2018년 서울시 7급 기계공작법 A책형 기출문제 풀이

2018 7급 서울시 기계공작법 A책형

기출문제 풀이 · 20문항 · AI 보조 해설

2018 7급 서울시 기계공작법 A책형 썸네일

Q01

목형여유에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은?

ㄱ. 목형의 모서리를 둥글게 하여 주형의 파손을 막는 것을 목형구배라 한다.
ㄴ. 주물 냉각 시에 내부응력에 의한 변형과 파손을 막기 위하여 허브 사이에 덧붙임을 사용할 수 있다.
ㄷ. 액상의 금속이 응고할 때, 주형의 수축을 고려하여 목형에 수축여유를 둔다.

① ㄱ
오답입니다 ㄱ의 “모서리를 둥글게” 하는 것은 목형구배가 아니라 라운딩(원각)입니다.
② ㄴ
정답입니다 ㄴ만 옳습니다. 덧붙임(stop off)은 응고 중의 변형과 균열을 막는 여유입니다.
③ ㄱ, ㄴ
오답입니다 틀린 설명인 ㄱ이 들어가 있어 옳지 않습니다.
④ ㄴ, ㄷ
오답입니다 ㄷ의 “주형의 수축”은 “주물(금속)의 수축”이어야 합니다.

정답과 해설 보기

정답 ② ㄴ

목형여유에는 수축여유·가공여유·목형구배·라운딩·덧붙임·코어프린트가 있습니다. ㄱ에서 모서리를 둥글게 다듬어 주형 모서리의 탈락과 전단결정 생성을 막는 것은 라운딩(원각)이고, 목형구배는 목형을 주형에서 빼내기 쉽도록 수직면에 1/100~1/50 정도의 기울기를 주는 여유입니다. ㄷ의 수축여유는 응고·냉각할 때 줄어드는 것이 주형이 아니라 주물이므로 금속의 수축률만큼 목형을 미리 크게 만드는 여유입니다. 옳은 것은 ㄴ뿐입니다. 따라서 ②입니다.

키워드 # 주조 # 목형여유 # 라운딩 # 덧붙임 # 수축여유 # 목형구배

Q02

분말야금공정의 두 번째 단계인 분말 혼합에 대한 설명으로 가장 옳지 않은 것은?

① 분말야금 제품에 특별한 특성을 부여하기 위해 다른 금속이나 재료의 분말을 혼합한다.
오답입니다 합금원소 분말이나 결합제를 섞어 원하는 특성을 얻는 것이 혼합의 목적입니다.
② 금형으로 원활하게 충진시키기 위해 입자간 마찰을 증가시켜야 한다.
정답입니다 충진성을 높이려면 윤활제를 넣어 입자간 마찰을 오히려 줄여야 합니다.
③ 이상적인 혼합은 각각의 크기와 형상을 가지는 입자들이 모두 균일하게 분포하는 것이다.
오답입니다 크기와 형상이 다른 입자가 고루 분포하는 것이 이상적인 혼합입니다.
④ 한 종류의 금속을 사용하는 경우에도 분말의 크기와 형상이 다르기 때문에 잘 혼합해야 한다.
오답입니다 한 종류 금속이라도 입도·형상 편차가 있어 반드시 혼합해야 합니다.

정답과 해설 보기

정답 ② 금형으로 원활하게 충진시키기 위해 입자간 마찰을 증가시켜야 한다.

분말야금은 분말 제조 → 혼합 → 압축성형 → 소결 → 후처리 순으로 진행되며, 두 번째 단계인 혼합에서는 합금원소 분말과 함께 스테아르산아연 같은 윤활제를 0.5~5% 정도 넣습니다. 윤활제의 목적은 입자끼리, 또 입자와 금형 벽 사이의 마찰을 줄여 분말이 금형 공동에 고르게 채워지고 성형체를 쉽게 빼내도록 하는 것입니다. 마찰을 키우면 충진밀도가 낮아지고 압축압력만 커집니다. 따라서 ②입니다.

키워드 # 소성가공 # 분말야금 # 혼합 # 윤활제 # 충진성 # 압축성형

Q03

용해로의 종류와 특징에 대한 설명으로 가장 옳은 것은?

