2015년 서울시 연구사 기계공작법 C책형 기출문제 풀이
2015 7급 서울시 기계공작법 연구사 C책형
전자 빔(electron-beam) 용접에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
① 용입 깊이가 일반 용접법보다 훨씬 깊다.
오답입니다 에너지 밀도가 높아 키홀이 뚫려 깊이/폭 비가 10:1을 넘는 좁고 깊은 용입을 얻습니다.
② 질소 분위기에서 전자빔을 용접면으로 방출한다.
정답입니다 기체 분자에 전자가 부딪히면 빔이 흩어지므로 진공이 필요합니다.
③ 용접봉이 필요 없다.
오답입니다 모재끼리 직접 녹여 붙이므로 용가재를 넣지 않습니다.
④ 전자의 운동에너지를 열에너지로 변환시킨 용접법이다.
오답입니다 가속된 전자가 모재에 충돌하며 운동에너지가 열로 바뀝니다.
정답과 해설 보기
정답 ② 질소 분위기에서 전자빔을 용접면으로 방출한다.
전자빔 용접은 진공 챔버 안에서 수십~수백 kV로 가속한 전자를 모재에 충돌시켜 그 운동에너지를 열로 바꾸는 고에너지밀도 용접법입니다. 빔이 지나는 경로에 기체가 있으면 전자가 산란되어 초점이 흐려지므로 반드시 진공(또는 저진공) 분위기를 유지해야 하며, 질소 같은 가스 분위기에서는 성립하지 않습니다. 나머지 세 설명은 깊은 용입, 용가재 불필요, 에너지 변환 원리로 모두 옳습니다. 따라서 ②입니다.
키워드 # 용접 # 전자빔용접 # 진공챔버 # 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 회전 다이로 두들겨 봉·관의 지름을 줄이는 단조입니다.
② 벌징(bulging)
정답입니다 충전재를 가압해 용기 몸통을 입구보다 부풀리는 가공입니다.
③ 스피닝(spinning)
오답입니다 스피닝은 회전하는 소재에 롤러를 눌러 회전체를 성형합니다.
④ 엠보싱(embossing)
오답입니다 엠보싱은 얇은 판재에 얕은 요철 무늬를 찍어 내는 가공입니다.
정답과 해설 보기
정답 ② 벌징(bulging)
벌징은 딥드로잉으로 만든 깊은 용기를 반으로 갈라지는 분할 다이에 넣고, 내부에 액체나 고무 같은 충전재를 채워 가압함으로써 몸통 지름을 입구보다 크게 부풀리는 성형법입니다. 주전자 몸통이나 병 모양처럼 배가 부른 형상을 만들 때 쓰며, 성형이 끝나면 분할 다이를 열어 제품을 빼냅니다. 따라서 ②입니다.
키워드 # 소성가공 # 벌징 # 딥드로잉 # 분할다이 # 충전재
강재의 열처리 후 경화능을 측정 및 분석할 수 있는 방법으로 적합한 것은?
① 아이조드(Izod) 시험법
오답입니다 아이조드 시험은 외팔보로 물린 시험편을 때리는 충격시험입니다.
② 조미니(Jominy) 시험법
정답입니다 봉 한쪽 끝만 급랭한 뒤 거리별 경도를 재는 경화능 표준시험입니다.
③ 에릭슨(Erichsen) 시험법
오답입니다 에릭슨 시험은 판재를 컵 모양으로 밀어 성형성을 보는 시험입니다.
④ 샤르피(Charpy) 시험법
오답입니다 샤르피 시험은 단순보 시험편을 때리는 충격시험입니다.
