2015년 서울시 연구사 기계공작법 A책형 기출문제 풀이
2015 7급 서울시 기계공작법 연구사 A책형
압연공정(rolling process)에서 균일한 두께의 편평한 판재(소재)를 만들려면 압연용 롤(rolling mill) 사이의 간극이 균일해야 한다. 그렇지 않으면 판재(소재)의 중앙은 두껍고 양 끝단부는 얇아져서 판재의 두께가 균일해지지 않고, 판재 전체가 편평해지지도 않는다. 이러한 문제에 대한 대책 중에서 옳지 않은 것은?
① 가공에 직접 참여하는(가공소재와 접촉되는) 롤(roll)을 지지해 주는 백업 롤(backup roll)을 사용한다.
오답입니다 백업 롤은 작업 롤을 뒤에서 받쳐 롤 휨을 직접 줄여 줍니다.
② 동일한 소재를 동일한 온도에서 압연하는 경우, 롤변형을 보상하기 위해서 크라운 롤(crown roll)을 사용한다.
오답입니다 크라운 롤은 미리 배부른 형상을 주어 롤 휨을 상쇄합니다.
③ 탄성계수가 큰 롤(roll) 재료를 이용한다.
오답입니다 탄성계수가 크면 같은 압연하중에서 롤이 덜 휩니다.
④ 2단 역전, 또는 2단 비역전 롤 시스템을 이용한다.
정답입니다 2단 롤은 받침 롤이 없어 오히려 롤 휨이 가장 크게 나타납니다.
정답과 해설 보기
정답 ④ 2단 역전, 또는 2단 비역전 롤 시스템을 이용한다.
판재 중앙이 두꺼워지는 것은 압연하중 때문에 롤이 활처럼 휘어(roll deflection) 간극이 중앙에서 벌어지기 때문입니다. 대책은 롤을 받쳐 주는 백업 롤(4단·클러스터 압연기), 휨을 미리 상쇄하는 크라운 롤, 탄성계수가 큰 롤 재료처럼 롤의 처짐 자체를 줄이는 쪽입니다. 2단 역전·비역전 롤 시스템은 압연 방향과 패스 방식을 정하는 구성일 뿐이고, 받침 롤이 없어 롤 휨에는 가장 불리합니다. 따라서 ④입니다.
키워드 # 소성가공 # 압연 # 롤휨 # 백업롤 # 크라운롤
다음 중 주조공정에서 용융금속의 유동성에 영향을 주는 용탕의 특성으로 옳지 않은 것은?
① 용탕의 점도가 온도에 민감할수록 유동성은 감소한다.
오답입니다 점도가 온도에 민감하면 조금만 식어도 급격히 굳어 유동성이 떨어집니다.
② 용탕의 표면에 형성되는 산화막은 유동성을 좋게 한다.
정답입니다 산화막은 용탕 흐름을 막고 주물 속에 말려 들어가 유동성을 떨어뜨립니다.
③ 용탕의 낮은 표면장력은 유동성을 좋게 한다.
오답입니다 표면장력이 낮으면 얇은 살과 좁은 유로까지 잘 채워집니다.
④ 용탕 내의 개재물(inclusion)은 유동성을 감소시킨다.
오답입니다 개재물은 고체 입자처럼 작용해 겉보기 점도를 높입니다.
정답과 해설 보기
정답 ② 용탕의 표면에 형성되는 산화막은 유동성을 좋게 한다.
유동성(주조성)은 용탕이 굳기 전에 주형 구석까지 흘러 들어가는 능력이며, 점도가 낮을수록, 표면장력이 작을수록, 개재물·산화물이 적을수록 좋아집니다. 용탕 표면에 생기는 산화막은 흐름을 방해하고 그대로 말려 들어가 개재물 결함까지 만들므로 유동성을 나쁘게 합니다. 따라서 ②입니다.
키워드 # 주조 # 유동성 # 용탕 # 표면장력 # 개재물 # 산화막
금속절삭에서 구성인선(built-up edge)을 감소시키거나 억제하는 데 도움이 되는 방법으로 옳은 것은?
① 절삭속도를 감소시킨다.
