나사봉 공장

여름을 어떻게 안 좋아할 수 있겠어요? 물론 덥긴 하지만, 추운 날씨보다는 훨씬 낫고, 무엇보다 즐길 거리가 많잖아요. 엔진 빌더 팀은 레이싱 경기, 전시회, 엔진 제조업체와 정비소 방문, 그리고 평소처럼 콘텐츠 제작으로 바쁜 시간을 보냈습니다.
타이밍 커버나 타이밍 케이스에 위치 고정 핀이 없거나, 위치 고정 핀 구멍이 핀에 꼭 맞지 않는 경우, 기존 댐퍼의 중앙 부분을 사포질하여 크랭크축 앞쪽으로 끼워 넣을 수 있도록 합니다. 그런 다음 이 댐퍼를 사용하여 볼트를 조여 커버를 고정합니다.
엔진 제작자, 정비사, 제조업체이든, 엔진, 레이싱카, 고성능 자동차를 사랑하는 자동차 애호가이든, Engine Builder는 여러분을 위한 콘텐츠를 제공합니다. 저희 인쇄 잡지는 엔진 산업과 다양한 시장에 대한 모든 기술 정보를 제공하며, 뉴스레터를 구독하시면 최신 뉴스, 제품 정보, 기술 정보, 업계 전문가 소식을 받아보실 수 있습니다. 이 모든 혜택은 구독을 통해서만 누리실 수 있습니다. 지금 구독하시면 Engine Builders Magazine의 월간 인쇄판 및/또는 전자판과 함께 주간 Engine Builders 뉴스레터, 주간 Engine 뉴스레터, 주간 Diesel 뉴스레터를 이메일로 받아보실 수 있습니다. 머지않아 엔진의 모든 마력에 대한 정보를 얻으실 수 있을 겁니다!
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연소 압력이 높아질수록 실린더 헤드가 실린더 블록 표면에 단단히 밀착되는 것이 절대적으로 중요하다는 것은 잘 알려진 사실입니다. 따라서 제대로 된 성능을 발휘할 수 있는 신뢰할 수 있는 브랜드의 실린더 헤드를 선택하는 것 또한 매우 중요합니다.
하루 종일 운행하는 작업용 트럭이든, 다목적 작업을 위해 제작된 트럭이든, 아니면 그 중간쯤 되는 트럭이든, 모든 트럭은 새 실린더 헤드 볼트 세트를 장착하면 성능 향상에 도움이 될 것입니다.
엔진용 스터드와 같은 체결 부품을 구매할 때, 오랫동안 최고의 선택은 ARP였습니다. 50년 이상의 역사를 자랑하는 ARP는 까다로운 용도에 적합한 고성능 체결 부품을 생산하기 위해 끊임없이 노력해 왔습니다. 하지만 최근 이 분야의 경쟁이 심화되고 있으며, 시장 점유율을 놓고 경쟁하는 업체 중 하나가 플로리다주 그로브랜드에 위치한 KT 퍼포먼스 산하 브랜드인 게이터 패스너(Gator Fasteners)입니다.
고압 연소 환경에서는 실린더 헤드가 실린더 블록 표면에 단단히 밀착되는 것이 절대적으로 중요하다는 것은 잘 알려진 사실입니다. 따라서 제대로 된 성능을 발휘할 수 있는 신뢰할 수 있는 헤드 스터드 브랜드를 선택하는 것 또한 매우 중요합니다. 최근 저희는 ARP의 헤드 스터드 제품과 오하이오주 캔턴에 위치한 Zeigler Diesel Performance의 Gator 패스너에 대해 이야기를 나누며 각 회사의 스터드 사양 및 기술, 그리고 디젤 엔진 관련 유사점과 차이점에 대한 최신 정보를 얻었습니다.