정답과 해설 보기
정답 ② 조미니(Jominy) 시험법
경화능은 담금질했을 때 표면에서 중심 쪽으로 마텐자이트가 얼마나 깊이 형성되는지를 나타내는 성질입니다. 조미니 일단 담금질 시험은 규정 치수의 환봉을 오스테나이트화한 뒤 한쪽 끝면에만 물을 분사해 급랭하고, 냉각단으로부터의 거리에 따라 로크웰 경도를 측정해 경화능 곡선을 그리는 표준 시험법입니다. 아이조드와 샤르피는 충격값을, 에릭슨은 판재의 성형성을 보는 시험이라 경화능과 무관합니다. 따라서 ②입니다.
키워드 # 열처리 # 경화능 # 조미니시험 # 담금질 # 마텐자이트
다음 중 일반적인 주조 작업에서 주조품의 응고시간과 주조품의 체적 및 단면적의 관계를 가장 적절히 설명한 것은?
① 응고시간은 주조품 체적의 제곱근에 비례한다.
오답입니다 체적은 제곱근이 아니라 제곱으로 응고시간에 관여합니다.
② 응고시간은 체적과 단면적의 곱에 비례한다.
오답입니다 단면적은 분모에 놓이므로 체적과 곱해지는 관계가 아닙니다.
③ 응고시간은 주조품 단면적의 제곱에 반비례한다.
정답입니다 t = C(V/A)²이므로 단면적의 제곱에 반비례하는 것이 맞습니다.
④ 응고시간은 주조품 체적과 단면적에 무관하고 일정하다.
오답입니다 체적과 표면적의 비가 응고시간을 결정하므로 무관하지 않습니다.
정답과 해설 보기
정답 ③ 응고시간은 주조품 단면적의 제곱에 반비례한다.
주물의 응고시간은 츠보리노프(Chvorinov) 법칙 t = C(V/A)ⁿ (보통 n ≈ 2)을 따릅니다. 여기서 V는 주물의 체적, A는 주형과 접촉해 열을 빼앗기는 표면적(단면적)이며 V/A를 계수 모듈이라고 합니다. 따라서 응고시간은 체적의 제곱에 비례하고 단면적의 제곱에 반비례하므로, 같은 체적이라도 표면적이 넓고 살이 얇은 형상일수록 빨리 굳습니다. 따라서 ③입니다.
키워드 # 주조 # 응고시간 # 츠보리노프법칙 # 계수모듈 # 표면적
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 값 부근이 나옵니다.
② 158.5
오답입니다 날수를 10개가 아닌 5개로 세면 약 159 mm/min 이 되어 이 값 부근이 나옵니다.
③ 318.5
정답입니다 N ≈ 318 rpm이므로 f = 0.1 × 10 × 318 ≈ 318 mm/min입니다.
④ 637
오답입니다 직경을 50 mm로 보아 회전수를 두 배로 잡으면 나옵니다.
정답과 해설 보기
정답 ③ 318.5
먼저 절삭속도에서 커터 회전수를 구하면 N = 1000V/(πD) = 1000 × 100/(π × 100) ≈ 318.3 rpm입니다. 테이블 이송량은 날당 이송 × 날수 × 회전수이므로 f = 0.1 mm × 10날 × 318.3 rpm ≈ 318.3 mm/min입니다. 보기 중 이에 가장 가까운 값은 318.5입니다. 따라서 ③입니다.
키워드 # 절삭가공 # 밀링 # 테이블이송량 # 절삭속도 # 날당이송
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 롤이 작업 롤을 뒤에서 받쳐 롤의 휨을 직접 억제합니다.
② 동일한 소재를 동일한 온도에서 압연하는 경우, 롤변형을 보상하기 위해서 크라운 롤(crown roll)을 사용한다.
오답입니다 크라운 롤은 미리 배부른 형상을 주어 휨량을 상쇄합니다.
③ 탄성계수가 큰 롤(roll) 재료를 이용한다.
오답입니다 탄성계수가 크면 같은 압연하중에서도 롤이 덜 휩니다.
④ 2단 역전, 또는 2단 비역전 롤 시스템을 이용한다.