오답입니다 저속에서 구성인선이 가장 잘 생기므로 속도를 올려야 합니다.
② 절삭깊이를 감소시킨다.
정답입니다 절삭깊이를 줄이면 절삭력과 접촉압력이 낮아져 응착이 줄어듭니다.
③ 경사각(rake angle)을 감소시킨다.
오답입니다 경사각을 크게 해야 칩이 잘 흘러 응착이 줄어듭니다.
④ 절삭날 원호반경을 증가시킨다.
오답입니다 날 원호반경이 커지면 마찰면적이 늘어 구성인선이 커집니다.
정답과 해설 보기
정답 ② 절삭깊이를 감소시킨다.
구성인선은 연성 재료의 칩 일부가 공구 경사면에 높은 압력·온도로 압착되어 날 끝에 쌓이는 현상입니다. 억제법은 절삭속도를 임계속도(약 120 m/min) 이상으로 올리기, 경사각을 크게 하기, 절삭깊이와 이송을 작게 하기, 윤활성이 좋은 절삭유 쓰기, 공구면을 매끄럽게 하기입니다. 보기 중 이에 해당하는 것은 절삭깊이 감소뿐입니다. 따라서 ②입니다.
키워드 # 절삭가공 # 구성인선 # 절삭속도 # 경사각 # 절삭깊이
여러 가지 전해액 중에서 Al(알루미늄, 주로 이용), Mg(마그네슘), Ti(티타늄) 등의 금속(표면처리 작업 부품)을 양극(+극)으로 하여 전해시키는 처리법으로, 건축자재, 통신기기, 자동차 부품에 널리 이용되는 표면처리법은?
① 양극산화법(anodizing)
정답입니다 제품을 양극으로 걸어 표면에 치밀한 산화피막을 키우는 방법입니다.
② 인산염코팅(phosphate coating)
오답입니다 인산염코팅은 화성처리로, 전해 없이 인산염 피막을 만듭니다.
③ 크롬산염코팅(chromate coating)
오답입니다 크롬산염코팅도 화성처리이며 주로 Zn·Al의 방식 피막입니다.
④ 클래딩(clading)
오답입니다 클래딩은 다른 금속판을 압연·폭발로 덧씌우는 기계적 접합법입니다.
정답과 해설 보기
정답 ① 양극산화법(anodizing)
양극산화법은 Al, Mg, Ti 같은 부동태 금속을 전해액 속에서 양극(+)으로 걸어 전해하여 표면에 두껍고 치밀한 산화피막을 인공적으로 성장시키는 표면처리입니다. 내식성·내마모성이 좋아지고 염료로 착색할 수 있어 알루미늄 새시 등 건축자재, 통신기기 외장, 자동차 부품에 널리 쓰입니다. 따라서 ①입니다.
※ ④의 “clading”은 원본 시험지 표기를 그대로 옮긴 것으로 “cladding”의 오식입니다.
키워드 # 표면처리 # 양극산화 # 알루마이트 # 화성처리 # 클래딩
2차원 절삭력 실험으로 공작물과 공구 사이의 마찰계수를 계산할 때, 2차원 수직 절삭 실험으로 구하여야 하는 것이 아닌 것은?
① 주분력
오답입니다 주분력은 마찰력·수직력을 분해하는 기준이 되는 필수 측정값입니다.
② 배분력
오답입니다 배분력도 공구동력계로 함께 재야 마찰력을 계산할 수 있습니다.
③ 경사각
오답입니다 경사각은 절삭력을 경사면 방향으로 분해할 때 반드시 필요합니다.
④ 공구각
정답입니다 공구각(날끝각)은 마찰계수 식에 들어가지 않습니다.
정답과 해설 보기
정답 ④ 공구각
2차원(직교) 절삭에서 경사면의 마찰계수는 μ = ( sinα + cosα)/( cosα − sinα) 로 구합니다. 즉 공구동력계로 잰 주분력 와 배분력 , 그리고 공구의 경사각 α만 있으면 계산됩니다. 공구각(날끝각)은 여유각·경사각이 정해지면 따라오는 값일 뿐 이 식에 들어가지 않습니다. 따라서 ④입니다.
