와셔란, 볼트를 이용하여 부품(피체결물)을 고정할 때, 볼트와 피체결물 사이에 끼워 사용하는 원반 형상의 부품입니다. 이 글에서는 와셔의 기본, 특징, 용도나 설계에 필요한 와셔를 선정하는 포인트 등을 설명합니다.
목차
와셔의 기본
한마디로 와셔라고 해도, 그 종류나 재질은 다양합니다.
와셔의 정의
와셔는 피체결물과의 접촉 면적을 넓혀 볼트로부터의 힘을 분산시키는 효과가 있습니다.
와셔의 종류
와셔는 크게 다음과 같이 분류됩니다.
평 와셔
기본 4평 와셔는 원반 모양의 가장 일반적인 와셔입니다.
스프링 와셔
스프링 와셔는 둥근 고리의 금속판을 나선형으로 가공한 형상을 하고 있습니다. 스프링 와셔는 이완 방지 효과가 기대되고 있지만, 사실 그다지 효과가 높지 않다는 견해도 있습니다. 따라서 이완 방지 효과만의 목적으로 스프링 와셔를 사용하는 설계자는 없습니다.
한편, 스프링 와셔는 피체결물에의 볼트의 밀림 방지(박판의 경우)나 기밀성 향상(가스켓이나 씰과 함께 사용하는 경우) 등의 효과도 기대할 수 있습니다.
록 와셔
록 와셔는 볼트 좌면이나 피체결 부품과 접하는 부분에 리브(굴곡)가 붙어 있는 와셔입니다.
와셔 재질
와셔는, 힘의 분산이나 좌면의 안정화라고 하는 목적으로부터, 일반적으로는 금속의 것이 자주 사용됩니다. 그러나, 내약품성이나 절연 등 다른 성능을 필요로 하는 경우에는 수지제의 것 도 사용됩니다.
금속 와셔
금속제 와셔로는 다음과 같은 재질이 있습니다.
- 스테인레스
- 철
- 티타늄
- 황동
- 알루미늄
일반적으로는 스테인레스제로 충분합니다.비용을 중시하는 경우는 철제를, 높은 내식성과 강도가 필요한 경우는 티탄제를 선택합니다. 예를 들어철을 표면처리 없이 사용하면 내식성이 낮기에 , 3가 크로메이트와 무전해 니켈 도금, 거기에 유니크로 도금 등을 실시하여 내식성을 보완하고 있습니다.
황동(구리)의 특징은 높은 전기 전도성과 열 전도성입니다. 체결과 전기 전도를 겸하는 경우에는 황동의 와셔를 사용합니다. 또한 알루미늄은 비교적 연하기 때문에 체결 시 볼트 머리에 의해 찌그러져 피체결물과의 틈새를 메우는 작용을 합니다. 이 때문에 기밀성이 높아져 오일 누출 등을 막는 효과를 기대할 수 있습니다.
수지제 와셔
수지제의 와셔로서는 다음과 같은 재질이 있습니다.
- PVC
- PP
- PEEK
- PVDF
- 세라믹
- PTFE
- EPDM
- PSS
- RENY
- POM
- PC
- 불소
PVC는 폴리염화비닐이라고 불리는 재질입니다.산이나 알칼리에 강한 한편, 유기 용제에 약하다는 특징이 있습니다.또, 내열 온도는 약 80℃로 그다지 높지 않습니다.
PP는 폴리프로필렌의 약칭입니다.내열 온도는 120℃ 이상과 PVC보다 높은 온도대에서 사용할 수 있습니다.내약품성으로서는 산이나 알칼리에 강한 한편, 유기 용제에는 약하다는 특징을 가지고 있습니다.
수지 와셔는 일반적으로 금속보다 강도가 낮지만 PEEK (폴리 에텔 에텔 케톤)는 예외입니다.
그 밖에도 수지 와셔가 있습니다만, 기본적인 사용 목적은 바뀌지 않습니다.경량화나 내약품성의 향상, 거기에 절연성 등, 목적과 사용 환경에 따라서 선정하는 것이 중요합니다.
와셔 M4 사이즈의 특징
국내에서 사용되는 볼트는 미터 나사가 많아, 「M◯」(◯에는 사이즈를 나타내는 숫자)와 같이 사이즈를 표현합니다. M4 사이즈는 비교적 작은 사이즈로 사용 빈도도 높고, 일반적으로 자주 사용되는 사이즈입니다.