정답입니다 2단 롤은 받침 롤이 없어 롤 휨에 오히려 가장 취약합니다.
정답과 해설 보기
정답 ④ 2단 역전, 또는 2단 비역전 롤 시스템을 이용한다.
판재 중앙이 두꺼워지는 것은 압연하중을 받은 롤이 활처럼 휘어(roll deflection) 롤 간극이 중앙에서 벌어지기 때문입니다. 따라서 대책은 롤의 처짐을 줄이거나 미리 보상하는 방향이어야 하며, 작업 롤을 받쳐 주는 백업 롤(4단·클러스터 압연기), 휨량만큼 배부르게 깎은 크라운 롤, 탄성계수가 큰 롤 재료가 여기에 해당합니다. 반면 2단 역전·비역전 롤 시스템은 압연 방향과 패스 방식을 정하는 구성일 뿐 롤 휨을 줄이지 못하고, 받침 롤이 없어 오히려 처짐이 가장 크게 나타납니다. 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 급히 굳어 잘 흐르지 못합니다.
② 용탕의 표면에 형성되는 산화막은 유동성을 좋게 한다.
정답입니다 산화막은 흐름을 가로막고 주물에 말려 들어가 유동성을 해칩니다.
③ 용탕의 낮은 표면장력은 유동성을 좋게 한다.
오답입니다 표면장력이 작을수록 얇은 살과 좁은 유로까지 잘 채워집니다.
④ 용탕 내의 개재물(inclusion)은 유동성을 감소시킨다.
오답입니다 개재물은 고체 입자처럼 작용해 겉보기 점도를 올립니다.
정답과 해설 보기
정답 ② 용탕의 표면에 형성되는 산화막은 유동성을 좋게 한다.
유동성은 용탕이 굳기 전에 주형 구석구석까지 흘러 들어가는 능력으로, 점도가 낮을수록, 표면장력이 작을수록, 개재물과 산화물이 적을수록 좋아집니다. 용탕 표면에 생긴 산화막은 흐름을 막는 껍질로 작용할 뿐 아니라 그대로 말려 들어가 개재물 결함까지 만들므로 유동성을 나쁘게 합니다. 따라서 ②입니다.
키워드 # 주조 # 유동성 # 용탕 # 산화막 # 표면장력 # 개재물
금속절삭에서 구성인선(built-up edge)을 감소시키거나 억제하는 데 도움이 되는 방법으로 옳은 것은?
① 절삭속도를 감소시킨다.
오답입니다 저속에서 구성인선이 가장 잘 자라므로 속도는 올려야 합니다.
② 절삭깊이를 감소시킨다.
정답입니다 절삭깊이를 줄이면 절삭력과 접촉압력이 낮아져 응착이 억제됩니다.
③ 경사각(rake angle)을 감소시킨다.
오답입니다 경사각은 오히려 크게 해야 칩이 잘 흘러 나갑니다.
④ 절삭날 원호반경을 증가시킨다.
오답입니다 날 원호반경이 커지면 마찰면이 넓어져 구성인선이 커집니다.
정답과 해설 보기
정답 ② 절삭깊이를 감소시킨다.
구성인선은 연성 재료의 칩 일부가 높은 압력과 온도로 공구 경사면에 압착되어 날 끝에 단단하게 쌓이는 현상입니다. 억제 방법은 절삭속도를 임계속도(약 120 m/min) 이상으로 높이기, 경사각을 크게 하기, 절삭깊이와 이송을 작게 하기, 윤활성이 좋은 절삭유 쓰기, 공구 경사면을 매끄럽게 다듬기입니다. 주어진 보기 가운데 이에 부합하는 것은 절삭깊이 감소 하나뿐입니다. 따라서 ②입니다.
키워드 # 절삭가공 # 구성인선 # 절삭깊이 # 절삭속도 # 경사각
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 부품을 양극(+)에 걸어 표면에 산화피막을 인공적으로 키웁니다.