키워드 # 절삭가공 # 2차원절삭 # 마찰계수 # 주분력 # 배분력 # 경사각
전자 빔(electron-beam) 용접에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
① 용입 깊이가 일반 용접법보다 훨씬 깊다.
오답입니다 에너지 밀도가 높아 키홀이 생겨 깊이/폭 비가 10:1을 넘는 좁고 깊은 용입을 얻습니다.
② 질소 분위기에서 전자빔을 용접면으로 방출한다.
정답입니다 전자빔은 산란을 막기 위해 진공 중에서 조사해야 합니다.
③ 용접봉이 필요 없다.
오답입니다 모재끼리 녹여 붙이는 방식이라 용가재를 따로 넣지 않습니다.
④ 전자의 운동에너지를 열에너지로 변환시킨 용접법이다.
오답입니다 가속된 전자가 모재에 부딪히며 운동에너지가 열로 바뀝니다.
정답과 해설 보기
정답 ② 질소 분위기에서 전자빔을 용접면으로 방출한다.
전자빔 용접은 고진공 챔버 안에서 전자를 수십~수백 kV로 가속해 모재에 충돌시키고, 그 운동에너지가 열로 바뀌면서 용융이 일어나는 용접법입니다. 기체 분자가 있으면 전자가 산란되어 빔이 흩어지므로 반드시 진공(또는 저진공) 분위기가 필요하며, 질소 분위기에서는 성립하지 않습니다. 따라서 ②입니다.
키워드 # 용접 # 전자빔용접 # 진공 # 용입깊이 # 고에너지밀도
다음 중 딥드로잉(deep drawing) 된 바닥이 깊은 용기를 분할 다이(die) 속에 넣고 유체나 고무 등의 충전재를 가압하여 용기의 입구보다 몸통을 팽창시키는 소성 가공법은?
① 스웨이징(swaging)
오답입니다 스웨이징은 다이로 두들겨 봉·관의 지름을 줄이는 단조법입니다.
② 벌징(bulging)
정답입니다 유체·고무로 내부에서 밀어 몸통을 부풀리는 가공이 벌징입니다.
③ 스피닝(spinning)
오답입니다 스피닝은 회전하는 소재에 롤러를 밀어붙여 성형하는 방법입니다.
④ 엠보싱(embossing)
오답입니다 엠보싱은 얇은 판재에 요철 무늬를 얕게 찍어 내는 가공입니다.
정답과 해설 보기
정답 ② 벌징(bulging)
벌징은 딥드로잉으로 만든 깊은 용기를 분할 다이에 넣고 내부에 액체·고무 같은 충전재를 넣어 가압함으로써 몸통 지름을 입구보다 크게 부풀리는 성형법입니다. 주전자 몸통이나 병 모양 용기처럼 입구보다 배가 부른 형상을 만들 때 쓰며, 가공 후 분할 다이를 열어 제품을 꺼냅니다. 따라서 ②입니다.
키워드 # 소성가공 # 벌징 # 딥드로잉 # 분할다이 # 스피닝
강재의 열처리 후 경화능을 측정 및 분석할 수 있는 방법으로 적합한 것은?
① 아이조드(Izod) 시험법
오답입니다 아이조드 시험은 외팔보 시험편을 때려 충격값을 재는 방법입니다.
② 조미니(Jominy) 시험법
정답입니다 봉 끝을 물로 급랭해 거리별 경도를 재는 경화능 표준 시험입니다.
③ 에릭슨(Erichsen) 시험법
오답입니다 에릭슨 시험은 구면 펀치로 판재를 눌러 부풀리는 커핑 시험으로 성형성(연성)을 봅니다.
④ 샤르피(Charpy) 시험법
오답입니다 샤르피 시험은 단순보 시험편을 때려 충격값을 재는 방법입니다.
정답과 해설 보기
정답 ② 조미니(Jominy) 시험법
경화능(hardenability)은 담금질했을 때 표면에서 중심 쪽으로 얼마나 깊이 경화되는지를 나타내는 성질입니다. 조미니 일단 담금질 시험은 규정 치수의 봉을 오스테나이트화한 뒤 한쪽 끝면만 물로 급랭하고, 냉각단 끝에서의 거리에 따라 로크웰 경도를 측정해 경화능 곡선을 얻는 표준 시험법입니다. 아이조드·샤르피는 충격시험, 에릭슨은 판재 성형성 시험입니다. 따라서 ②입니다.
