나사 — 여유가 작고, 리세스로 돌리며, 끝이 침탄된 부품
M3 나사에서 피막 예산이 5 µm뿐인 이유, ISO 2702가 표면경도와 심부경도로 태핑나사를 규정하는 방식, ISO 4757 리세스 게이지, 그리고 베이킹이 필요한 경우.
주요 사양 요약
| 나사 / 치수 규격 | ISO 965-1 · 6g · ISO 1478 ST |
|---|---|
| 공차 등급 | 6g |
| 배럴 가능 범위 | M1.6 – M8, ST2.2 – ST6.3 |
| 랙 / 바스켓 | rare — long or cosmetic screws only |
| 강도 규정 | ISO 898-1 4.8 – 12.9 · ISO 2702 for ST |
| ISO 4042 베이킹 | 등급으로 결정 — 10.9 이상 |
| 검토일 | 2026-08-04 |
나사는 숫자가 불편해지는 영역입니다. M3에서 6g 여유는 전부 합쳐 20 µm이고 아연 예산은 약 5 µm입니다. 피막으로 메워진 십자 리세스는 비트를 받아내지 못합니다. 그리고 침탄된 태핑나사의 표면경도는 심부에서 짐작되는 것보다 훨씬 높은데, 바로 그 표면이 수소가 가장 먼저 노리는 곳입니다.
이 형상이 이런 공정을 거치는 이유
기계나사는 육각이 아니라 리세스로 돌리므로 리세스는 외관이 아니라 기능 치수입니다. ISO 4757이 십자 리세스 형상을 규정하며 이는 게이지로 보는 특징입니다. 피막과 반출액 모두 리세스 모서리에 고이고, 비트가 끝까지 들어가지 않는 나사는 첫 회전에서 캠아웃되어 리세스가 뭉개집니다. 작은 나사는 질량이 매우 가벼워 배럴 장입을 kg이 아니라 개수로 셉니다.
나사, 공차, 치수 규격
기계나사는 ISO 261 보통나사 계열을 ISO 965-1의 6g로 사용하며, 머리 형상은 ISO 4762(육각구멍붙이), ISO 7045(십자 냄비머리), ISO 7046-1(접시머리)에서 옵니다. 태핑나사는 전혀 다른 부품입니다. 그 나사는 ISO 1478의 ST 형상이지 미터나사가 아니므로 ISO 898-1이 적용되지 않고 ISO 965도 그 공차를 기술하지 않습니다. 도면에서 이 둘을 혼동하는 것이 이 부품 유형에서 가장 흔한 사양 오류입니다.
치수 범위와 치공구 방식
M1.6~M8과 ST2.2~ST6.3이 배럴 범위이며, 나사에서는 사실상 이것이 유일하게 채산이 맞는 범위입니다. 작은 나사는 배럴에서 겹치는 것보다 랙에서 더 심하게 엉키며, 천 개당 원가는 굴려야만 성립합니다. 실제 제약은 막힌 리세스에서의 반출액과 단단한 부품끼리의 충돌에 의한 나사 손상으로, 둘 다 부품 크기가 아니라 장입량의 문제입니다.
강도 규정
축부가 전 직경인 기계나사에는 ISO 898-1 등급이 적용됩니다. 저탄소강의 4.8과 5.8, 합금강의 8.8, 10.9, 12.9이며, ISO 4762 육각구멍붙이 나사는 통상 12.9입니다. 태핑나사와 드릴링 나사에는 강도구분이 전혀 없고 대신 ISO 2702가 규정합니다. 최저 표면경도를 정하고 심부는 의도적으로 훨씬 무르게 유지하며, 호칭에 따라 달라지는 침탄층 깊이 범위를 줍니다. 상대 나사를 스스로 만들 만큼 단단하되, 그 과정에서 부러지지 않을 만큼 질긴 균형입니다. ISO 10666은 드릴링 형식의 천공·토크 시험을 추가합니다.
경도: tapping screws to ISO 2702: surface ≥ 450 HV, core ≈ 270–370 HV
피막 두께와 이를 제한하는 요소
같은 4배 계산을 적용하면 치수 자체가 치명적입니다. M3 보통나사의 6g 여유는 20 µm이고 상한은 약 5 µm, M4는 22 µm로 약 5.5 µm입니다. 나사가 ASTM B633의 얇은 쪽으로 지정되는 이유이고, M3 나사에 12 µm를 요구하는 것이 곧 게이지 부적합을 요구하는 것과 같은 이유입니다. 더 무거운 방식 요구가 정말 필요하다면 정직한 선택지는 호칭을 키우거나 피막 체계를 바꾸거나, 두께 측정 위치를 나사가 아닌 머리부로 바꾸는 사양으로 고치는 것입니다.
| 관리 부위 | M3 × 0.5 external thread, 6g |
|---|---|
| 사용 가능한 여유 | |es| = 20 µm |
| 피막 두께 상한 | ≈ 5 µm on the flanks |
- ASTM B633 SC 1 — Fe/Zn 5
- SC 2 — Fe/Zn 8 (M6 and above only)
수소취성 제거 처리
12.9 육각구멍붙이 나사는 ISO 4042 기준선을 크게 넘습니다. 훨씬 덜 눈에 띄는 것은 침탄 태핑나사도 마찬가지라는 점입니다. 심부는 무르고 명목 등급도 낮지만 표면은 균열이 갈 만큼 단단하며, 수소는 표면부터 깨뜨립니다. 4시간 규칙과 190–230 °C 구간이 둘 다에 적용됩니다. 도면이 12.9와 무거운 방식 요구를 동시에 요구한다면, ISO 10683이 기술하는 것처럼 도포·소부만으로 전해 공정이 없는 아연 플레이크 계통이 수소 발생원 자체를 없애 줍니다.