② 인산염코팅(phosphate coating)
오답입니다 인산염코팅은 전해 없이 진행하는 화성처리입니다.
③ 크롬산염코팅(chromate coating)
오답입니다 크롬산염코팅도 화성처리이며 Zn·Al의 방식 피막에 씁니다.
④ 클래딩(clading)
오답입니다 클래딩은 다른 금속판을 압연·폭발로 덧씌우는 접합법입니다.
정답과 해설 보기
정답 ① 양극산화법(anodizing)
양극산화법은 Al, Mg, Ti 같이 부동태 피막을 만드는 금속을 전해액 속에서 양극(+)에 연결해 전해함으로써 표면에 두껍고 치밀한 산화피막을 성장시키는 표면처리입니다. 피막이 다공질이라 염료를 흡수시켜 착색할 수 있고 내식성·내마모성·절연성이 크게 좋아지므로 알루미늄 새시 같은 건축자재, 통신기기 외장, 자동차 부품에 널리 쓰입니다. 인산염·크롬산염 코팅은 전류 없이 화학반응으로 피막을 얻는 화성처리이고, 클래딩은 기계적 피복법입니다. 따라서 ①입니다.
※ ④의 “clading”은 원본 시험지 표기를 그대로 옮긴 것으로 “cladding”의 오식입니다.
키워드 # 표면처리 # 양극산화 # 알루마이트 # 전해 # 화성처리
2차원 절삭력 실험으로 공작물과 공구 사이의 마찰계수를 계산할 때, 2차원 수직 절삭 실험으로 구하여야 하는 것이 아닌 것은?
① 주분력
오답입니다 주분력은 절삭력을 경사면 방향으로 분해하는 기준값입니다.
② 배분력
오답입니다 배분력을 함께 측정해야 경사면의 힘 분해가 완성됩니다.
③ 경사각
오답입니다 경사각은 힘을 마찰력·수직력으로 나누는 데 반드시 필요합니다.
④ 공구각
정답입니다 공구각(날끝각)은 마찰계수 계산식에 들어가지 않습니다.
정답과 해설 보기
정답 ④ 공구각
2차원(직교) 절삭에서 공구 경사면의 마찰계수는 μ = ( sinα + cosα)/( cosα − sinα) 로 계산합니다. 즉 공구동력계로 측정한 주분력 와 배분력 , 그리고 공구의 경사각 α 세 가지만 있으면 값이 정해집니다. 공구각(날끝각)은 경사각과 여유각이 결정되면 90°에서 두 각을 빼어 따라오는 값일 뿐이므로 별도로 구할 필요가 없습니다. 따라서 ④입니다.
키워드 # 절삭가공 # 직교절삭 # 마찰계수 # 주분력 # 배분력 # 경사각
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 짧은 시간에 가열·냉각되므로 열영향부 조직이 실제로 변합니다.
② 리벳 및 볼트의 체결에 비해 구멍뚫기, 리벳단조 등의 공정이 절약된다.
오답입니다 구멍뚫기와 리벳단조 공정이 없어지는 것은 용접의 장점입니다.
③ 이음 효율 및 기밀성이 양호하다.
오답입니다 모재와 한 몸이 되므로 이음효율과 기밀·수밀이 뛰어납니다.
④ 용접의 품질을 공정 사이에서 검사하기가 용이하다.
정답입니다 내부 결함이 겉으로 드러나지 않아 검사가 오히려 까다롭습니다.
정답과 해설 보기
정답 ④ 용접의 품질을 공정 사이에서 검사하기가 용이하다.