키워드 # 열처리 # 경화능 # 조미니시험 # 담금질 # 충격시험
다음 중 일반적인 주조 작업에서 주조품의 응고시간과 주조품의 체적 및 단면적의 관계를 가장 적절히 설명한 것은?
① 응고시간은 주조품 체적의 제곱근에 비례한다.
오답입니다 체적의 제곱근이 아니라 체적의 제곱에 비례합니다.
② 응고시간은 체적과 단면적의 곱에 비례한다.
오답입니다 단면적은 분모에 들어가므로 곱이 아니라 나눗셈 관계입니다.
③ 응고시간은 주조품 단면적의 제곱에 반비례한다.
정답입니다 t = C(V/A)²이므로 표면적(단면적)의 제곱에 반비례합니다.
④ 응고시간은 주조품 체적과 단면적에 무관하고 일정하다.
오답입니다 응고시간은 체적과 표면적의 비로 정해지므로 무관하지 않습니다.
정답과 해설 보기
정답 ③ 응고시간은 주조품 단면적의 제곱에 반비례한다.
주물의 응고시간은 츠보리노프(Chvorinov) 법칙 t = C(V/A)ⁿ (n ≈ 2) 를 따릅니다. 여기서 V는 주물의 체적, A는 주형과 접하는 표면적(단면적)이며 V/A를 계수 모듈이라 합니다. 즉 응고시간은 체적의 제곱에 비례하고 단면적의 제곱에 반비례하므로, 같은 체적이라도 표면적이 넓어 열을 빨리 뺏기는 형상일수록 빨리 굳습니다. 따라서 ③입니다.
키워드 # 주조 # 응고시간 # 츠보리노프법칙 # 계수모듈 # 압탕
수평 밀링커터의 절삭속도가 100m/min이고 커터의 날수가 10개, 직경이 100mm, 날당 이송이 0.1mm라면 테이블의 이송량은 분당 약 몇 mm인가?
① 79.3
오답입니다 회전수를 1/4로 잘못 잡으면 약 79.6 mm/min 이 되어 이 값에 가까워집니다.
② 158.5
오답입니다 날수를 5개로 잘못 잡으면 약 159 mm/min 이 되어 이 값에 가까워집니다.
③ 318.5
정답입니다 N ≈ 318 rpm이므로 f = 0.1 × 10 × 318 ≈ 318 mm/min입니다.
④ 637
오답입니다 직경을 50 mm로 잘못 잡아 회전수를 2배로 보면 나오는 값입니다.
정답과 해설 보기
정답 ③ 318.5
먼저 커터 회전수는 N = 1000V/(πD) = 1000 × 100/(π × 100) ≈ 318.3 rpm입니다. 테이블 이송량은 f = × z × N이므로 f = 0.1 mm × 10날 × 318.3 rpm ≈ 318.3 mm/min입니다. 보기 중 가장 가까운 값은 318.5입니다. 따라서 ③입니다.
키워드 # 절삭가공 # 밀링 # 이송량 # 절삭속도 # 날당이송
혼합 압축된 금속 분말을 용융 온도보다 약간 낮은 온도에서 가열하여 각 입자끼리 충분한 강도로 결합시키는 분말 야금 공정은?
① 소결(sintering)
정답입니다 압축한 성형체를 융점 아래에서 가열해 입자를 결합시키는 공정입니다.
② 입자화(atomization)
오답입니다 입자화(분무법)는 용융금속을 뿌려 분말을 만드는 분말 제조법입니다.
③ 카보닐(carbonyl)
오답입니다 카보닐법도 금속 카보닐을 분해해 분말을 얻는 제조법입니다.
④ 융착(deposition)
오답입니다 융착(용사·증착)은 표면에 다른 재료를 입히는 피복법입니다.
