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패스너

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일반적인 패스너(크기 비교를 위해 미국 쿼터 주화를 배치함)

패스너(Fastener) 또는 패스닝(fastening)[1]은 두 개 이상의 물체를 기계적으로 결합하거나 부착하는 하드웨어 장치이다. 일반적으로 패스너는 비영구적 조인트를 만드는 데 사용된다. 즉, 접합 부품을 손상시키지 않고 제거하거나 분해할 수 있는 접합이다.[2] 강철 패스너는 일반적으로 스테인리스강, 탄소강 또는 합금강으로 만들어진다.

영구 접합을 생성할 수 있는 재료를 접합하는 다른 방식에는 압착, 용접, 납땜, 경납땜, 테이핑, 접착, 시멘트 또는 기타 접착제 사용이 포함된다. 자석, 진공(흡착 컵 등) 또는 마찰(끈끈한 패드 등) 등을 사용하여 힘을 사용할 수도 있다. 일부 유형의 목공 조인트는 다월이나 비스킷과 같은 별도의 내부 보강재를 사용한다. 이는 그 자체로는 범용 패스너는 아니지만 어떤 의미에서는 조인트 시스템 범위 내에서 패스너로 간주될 수 있다.

플랫 팩(flat-pack) 형태로 공급되는 가구는 캠 잠금 장치로 잠긴 캠 다월(컨포맷 패스너)을 사용하는 경우가 많다. 패스너는 가방, 상자 또는 봉투와 같은 용기를 닫는 데에도 사용할 수 있다. 아니면 유연한 재료의 개구부 측면을 함께 고정시키고 용기에 뚜껑을 부착하는 등의 작업이 포함될 수 있다. 빵 클립 등의 특수 목적의 장치도 존재한다.

밧줄, 끈, 철사, 케이블, 사슬 또는 플라스틱 랩과 같은 품목을 사용하여 물체를 기계적으로 연결할 수 있다. 그러나 추가적인 공통 용도가 있기 때문에 일반적으로 패스너로 분류되지 않는다. 마찬가지로, 경첩과 스프링은 물체를 서로 결합할 수 있지만 주된 목적은 단단한 고정보다는 연결을 허용하는 것이기 때문에 일반적으로 패스너로 간주되지 않는다.

산업

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2005년 추산에 따르면 미국 패스너 산업은 350개의 제조 공장을 운영하며 4만 명의 근로자를 고용하고 있다. 이 산업은 자동차, 항공기, 가전제품, 농기계, 상업용 건축 및 인프라 생산과 밀접하게 연관되어 있다. 미국에서는 연간 2,000억 개 이상의 패스너가 사용되며, 이 중 260억 개가 자동차 산업에서 소비된다. 북미 최대의 패스너 유통업체는 패스널 컴퍼니이다.[3]

재료

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금속이 주로 사용된다. 산업계에서 사용되는 주요 강철 패스너에는 스테인리스강, 탄소강, 특수강의 세 종류가 있다. 스테인리스강 패스너에 사용되는 주요 등급은 200계열, 300계열, 400계열이다. 타이타늄, 알루미늄 및 다양한 합금 또한 금속 패스너의 주요 제작 재료이다. 많은 경우, 부식 저항을 높이는 등 성능 특성을 향상하기 위해 금속 패스너에 특수 코팅이나 도금을 적용하기도 한다. 일반적인 코팅/도금 방식으로는 아연 도금, 크로뮴 도금, 용융 아연 도금이 있다.[4][5]

용도

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산업적 용도로 패스너를 선택할 때는 다양한 요소를 고려하는 것이 중요하다. 나사산, 패스너에 가해지는 하중, 패스너의 강성, 그리고 필요한 패스너의 수량을 모두 고려해야 한다.

특정 용도에 맞는 패스너를 선택할 때는 의도된 사용 목적에 적합한 재료를 고를 수 있도록 해당 용도의 세부 사항을 파악하는 것이 중요하다. 고려해야 할 요소는 다음과 같다.

