2016년 서울시 7급 기계공작법 A책형 기출문제 풀이

2016 7급 서울시 기계공작법 A책형

기출문제 풀이 · 20문항 · AI 보조 해설

2016 7급 서울시 기계공작법 A책형 썸네일

Q01

접합 및 이음공정으로는 용접법, 기계적 이음, 접착법, 납접 등이 있으며, 용접법은 크게 융접법과 압접법으로 나뉜다. 다음 중 융접법에 해당되는 공정으로만 짝지어진 것은?

① 냉간압접, 유도용접, 가스용접
오답입니다 냉간압접과 유도용접은 압접이고 가스용접만 융접이라 섞여 있습니다.
② 프로젝션용접, 점용접, 심용접
오답입니다 프로젝션·점·심용접은 모두 저항용접, 즉 압접입니다.
③ 아크용접, 전자빔용접, 레이저용접
정답입니다 아크·전자빔·레이저용접은 모재를 녹여 붙이는 대표적 융접법입니다.
④ 일렉트로 슬래그용접, TIG용접, 플래시용접
오답입니다 일렉트로 슬래그와 TIG는 융접이지만 플래시용접은 저항압접입니다.

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정답 ③ 아크용접, 전자빔용접, 레이저용접

융접(fusion welding)은 모재와 용가재를 녹여 응고시켜 접합하는 방법이고, 압접(pressure welding)은 접합부를 가열해 연화시킨 뒤 압력을 가해 붙이는 방법입니다. 아크용접·전자빔용접·레이저용접은 모두 열원으로 모재를 용융시키므로 융접에 속합니다. 반면 냉간압접·유도용접·플래시용접과 점·심·프로젝션용접(저항용접)은 압력을 함께 주는 압접입니다. 따라서 ③입니다.

키워드 # 용접 # 융접 # 압접 # 저항용접 # 아크용접 # 레이저용접

Q02

다음은 주물사의 시험법에 대한 문제이다. 주형에서 통과 공기량 $V$ =2000cm³, 공기압력(수주) $P$ =1cm, 시편의 단면적 $A$ =25cm², 높이 $h$ =10cm, 배기시간 $t$ =10min일 때의 통기도[cm/min]는?

① 78
오답입니다 K = Vh/(PAt) = 20000/250 = 80 cm/min이므로 78은 나오지 않는 교란값입니다.
② 80
정답입니다 K = Vh/(PAt) = 2000×10/(1×25×10) = 80 cm/min입니다.
③ 81
오답입니다 배기시간을 9.9 min 정도로 잡아야 나오는 값입니다.
④ 86
오답입니다 시편 단면적을 25 cm²가 아니라 약 23.3 cm²로 잡았을 때 나오는 값입니다.

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정답 ② 80

주물사의 통기도(투기도)는 K = V·h/(P·A·t)로 정의됩니다. 여기서 V는 통과 공기량, h는 시편 높이, P는 공기압력(수주), A는 시편 단면적, t는 배기시간입니다. 값을 대입하면 K = (2000 × 10)/(1 × 25 × 10) = 20000/250 = 80 cm/min입니다. 따라서 ②입니다.

키워드 # 주조 # 주물사 # 통기도 # 주물사시험 # 수주압력

Q03

주조공정에서 냉각쇠(chiller)에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

① 주형보다 열흡수성이 좋은 재료를 사용한다.
오답입니다 주형사보다 열전도·열흡수가 좋은 금속제를 써야 냉각효과가 납니다.
② 고온부와 저온부가 동시에 응고되도록 하기 위하여 사용한다.
오답입니다 두께 차로 생기는 응고 시차를 없애는 것이 냉각쇠의 목적입니다.
③ 가스배출을 고려하여 주형의 하부보다는 상부에 부착하는 것이 양호하다.
정답입니다 가스는 위로 빠지므로 냉각쇠는 상부보다 하부·측면에 두는 것이 좋습니다.
④ 두꺼운 부분과 얇은 부분이 동시에 응고되도록 하기 위하여 사용한다.
오답입니다 두꺼운 부분을 빨리 식혀 얇은 부분과 동시에 응고시키기 위함입니다.

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정답 ③ 가스배출을 고려하여 주형의 하부보다는 상부에 부착하는 것이 양호하다.