일반적으로 오늘날 공장에서 사용하는 체결 부품은 항복 강도가 낮은 일회용 체결 부품입니다. 이는 시간이 지남에 따라 실린더 헤드가 블록에서 들려 올라가 실린더 헤드 개스킷이 손상될 가능성이 매우 높다는 것을 의미합니다. ARP나 Gator Fasteners와 같은 애프터마켓 볼트는 토크 항복 강도가 낮기 때문에 공장 볼트처럼 늘어나지 않습니다.
"디젤 성능 면에서 우리 제품은 일반적으로 공장 생산 장비보다 20% 더 뛰어납니다."라고 ARP의 크리스 라슈케는 말했습니다. "그것이 바로 우리의 초점과 목표였습니다. 또한 재사용 가능한 제품을 원했습니다. 우리가 이야기를 나눈 많은 사람들이 ARP2000과 625 못을 사용하고 있었습니다."
ARP는 다양한 가솔린 및 디젤 엔진용 헤드 볼트 키트를 제공하며, Gator 패스너 또한 주요 디젤 엔진 플랫폼에 적합합니다. 하지만 Gator는 가솔린 엔진 시장에는 진출하지 않은 것으로 보이며, LS 헤드 볼트 옵션을 제공합니다.
디젤 엔진의 경우, 게이터 볼트는 2001년식 듀라맥스 엔진부터 2020년식 L5P 엔진까지 사용하도록 설계되었습니다. 파워스트로크 및 커민스 엔진은 1989년식 램(Ram) 엔진부터 1994년식 파워스트로크 엔진, 그리고 올해 출시된 파워스트로크 엔진까지 모두 호환됩니다.
"제가 본 것들과 비교했을 때 게이터 마운트는 정말 훌륭해 보입니다."라고 지글러 디젤 퍼포먼스의 저스틴 지글러는 말했습니다. "다른 제조업체에서 나온 품질이 의심스러운 스터드도 몇 개 봤습니다. ARP는 다른 어떤 회사보다 오랫동안 스터드를 사용해 왔죠. 하지만 게이터 패스너는 확실히 좋은 선택이라고 생각합니다. 품질, 가격, 그리고 구매 용이성까지 모두 만족스럽습니다."
220,000psi 이상의 인장 강도를 자랑하는 게이터 패스너는 순정 볼트처럼 늘어나지 않습니다. 최적의 피로 강도를 위해 열처리 후 롤링 나사산으로 제작되었으며, 중심을 맞추기 위해 센터리스 연삭 가공되었습니다. 각 키트에는 열처리된 크롬강 재질의 평행 연삭 12각 너트와 내구성을 위한 흑색 산화 코팅 와셔가 포함되어 있습니다.
게이터는 신규 브랜드로서 프리미엄 제품을 제공할 수 있지만, ARP의 가장 큰 차별화 요소 중 하나인 '경험'이 아직 부족합니다.
"저희는 토크 텐셔너를 사용하여 순정 패스너를 점검하고, 순정 패스너의 체결력을 확인하기 위해 순정 장착 방식을 사용합니다."라고 라슈케는 설명합니다. "바로 거기서부터 저희 제품이 개발되었습니다. 또한, 내부에 테스트 챔버가 있는 용광로 형태의 열 테스트 장비도 보유하고 있어, 모든 부품을 엔진 작동 온도까지 가열하여 작동 온도에서 패스너에 어떤 영향을 미치는지 확인할 수 있습니다. 어떤 용도의 패스너 키트를 제작하든 이러한 요소들을 반드시 고려해야 합니다. 저희는 필요한 모든 작업을 수행할 수 있는 다양한 도구를 갖추고 있습니다."
과거에는 180,000~200,000psi의 인장 강도를 가진 8740 소재의 체결 부품이 사용되었는데, 이는 공장 설비를 대체하기에 충분한 수준이었습니다. 오늘날 ARP와 같은 브랜드는 고객에게 더 높은 인장 강도를 가진 ARP2000, 인코넬 또는 커스텀 AGE 625 PLUS 소재를 선택할 수 있도록 제공하고 있습니다.