  • 접근성
  • 온도, 물 노출, 잠재적 부식성 요소를 포함한 환경
  • 설치 과정
  • 결합할 재료
  • 재사용성
  • 무게 제한[6]

종류

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DIN 6916 와셔 및 UNI 5587 너트를 포함한 DIN 6914 구조용 볼트

나사산이 있는 패스너는 내측 또는 외측에 나사산이 있다.[7] 가장 일반적인 종류로는 스크루, 너트, 볼트가 있으며, 경우에 따라 와셔가 포함된다.

그 외 특수화된 나사산 패스너로는 캡티브 나사산 패스너, 스터드, 나사산 인서트, 나사산 로드가 있다.

그 밖의 다른 패스너 종류는 다음과 같다.

일반적인 패스너 머리 형태

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일반적인 머리 형태는 다음과 같다.[8]

  • 납작 머리 패스너 (Flat head): 미관이 중요한 용도에 이상적이며, 표면과 평평하게 위치하여 깔끔한 외관을 제공한다.
  • 둥근 머리 패스너 (Round head): 상단이 둥글어 넓은 지지 면적을 제공하며, 판금이나 얇은 플라스틱 조립품에 적합하다.
  • 팬 머리 패스너 (Pan head): 약간 평평한 상단과 넓은 지지 면적을 결합하여 미관이 중요한 용도에 유선형의 외관을 제공한다.
  • 소켓 머리 패스너 (Socket head): 높은 토크 용도로 설계되었으며, 육각 렌치로 구동하여 캠아웃(비트가 미끄러짐) 위험을 줄인다.
  • 육각 머리 패스너 (Hex head): 높은 토크 용량으로 잘 알려져 있으며, 스패너나 렌치로 쉽게 구동할 수 있어 중장비 용도에 이상적이다.
  • 사각 머리 패스너 (Square head): 렌치 사용 영역을 넓히고 둥글게 마모될 위험을 줄여, 높은 토크가 필요한 곳에 사용된다.
  • 플랜지 머리 패스너 (Flange head): 넓은 지지 면적을 위한 플랜지가 통합되어 있어 재료를 손상하지 않고 고정력을 분산시킨다.
  • 날개 머리 패스너 (Wing head): 손으로 조일 수 있는 "날개"가 돌출되어 있어 자주 조정해야 하는 용도에 적합하다.
  • T-슬롯 패스너 (T-slot): T-슬롯 알루미늄 압출재를 위해 설계되었으며, 프레임 및 안전 시스템을 위한 안전하고 조정 가능한 연결을 제공한다.

표준 및 추적 가능성

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미국의 산업 패스너 협회(Industrial Fasteners Institute) 및 유럽 산업 패스너 협회를 포함하여 패스너에 관한 다수의 표준화 기구가 존재한다.

특정 패스너에 관한 ASME B18 표준

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미국 기계공학회(ASME)은 패스너에 관한 여러 표준을 발행하고 있다. 그중 일부는 다음과 같다.

  • B18.3 소켓 캡, 숄더, 셋 스크루 및 육각 렌치 (인치 계열)
  • B18.6.1 목재 나사 (인치 계열)
  • B18.6.2 슬롯형 헤드 캡 스크루, 사각 헤드 셋 스크루 및 슬롯형 헤드리스 셋 스크루 (인치 계열)
  • B18.6.3 기계 나사, 태핑 나사 및 금속 드라이브 나사 (인치 계열)
  • B18.18 패스너 품질 보증
  • B18.24 B18 패스너 제품을 위한 부품 식별 번호(PIN) 코드 시스템 표준

군사용 하드웨어의 경우

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미국의 나사, 볼트, 너트는 역사적으로 영국의 규격과 완벽하게 호환되지 않아 영국 장비에 제대로 맞지 않았다. 이러한 점은 패스너를 포함하여 군사 또는 방위 목적으로 사용되는 모든 장비의 제조를 위한 수많은 미국 군사규격 및 사양 개발을 유도하는 요인이 되었다. 제2차 세계 대전은 이러한 변화에 중요한 요인이었다.