냉각쇠(chiller)는 주물에서 두껍거나 온도가 높아 늦게 응고하는 부분에 붙여 그곳의 냉각을 촉진해 전체가 거의 동시에 응고하도록 만드는 금속 부속입니다. 그래서 주형재보다 열흡수성(열전도도)이 큰 재료를 쓰고, 두꺼운 부분·고온부에 배치합니다. 다만 냉각쇠 표면에서는 수분과 가스가 발생하는데 가스는 위로 빠져나가므로, 상부에 붙이면 가스가 갇혀 기공이 생기기 쉽습니다. 냉각쇠는 주형의 하부나 측면에 두는 것이 유리합니다. 따라서 ③입니다.

키워드 # 주조 # 냉각쇠 # 응고 # 지향성응고 # 기공 # 주형

Q04

재료를 압연할 때 일반적으로 압연 후의 폭이 압연 전에 비해 커지는 현상을 폭퍼짐(width spreading)이라 한다. 다음 중 폭퍼짐이 가장 작게 나타나는 경우는?

① 마찰이 크고, 판재두께에 대한 롤반경 비가 클 경우
정답입니다 마찰이 폭방향 유동을 막고 롤반경/두께 비가 크면 폭퍼짐이 가장 작습니다.
② 마찰이 크고, 판재두께에 대한 롤반경 비가 작을 경우
오답입니다 마찰은 폭퍼짐을 줄이지만 롤반경 비가 작아 폭퍼짐이 늘어납니다.
③ 마찰이 작고, 판재두께에 대한 롤반경 비가 클 경우
오답입니다 마찰이 작으면 폭방향 구속이 풀려 폭퍼짐이 커집니다.
④ 마찰이 작고, 판재두께에 대한 롤반경 비가 작을 경우
오답입니다 마찰도 작고 롤반경 비도 작아 폭퍼짐이 가장 크게 나타납니다.

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정답 ① 마찰이 크고, 판재두께에 대한 롤반경 비가 클 경우

평판압연에서 폭퍼짐(spreading)은 입구 소재의 폭/두께 비가 작을수록, 그리고 판재두께에 대한 롤반경 비(R/h)가 작을수록 커집니다. 롤반경이 두께에 비해 크면 접촉호가 길어져 길이방향으로 늘어나는 유동이 우세해지므로 폭방향으로 퍼질 여지가 줄어듭니다. 마찰에 대해서는 이 문항이 “접촉면 마찰이 폭방향으로 퍼지려는 금속유동을 붙잡아 구속한다”는 관점을 취해, 마찰이 크고 롤반경/두께 비가 큰 ①을 폭퍼짐이 가장 작은 경우로 보았습니다. 다만 Kalpakjian의 원문은 “퍼짐은 마찰이 증가할수록 증가한다”로 서술하고 있어 마찰 항목은 출전에 따라 해석이 엇갈리는 부분임을 함께 알아 두는 것이 좋습니다. 따라서 ①입니다.

키워드 # 소성가공 # 압연 # 폭퍼짐 # 접촉호 # 마찰 # 롤반경

Q05

특수가공은 기계적, 전기적, 열적, 화학적 특수가공으로 나눌 수 있다. 특수가공법인 방전가공법에 대한 설명으로 가장 옳은 것은?

① 초음파 주파수에 따라 진동하는 공구와 공작물 사이에 순환하는 입자 슬러리의 연마작용으로 재료를 제거하는 가공법
오답입니다 연마입자 슬러리와 초음파 진동을 쓰는 초음파가공(USM)의 설명입니다.
② 공작물과 공구 사이를 흐르는 절연체와 함께 맥동하는 직류 전원장치로부터 반복되는 스파크 방전으로 재료를 제거하는 가공법
정답입니다 절연성 가공액 속에서 반복 스파크 방전으로 용융·증발시키는 방전가공입니다.
③ 단일파장인 빛의 고에너지 응집 빔에 의해 빠르게 제품을 용융시켜 재료를 제거하는 가공법
오답입니다 단일파장 응집빔이라는 표현은 레이저빔가공(LBM)의 설명입니다.
④ 공작물을 양극으로 하고 공구를 음극으로 하여 전해액이 전기화학적 작용으로 공작물을 전기 분해시켜 재료를 제거하는 가공법
오답입니다 전해액 속 전기화학적 용해를 이용하는 전해가공(ECM)의 설명입니다.

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정답 ② 공작물과 공구 사이를 흐르는 절연체와 함께 맥동하는 직류 전원장치로부터 반복되는 스파크 방전으로 재료를 제거하는 가공법

방전가공(EDM)은 등유·탈이온수 같은 절연성 가공액 속에서 공구전극과 공작물 사이에 맥동 직류를 걸어 미세한 아크 방전을 반복시키고, 그 순간적인 고열로 재료를 국부적으로 용융·증발시켜 제거하는 열적 특수가공입니다. 공작물이 전기를 통하기만 하면 경도와 무관하게 가공되므로 담금질강·초경합금 가공에 씁니다. 따라서 ②입니다.