① 용선로 - 내화점토나 흑연으로 만든 도가니를 사용한다.
오답입니다 도가니를 쓰는 것은 도가니로이고, 용선로는 코크스와 지금을 층상으로 쌓아 용해합니다.
② 도가니로 - 용량은 시간당 용해할 수 있는 주철의 중량으로 표시한다.
오답입니다 시간당 주철 용해량으로 표시하는 것은 용선로이고, 도가니로는 1회 용해 구리량으로 표시합니다.
③ 반사로 - 제강로의 일종으로 가열된 압축공기를 용융금속에 주입하면 C, Mn, Si 등이 산화하여 강이 된다.
오답입니다 가열 압축공기를 불어 넣어 C·Mn·Si를 산화 제거하는 것은 반사로가 아니라 전로입니다.
④ 전기로 - 금속의 산화손실이 적고 정확한 성분의 용탕을 얻을 수 있으나, 전극봉에서 불순물의 개입이 있을 수 있다.
정답입니다 아크·유도가열이라 산화손실이 적고 성분 조절이 정확하지만 전극봉에서 불순물이 섞일 수 있습니다.

정답과 해설 보기

정답 ④ 전기로 - 금속의 산화손실이 적고 정확한 성분의 용탕을 얻을 수 있으나, 전극봉에서 불순물의 개입이 있을 수 있다.

용선로(큐폴라)는 코크스와 지금을 층상으로 장입해 주철을 연속 용해하는 노로, 용량은 1시간에 용해할 수 있는 주철의 중량(t/h)으로 나타냅니다. 도가니로는 내화점토나 흑연 도가니에 금속을 넣어 간접 가열하는 노이며 용량은 1회에 용해할 수 있는 구리의 중량(번호)으로 표시합니다. 압축공기를 불어 넣어 정련하는 것은 전로(converter)이고, 반사로는 천장에서 반사된 열로 가열하는 노입니다. 설명이 바른 것은 전기로뿐입니다. 따라서 ④입니다.

키워드 # 주조 # 용해로 # 용선로 # 도가니로 # 전기로 # 전로

Q04

상향 밀링에 대한 설명으로 가장 옳지 않은 것은?

① 칩이 절삭날의 진행을 방해하지 않는다.
오답입니다 상향절삭은 칩이 절삭날 뒤쪽으로 빠져나가 절삭날의 진행을 방해하지 않습니다.
② 공작물을 누르면서 절삭하므로 공작물의 고정이 쉽다.
정답입니다 공작물을 눌러 주는 쪽은 하향절삭이고, 상향절삭은 공작물을 들어 올립니다.
③ 미끄러짐에 의한 인선의 마모가 잘 일어난다.
오답입니다 칩 두께가 0에서 시작해 미끄러짐이 커서 인선 마모가 빨리 진행됩니다.
④ 커터의 회전방향과 테이블의 진행방향이 반대이므로 백래쉬(Backlash)가 제거된다.
오답입니다 절삭력이 이송과 반대로 작용해 이송나사 백래시의 영향을 받지 않습니다.

정답과 해설 보기

정답 ② 공작물을 누르면서 절삭하므로 공작물의 고정이 쉽다.

상향절삭(up milling)은 커터의 회전방향과 테이블의 이송방향이 서로 반대여서 절삭력이 공작물을 위로 들어 올리는 방향으로 작용합니다. 그래서 공작물과 바이스를 아주 단단히 고정해야 하고 얇은 공작물은 들뜨기 쉽습니다. 공작물을 아래로 눌러 주어 고정이 쉬운 쪽은 하향절삭(down milling)입니다. 따라서 ②입니다.

키워드 # 절삭가공 # 밀링 # 상향절삭 # 하향절삭 # 백래시 # 인선마모

Q05

직류아크용접에 대한 설명으로 가장 옳은 것은?

① 용접봉을 양극(+)에, 모재를 음극(-)에 연결한 것을 정극성이라 하고 그 반대를 역극성이라 한다.
오답입니다 정극성은 모재를 양극(+), 용접봉을 음극(-)에 연결하는 것이므로 설명이 반대입니다.
② 양극(+)에서의 발열량은 음극(-)에 비해 적다.
오답입니다 아크 발열의 약 70%가 양극에 집중되므로 양극이 음극보다 발열량이 큽니다.
③ 얇은 판재의 용접은 정극성으로 하는 것이 좋다.
오답입니다 얇은 판재는 모재의 용입이 얕은 역극성으로 용접해야 합니다.
④ 정극성은 역극성보다 모재의 용입 깊이가 깊어진다.
정답입니다 모재가 양극이라 입열이 커서 용입이 깊고 비드 폭은 좁아집니다.

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정답 ④ 정극성은 역극성보다 모재의 용입 깊이가 깊어진다.

직류아크용접에서 정극성(DCSP)은 모재를 양극(+)에, 용접봉을 음극(-)에 연결하는 방식입니다. 아크 열의 약 70%가 양극에서 발생하므로 모재 쪽 입열이 커져 용입이 깊고 비드 폭이 좁으며 용접봉의 소모는 느립니다. 반대로 역극성(DCRP)은 모재의 용입이 얕고 비드 폭이 넓어 박판이나 주철·비철금속의 용접에 씁니다. 따라서 ④입니다.