정답과 해설 보기
정답 ① 소결(sintering)
분말야금은 분말 제조 → 혼합 → 성형(압축) → 소결 → 후처리 순으로 진행됩니다. 소결은 압축 성형체를 융점보다 약간 낮은 온도로 보호분위기에서 가열해 입자 접촉면에서 원자 확산이 일어나게 함으로써 네크가 자라고 기공이 줄어 강도를 얻는 공정입니다. 입자화와 카보닐법은 분말을 만드는 단계입니다. 따라서 ①입니다.
키워드 # 특수가공 # 분말야금 # 소결 # 확산 # 성형체
다음 중 가스용접에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
① 산소-아세틸렌 화염(oxy-acetylene flame)은 토치(torch) 내 혼합실의 아세틸렌과 산소 비율에 따라 탄화염(carbonizing flame), 중성염(neutral flame), 산화염(oxidizing flame)이 된다.
오답입니다 혼합비에 따라 탄화염·중성염·산화염으로 나뉘는 것은 옳습니다.
② 가스용접에서는 산화작용을 방지하기 위하여 적당한 용제(flux)가 필요하다. 특히 연강과 동합금의 가스용접에서는 붕산․ 붕사 75%, 염화리튬 25%의 용제를 사용한다.
정답입니다 연강은 용제를 쓰지 않으며, 붕사계 용제는 동합금용입니다.
③ 산소-아세틸렌 가스의 주요 용접장치에는 토치(torch), 산소 붐베(bombe), 아세틸렌 가스 발생장치, 압력조정기, 호스(hose) 등이 필요하다.
오답입니다 토치·봄베·발생장치·압력조정기·호스는 가스용접의 기본 장치입니다.
④ 용접 토치는 가스화염을 만드는 동시에 혼합가스의 유량을 조정하여 화염의 크기를 조정하고, 가스의 혼합비를 조정하여 화염의 성질을 결정한다.
오답입니다 토치가 유량과 혼합비를 조절해 화염 크기·성질을 정하는 것은 옳습니다.
정답과 해설 보기
정답 ② 가스용접에서는 산화작용을 방지하기 위하여 적당한 용제(flux)가 필요하다. 특히 연강과 동합금의 가스용접에서는 붕산·붕사 75%, 염화리튬 25%의 용제를 사용한다.
가스용접용 용제는 모재에 따라 달라집니다. 연강은 산화물(FeO)의 융점이 모재보다 낮아 슬래그로 잘 떠오르므로 용제를 쓰지 않는 것이 원칙이고, 붕사·붕산계 용제는 동 및 동합금에 씁니다. 반경강은 탄산소다계, 주철은 붕사·탄산나트륨계, 알루미늄은 염화물·불화물계를 사용합니다. 따라서 “연강과 동합금”을 묶어 붕사계 용제를 쓴다는 설명은 옳지 않습니다. 따라서 ②입니다.
※ ③의 “붐베”는 원본 시험지 표기를 그대로 옮긴 것으로 “봄베(bombe)”의 오식입니다.
키워드 # 용접 # 가스용접 # 용제 # 산소아세틸렌 # 중성염
금속판재의 딥드로잉(deep drawing)에서 귀생김(earing) 현상이 발생하는 원인은?
① 펀치와 다이 사이의 간극 과대
오답입니다 간극이 크면 벽 두께 불균일이나 주름이 생기지 압연 방향 귀는 아닙니다.
② 바우징거 효과(bauschinger’s effect)
오답입니다 바우싱거 효과는 역방향 하중에서 항복강도가 낮아지는 현상입니다.
③ 펀치 모서리의 곡률반경 과소
오답입니다 펀치 모서리 반경이 작으면 바닥 모서리가 찢어집니다.
④ 판재의 평면이방성
정답입니다 압연 방향에 따른 소성변형비 차이 때문에 컵 가장자리가 물결칩니다.
정답과 해설 보기
정답 ④ 판재의 평면이방성
귀생김(earing)은 딥드로잉한 컵의 가장자리 높이가 물결 모양으로 들쭉날쭉해지는 결함입니다. 원인은 압연으로 생긴 집합조직 때문에 소성변형비 r 값이 압연 방향, 45°, 직각 방향에서 달라지는 평면이방성(Δr)입니다. Δr이 0에 가까울수록 귀가 줄고, 클수록 보통 4개의 귀가 생깁니다. 가공 후에는 트리밍으로 잘라내야 하므로 재료 손실이 커집니다. 따라서 ④입니다.