키워드 # 특수가공 # 방전가공 # 스파크방전 # 절연가공액 # 초음파가공 # 전해가공

Q06

다음 중 표면거칠기를 향상시키기 위한 가공법이 아닌 것은?

① 센터리스연삭(centerless grinding)
오답입니다 센터리스연삭은 조정숫돌로 지지하며 원통면을 다듬는 연삭가공입니다.
② 워터젯 머시닝(water-jet machining)
정답입니다 워터젯 머시닝은 고압수로 재료를 절단·제거하는 가공으로 다듬질용이 아닙니다.
③ 래핑(lapping)
오답입니다 래핑은 랩제를 끼워 문질러 매우 매끄러운 면을 얻는 정밀입자가공입니다.
④ 호닝(honing)
오답입니다 호닝은 혼을 회전·왕복시켜 내경면을 다듬는 정밀입자가공입니다.

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정답 ② 워터젯 머시닝(water-jet machining)

센터리스연삭·래핑·호닝은 모두 미세한 입자로 아주 얇은 양을 깎아 내는 정밀 다듬질가공이라 표면거칠기를 크게 개선합니다. 반면 워터젯 머시닝은 고압으로 분사한 물(또는 연마재를 섞은 물)의 운동에너지로 재료를 잘라 내는 절단 목적의 가공이며, 절단면에 줄무늬(striation)가 남아 표면거칠기를 향상시키는 다듬질가공으로 볼 수 없습니다. 따라서 ②입니다.

키워드 # 연삭가공 # 표면거칠기 # 센터리스연삭 # 래핑 # 호닝 # 워터젯가공

Q07

프레스가공법 중 전단가공법에 속하는 가공법으로 구성된 것은?

① 비딩(beading), 셰이빙(shaving), 코이닝(coining)
오답입니다 비딩과 코이닝은 성형·압축가공이라 전단가공이 아닙니다.
② 엠보싱(embossing), 노칭(notching), 코이닝(coining)
오답입니다 엠보싱과 코이닝은 성형·압축가공에 속합니다.
③ 벌징(bulging), 코이닝(coining), 시밍(seaming)
오답입니다 벌징·코이닝·시밍은 모두 성형가공 계열입니다.
④ 블랭킹(blanking), 셰이빙(shaving), 노칭(notching)
정답입니다 세 가지 모두 판재를 잘라 내는 전단가공입니다.

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정답 ④ 블랭킹(blanking), 셰이빙(shaving), 노칭(notching)

프레스가공은 전단가공, 굽힘가공, 성형(드로잉·성형)가공, 압축가공으로 나눕니다. 전단가공에는 블랭킹, 펀칭, 노칭, 트리밍, 셰이빙, 슬리팅, 파팅, 분단 등이 있습니다. 블랭킹은 떼어 낸 쪽이 제품인 전단, 노칭은 가장자리를 오려 내는 전단, 셰이빙은 전단면의 거스러미를 얇게 깎아 다듬는 정밀 전단입니다. 반면 비딩·엠보싱·벌징·시밍은 성형가공, 코이닝은 압축가공입니다. 따라서 ④입니다.

키워드 # 소성가공 # 프레스가공 # 전단가공 # 블랭킹 # 셰이빙 # 노칭

Q08

철-탄소계(iron-carbon system)와 관련한 설명으로 옳지 않은 것은?

① 오스테나이트(austenite)는 체심입방체(body-centered cubic crystal structure)이다.
정답입니다 오스테나이트는 체심입방(BCC)이 아니라 면심입방(FCC) 구조입니다.
② 페라이트(ferrite)는 일반적으로 알파( $α$ )상과 델타( $δ$ )상의 두 종류로 나눠질 수 있다.
오답입니다 페라이트는 저온의 α상과 고온의 δ상으로 나뉘며 둘 다 BCC입니다.
③ 시멘타이트(cementite)는 약 6.67%의 탄소를 포함하고 있는 철과 탄소의 금속간화합물이다.
오답입니다 시멘타이트는 Fe₃C로 탄소를 6.67% 포함한 금속간화합물입니다.
④ 공석강의 탄소함유량은 0.77%이다.
오답입니다 공석점은 723 ℃, 탄소 0.77%로 펄라이트가 생성되는 조성입니다.