키워드 # 용접 # 직류아크용접 # 정극성 # 역극성 # 용입깊이

Q06

주조용 금속재료 중 회주철에 대한 설명으로 가장 옳은 것은?

① 냉강 주물이라고도 하며 급랭으로 얻어지는 주철이다.
오답입니다 급랭으로 표면만 백주철화시킨 것은 냉경주물(칠드주물)이며 회주철이 아닙니다.
② 백주철에 비해 연성이 우수하고 회주철 내 흑연은 포도송이 모양을 하고 있다.
오답입니다 회주철의 흑연은 편상이고, 포도송이처럼 뭉친 흑연은 가단주철의 템퍼탄소입니다.
③ 강에 비해 진동 흡수성이 우수하고 회주철 내 흑연은 얇은 조각모양을 하고 있다.
정답입니다 편상흑연이 진동을 흡수해 감쇠능이 커서 공작기계 베드에 쓰입니다.
④ 흑연이 구상으로 존재하므로 강도가 높고 연신율도 매우 우수하다.
오답입니다 흑연이 구상인 것은 회주철이 아니라 구상흑연주철(덕타일주철)의 특징입니다.

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정답 ③ 강에 비해 진동 흡수성이 우수하고 회주철 내 흑연은 얇은 조각모양을 하고 있다.

회주철은 탄소가 편상(flake) 흑연으로 정출된 주철로, 파단면이 회색을 띠어 회주철이라 부릅니다. 얇은 조각 모양의 흑연이 진동 에너지를 흡수하므로 강에 비해 감쇠능이 매우 커서 공작기계의 베드나 프레임 재료로 널리 쓰입니다. 급랭으로 표면만 백주철화한 것은 냉경주물, 흑연을 구상화해 강도와 연신율을 함께 높인 것은 구상흑연주철입니다. 따라서 ③입니다.
※ ①의 “냉강 주물”은 “냉경(冷硬) 주물”의 오식으로, 원본 시험지 표기를 그대로 옮긴 것입니다.

키워드 # 기계재료 # 회주철 # 편상흑연 # 감쇠능 # 냉경주물 # 구상흑연주철

Q07

특수 가공 중 하나인 전해 가공(ECM: Electrochemical Machining)에 대한 설명으로 가장 옳은 것은?

① 전해액 흐름의 조절이 용이하지 않아서 불규칙 공동의 경우, 정확한 형상 가공이 어려울 수 있다.
정답입니다 전해액이 고르게 흐르지 않으면 용출속도가 불균일해져 형상 정밀도가 떨어집니다.
② 전해 가공은 전해 도금의 원리를 그대로 이용한 것이다.
오답입니다 전해 가공은 도금이 아니라 그 반대인 전해 용출, 즉 역도금 원리입니다.
③ 날카로운 직각형상의 가공이 가능하여 터빈블레이드, 제트엔진부품, 노즐 등을 대량으로 가공하는 데 사용된다.
오답입니다 모서리에서 전기력선이 퍼져 날카로운 직각 형상은 얻기 어렵고 둥글어집니다.
④ 가공액에 전기가 통해야 하며, 공구는 양극이고 공작물은 음극이다.
오답입니다 공구가 음극(-)이고 공작물이 양극(+)이므로 극성이 반대로 적혀 있습니다.

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정답 ① 전해액 흐름의 조절이 용이하지 않아서 불규칙 공동의 경우, 정확한 형상 가공이 어려울 수 있다.

전해 가공(ECM)은 공작물을 양극(+), 공구를 음극(-)으로 하고 그 사이 좁은 틈에 전해액을 빠르게 흘리면서 큰 전류를 흘려 공작물을 전기화학적으로 용출시키는 가공법으로, 전해 도금의 역과정에 해당합니다. 제거량이 전해액의 유동과 전류밀도 분포에 좌우되므로 공동이 불규칙하면 전해액을 고르게 흘리기 어려워 정확한 형상을 얻기 힘들고, 모서리도 전기력선이 퍼져 둥글게 됩니다. 따라서 ①입니다.

키워드 # 특수가공 # 전해가공 # ECM # 전해액 # 양극용출 # 공구극성

Q08

나사 전조 공정의 장점에 대한 설명으로 가장 옳은 것은?