※ ②의 “바우징거”는 원본 시험지 표기를 그대로 옮긴 것으로 “바우싱거”의 오식입니다.
키워드 # 소성가공 # 딥드로잉 # 귀생김 # 평면이방성 # 소성변형비
강(steel)의 결정 조직을 조정하거나 가공에 의해서 생긴 소재 내부의 잔류응력(residual stress)을 제거하고, 절삭성의 향상과 냉간가공성의 개선을 위하여 사용되는 열처리 가공법은?
① 담금질(quenching)
오답입니다 담금질은 급랭으로 마텐자이트를 만들어 경화시키는 처리입니다.
② 노멀라이징(normalizing)
오답입니다 노멀라이징은 공랭으로 조직을 표준화하며 잔류응력 제거 효과는 작습니다.
③ 뜨임(tempering)
오답입니다 뜨임은 담금질한 강을 재가열해 인성을 회복시키는 처리입니다.
④ 풀림(annealing)
정답입니다 노 안에서 서랭해 연화·잔류응력 제거·절삭성 개선을 노리는 처리입니다.
정답과 해설 보기
정답 ④ 풀림(annealing)
풀림은 강을 적당한 온도로 가열한 뒤 노 안에서 천천히 냉각하여 조직을 균일하게 하고 연화시키는 열처리입니다. 목적에 따라 완전풀림(연화·조직 조정), 응력제거풀림(잔류응력 제거), 구상화풀림(절삭성·냉간가공성 개선), 재결정풀림 등으로 나뉘며, 문제에서 든 목적이 모두 여기에 해당합니다. 담금질은 경화, 뜨임은 인성 회복, 노멀라이징은 공랭에 의한 조직 표준화가 주목적입니다. 따라서 ④입니다.
키워드 # 열처리 # 풀림 # 잔류응력 # 절삭성 # 냉간가공성
최근 부품 및 시작품을 신속하게 조형하는 신속조형법(rapid prototyping)이 산업계에 활용되고 있다. 다음 중 금속이나 결합제를 첨가한 세라믹 등을 분말 재료로 사용하는 신속조형법은?
① 스테레오 리소그라피(Stereo Lithography)
오답입니다 스테레오리소그래피는 액상 광경화성 수지를 레이저로 굳힙니다.
② 융해 용착 모델링(Fused Deposition Modeling)
오답입니다 FDM은 열가소성 수지 필라멘트를 녹여 쌓아 올립니다.
③ 레이저 선별 소결(Selective Laser Sintering)
정답입니다 분말층에 레이저를 쬐어 선택적으로 소결하므로 금속·세라믹이 가능합니다.
④ 고형 지지 경화법(Solid Base Curing)
오답입니다 고형지지경화법(SGC)은 광경화성 수지에 마스크로 자외선을 쬡니다.
정답과 해설 보기
정답 ③ 레이저 선별 소결(Selective Laser Sintering)
레이저 선별 소결(SLS)은 얇게 깐 분말층에 CO₂ 레이저를 주사해 단면 형상만 국부적으로 소결하고, 그 위에 다시 분말을 깔기를 반복해 형상을 쌓는 신속조형법입니다. 원료가 분말이므로 나일론 같은 고분자뿐 아니라 금속 분말, 결합제를 섞은 세라믹 분말도 쓸 수 있고, 굳지 않은 주변 분말이 지지대 역할을 해 별도의 서포트가 거의 필요 없습니다. 나머지 셋은 광경화성 수지나 열가소성 수지를 쓰는 방식입니다. 따라서 ③입니다.
키워드 # 특수가공 # 신속조형 # SLS # 분말재료 # 적층가공
다음은 용접이음의 특징을 리벳 및 볼트 체결 등의 기계적 이음 방식과 비교한 것이다. 적합하지 않은 것은?
① 용접부는 단시간에 가열되고 냉각되므로 용접부에 금속 조직의 변화를 유발한다.