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정답 ① 오스테나이트(austenite)는 체심입방체(body-centered cubic crystal structure)이다.

오스테나이트(γ고용체)는 면심입방(FCC) 구조로, 원자 충전율이 높아 탄소 고용도가 약 2.11%까지 커지고 비자성이며 연성이 좋습니다. 반면 페라이트(α·δ)는 체심입방(BCC)이라 탄소 고용도가 α에서 0.02% 정도로 매우 작습니다. 시멘타이트는 탄소 6.67%의 Fe₃C 금속간화합물이고, 공석강의 탄소량은 0.77%입니다. 결정구조를 BCC로 적은 ①이 옳지 않습니다. 따라서 ①입니다.

키워드 # 기계재료 # 철탄소계 # 오스테나이트 # 페라이트 # 시멘타이트 # 공석강

Q09

직경 $D_{o}$ [mm]인 강을 선반에서 가공하여 직경 $D_{f}$ [mm]로 줄이려고 할 때, 주축의 회전속도는 $N$ [rpm]이고, 공구는 축 방향으로 이송속도가 $f$ [mm/rev]일 때 절삭률(MRR)[mm³/min]은?

① $M R R = 0.25 π (D_{o} + D_{f}) (D_{o} + D_{f}) f N$
오답입니다 뒤 괄호도 (D₀+ $D_{f}$ )여서 제거 단면적이 아니라 전혀 다른 값이 됩니다.
② $M R R = 0.25 π (D_{o} + D_{f}) (D_{o} - D_{f}) f N$
정답입니다 π/4(D₀²− $D_{f}^{2}$ )를 인수분해한 형태로 올바른 절삭률 식입니다.
③ $M R R = 0.5 π (D_{o} + D_{f}) (D_{o} - D_{f}) f N$
오답입니다 계수를 0.5로 잡아 실제 제거 단면적의 2배가 됩니다.
④ $M R R = π (D_{o} + D_{f}) (D_{o} - D_{f}) f N$
오답입니다 계수를 1로 잡아 실제 제거 단면적의 4배가 됩니다.

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정답 ② MRR = 0.25π(D₀+ $D_{f}$ )(D₀− $D_{f}$ )fN

선반의 원통 선삭에서 한 번에 제거되는 단면적은 가공 전후 원의 넓이 차이인 π/4(D₀² − $D_{f}^{2}$ )이고, 공구가 축방향으로 나아가는 속도는 이송 f와 회전수 N의 곱인 fN [mm/min]입니다. 따라서 절삭률은 MRR = π/4(D₀² − $D_{f}^{2}$ )fN이며, 합차공식으로 정리하면 0.25π(D₀+ $D_{f}$ )(D₀− $D_{f}$ )fN 이 됩니다. ①은 뒤 괄호까지 (D₀+ $D_{f}$ )로 두어 제곱의 차가 아닌 값이 되도록 만든 오답이고, ③·④는 계수를 각각 0.5와 1로 키운 오답입니다. 따라서 ②입니다.

키워드 # 절삭가공 # 선반 # 절삭률 # 이송 # 주축회전수 # 재료제거율

Q10

공구수명에 대한 설명으로 가장 옳지 않은 것은?

① 절삭저항의 주분력에는 변화가 없어도 배분력, 이송분력이 급격히 증가하였을 때 공구수명을 판정할 수 있다.
오답입니다 마모가 진행되면 배분력·이송분력이 먼저 급증해 수명 판정 기준이 됩니다.
② 공구수명은 절삭가공의 경제성, 요구되는 가공면의 정밀도 등에 따라 결정되며 크레이터마모의 크기는 깊이, 플랭크마모의 크기는 마모폭으로 나타낸다.
오답입니다 크레이터마모는 깊이로, 플랭크마모는 마모폭 VB로 크기를 나타냅니다.
③ 테일러(Taylor)의 공구수명식( $V T^{n} = C$ , $V$ 절삭속도, $T$ 공구수명, $n$ 공구수명지수, $C$ 절삭상수)에서 $n$ , $C$ 는 공구 재질에 의해 결정되는 상수로 절삭조건과 무관하다.
정답입니다 n과 C는 공구뿐 아니라 공작물 재질·이송·절삭깊이·절삭유에 따라 달라집니다.
④ 공구손상을 측정하기 위한 가공 후 측정방법으로는 공구현미경을 사용하여 여유면의 마멸된 폭을 읽는 것 등이 있다.
오답입니다 공구현미경으로 여유면 마멸폭을 읽는 것은 표준적인 사후 측정법입니다.