대부분의 군사 표준의 핵심 요소는 추적 가능성이다. 간단히 말해, 하드웨어 제조업체는 재료의 출처를 추적할 수 있어야 하며, 일반적으로 바코드나 유사한 방법을 사용하여 공급사슬에 들어가는 부품의 추적 가능성을 제공해야 한다. 이러한 추적 가능성은 올바른 부품이 사용되고 제조 공정의 각 단계에서 품질 표준이 충족되는지 확인하는 데 도움을 주며, 추가적으로 품질 미달 부품을 출처까지 역추적하는 데 사용된다.[9]

역사

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1988년, 미국 하원 에너지 소위원회 감독 및 조사 분과는 위조되거나 잘못 표시되고 표준 미달인 패스너에 대해 조사했으며, 중요한 민간 및 군사 인프라에서 이러한 패스너가 광범위하게 사용되고 있음을 발견했다.[10][11][12] 그 결과, 판매 전에 중요한 용도로 사용되는 패스너에 대해 실험실 테스트를 의무화하는 1988년 패스너 품질 보증법(HR5051)이 제안되었다.[10]

각주

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  1. ↑ “FASTENING | meaning in the Cambridge English Dictionary”. 《dictionary.cambridge.org》.
  2. ↑ Stonecypher, Lamar (2009년 5월 21일). “Fasteners - Their Needs and Types”. 《Bright Hub Engineering》.
  3. ↑ 《The North American fastener industry - The industry today》, 2008년 6월 13일에 원본 문서에서 보존된 문서, 2009년 2월 8일에 확인함
  4. ↑ “Materials & Coatings”. 《Fastener Solutions》. 2017년 8월 16일에 원본 문서에서 보존된 문서. 2017년 1월 16일에 확인함.
  5. ↑ “Best Screwdriver Set”. Prot Guide. 2023년 10월 19일에 확인함.
  6. ↑ “Material Finishes”. 《AALL American Fasteners》. 2019년 4월 3일에 원본 문서에서 보존된 문서. 2017년 1월 16일에 확인함.
  7. ↑ Groover, Mikell P. (2010), 《Fundamentals of Modern Manufacturing: Materials, Processes, and Systems》 4판, John Wiley and Sons, 767쪽, ISBN 978-0-470-46700-8
  8. ↑ “Exploring the World of Fastener Head Styles” (영어). 《DMS Fasteners》. 2023년 4월 27일. 2024년 2월 19일에 확인함.
  9. ↑ “Why Traceability Matters”. 《B & B Electro-Mechanical》. 2019년 4월 14일에 원본 문서에서 보존된 문서. 2017년 1월 16일에 확인함.
  10. 1 2 Tribune, Chicago (1988년 7월 31일). “HOUSE REPORT DETAILS DANGERS OF SUBSTANDARD BOLTS”. 《Chicago Tribune》. 2024년 3월 3일에 확인함.
  11. ↑ United States Congress House Committee on Energy and Commerce Subcommittee on Oversight and Investigations (1988). 《The Threat from Substandard Fasteners: Is America Losing Its Grip? : a Report of the Subcommittee on Oversight and Investigations of the Committee on Energy and Commerce, U.S. House of Representatives》 (영어). U.S. Government Printing Office. 2024년 3월 3일에 확인함.
  12. ↑ United States Congress House Committee on Energy and Commerce Subcommittee on Oversight and Investigations (1988). 《Counterfeit Metal Fasteners: Hearings Before the Subcommittee on Oversight and Investigations of the Committee on Energy and Commerce, House of Representatives, One Hundredth Congress, First [and Second] Sessions》 (영어). U.S. Government Printing Office. 319쪽.
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