오답입니다 급열·급랭으로 열영향부 조직이 변하는 것은 옳은 설명입니다.
② 리벳 및 볼트의 체결에 비해 구멍뚫기, 리벳단조 등의 공정이 절약된다.
오답입니다 구멍뚫기·리벳단조 공정이 없어지는 것은 용접의 장점입니다.
③ 이음 효율 및 기밀성이 양호하다.
오답입니다 이음효율이 100%에 가깝고 기밀·수밀이 좋은 것도 장점입니다.
④ 용접의 품질을 공정 사이에서 검사하기가 용이하다.
정답입니다 내부 결함이 겉으로 드러나지 않아 비파괴검사가 따로 필요합니다.
정답과 해설 보기
정답 ④ 용접의 품질을 공정 사이에서 검사하기가 용이하다.
용접이음은 이음효율과 기밀성이 좋고 리벳 구멍 뚫기·리벳 단조 같은 공정이 없어 중량과 공수를 줄일 수 있는 반면, 급열·급랭에 따른 조직 변화와 잔류응력·변형이 생기고 기공·균열·융합불량 같은 내부 결함이 겉으로 드러나지 않는다는 단점이 있습니다. 따라서 방사선·초음파 같은 비파괴검사를 따로 해야 하므로 공정 사이의 품질 검사는 리벳이음보다 오히려 어렵습니다. 따라서 ④입니다.
키워드 # 용접 # 용접이음 # 이음효율 # 열영향부 # 비파괴검사
다음 중 밀링가공(milling)의 특징에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
① 하향밀링(down milling)작업에서 커터(cutter)는 공작물을 테이블(table) 위로 들어 올리려는 경향이 있으며, 조임 장치에서 공작물을 풀리게 할 수도 있다.
정답입니다 공작물을 들어 올리는 것은 하향밀링이 아니라 상향밀링입니다.
② 하향밀링작업에서 최대 칩(chip) 두께는 날이 공작물과 접촉하는 지점에서 얻어진다.
오답입니다 하향밀링은 날이 물리는 순간 칩 두께가 최대인 것이 맞습니다.
③ 하향밀링작업은 상향밀링(up milling)작업의 경우보다 채터(chatter)가 잘 발생되지 않아서 절삭공정이 원활하게 수행된다.
오답입니다 절삭력이 공작물을 눌러 주므로 채터가 적은 것은 옳습니다.
④ 하향밀링은 칩이 생기기 시작할 때 커터의 날이 공작물 표면에 충격을 가하기 때문에 주물과 같이 단단한 표면의 공작물에는 불리하며, 이 때문에 날이 급속히 무뎌질 수 있다.
오답입니다 날이 두꺼운 칩부터 물어 충격이 커 경질 표면에 불리한 것은 옳습니다.
정답과 해설 보기
정답 ① 하향밀링(down milling)작업에서 커터(cutter)는 공작물을 테이블(table) 위로 들어 올리려는 경향이 있으며, 조임 장치에서 공작물을 풀리게 할 수도 있다.
하향밀링은 커터의 회전 방향과 이송 방향이 같아 절삭력의 수직 성분이 공작물을 테이블 쪽으로 눌러 줍니다. 그래서 고정이 안정되고 채터가 적으며 다듬질면이 좋습니다. 반대로 상향밀링은 커터가 공작물을 테이블 위로 들어 올리려 하므로 견고한 고정이 필요합니다. ①은 상향밀링의 특징을 하향밀링의 것으로 잘못 옮긴 설명입니다. 따라서 ①입니다.
키워드 # 절삭가공 # 밀링 # 하향밀링 # 상향밀링 # 채터
순철의 마모 저항, 인성, 고온 경도, 강도 및 크리프 저항을 향상시킬 목적으로 첨가하는 원소로 가장 적합한 것은?
① 납(Pb)
오답입니다 납은 절삭성을 좋게 하는 쾌삭 원소로 강도에는 도움이 안 됩니다.
② 구리(Cu)
오답입니다 구리는 주로 내후성(내식성)을 높이는 원소입니다.