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정답 ③ 테일러(Taylor)의 공구수명식(VTⁿ=C, V 절삭속도, T 공구수명, n 공구수명지수, C 절삭상수)에서 n, C는 공구 재질에 의해 결정되는 상수로 절삭조건과 무관하다.

테일러의 공구수명식 VTⁿ = C 에서 n은 공구재질에 크게 좌우되는 지수이지만 (고속도강 0.1 내외, 초경합금 0.2~0.25, 세라믹 0.4~0.6), C는 공구재질뿐 아니라 공작물 재질, 이송, 절삭깊이, 절삭유 사용 여부 같은 절삭조건이 바뀌면 함께 달라지는 값입니다. 실제로 이송이나 절삭깊이를 키우면 같은 공구라도 C가 작아집니다. 따라서 n과 C가 절삭조건과 무관하다고 한 ③이 옳지 않습니다. 따라서 ③입니다.

키워드 # 절삭가공 # 공구수명 # 테일러공구수명식 # 플랭크마모 # 크레이터마모 # 절삭저항

Q11

다음 중 가열금형단조(hot die forging)에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

① 등온단조(isothermal forging)라고도 칭한다.
오답입니다 금형을 소재와 같은 온도로 가열하므로 등온단조라고도 부릅니다.
② 가공소재가 냉각되지 않으므로 유동응력이 낮게 유지된다.
오답입니다 금형이 뜨거워 소재가 식지 않으므로 유동응력이 낮게 유지됩니다.
③ 티타늄이나 초합금 등의 고가의 소재로 복잡한 형상을 만들 때 적합하다.
오답입니다 티타늄·초내열합금처럼 값비싸고 성형이 어려운 소재에 씁니다.
④ 열간작업이므로 높은 치수정밀도를 얻기 힘들다.
정답입니다 온도가 균일해 유동이 좋으므로 오히려 근사정형의 정밀 단조가 가능합니다.

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정답 ④ 열간작업이므로 높은 치수정밀도를 얻기 힘들다.

가열금형단조(hot-die forging)는 금형을 소재와 같거나 비슷한 온도까지 가열해서 단조하는 방법으로, 금형온도가 소재와 같으면 등온단조(isothermal forging)라고 합니다. 소재가 금형에 열을 빼앗기지 않아 온도가 균일하게 유지되고 유동응력이 낮게 머물기 때문에 변형속도를 아주 느리게 가져가면서 얇고 복잡한 형상을 한 번에 채울 수 있습니다. 그래서 치수정밀도가 높은 근사정형(near-net shape) 제품을 얻는 것이 이 공정의 장점이며, 정밀도를 얻기 힘들다고 한 ④가 옳지 않습니다. 따라서 ④입니다.

키워드 # 소성가공 # 단조 # 가열금형단조 # 등온단조 # 유동응력 # 근사정형

Q12

배럴링(barreling)현상에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

① 마찰에 기인한 배럴링은 초음파로 압축판을 진동시켜 최소화시킬 수 없다.
정답입니다 압축판을 초음파로 진동시키면 마찰이 줄어 배럴링을 줄일 수 있습니다.
② 열간가공 시 금형과 소재 간의 접촉면에 열차폐물을 둠으로써 배럴링을 감소시킬 수 있다.
오답입니다 열차폐물을 두면 접촉면의 열손실이 줄어 배럴링이 완화됩니다.
③ 열간가공 시 가열된 금형을 사용하여 배럴링을 감소시킬 수 있다.
오답입니다 금형을 가열하면 접촉면 냉각이 줄어 배럴링이 감소합니다.
④ 고온의 소재를 냉각된 금형으로 업세팅(upsetting)할 때도 발생할 수 있다.
오답입니다 금형이 차가우면 접촉면만 굳어 배럴링이 생기는 대표적 경우입니다.

정답과 해설 보기

정답 ① 마찰에 기인한 배럴링은 초음파로 압축판을 진동시켜 최소화시킬 수 없다.

배럴링(barreling)은 압축가공에서 금형과 맞닿은 면이 마찰로 구속되거나 열을 빼앗겨 굳는 바람에 중앙부만 크게 부풀어 배(barrel) 모양이 되는 현상입니다. 마찰 때문에 생기는 배럴링은 효과적인 윤활제를 쓰거나 압축판(플래튼)을 초음파로 진동시켜 접촉면 마찰을 줄이면 최소화할 수 있습니다. 열간가공에서는 금형을 가열하거나 접촉면에 열차폐물을 두어 소재 표면의 냉각을 막으면 완화됩니다. 초음파 진동으로 줄일 수 없다고 한 ①이 옳지 않습니다. 따라서 ①입니다.