용접이음은 이음효율과 기밀성이 좋고 리벳 구멍 뚫기·리벳 단조 같은 준비 공정이 없어 중량과 공수를 크게 줄일 수 있습니다. 반면 국부적인 급열·급랭 때문에 열영향부의 조직이 변하고 잔류응력과 변형이 남으며, 기공·균열·융합불량 같은 결함이 이음부 속에 숨어 겉으로는 보이지 않습니다. 그래서 방사선투과나 초음파탐상 같은 비파괴검사를 따로 해야 하므로, 겉모습만 보아도 판정이 되는 리벳이음보다 공정 사이의 품질 검사가 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 올리려는 쪽은 하향밀링이 아니라 상향밀링입니다.
② 하향밀링작업에서 최대 칩(chip) 두께는 날이 공작물과 접촉하는 지점에서 얻어진다.
오답입니다 날이 처음 파고드는 자리에서 칩이 가장 두꺼운 것이 맞습니다.
③ 하향밀링작업은 상향밀링(up milling)작업의 경우보다 채터(chatter)가 잘 발생되지 않아서 절삭공정이 원활하게 수행된다.
오답입니다 수직 절삭력이 공작물을 눌러 진동이 덜하다는 서술은 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 두꺼운 칩부터 물어 충격이 크므로 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 테이블 이송 방향이 같아서 절삭력의 수직 성분이 공작물을 테이블 쪽으로 눌러 줍니다. 그 덕분에 고정이 안정되고 채터가 적으며 다듬질면이 좋아집니다. 반대로 상향밀링은 커터가 공작물을 테이블에서 들어 올리려 하므로 견고한 고정 장치가 필요합니다. ①은 상향밀링의 특징을 하향밀링의 것으로 뒤바꾸어 쓴 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 높이는 쾌삭 원소로 강도 향상과는 무관합니다.
② 구리(Cu)
오답입니다 구리는 주로 대기 중 내식성(내후성)을 개선하는 원소입니다.
③ 몰리브덴(Mo)
정답입니다 안정한 탄화물을 만들어 고온강도와 크리프 저항을 크게 올립니다.
④ 수소(H)
오답입니다 수소는 백점과 수소취성을 일으키는 유해 원소입니다.
정답과 해설 보기
정답 ③ 몰리브덴(Mo)
몰리브덴은 안정한 탄화물(Mo₂C)을 형성해 고온 경도와 내마모성을 높이고, 경화능을 크게 개선하며 뜨임취성을 억제하고 고온에서의 크리프 저항을 향상시킵니다. 이 때문에 고속도공구강, 내열강, 고온용 저합금강에는 거의 예외 없이 들어갑니다. 납은 쾌삭성, 구리는 내식성을 위한 원소이고 수소는 강에 해로운 원소이므로 보기의 목적에 맞지 않습니다. 따라서 ③입니다.
키워드 # 기계재료 # 합금원소 # 몰리브덴 # 고온경도 # 크리프저항
금속판재 굽힘작업에서 펀치 끝과 다이 면에서 높은 압축응력이 걸리도록 굽힘부위를 압축하는 코이닝(coining) 작업의 목적으로 옳은 것은?
① 스프링백(springback)의 보정
정답입니다 굽힘부를 강하게 눌러 탄성회복분을 없애는 것이 코이닝의 목적입니다.
② 잔류응력의 감소
오답입니다 강하게 압축하므로 굽힘부에는 오히려 압축 잔류응력이 남습니다.
③ 주름생성의 억제
오답입니다 주름은 판누르개로 막는 드로잉·플랜징 쪽의 문제입니다.
④ 균열생성의 억제
오답입니다 균열은 굽힘반경을 키우거나 굽힘선 방향을 바꾸어 막습니다.
정답과 해설 보기
정답 ① 스프링백(springback)의 보정
굽힘가공에서는 하중을 제거하면 탄성변형분이 되돌아와 굽힘각이 벌어지는 스프링백이 생깁니다. 코이닝(바닥 누르기)은 스트로크 끝에서 펀치 끝과 다이 면 사이에 굽힘부를 끼워 높은 압축응력을 걸어 그 부분을 완전히 소성역으로 몰아넣음으로써 되돌아갈 탄성변형분 자체를 없애는 방법입니다. 이 밖에 과굽힘(overbending), 스트레치 벤딩도 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 모형이 용탕 열로 사라진 빈자리를 금속이 그대로 메웁니다.