① 재료 손실이 발생하기 때문에 높은 생산속도로 생산할 수 없다.
오답입니다 칩이 생기지 않아 재료 손실이 거의 없고 생산속도도 매우 빠릅니다.
② 전조 공정으로 소재의 단류선이 절단되어 소재의 강도가 감소된다.
오답입니다 전조는 단류선을 끊지 않고 나사산 윤곽을 따라 이어 주어 강도가 높아집니다.
③ 내부 나사 전조는 우수한 강도의 내부 나사를 가공하기 힘들다.
오답입니다 전조 탭을 쓰면 내부 나사도 강도 높게 가공할 수 있습니다.
④ 표면 정도가 매우 매끈하기 때문에 피로수명을 증가시킨다.
정답입니다 다이로 눌러 성형하므로 표면이 매끈하고 압축잔류응력이 남아 피로수명이 늘어납니다.

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정답 ④ 표면 정도가 매우 매끈하기 때문에 피로수명을 증가시킨다.

나사 전조는 전조 다이 사이에서 소재를 굴려 소성변형만으로 나사산을 만드는 공정이라 절삭 칩이 나오지 않아 재료 손실이 거의 없고 생산속도가 매우 빠릅니다. 소재의 섬유조직(단류선)이 절단되지 않고 나사산을 따라 이어지며 표면에는 압축잔류응력이 남습니다. 여기에 다듬질면이 매끄러워 응력집중이 작으므로 절삭으로 만든 나사보다 피로수명이 크게 늘어납니다. 따라서 ④입니다.

키워드 # 소성가공 # 전조 # 나사전조 # 단류선 # 압축잔류응력 # 피로수명

Q09

플라스틱 사출성형에 대한 설명으로 가장 옳은 것은?

① 열가소성 플라스틱의 경우, 금형의 온도가 약 200℃까지 올라간다.
오답입니다 열가소성 수지의 금형은 오히려 냉각시켜 보통 90℃ 이하로 유지합니다.
② 복잡한 형상의 제품은 정확한 치수로 제조하기 힘들다.
오답입니다 복잡한 형상도 정확한 치수로 대량생산할 수 있는 것이 사출성형의 장점입니다.
③ 열경화성 플라스틱은 중합 및 가교 반응이 일어나야 한다.
정답입니다 열경화성 수지는 가열된 금형 안에서 중합과 가교결합이 일어나야 굳습니다.
④ 금형 내 성형수지가 균일하지 못하여 생기는 얼룩 무늬를 싱크마크라 한다.
오답입니다 싱크마크는 두꺼운 부위가 수축해 생기는 표면 함몰이고, 얼룩 무늬는 플로마크입니다.

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정답 ③ 열경화성 플라스틱은 중합 및 가교 반응이 일어나야 한다.

사출성형에서 열가소성 수지는 실린더에서 녹인 뒤 금형을 냉각시켜 굳히지만, 열경화성 수지는 반대로 금형을 가열해 중합과 가교(crosslinking) 반응을 일으켜야 경화가 완료됩니다. 그래서 열경화성 수지는 한번 굳으면 다시 녹지 않습니다. 싱크마크는 살이 두꺼운 부분이 늦게 수축하면서 생기는 표면 함몰 결함이고, 용융수지의 흐름 자국으로 생기는 얼룩 무늬는 플로마크입니다. 따라서 ③입니다.

키워드 # 소성가공 # 사출성형 # 열경화성수지 # 가교반응 # 싱크마크 # 플로마크

Q10

지름이 $D$ [mm]이고 $z$ 개의 날[tooth]을 가진 밀링 공구를 사용하여 금속을 절삭하고자 한다. 날 당 이송을 $f_{z}$ [mm/tooth], 절삭 속도를 $V_{c}$ [m/min]라 할 때, 공구의 분 당 이송속도 $f$ [mm/min]를 구하는 식으로 가장 옳은 것은?

① $f$ = $\frac{1000 z f_{z} V_{c}}{π D}$
정답입니다 회전수 N = 1000 $V_{c}$ /(πD)에 날 수 z와 날 당 이송 $f_{z}$ 를 곱한 올바른 식입니다.
② $f$ = $\frac{1000 π D V_{c}}{z f_{z}}$
오답입니다 분자와 분모가 뒤집혀 날 당 이송이 클수록 이송속도가 줄어드는 잘못된 식입니다.
③ $f$ = $\frac{1000 f_{z} V_{c}}{π z D}$
오답입니다 날 수 z를 분모에 두어 날이 많을수록 느려지는 잘못된 식입니다.
④ $f$ = $\frac{1000 π z D V_{c}}{f_{z}}$
오답입니다 옳은 식과 견주면 날 당 이송 $f_{z}$ 와 πD 의 자리가 서로 바뀌어, 공구 지름이 클수록 이송속도가 빨라지는 잘못된 식입니다.

