤활 처리된 볼트에 건식 K-팩터를 사용하면 과도한 조임으로 인해 볼트가 파손될 수 있습니다. K-팩터는 항상 실제 조건에 맞게 조정해야 합니다.

볼트를 조이는 올바른 순서는 무엇입니까?

올바른 조임 순서를 따르면 하중이 고르게 분산됩니다.

  1. 손으로 조이세요 모든 볼트를 꽉 조일 때까지 조여주세요.
  2. 조이세요 30% 최종 토크(패턴 내)
  3. 조이세요 70% 최종 토크(패턴 내)
  4. 조이세요 100% 부드러운 움직임에서의 최종 토크
  5. 확인하다 모든 볼트의 최종 토크

패턴:

  • 볼트 4개: 십자형 패턴 (1-3-2-4)
  • 볼트 6개: 별 모양 패턴 (1-4-2-5-3-6)
  • 8개 이상의 볼트: 정반대 방향으로 조인 후 90° 회전

어떤 볼트 속성 클래스를 사용해야 할까요?

속성 클래스 선택 ISO 898-1:

수업루피(MPa)RM(MPa)애플리케이션
4.6240400중요하지 않은 저부하
8.8640800표준 구조
10.99001000고강도, 자동차용
12.910801200임계, 최대 하중

디코딩: 첫 번째 숫자 × 100 = 인장 강도(Rm, MPa). 첫 번째 숫자 × 두 번째 숫자 × 10 = 항복 강도(Rp, MPa). 예: 8.8 → Rm=800 MPa, Rp=8×8×10=640 MPa.

고강도 볼트를 재사용할 수 있나요?

일반적으로는 그렇지 않습니다. 고강도 볼트(10.9 및 12.9 등급)는 설계 예압까지 조인 후에는 재사용해서는 안 됩니다. 그 이유는 다음과 같습니다.

  • 조이는 동안 소성 변형이 발생합니다.
  • 나사산 손상은 눈에 띄지 않을 수 있습니다.
  • 늘어난 후에는 볼트 강도가 감소합니다.
  • 토크-투-일드 볼트는 설계상 일회용입니다.

예외 사항: 8.8등급 이하의 자재는 눈에 띄는 손상이 없고 용도가 중요하지 않은 경우 재사용할 수 있습니다. ISO 16047, 테스트용 교체 부품은 일회용입니다.

토크 렌치를 이용한 조임 정확도는 어느 정도입니까?

토크 공구의 정확도:

  • 클릭식 토크 렌치: ±4–5%
  • 빔형 토크 렌치: ±3–4%
  • 디지털 토크 렌치: ±1–2%
  • ISO 16047 시험 장비: ±2%

하지만, 토크와 예압 간의 정확도는 마찰 변동에 의해 제한됩니다. 정확한 토크를 사용하더라도 실제 예압은 달라질 수 있습니다. ±25–30% 때문에:

  • 표면 마감 변형
  • 윤활 불일치
  • 실 품질 차이

중요 애플리케이션의 경우 다음을 고려하십시오. 토크-각도법 또는 유압식 장력 조절 (±5% 예압 정확도).

ISO 16047과 VDI 2230의 차이점은 무엇입니까?

이러한 기준들은 서로 다르지만 상호 보완적인 목적을 가지고 있습니다.

측면ISO 16047VDI 2230
집중하다테스트 방법설계 계산
목적마찰 특성을 측정합니다공동 요구 사항을 계산합니다.
산출K-인자, μth, μb 값필요한 볼트 크기, 토크
애플리케이션체결 부품 제조업체, 연구소설계 엔지니어

ISO 16047 마찰 계수를 측정하는 방법을 알려줍니다.; VDI 2230 볼트 체결 설계에서 이러한 도구를 사용하는 방법을 알려줍니다.