키워드 # 소성가공 # 배럴링 # 업세팅 # 마찰 # 윤활 # 금형가열

Q13

라이저(riser)의 응고가 주물의 응고보다 지연되기 위한 이론적 조건을 올바르게 나타낸 식은? (단, $V_{r}$ : 라이저 체적, $S_{r}$ : 라이저 표면적, $V_{c}$ : 주물 체적, $S_{c}$ : 주물 표면적)

① $\frac{V_{r}}{S_{r}} > \frac{V_{c}}{S_{c}}$
정답입니다 라이저의 모듈러스가 주물보다 커야 나중에 응고합니다.
② $\frac{V_{r}}{S_{r}} < \frac{V_{c}}{S_{c}}$
오답입니다 부등호가 반대라 라이저가 먼저 굳어 압탕 역할을 못 합니다.
③ $\frac{V_{r}}{S_{r}} = \frac{V_{c}}{S_{c}}$
오답입니다 같으면 동시에 굳어 수축공을 보충할 시간이 없습니다.
④ $\frac{V_{r}}{S_{r}} \leq \frac{V_{c}}{S_{c}}$
오답입니다 같거나 작은 경우여서 역시 라이저가 늦게 굳지 못합니다.

정답과 해설 보기

정답 ① $V_{r}$ / $S_{r}$ > $V_{c}$ / $S_{c}$

치보리노프(Chvorinov) 법칙에 따르면 응고시간은 t = C(V/S)ⁿ (보통 n = 2)으로 체적 대 표면적의 비인 모듈러스 V/S가 클수록 늦게 굳습니다. 라이저는 주물이 응고 수축할 때 쇳물을 계속 공급해야 하므로 주물보다 반드시 늦게 응고해야 하고, 그러려면 $V_{r}$ / $S_{r}$ > $V_{c}$ / $S_{c}$ 여야 합니다. 따라서 ①입니다.

키워드 # 주조 # 라이저 # 압탕 # 치보리노프법칙 # 응고시간 # 모듈러스

Q14

압출 전 환봉형 빌렛의 직경이 100mm이었고 압출 후 직경이 50mm가 되었다면, 압출비(extrusion ratio)는?

① 0.25
오답입니다 면적비의 역수인 $A_{f}$ /A₀를 계산한 값입니다.
② 0.5
오답입니다 지름의 비 $D_{f}$ /D₀만 계산한 값입니다.
③ 2
오답입니다 지름의 비 D₀/ $D_{f}$ 만 보고 제곱하지 않은 값입니다.
④ 4
정답입니다 A₀/ $A_{f}$ = (100/50)² = 4 로 압출비는 4입니다.

정답과 해설 보기

정답 ④ 4

압출비는 압출 전 빌렛의 단면적을 압출 후 제품의 단면적으로 나눈 값 R = A₀/ $A_{f}$ 입니다. 환봉이므로 면적은 지름의 제곱에 비례하여 R = (D₀/ $D_{f}$ )² = (100/50)² = 2² = 4 가 됩니다. 지름이 절반이 되면 단면적은 1/4이 되므로 압출비는 4입니다. 따라서 ④입니다.

키워드 # 소성가공 # 압출 # 압출비 # 단면감소율 # 빌렛

Q15

다음 중 절삭공구 소재의 내마모성이 작은 것부터 순서대로 바르게 배열된 것은?

① 텅스텐카바이드 < 세라믹 < 고속도강
오답입니다 세라믹이 고속도강보다 내마모성이 훨씬 큽니다.
② 세라믹 < 고속도강 < 텅스텐카바이드
오답입니다 세라믹을 가장 낮게 놓아 순서가 완전히 뒤바뀌었습니다.
③ 고속도강 < 세라믹 < 텅스텐카바이드
오답입니다 세라믹과 텅스텐카바이드의 순서가 서로 바뀌었습니다.
④ 고속도강 < 텅스텐카바이드 < 세라믹
정답입니다 경도·내열성이 커지는 순서와 같아 올바른 배열입니다.

정답과 해설 보기

정답 ④ 고속도강 < 텅스텐카바이드 < 세라믹

절삭공구 재료의 내마모성은 고온경도와 화학적 안정성에 비례해 커집니다. 탄소공구강 < 고속도강 < 주조합금 < 초경합금(텅스텐카바이드) < 서멧 < 세라믹 < CBN < 다이아몬드 순입니다. 고속도강은 약 600 ℃까지 견디고, 초경합금은 900 ℃ 이상, 산화알루미늄계 세라믹은 1,200 ℃ 부근까지 경도를 유지하므로 내마모성도 이 순서대로 커집니다. 다만 인성(파손 저항)은 반대로 고속도강이 가장 좋습니다. 따라서 ④입니다.