정답과 해설 보기

정답 ① f = 1000·z· $f_{z}$ · $V_{c}$ /(πD)

밀링의 분 당 이송속도는 f = $f_{z}$ × z × N 으로, 날 당 이송량에 날 수와 주축 회전수를 곱한 값입니다. 절삭속도 $V_{c}$ [m/min]와 공구 지름 D[mm] 사이에는 $V_{c}$ = πDN/1000 이 성립하므로 N = 1000 $V_{c}$ /(πD) [rpm]입니다. 이를 대입하면 f = 1000·z· $f_{z}$ · $V_{c}$ /(πD) [mm/min]가 됩니다. 따라서 ①입니다.

키워드 # 절삭가공 # 밀링 # 이송속도 # 절삭속도 # 주축회전수 # 날당이송

Q11

도면상의 구멍 지름보다 직경이 작은 드릴로 가공된 구멍의 직경을 정확하게 맞추고, 내면을 깨끗하게 다듬질하는 공정으로 가장 옳은 것은?

① 리밍(reaming)
정답입니다 드릴 구멍을 리머로 다듬어 지름 정밀도와 내면 거칠기를 함께 높이는 가공입니다.
② 탭핑(tapping)
오답입니다 탭핑은 구멍 안쪽에 암나사를 내는 가공입니다.
③ 호빙(hobbing)
오답입니다 호빙은 호브로 기어 이를 깎아 내는 창성 가공입니다.
④ 카운터싱킹(counter sinking)
오답입니다 카운터싱킹은 접시머리 나사가 묻히도록 구멍 입구를 원뿔형으로 넓히는 가공입니다.

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정답 ① 리밍(reaming)

리밍은 드릴로 뚫어 놓은 구멍에 리머를 넣어 지름 방향으로 0.2~0.5 mm 정도의 얇은 여유만 깎아 내는 다듬질 가공입니다. 그래서 도면 치수보다 작은 지름의 드릴로 먼저 뚫고 리머로 마무리해야 정확한 지름과 매끄러운 내면을 얻을 수 있습니다. 탭핑·호빙·카운터싱킹은 각각 암나사 내기, 기어 절삭, 구멍 입구의 원뿔 확대 가공입니다. 따라서 ①입니다.

키워드 # 절삭가공 # 리밍 # 드릴링 # 탭핑 # 카운터싱킹 # 다듬질

Q12

기계적 운동 에너지를 이용하여 소재를 가공하는 특수 가공법으로 가장 옳은 것은?

① 전자 빔 가공(electron beam machining)
오답입니다 전자 빔 가공은 고속 전자의 에너지가 열로 바뀌어 재료를 용융·증발시키는 열적 가공입니다.
② 레이저 가공(laser beam machining)
오답입니다 레이저 가공은 집속된 빛 에너지로 재료를 녹이고 증발시키는 열적 가공입니다.
③ 플라즈마 가공(plasma beam machining)
오답입니다 플라즈마 가공은 고온 플라즈마 아크의 열로 재료를 용융 제거합니다.
④ 초음파 가공(ultrasonic machining)
정답입니다 공구의 초음파 진동이 지립에 운동에너지를 주어 표면을 미세하게 깨뜨려 제거합니다.

정답과 해설 보기

정답 ④ 초음파 가공(ultrasonic machining)

초음파 가공은 공구(혼)를 16~30 kHz의 초음파로 진동시키고 그 사이에 탄화붕소·알루미나 같은 지립을 섞은 가공액을 공급해, 지립이 공작물 표면을 두드리며 미세하게 파쇄하여 제거하는 기계적 가공법입니다. 유리·석영·세라믹처럼 단단하고 부서지기 쉬운 비전도체도 가공할 수 있습니다. 전자 빔·레이저·플라즈마는 모두 에너지를 열로 바꾸어 용융·증발시키는 열적 가공입니다. 따라서 ④입니다.

키워드 # 특수가공 # 초음파가공 # 지립 # 전자빔가공 # 레이저가공 # 플라즈마가공

Q13

가공된 구멍의 지름이 공차범위를 만족하는지 검사하기 위해 사용되는 한계 게이지(gauge)는?

① 플러그 게이지(plug gauge)
정답입니다 구멍용 한계 게이지로, 통과측과 정지측 원통을 넣어 지름이 공차 안인지 판정합니다.
② 블록 게이지(block gauge)
오답입니다 블록 게이지는 길이의 기준이 되는 단도기이지 한계 게이지가 아닙니다.
③ 스냅 게이지(snap gauge)
오답입니다 스냅 게이지는 축의 바깥지름을 검사하는 한계 게이지입니다.
④ 링 게이지(ring gauge)
오답입니다 링 게이지 역시 축의 바깥지름을 검사하는 한계 게이지입니다.