베이킹 필요 여부 판정이 부품은 어떻게 파손되는가
- 첫 회전에서 캠아웃
리세스 모서리의 피막과 마른 반출액 때문에 비트가 끝까지 들어가지 않습니다. 비트가 떠오르고 리세스가 뭉개져, 나사와 피막이 모두 검사에 합격했는데도 쓸 수 없는 부품이 됩니다.
- 태핑나사를 조이다 머리가 날아감
심부가 너무 단단하거나 호칭 대비 침탄층이 너무 깊은 침탄나사의 비틀림 파단입니다. 나사를 만들어 가다 저항이 오르면 항복하지 않고 비틀려 끊어집니다. ISO 2702의 심부경도 문제이지 피막 문제가 아닙니다.
- 12.9 육각구멍붙이 나사의 지연 균열
조립 후 몇 시간에서 며칠 뒤 머리와 축의 경계에서 취성 파단이 일어납니다. 12.9는 통상 사용되는 체결부품 중 수소취성에 가장 민감하고, 육각구멍 머리는 수소가 모이는 바로 그 위치에 응력을 집중시킵니다.
- 도금 후 나사 게이지 불통
M4 이하는 여유가 매우 작아 두께가 조금만 늘거나 아연 위에 두꺼운 화성피막을 올리기만 해도, 처리 전에는 합격이던 부품이 링게이지를 통과하지 못합니다.
로트에서 확인할 항목
- 1표면경도와 심부경도는 두 번의 측정침탄나사는 수지 매립 단면에서 ISO 6507-1로 표면과 심부를 각각 읽고, 침탄 깊이는 ISO 2639로 측정합니다. 침탄나사에 경도 값 하나만 주는 것은 아무 의미 있는 정보도 되지 못합니다.
- 2표면처리 후 리세스 게이지 검사ISO 4757 리세스 게이지를 완성품에 사용합니다. 도금 나사에서 가장 자주 생략되는 검사이자, 고객 조립 라인 정지 클레임으로 가장 잘 이어지는 항목입니다.
- 3게이지가 닿지 않는 곳에서 두께 측정ISO 3497로 머리와 축부를 읽고 나사 플랭크는 별도로 보고합니다. 작은 나사에서는 방식을 만족하는 나사부 두께와 게이지를 통과시키는 나사부 두께가 서로 다른 숫자인 경우가 많습니다.
- 4ST 나사의 체결·비틀림 시험드릴링과 태핑 형식에 대해서는 ISO 10666의 천공·토크 시험이 표면과 심부의 균형이 맞는지를 알려 줍니다. 염수분무보다 훨씬 먼저 문제가 드러납니다.
시험 방법
엔지니어가 자주 묻는 질문
M3 나사를 10 µm로 도금할 수 있습니까?+
6g 링게이지를 통과시켜야 한다면 나사부에서는 불가능합니다. M3 보통나사의 여유는 20 µm이고 피막은 자기 두께의 약 4배를 소모하므로 플랭크의 계산상 한계는 약 5 µm입니다. 머리와 축부에서 10 µm는 가능합니다. 도면이 나사부에도 요구한다면 도금 전에 나사를 깎거나 사양을 변경해야 합니다.
태핑나사에도 강도구분이 있습니까?+
없습니다. ISO 898-1의 강도구분은 미터나사를 가진 볼트·나사·스터드를 대상으로 합니다. 태핑나사는 ISO 2702가 다루며 최저 표면경도, 더 무른 심부 범위, 호칭별 침탄 깊이 구간을 규정합니다. 도면에 태핑나사가 8.8로 표기되어 있다면 그 표기는 잘못이며 착수 전에 바로잡아야 합니다.
나사가 도금 후 머리에서 깨지는 이유는 무엇입니까?+
겉보기는 거의 같은 두 가지 기구가 있습니다. ISO 4042 기준선을 넘는 경화 나사를 전기도금하고 기한 내에 베이킹하지 않으면 몇 시간에서 며칠 뒤 수소로 깨집니다. 심부가 너무 단단한 침탄 태핑나사는 조이는 도중 그 자리에서 부러집니다. 시간차가 둘을 구분합니다. 지연되면 수소, 즉시면 표면과 심부의 균형입니다.
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공개 규격과 일반적인 체결부품 금속학에 근거한 안내입니다. 모든 수치는 부품·재료·적용 사양에 따라 달라지는 대표 범위이며, 고객 도면과 해당 규격이 항상 우선합니다. 피막 표기는 도면에서 요구할 수 있는 내용을 설명한 것이지, 시험 없이 귀사 부품에서 보장되는 결과가 아닙니다.