키워드 # 절삭가공 # 절삭공구재료 # 내마모성 # 고속도강 # 초경합금 # 세라믹공구

Q16

프레스가공에서 판재두께 3mm, 폭 40mm, 인장강도 32kg_f/mm²인 연강판을 다이(die)입구 홈 폭 24mm인 V형 굽힘 다이로 구부릴 때 필요한 힘[kg_f]은? (단, V-굽힘 보정계수 $k$ =1.33이다.)

① 280.6
오답입니다 두께를 제곱하지 않으면 212.8 kgf가 되며, 280.6은 정답 638.4보다 작게 만든 교란값입니다.
② 638.4
정답입니다 P = k·b·t²·σ/W = 1.33×40×3²×32/24 = 638.4 kgf입니다.
③ 745.2
오답입니다 보정계수를 1.33이 아니라 약 1.55로 잡았을 때 나오는 값입니다.
④ 935.1
오답입니다 다이 홈 폭을 24 mm가 아니라 약 16.4 mm로 잡았을 때 나오는 값입니다.

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정답 ② 638.4

V형 굽힘에 필요한 힘은 P = k·b·t²· $σ_{u}$ /W 로 계산합니다. 여기서 k는 굽힘 보정계수, b는 판재 폭, t는 판재 두께, $σ_{u}$ 는 인장강도, W는 다이 홈 폭입니다. 값을 대입하면 P = 1.33 × 40 × 3² × 32 / 24 = 1.33 × 40 × 9 × 32 / 24입니다. 분자는 15,321.6이고 이를 24로 나누면 638.4 kgf입니다. 따라서 ②입니다.

키워드 # 소성가공 # 프레스가공 # V형굽힘 # 굽힘하중 # 인장강도 # 다이홈폭

Q17

연삭가공에 대한 설명으로 가장 옳지 않은 것은?

① 드레싱(dressing)은 연삭숫돌 표면의 마모된 입자를 조정하여 예리한 입자로 만드는 작업이다.
오답입니다 무디어진 입자를 떨어내 새 날을 세우는 드레싱의 정의 그대로입니다.
② 드레싱은 입자가 무디어졌거나 눈메움(loading)이 생긴 경우에 행한다.
오답입니다 눈메움이나 무딤이 생겼을 때 드레싱을 합니다.
③ 숫돌입자가 마멸, 파쇄, 탈락, 새로운 입자 생성 과정을 반복하면서 연삭을 계속하게 되는 과정을 자생작용이라 한다.
오답입니다 마멸·파쇄·탈락·새 입자 생성이 반복되는 것이 자생작용입니다.
④ 트루잉(truing)은 숫돌을 소모 마멸시키는 드레싱의 반대 현상이다.
정답입니다 트루잉은 숫돌 형상을 바로잡는 작업이지 드레싱의 반대 현상이 아닙니다.

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정답 ④ 트루잉(truing)은 숫돌을 소모 마멸시키는 드레싱의 반대 현상이다.

트루잉(truing)은 연삭숫돌의 형상이 일그러졌을 때 숫돌면을 깎아 원래의 정확한 모양과 회전 중심을 되찾아 주는 성형 작업입니다. 드레싱(dressing)은 눈메움·눈무딤이 생긴 숫돌 표면의 무딘 입자를 떨어내어 예리한 새 날을 드러내는 작업이며, 트루잉을 하면 드레싱 효과도 함께 나타납니다. 즉 두 작업은 서로 반대 현상이 아니라 목적이 다른 별개의 정비 작업이므로 ④가 옳지 않습니다. 따라서 ④입니다.

키워드 # 연삭가공 # 연삭숫돌 # 드레싱 # 트루잉 # 눈메움 # 자생작용

Q18

합금의 주조 시 나타나는 편석현상들 중에서 융점이 낮은 성분이 주조물의 중심부로 이동하여 집중되는 현상은?

① 미세편석(micro segregation)
오답입니다 미세편석은 결정립이나 수지상 내부에서 일어나는 미시적 농도차입니다.
② 중력편석(gravity segregation)
오답입니다 중력편석은 비중차로 무거운 성분이 아래로 가라앉는 편석입니다.
③ 정상편석(normal segregation)
정답입니다 저융점 성분이 마지막까지 남아 중심부로 몰리는 것이 정상편석입니다.
④ 역편석(inverse segregation)
오답입니다 역편석은 저융점 성분이 오히려 표면 쪽으로 밀려 나오는 편석입니다.