정답과 해설 보기

정답 ① 플러그 게이지(plug gauge)

한계 게이지는 통과측(GO)과 정지측(NOT GO)의 두 치수를 만들어 부품이 공차 범위 안에 드는지만 판정하는 게이지로, 치수 값 자체를 읽지는 않습니다. 구멍을 검사할 때는 구멍 속에 끼워 보는 플러그 게이지를 쓰고, 축을 검사할 때는 링 게이지나 스냅 게이지를 씁니다. 블록 게이지는 길이의 표준이 되는 단도기로 다른 게이지를 검교정하는 데 씁니다. 따라서 ①입니다.

키워드 # 측정 # 한계게이지 # 플러그게이지 # 링게이지 # 스냅게이지 # 블록게이지

Q14

인장시험에서 시편의 길이가 원래보다 2배로 길어질 때, 공학적 변형률( $e$ )과 진변형률( $ε$ )은?

① $e$ = 1, $ε$ = ln2
정답입니다 e = (2L₀-L₀)/L₀ = 1이고 ε = ln(2L₀/L₀) = ln2 로 둘 다 맞습니다.
② $e$ = ln2, $ε$ = 1
오답입니다 공학적 변형률과 진변형률의 값을 서로 바꿔 놓은 것입니다.
③ $e$ = 1, $ε$ = −ln2
오답입니다 길이가 늘어났으므로 진변형률의 부호는 음이 아니라 양입니다.
④ $e$ = −ln2, $ε$ = −1
오답입니다 두 값이 뒤바뀐 데다 부호까지 반대로 되어 있습니다.

정답과 해설 보기

정답 ① e = 1, ε = ln2

공학적 변형률은 처음 길이를 기준으로 e = (L - L₀)/L₀ 로 정의하므로, L = 2L₀ 이면 e = (2L₀ - L₀)/L₀ = 1입니다. 진변형률은 매 순간의 길이를 기준으로 적분한 값이라 ε = ln(L/L₀) = ln2 ≒ 0.693입니다. 두 변형률 사이에는 ε = ln(1 + e) 관계가 성립하며, 늘어나는 경우 항상 ε < e입니다. 따라서 ①입니다.

키워드 # 소성가공 # 변형률 # 공학적변형률 # 진변형률 # 인장시험

Q15

사출성형에서 용융중합체가 이동하는 경로를 순서대로 바르게 나열한 것은?

① 사출노즐 - 탕도 - 탕구 - 게이트 - 금형공동
오답입니다 탕구(sprue)와 탕도(runner)의 순서가 서로 뒤바뀌어 있습니다.
② 사출노즐 - 게이트 - 탕구 - 탕도 - 금형공동
오답입니다 게이트가 탕구보다 앞에 오는 것은 용융수지의 흐름 순서에 맞지 않습니다.
③ 사출노즐 - 탕구 - 탕도 - 게이트 - 금형공동
정답입니다 노즐에서 나온 수지가 스프루·러너·게이트를 차례로 지나 캐비티를 채웁니다.
④ 사출노즐 - 탕구 - 게이트 - 탕도 - 금형공동
오답입니다 게이트는 탕도 다음, 금형공동 바로 앞에 있어야 합니다.

정답과 해설 보기

정답 ③ 사출노즐 - 탕구 - 탕도 - 게이트 - 금형공동

사출성형에서 용융중합체는 가열실린더 끝의 사출노즐을 떠나 금형의 스프루(탕구)로 들어가고, 거기서 러너(탕도)를 따라 각 캐비티 쪽으로 분배됩니다. 러너 끝의 좁은 게이트를 지나며 유속이 빨라진 뒤 마지막으로 금형공동(캐비티)을 채웁니다. 게이트를 좁게 만드는 것은 성형품을 러너에서 쉽게 떼어 내고 역류를 막기 위함입니다. 따라서 ③입니다.

키워드 # 소성가공 # 사출성형 # 스프루 # 러너 # 게이트 # 캐비티

Q16

가장 높은 절삭속도에서 사용할 수 있는 공구재료를 순서대로 바르게 나열한 것은?