② 석고주형주조 공정(plaster mold casting process)
오답입니다 석고주형주조는 석고 슬러리로 주형을 뜬 뒤 모형을 빼냅니다.
③ 인베스트먼트주조 공정(investment casting process)
오답입니다 인베스트먼트주조는 왁스 모형을 주입 전에 녹여 배출합니다.
④ 셸주조 공정(shell molding process)
오답입니다 셸주조는 가열한 금형에 레진샌드를 붙여 얇은 껍질 주형을 뜹니다.
정답과 해설 보기
정답 ① 풀몰드주조 공정(full-mold casting process)
그림은 발포 폴리스티렌 모형을 주물사 속에 묻어 둔 상태 그대로 용융금속을 부어, 모형이 열로 기화되어 사라지면서 비워진 공간을 금속이 이어서 채우는 과정을 보여 줍니다. 이렇게 모형을 빼내지 않고 주형을 통째로 쓰는 방법이 풀몰드주조이며, 소실모형주조(lost-foam)라고도 부릅니다. 모형을 뽑을 필요가 없으므로 목형 구배와 코어가 거의 필요 없고 복잡한 형상을 한 번에 만들 수 있습니다. 왁스 모형을 미리 녹여 빼는 인베스트먼트주조와는 이 점에서 구별됩니다. 따라서 ①입니다.
키워드 # 주조 # 풀몰드주조 # 소실모형 # 폴리스티렌 # 인베스트먼트주조
혼합 압축된 금속 분말을 용융 온도보다 약간 낮은 온도에서 가열하여 각 입자끼리 충분한 강도로 결합시키는 분말 야금 공정은?
① 소결(sintering)
정답입니다 압축 성형체를 융점 아래로 가열해 입자끼리 결합시키는 공정입니다.
② 입자화(atomization)
오답입니다 입자화(분무법)는 용융금속을 뿌려 분말을 만드는 제조법입니다.
③ 카보닐(carbonyl)
오답입니다 카보닐법 역시 금속 카보닐을 분해해 분말을 얻는 제조법입니다.
④ 융착(deposition)
오답입니다 융착은 표면에 다른 재료를 입히는 피복 계열의 공정입니다.
정답과 해설 보기
정답 ① 소결(sintering)
분말야금은 분말 제조 → 혼합 → 성형(압축) → 소결 → 후처리의 순서로 진행됩니다. 이 가운데 소결은 압축한 성형체를 융점보다 약간 낮은 온도로 보호 분위기에서 가열해 입자 접촉면에서 원자 확산이 일어나게 하는 공정으로, 입자 사이에 네크가 자라고 기공이 줄면서 강도가 생깁니다. 입자화와 카보닐법은 그 앞 단계인 분말 제조에 해당합니다. 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 갈리는 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 동합금 전용입니다.
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 기본 장치가 맞습니다.
④ 용접 토치는 가스화염을 만드는 동시에 혼합가스의 유량을 조정하여 화염의 크기를 조정하고, 가스의 혼합비를 조정하여 화염의 성질을 결정한다.
오답입니다 토치가 유량과 혼합비를 조절해 화염을 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 모재의 종류에 따라 달리 씁니다. 연강은 산화물인 FeO의 융점이 모재보다 낮아 저절로 슬래그가 되어 떠오르므로 용제를 쓰지 않는 것이 원칙이고, 붕사·붕산계 용제는 동 및 동합금에 사용합니다. 이 밖에 반경강은 탄산소다계, 주철은 붕사·탄산나트륨계, 알루미늄은 염화물·불화물계를 씁니다. 따라서 연강과 동합금을 한데 묶어 붕사계 용제를 쓴다는 ②의 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 두께가 고르지 않거나 주름이 생깁니다.