"8740 소재는 약 20만 psi, 즉 로크웰 경도 38~42 정도의 압력까지만 견딜 수 있는데, 바로 그 지점에서 문제가 발생합니다."라고 라슈케는 말했다. "더 높이 들어 올리려고 하면 헤드 핀에 무리가 갑니다. 소재는 제 역할을 해야 하는 곳에서 제대로 작동하는 것을 선택해야 합니다."
ARP 2000은 220,000psi에서 매우 우수한 성능을 보였으며, Raschke에 따르면 더 높은 클램프 하중에서도 여전히 우수한 피로 특성과 연성을 유지했습니다. ARP는 이러한 특성을 바탕으로 맞춤형 시효 처리 소재를 제공합니다.
"커스텀 에이지의 가장 큰 장점 중 하나는 녹슬지 않는 스테인리스 스틸 소재라는 점입니다."라고 라슈케는 말했습니다. "높은 인장 강도(260,000psi 이상)를 자랑하기 때문에 흔들어도 문제없습니다. 게다가 스테인리스 스틸이죠. 디젤 엔진의 문제는 열, 습기, 배기가스 등 여러 요인에 노출된다는 것입니다. 일반 강철 장비는 상황이 다릅니다. 부식 과정에서 수소가 방출되고, 수소 취성으로 인해 체결 부품이 손상될 수 있습니다. 스터드를 과열시켜 강도를 높이면 부식으로 인한 추가적인 부식이 발생할 수 있습니다. 수소 취성 문제가 발생할 가능성이 두 배로 높아지는 거죠."
물론, 스파이크를 선택할 때 재질뿐만 아니라 크기도 중요한 요소입니다. 일반적으로 대부분의 커민스 엔진에는 12mm 헤드 볼트를 사용할 수 있습니다. 하지만 고성능을 추구하는 경우 14mm 스터드, 9/16 스터드 또는 5/8 스터드를 사용할 수도 있습니다.
지글러는 "대부분의 경우, 순정 커민스 엔진에는 12mm 스터드 볼트가 사용됩니다."라고 말했습니다. "하지만 레이싱 세계에서는 더 높은 토크를 위해 14mm 또는 9/16인치 스터드 볼트를 사용해 왔습니다. 제 레이싱카의 헤드 볼트는 250ft.lbs의 토크로 조여져 있습니다. 12mm 스터드 볼트는 125ft.lbs에 해당합니다. 고정력 면에서 큰 차이가 있지만, 적용 분야 자체가 매우 다릅니다."
라슈케는 커민스의 많은 사람들이 과거에는 충분히 강한 스터드 재질을 구할 수 없었기 때문에 더 큰 스터드를 뚫기 시작했다고 말했습니다. 이제 ARP 덕분에 그들은 그렇게 할 수 있게 되었습니다.
"사람들은 여전히 ​​블록 형태의 부품을 원하지만, 우리는 더 높은 수준의 재료를 제공합니다."라고 그는 말했다. "우리의 해결책은 대개 공장에서 사용할 수 있는 고품질 패스너를 만드는 것입니다. 만약 변경 사항이 필요하다면, 우리 전문 부서에서 최선을 다해 해결해 드립니다. 우리는 다양한 디젤 차량 관련 작업을 해왔습니다. 셰이드, 헤이슬리, 웨글러 등 여러 제조업체들이 이와 같은 작업을 하고 있습니다."
때로는 더 큰 여드름이 더 좋아 보일 수 있지만, 라슈케는 여드름의 크기, 두피 상태, 그리고 더 큰 여드름을 활용하기 위해 필요한 조치 등을 고려하여 주의사항을 제시합니다.