① 텅스텐 카바이드 - 입방정질화붕소(CBN) - 세라믹
오답입니다 텅스텐 카바이드가 셋 중 절삭속도가 가장 낮으므로 맨 앞에 올 수 없습니다.
② 입방정질화붕소(CBN) - 세라믹 - 텅스텐 카바이드
정답입니다 고온경도가 큰 순서인 CBN > 세라믹 > 초경합금과 일치합니다.
③ 텅스텐 카바이드 - 세라믹 - 입방정질화붕소(CBN)
오답입니다 높은 순서가 아니라 낮은 순서로 완전히 거꾸로 나열되어 있습니다.
④ 입방정질화붕소(CBN) - 텅스텐 카바이드 - 세라믹
오답입니다 세라믹이 텅스텐 카바이드보다 높은 절삭속도를 견디므로 순서가 맞지 않습니다.

정답과 해설 보기

정답 ② 입방정질화붕소(CBN) - 세라믹 - 텅스텐 카바이드

공구재료가 견딜 수 있는 절삭속도는 고온경도(내열성)의 순서를 그대로 따릅니다. 탄소공구강 < 고속도강 < 초경합금(텅스텐 카바이드) < 세라믹 < 입방정질화붕소(CBN) < 다이아몬드 순으로 높아집니다. 따라서 높은 절삭속도부터 나열하면 CBN - 세라믹 - 텅스텐 카바이드가 됩니다. 따라서 ②입니다.

키워드 # 절삭가공 # 공구재료 # CBN # 세라믹공구 # 초경합금 # 절삭속도

Q17

탕구비는 주조 시 주형으로 주입된 용탕의 유동상태 및 주입시간 등에 영향을 미친다. 탕구비의 정의로 가장 옳은 것은?

① 탕구(sprue)와 탕도(runner)와 압탕(riser)의 부피 비
오답입니다 압탕은 수축을 보충하는 저장부이지 탕구비를 구성하는 통로가 아닙니다.
② 탕구(sprue)와 탕도(runner)와 주입컵(pouring cup)의 부피 비
오답입니다 주입컵은 용탕을 받는 부분이고, 탕구비는 부피가 아니라 단면적의 비입니다.
③ 탕구(sprue)와 탕도(runner)와 압탕(riser)의 단면적 비
오답입니다 단면적 비인 점은 맞지만 압탕이 아니라 주입구(게이트)가 들어가야 합니다.
④ 탕구(sprue)와 탕도(runner)와 주입구(gate)의 단면적 비
정답입니다 용탕이 지나는 세 통로의 단면적을 탕구 : 탕도 : 주입구로 나타낸 비입니다.

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정답 ④ 탕구(sprue)와 탕도(runner)와 주입구(gate)의 단면적 비

탕구비(gating ratio)는 용탕이 지나가는 통로의 단면적을 탕구(sprue) : 탕도(runner) : 주입구(gate)의 순서로 나타낸 비입니다. 1 : 2 : 4 처럼 탕구 쪽이 가장 좁으면 비가압식, 4 : 3 : 1 처럼 주입구 쪽이 가장 좁으면 가압식이라 하며, 이 비가 용탕의 유속과 난류 발생, 주입시간을 좌우합니다. 압탕(riser)은 응고 수축을 보충하는 저장부라 탕구비에 포함되지 않습니다. 따라서 ④입니다.

키워드 # 주조 # 탕구계 # 탕구비 # 탕도 # 주입구 # 압탕

Q18

강의 표면경화법에 대한 설명으로 가장 옳은 것은?

① 침탄법을 할 때 부분침탄이 필요할 경우, 침탄이 필요 없는 부분에 동도금이나 청화용액을 바른다.
정답입니다 침탄시키지 않을 부분은 구리도금이나 방탄제로 덮어 탄소의 침입을 막습니다.
② 질화법을 사용하면 표면은 마텐자이트(마르텐사이트) 조직으로 경화하고, 중심은 저탄소강의 성질이 남아 있어 이중조직이 된다.
오답입니다 표면 마르텐자이트·심부 저탄소의 이중조직은 질화법이 아니라 침탄법의 특징입니다.
③ 청화법은 비용이 저렴하며 침탄층이 두꺼운 장점이 있다.
오답입니다 청화법은 침탄층이 얇고 시안화물이 유독하며 약품값도 비쌉니다.
④ 고주파경화를 하면 급열과 급랭으로 인한 탈탄이나 결정입자의 조대화가 일어나기 쉽다.
오답입니다 고주파경화는 표면만 순간 가열해 탈탄이나 결정립 조대화가 거의 없습니다.

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정답 ① 침탄법을 할 때 부분침탄이 필요할 경우, 침탄이 필요 없는 부분에 동도금이나 청화용액을 바른다.