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정답 ③ 정상편석(normal segregation)

주물은 온도가 낮은 주형 벽면부터 응고하고, 이때 융점이 높은 성분이 먼저 고체로 빠져나갑니다. 그 결과 융점이 낮은 성분과 불순물은 아직 액체로 남아 응고가 가장 늦은 중심부로 밀려가 농축되는데, 이것을 정상편석(normal segregation)이라 합니다. 반대로 응고 수축 때문에 잔류 용탕이 표면 쪽으로 빨려 나와 저융점 성분이 바깥에 몰리면 역편석이고, 비중차로 성분이 위아래로 갈리면 중력편석입니다. 따라서 ③입니다.

키워드 # 주조 # 편석 # 정상편석 # 역편석 # 중력편석 # 응고

Q19

길이 100mm, 지름 20mm인 원소재를 길이방향으로 인장 성형하여 지름 10mm인 봉재를 만들려고 한다. 이 과정에서 원소재가 겪는 길이 방향의 공학적 변형률( $e$ )과 진변형률( $ε$ )을 구하면? (단, 소성영역 내에서 변형하고, ln2=0.7로 한다.)

① $e$ =2, $ε$ =0.7
오답입니다 길이비를 2배로 잘못 보아 e를 늘어난 배수로 계산한 값입니다.
② $e$ =3, $ε$ =1.4
정답입니다 길이가 100 mm에서 400 mm가 되므로 e=3, ε=ln4=1.4입니다.
③ $e$ =4, $ε$ =2.1
오답입니다 e는 길이비 4를 그대로 쓴 값이고 ε=2.1은 길이가 8배(3ln2)일 때의 값이라 둘 다 맞지 않습니다.
④ $e$ =5, $ε$ =2.8
오답입니다 ε=2.8은 길이가 16배(4ln2)일 때의 값이라 길이가 4배가 되는 이 문제와 맞지 않습니다.

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정답 ② e=3, ε=1.4

소성변형에서는 체적이 일정하므로 A₀L₀ = $A_{f}$ $L_{f}$ 입니다. 지름이 20 mm에서 10 mm로 줄었으니 단면적은 1/4이 되고 길이는 4배가 되어 $L_{f}$ = 100 × 4 = 400 mm입니다. 공학적 변형률은 e = ( $L_{f}$ − L₀)/L₀ = (400 − 100)/100 = 3이고, 진변형률은 ε = ln( $L_{f}$ /L₀) = ln4 = 2ln2 = 2 × 0.7 = 1.4입니다. 따라서 ②입니다.

키워드 # 소성가공 # 공학적변형률 # 진변형률 # 체적일정 # 인발

Q20

가스용접방법 중 전진법에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

① 용접봉을 토치가 따라가며 행하는 용접법이다.
오답입니다 전진법은 용접봉이 앞서고 토치가 뒤따라가는 방식이 맞습니다.
② 후퇴법과 비교하여 박판의 용접에 적합하다.
오답입니다 입열이 적어 변형이 작으므로 5 mm 이하 박판에 적합합니다.
③ 후퇴법과 비교하여 열 이용률이 좋다.
정답입니다 불꽃이 아직 녹지 않은 모재를 향하므로 열 이용률은 후퇴법이 좋습니다.
④ 후퇴법과 비교하여 용접속도가 느리다.
오답입니다 후퇴법보다 용접속도가 느린 것이 전진법의 특징입니다.

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정답 ③ 후퇴법과 비교하여 열 이용률이 좋다.

가스용접의 전진법(좌진법)은 토치를 오른쪽에서 왼쪽으로 옮기면서 용접봉을 토치보다 앞세우는 방법으로, 불꽃이 아직 용접하지 않은 모재 쪽을 향합니다. 이 때문에 열이 앞쪽으로 흩어져 열 이용률이 나쁘고, 용접속도가 느리며 용착금속이 거칠어집니다. 반대로 후퇴법(우진법)은 불꽃이 이미 용착된 비드 쪽을 향해 열 이용률이 좋고 속도가 빨라 후판에 적합합니다. 전진법은 입열과 변형이 작아 박판에 쓰이며, 열 이용률이 좋다고 한 ③이 옳지 않습니다. 따라서 ③입니다.

키워드 # 용접 # 가스용접 # 전진법 # 후퇴법 # 열이용률 # 박판용접

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