"이런 블랭크를 사용할 때, 어떤 사람들은 9/16이나 5/8인치 스터드를 사용하기도 합니다."라고 그는 말했다. "결국 가장 큰 스터드를 넣을 수는 있지만, 실린더 벽이 이를 지탱하지 못하거나 실린더 헤드 개스킷을 넣을 공간이 부족해서 블록이 손상될 수 있습니다. 헤드가 더 높은 클램프를 견딜 만큼 강하지 않거나 무거운 하중을 견뎌야 하는 경우도 있습니다. 단순히 더 강한 부품을 넣는 것 외에도 고려해야 할 사항이 많습니다. 또한 이러한 하중을 견딜 수 있는 구조적 특성을 가진 헤드 와셔도 필요합니다."
"오늘날 시판되는 다층 가스켓의 경우, 일반 차량에 비해 경주용 차량에는 내구성이 떨어지는 체결 부품이 필요합니다. 경주용 차량은 분해 및 정비를 더 자주 해야 하는 반면, 일반 차량은 수십만 마일을 주행해야 하기 때문입니다. 헤드레스트를 납작하게 만들 수도 없고, 팽창시키거나 수축시킬 수도 없습니다."
지글러는 이러한 의견에 대해 대부분의 경우 크기가 큰 스터드나 고강도 자재가 필요하지 않다고 답변했습니다.
지글러는 "만약 특별히 이상한 점이 없는 단순한 앱이라면 그렇게 많은 돈을 쓸 이유가 없다"며, "제대로 작업한다면 좋은 볼트와 와셔, 그리고 꼼꼼한 사전 준비만으로도 문제가 되지 않을 것"이라고 말했다.
대부분의 엔진 작업과 마찬가지로, 제대로만 하면 성공률은 99%에 달합니다. 헤드 볼트 조임 작업도 마찬가지입니다. 저희는 Zeigler Diesel Performance의 Justin을 만나 Gator Fastener가 Cummins 24밸브 엔진용 12mm 헤드 볼트 세트를 설치하는 과정을 살펴보았습니다.
저스틴은 게이터의 포장과 구성에 즉시 찬사를 보냈습니다. 게이터와 ARP 스터드는 필요한 하드웨어, 브랜드 데칼, 설치 설명서가 포함된 동일한 크기의 상자에 담겨 있습니다. ARP 스터드는 일반적으로 플라스틱 부싱과 너트, 와셔가 각각 비닐봉지에 포장되어 있습니다. 반면 게이터 스터드는 고급스러운 플라스틱 케이스에 담겨 있고, 각 스터드에는 나사산을 보호하는 플라스틱 캡이 씌워져 있으며, 와셔와 너트는 개별 포장되어 있습니다. 가장 큰 차이점 중 하나는 제공되는 윤활유입니다. ARP는 소량의 그리스를 제공하는 반면, 게이터는 AMSOIL 마운팅 그리스 대용량 튜브를 제공합니다.
스터드를 설치하기 전과 각 구멍에 수도꼭지를 설치한 후에는 나중에 문제가 발생하지 않도록 청결을 유지하는 것이 매우 중요합니다.
지글러는 "가장 중요한 것은 청결에 집중하는 것입니다."라고 말했습니다. "구멍을 뚫은 후에는 공기로 불어내고 브레이크 클리너로 모든 것을 닦아내어 패드를 표면에 부착하기 전에 모든 것이 매우 깨끗한지 확인해야 합니다."
Cummins Gator 스터드 키트는 26개의 스터드로 구성되어 있으며, 헤드 바깥쪽에 6개의 긴 스터드와 안쪽에 20개의 짧은 스터드가 포함됩니다. 각 스터드는 헤드와 블록에 설치하기 전에 장착 그리스로 윤활 처리됩니다. ARP2000 스터드와 마찬가지로, 이 12mm 악어형 스터드는 125ft-lbs(40, 80, 125)의 토크에 도달하기 위해 세 단계에 걸쳐 조여야 합니다. 반면, ARP 625 스터드는 최대 150ft-lbs(50, 100, 150)까지 조일 수 있습니다. 두 브랜드 모두 스터드를 제자리에 조이는 방법을 설명서에 자세히 설명하고 있습니다.