침탄법에서 일부만 경화시키려면 침탄이 필요 없는 부분을 미리 구리도금하거나 방탄제로 덮어 탄소가 침입하지 못하게 합니다. 질화법은 500~550℃의 저온에서 질소를 침투시켜 질화물로 굳히므로 담금질을 하지 않고 마르텐자이트도 생기지 않으며, 표면만 마르텐자이트가 되고 심부는 저탄소강으로 남는 이중조직은 침탄 후 담금질한 침탄강의 특징입니다. 청화법은 작업이 간단하나 침탄층이 얇고 시안화물이 유독하며, 고주파경화는 표면만 짧게 가열하므로 탈탄이나 결정립 조대화가 거의 없다는 것이 오히려 장점입니다. 따라서 ①입니다.
※ ②의 “마텐자이트(마르텐사이트)” 병기는 원본 시험지 표기를 그대로 옮긴 것입니다.

키워드 # 열처리 # 표면경화법 # 침탄법 # 질화법 # 청화법 # 고주파경화

Q19

판재의 굽힘작업에서 탄성복원(springback) 현상을 보정하는 방법으로 가장 옳지 않은 것은?

① 펀치 끝에 돌기를 설치하여 굽힘부위를 압축
오답입니다 펀치 끝 돌기로 굽힘부를 눌러 소성변형을 집중시키는 코이닝 방식의 보정입니다.
② 굽힘이 일어나는 동안 판재를 신장하는 신장굽힘
오답입니다 인장력을 걸어 단면 전체를 항복시키면 탄성회복량이 크게 줄어듭니다.
③ 굽힘반경을 작게하고 액압프레스로 긴 시간 동안 가압
오답입니다 굽힘반경을 줄이고 오래 가압하면 탄성변형 비율이 낮아져 복원이 작아집니다.
④ 펀치각도를 다이각도보다 크게 하는 판재의 과도굽힘
정답입니다 과도굽힘을 하려면 펀치각을 다이각보다 오히려 작게(예리하게) 만들어야 합니다.

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정답 ④ 펀치각도를 다이각도보다 크게 하는 판재의 과도굽힘

탄성복원(스프링백)은 하중을 없앤 뒤 탄성변형이 회복되어 굽힘각이 다시 벌어지는 현상으로, 목표보다 미리 더 굽히는 과도굽힘, 굽힘부를 눌러 압축하는 바닥누름(코이닝), 인장을 걸면서 굽히는 신장굽힘 등으로 보정합니다. 과도굽힘은 스프링백만큼 더 굽혀야 하므로 펀치의 각도를 다이의 각도보다 작게, 즉 더 예리하게 만들어야 합니다. 펀치각을 다이각보다 크게 하면 오히려 덜 굽혀져 보정이 되지 않습니다. 따라서 ④입니다.

키워드 # 소성가공 # 굽힘가공 # 탄성복원 # 스프링백 # 과도굽힘 # 신장굽힘

Q20

소성 가공 공정 중 인발에 대한 설명으로 가장 옳지 않은 것은?

① 냉간 인발된 제품들은 보통 잔류응력이 존재하는데 단면감소율이 작을 경우, 표면에는 인장응력이 발생하고 내부에는 압축응력이 발생한다.
정답입니다 단면감소율이 작으면 표면은 압축, 내부는 인장 잔류응력이 되어 설명이 반대입니다.
② 단면감소율이 증가할수록 인발하중도 증가한다.
오답입니다 변형량이 커질수록 필요한 인발력도 함께 커집니다.
③ 인발의 주 공정 변수는 단면감소율, 다이각, 마찰 등이 있다.
오답입니다 단면감소율·다이각·마찰이 인발의 대표적인 공정 변수가 맞습니다.
④ 인발된 소재의 길이방향으로 흠집이나 접힘이 발생하는 결함을 솔기결함(seams)이라 한다.
오답입니다 길이방향으로 생기는 흠집이나 접힘을 솔기결함이라 부르는 것이 맞습니다.

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정답 ① 냉간 인발된 제품들은 보통 잔류응력이 존재하는데 단면감소율이 작을 경우, 표면에는 인장응력이 발생하고 내부에는 압축응력이 발생한다.

인발에서는 다이 부근의 소성변형이 단면 전체에 고르게 미치지 못해 잔류응력이 남습니다. 단면감소율이 작으면 변형이 표층에만 국한되므로 표면에는 압축 잔류응력, 중심부에는 인장 잔류응력이 생기고 이 경우 표면 압축응력 덕분에 피로수명이 오히려 좋아집니다. 반대로 단면감소율이 크면 변형이 중심까지 미쳐 표면에 인장, 내부에 압축 잔류응력이 남습니다. 따라서 ①입니다.

키워드 # 소성가공 # 인발 # 잔류응력 # 단면감소율 # 다이각 # 솔기결함

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