③ 몰리브덴(Mo)
정답입니다 탄화물을 만들어 고온강도·경화능·크리프 저항을 크게 높입니다.
④ 수소(H)
오답입니다 수소는 백점·수소취성을 일으키는 유해 원소입니다.
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정답 ③ 몰리브덴(Mo)
몰리브덴은 안정한 탄화물(Mo₂C)을 만들어 고온 경도와 내마모성을 높이고, 경화능을 크게 개선하며 뜨임취성을 억제하고 크리프 저항을 향상시킵니다. 그래서 고속도공구강, 내열강, 고온용 저합금강에 반드시 들어갑니다. 납은 쾌삭성, 구리는 내식성을 위한 원소이고 수소는 수소취성을 일으키는 유해 원소입니다. 따라서 ③입니다.
키워드 # 기계재료 # 합금원소 # 몰리브덴 # 크리프 # 고온경도
금속판재 굽힘작업에서 펀치 끝과 다이 면에서 높은 압축응력이 걸리도록 굽힘부위를 압축하는 코이닝(coining) 작업의 목적으로 옳은 것은?
① 스프링백(springback)의 보정
정답입니다 굽힘부를 눌러 소성변형을 강제해 탄성회복을 없애는 방법입니다.
② 잔류응력의 감소
오답입니다 오히려 굽힘부에 큰 압축 잔류응력이 남습니다.
③ 주름생성의 억제
오답입니다 주름은 판누르개(블랭크 홀더)로 막는 드로잉 쪽 문제입니다.
④ 균열생성의 억제
오답입니다 균열은 굽힘반경을 크게 하거나 굽힘선 방향을 바꿔 막습니다.
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정답 ① 스프링백(springback)의 보정
굽힘가공에서는 하중을 제거하면 탄성회복 때문에 굽힘각이 되돌아가는 스프링백이 생깁니다. 코이닝(바닥 누르기)은 펀치 끝과 다이 면 사이에서 굽힘부를 강하게 압축해 그 부분을 완전히 소성역으로 몰아넣음으로써 되돌아갈 탄성변형분을 없애는 방법입니다. 이 밖에 과굽힘, 스트레치 벤딩 등도 스프링백 보정에 쓰입니다. 따라서 ①입니다.
키워드 # 소성가공 # 굽힘 # 스프링백 # 코이닝 # 탄성회복
다음 그림과 같이 폴리스티렌(polystyrene)을 팽창시켜 만든 모형(pattern)이 있는 주형에 용융금속(molten metal)을 주입하여 폴리스티렌을 녹이고 그 자리를 용융금속이 채우면서 냉각되어 제품이 만들어지는 가공법은?
① 풀몰드주조 공정(full-mold casting process)
정답입니다 발포 폴리스티렌 모형이 용탕에 기화되고 그 자리를 금속이 채웁니다.
② 석고주형주조 공정(plaster mold casting process)
오답입니다 석고주형주조는 석고 슬러리로 주형을 만들고 모형은 빼냅니다.
③ 인베스트먼트주조 공정(investment casting process)
오답입니다 인베스트먼트주조는 왁스 모형을 가열해 미리 녹여 뺍니다.
④ 셸주조 공정(shell molding process)
오답입니다 셸주조는 수지 코팅 모래를 금형에 구워 얇은 셸 주형을 만듭니다.
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정답 ① 풀몰드주조 공정(full-mold casting process)
그림은 발포 폴리스티렌 모형을 주물사 속에 묻어 둔 채로 용융금속을 부어, 모형이 열로 기화되면서 비워진 공간을 그대로 금속이 채우는 과정을 보여 줍니다. 이처럼 모형을 빼내지 않고 주형을 통째로 쓰는 방법이 풀몰드주조(소실모형주조, lost-foam)입니다. 모형을 뽑을 필요가 없으므로 구배와 코어가 거의 필요 없고 복잡한 형상을 한 번에 만들 수 있습니다. 인베스트먼트주조는 왁스 모형을 미리 녹여 뺀다는 점에서 다릅니다. 따라서 ①입니다.
키워드 # 주조 # 풀몰드주조 # 소실모형 # 폴리스티렌 # 인베스트먼트주조
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