각각의 볼트 사이즈에 대응한 와셔가 준비되어 있기 때문에, M4 볼트 전용의 와셔도 있습니다.
치수
M4 와셔의 외경과 내경, 두께는 종류에 따라 다르지만, 다음이 일반적인 사이즈가 되겠습니다.
- 외경 D(mm): 9.0mm
- 내경 d(mm): 4.3mm
- 두께 t(mm): 0.5mm
용도
볼트와 와셔는 우리의 삶의 다양한 장면에서 사용됩니다. 그 중의 사용되는 예를 설명하겠습니다
기계 산업
부품을 가공하려면 선반이나 밀링 머신, 머시닝 센터 등의 가공 장치가 필요합니다. 이러한 장치에서는 진동이 가공 정밀도에 악영향을 미치므로 제진성이 요구됩니다. 따라서 제진 효과가 있는 합금을 사용한 제진 와셔가 사용됩니다.
자동차 산업
자동차는 승무원의 생명에 관계되는 제품이기 때문에, 볼트의 풀림이나 빠짐이 큰 사고로 이어질 가능성도 있습니다. 이 와셔는 다른 와셔와 달리 마찰력이 아니라 축력을 이용하여 풀림 방지 효과를 발휘합니다.
전자기기
전자기기에 있어서, 기판의 고정이나 케이스의 체결 이외에, 절연에 사용되는 경우도 있습니다. 이 경우 금속 와셔가 아닌 전도성이 없는 수지 와셔가 사용됩니다.
와셔 설계상의 포인트
부품을 선정하는 경우에는 사용 목적이나 사용 환경에 대한 배려가 필요합니다. 어느 하나가 빠지기만 해도 사용상의 문제가 발생합니다.
재질 선택
와셔의 사용 목적에 따라 적합한 재질은 다릅니다. 먼저 높은 축력을 분산시키고 싶은지, 절연하고 싶은지에 따라 금속인지 수지인지를 선택하게 됩니다. 또, 그 중에서도 사용 환경이나 요구하는 내구성에 의해서 상세하게 재질을 선택합니다.
와셔의 종류 선택
재질 선택과 같이 사용 목적에 따른 와셔를 선택합시다.또, 좌면의 경사를 수평으로 보정해 주는 테이퍼 와셔 등, 사용 빈도는 낮아도 중요한 와셔도 있습니다.
두께 선정
같은 사이즈의 와셔라도 두꺼운 타입의 「두꺼운 와셔」가 있습니다. 일반 와셔에 비해 두께가 두꺼워 좌면의 강도 향상에 도움이 됩니다. 그러나 M4 등 비교적 작은 사이즈는 두꺼운 와셔의 라인업은 별로 없습니다.
메비로 와셔 제작
메비로 와셔를 제작하는 장점
미스미의 종합 WEB 카탈로그에서는, 다양한 와셔를 갖추고 있습니다만, 요구하고 있는 조건에 합치하는 것이 반드시 있다고는 할 수 없습니다.
원하는 치수의 와셔가 없거나 추가 가공이 필요한 경우도 있습니다. 이와 같이 도면 가공이 필요한 와셔는 메비에서 견적하고 제조할 수 있습니다.
재질은 금속, 수지 모두에 해당합니다.
가공 사례
두께 1.0mm의 수지재 와셔
두께 1.0mm의 불소로 제조한 와셔입니다.
두께 1.0mm의 수지재 와셔
메비는 제품 설계에 있어서 길이, 두께, 내경 등 미세한 조정이 요구되는 경우에 3D CAD로 설계한 데이터를 그대로 업로드하는 것만으로 자동 견적이 가능합니다.
예를 들어, 마무리 부품에 편차가 생기기 쉬운 개소나 엄밀한 치수가 요구되는 장면에서도, 특정의 사이즈에 딱 맞추어 제작할 수 있습니다.
정리
와셔는 매우 작은 부품으로 자칫 그 중요성이 별로 느껴지지 않을 수도 있습니다. 그러나 불필요한 기계 부품은 이 세상에 일체 없으며, 느슨함 방지 등 중요한 역할을 하기도 합니다.
이 기사를 통해 와셔에 대한 지식을 넓히고 유연한 설계를 할 수 있도록 합시다.