앞서 언급했듯이 ARP에서 모든 마운트를 설계했으므로 80% 하중에서만 설치하는 것이 좋습니다. 팽창을 고려하여 더 단단하게 고정하려면 20%의 여유 하중을 둘 수 있습니다. Gator와 ARP 모두 스터드 재사용 가능 여부에 대해서는 명시하지 않습니다. Justin에게 직접 문의하시면 재사용 가능 여부를 확인할 수 있습니다.
"몇 년 전, 제 트랙터에는 5개의 서로 다른 엔진에 동일한 ARP 스터드가 사용되었습니다."라고 그는 말했다. "측정해 보니 늘어나거나 변형된 부분은 전혀 없었기 때문에 저는 항상 그 스터드를 사용해 왔고 지금까지 아무 문제도 없었습니다."
스터드 설치는 작업 내용에 따라 4~6시간 정도 소요될 수 있습니다. 만약 자체적으로 기계 공장을 보유하고 있지 않다면, 유일하게 대체할 수 없는 부분은 스터드 헤드를 외부 업체에 보내 마무리 작업을 맡기는 것입니다.
결론적으로, 헤어핀 매듭은 복잡한 수학이 아니며, 설치하는 것 또한 마찬가지입니다. 하지만 잘못 설치하면 심각한 결과를 초래할 수 있으므로 제대로 설치하는 것이 중요합니다.
"가장 중요한 것은 검증된 조합을 선택하는 것입니다."라고 라슈케는 조언합니다. "사람들은 인터넷에서 이 터보차저, 이 인젝터, 이 실린더 헤드, 이 파이어 링 등을 골라서 이것저것 섞어보지만, 제대로 작동하는 경우는 드뭅니다. 자신에게 맞는 조합을 찾는 대신, 여러 사람의 아이디어를 무작정 따라 하는 거죠. 무엇을 만들든 항상 전체적인 그림을 봐야 합니다."
"적절한 와셔, 적절한 클램프 하중, 그리고 헤드 와셔가 있어야 합니다. 극한의 성능을 발휘하게 되면, 그때부터는 화로 같은 것들을 고려하게 되죠."
지글러에 따르면, 많은 사람들이 스파이크 자체에 있어서는 실수를 저지르지 않지만, 오히려 준비 과정에서 실수를 저지른다고 합니다.
"특히 이러한 적층 강철 와셔를 사용할 때는 데크 표면을 깨끗하게 유지하는 것이 매우 중요합니다. 표면 마감이 완벽해야 합니다."라고 지글러는 말했습니다. "표면 마감은 항상 동일해야 합니다."
오늘날 거의 모든 엔진 부품은 구매자에게 다양한 선택지를 제공합니다. 그러나 엔진 하드웨어는 품질, 경험 및 제품 측면에서 ARP가 확실한 최고의 브랜드로 자리매김하고 있는 몇 안 되는 분야 중 하나일 것입니다. 이러한 지배력이 아직 확실하지는 않지만, Gator Fasteners와 같은 새로운 업체들이 시장에 진입하고 있으며, 최근의 공급망 문제로 인해 다른 업체들이 유리한 위치를 점하고 있습니다.
지글러는 "ARP의 성공에 영향을 줄 수 있는 사람은 아무도 없다"고 인정하면서도, "하지만 게이터 패스너는 가격만 너무 높게 잡지 않는다면 성공할 수 있을 거라고 생각한다. 가격도 적당하고 품질도 확실히 훌륭하다. ARP 제품처럼 몇 달씩 기다려야 하는 것보다는 훨씬 좋은 선택이 될 것 같다"고 덧붙였다.
라슈케는 많은 제조업체들이 수요를 따라잡지 못하면서 ARP가 어려움에 직면하고 있음을 인정했습니다. 그는 회사가 대기 시간을 줄이고 처리량을 늘리기 위해 노력하고 있다고 말했습니다.
"ARP 제품을 능가하기는 어렵지만, 게이터 패스너도 훌륭한 선택인 것 같습니다."