② 바우징거 효과(bauschinger’s effect)
오답입니다 바우싱거 효과는 하중 방향을 뒤집을 때 항복점이 내려가는 현상입니다.
③ 펀치 모서리의 곡률반경 과소
오답입니다 펀치 모서리 반경이 너무 작으면 바닥 모서리가 찢어집니다.
④ 판재의 평면이방성
정답입니다 방향에 따른 소성변형비 차이가 컵 가장자리를 물결치게 합니다.
정답과 해설 보기
정답 ④ 판재의 평면이방성
귀생김(earing)은 딥드로잉한 컵의 가장자리 높이가 물결 모양으로 들쭉날쭉해지는 결함입니다. 원인은 압연 과정에서 생긴 집합조직 때문에 소성변형비 r 값이 압연 방향, 45° 방향, 직각 방향에서 서로 달라지는 평면이방성(Δr)에 있습니다. Δr이 0에 가까울수록 귀가 거의 생기지 않고, 값이 클수록 보통 네 개의 귀가 나타납니다. 생긴 귀는 트리밍으로 잘라 내야 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 얻어 단단하게 만드는 처리입니다.
② 노멀라이징(normalizing)
오답입니다 노멀라이징은 공랭으로 조직을 표준화하며 연화 효과는 작습니다.
③ 뜨임(tempering)
오답입니다 뜨임은 담금질한 강을 재가열해 인성을 되찾게 하는 처리입니다.
④ 풀림(annealing)
정답입니다 노 안에서 서랭해 연화·잔류응력 제거·절삭성 개선을 노립니다.
정답과 해설 보기
정답 ④ 풀림(annealing)
풀림은 강을 목적에 맞는 온도로 가열한 뒤 노 안에서 천천히 냉각해 조직을 균일하게 하고 연화시키는 열처리입니다. 목적에 따라 완전풀림(연화와 조직 조정), 응력제거풀림(가공으로 생긴 잔류응력 제거), 구상화풀림(절삭성과 냉간가공성 개선), 재결정풀림 등으로 나뉘며, 문제에서 든 목적이 모두 여기에 들어갑니다. 담금질은 경화, 뜨임은 인성 회복, 노멀라이징은 공랭에 의한 조직 표준화가 주된 목적이라 어긋납니다. 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 스테레오리소그라피는 액상 광경화성 수지를 레이저로 굳힙니다.
② 융해 용착 모델링(Fused Deposition Modeling)
오답입니다 FDM은 열가소성 필라멘트를 노즐로 녹여 압출하며 적층합니다.
③ 레이저 선별 소결(Selective Laser Sintering)
정답입니다 분말층을 레이저로 선택 소결하므로 금속·세라믹 분말을 씁니다.
④ 고형 지지 경화법(Solid Base Curing)
오답입니다 고형지지경화법은 광경화성 수지에 마스크로 자외선을 쬡니다.
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정답 ③ 레이저 선별 소결(Selective Laser Sintering)
레이저 선별 소결(SLS)은 얇게 깐 분말층에 CO₂ 레이저를 주사해 단면 형상에 해당하는 부분만 국부적으로 소결하고, 그 위에 다시 분말을 깔아 같은 과정을 반복하며 형상을 쌓아 올리는 신속조형법입니다. 원료가 분말이므로 나일론 같은 고분자뿐 아니라 금속 분말이나 결합제를 섞은 세라믹 분말도 쓸 수 있고, 소결되지 않은 주변 분말이 지지대 노릇을 해 별도의 서포트가 거의 필요 없습니다. 나머지 셋은 광경화성 수지나 열가소성 수지를 재료로 쓰는 방식입니다. 따라서 ③입니다.
키워드 # 특수가공 # 신속조형 # SLS # 분말재료 # 적층가공
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