2023년 서울시 7급 기계공작법 B책형 기출문제 풀이
2023 7급 서울시 기계공작법 B책형
분말야금 공정에 대한 설명으로 가장 옳지 않은 것은?
① 소결 시 가열온도는 사용하는 분말의 융해점 이상이다.
정답입니다 소결온도는 융점 아래(대략 융점의 0.7~0.8배)여야 형상이 유지됩니다.
② 압축생형의 밀도가 높을수록 탄성계수가 높아진다.
오답입니다 압축생형의 밀도가 높을수록 기공이 줄어 탄성계수가 커집니다.
③ 분말제조, 혼합, 압축, 소결, 마무리 공정의 단계를 거친다.
오답입니다 분말제조 → 혼합 → 압축 → 소결 → 마무리가 표준 공정 순서입니다.
④ 소결된 제품에 밀링, 드릴링, 태핑 등의 기계가공이 가능하다.
오답입니다 소결체도 금속이므로 밀링·드릴링·태핑 같은 후가공이 가능합니다.
정답과 해설 보기
정답 ① 소결 시 가열온도는 사용하는 분말의 융해점 이상이다.
소결(sintering)은 압축한 분말 성형체를 융점보다 낮은 온도로 가열해 입자끼리 원자확산으로 목(neck)을 만들며 결합시키는 공정입니다. 가열온도는 보통 주성분 금속 절대융점의 0.7~0.8배 수준이며, 융해점 이상으로 올리면 성형체가 녹아내려 형상을 유지할 수 없습니다. 나머지는 압축밀도와 탄성계수의 관계, 표준 공정 순서, 소결체의 후가공성을 바르게 설명한 것입니다. 따라서 ①입니다.
키워드 # 특수가공 # 분말야금 # 소결 # 압축성형 # 융해점
<보기>에서 공작물로부터 원하지 않는 부분을 제거하는 방법 중 화학가공에서의 4가지 단계 공정 작업 순서를 바르게 나열한 것은?
ㄱ. 마스킹(masking) |
① ㄱ → ㄹ → ㄷ → ㄴ
오답입니다 마스킹부터 시작하면 표면의 기름·산화막 위에 마스크를 붙이게 됩니다.
② ㄴ → ㄱ → ㄷ → ㄹ
오답입니다 에칭을 먼저 하면 가공할 부분을 한정할 수 없어 전면이 부식됩니다.
③ ㄷ → ㄱ → ㄴ → ㄹ
정답입니다 세척 → 마스킹 → 에칭 → 마스크 제거가 화학가공의 표준 순서입니다.
④ ㄷ → ㄹ → ㄴ → ㄱ
오답입니다 마스크를 붙이기도 전에 제거·에칭을 하는 순서라 성립하지 않습니다.
정답과 해설 보기
정답 ③ ㄷ → ㄱ → ㄴ → ㄹ
화학가공(chemical machining)은 부식액으로 소재를 녹여 없애는 가공이므로 먼저 세척(cleaning)으로 기름·산화막을 제거해 부식액이 고르게 작용하도록 하고, 남길 부분에 마스킹(masking)으로 내식성 피막을 씌운 뒤, 에칭(etching)으로 노출된 부분을 용해시키고, 마지막에 마스크 제거(stripping)와 세정을 합니다. 따라서 ③입니다.
키워드 # 특수가공 # 화학가공 # 에칭 # 마스킹 # 공정순서
지름이 90[mm]인 평면커터를 사용하여 절삭속도 162[m/min]으로 절삭가공하기 위해 요구되는 주축의 회전수의 값[rpm]은? (단, =3으로 가정한다.)
① 500
오답입니다 절삭속도를 135 m/min으로 잡거나 지름을 108 mm로 잡으면 나오는 값입니다.
② 550
오답입니다 지름을 약 98 mm로 잘못 대입했을 때 나오는 값입니다.
③ 600
정답입니다 N = 1,000V/(πD) = 1,000×162/(3×90) = 600 rpm입니다.
④ 650
오답입니다 지름을 약 83 mm로 잘못 잡으면 나오는 값입니다.
정답과 해설 보기
정답 ③ 600
절삭속도와 회전수의 관계는 V = πDN/1,000이며, 여기서 D는 커터 지름[mm], N은 주축 회전수[rpm]입니다. 이를 회전수에 대해 풀면 N = 1,000V/(πD)입니다. V = 162 m/min, D = 90 mm, π = 3을 대입하면 N = 1,000×162/(3×90) = 162,000/270 = 600 rpm입니다. 따라서 ③입니다.
키워드 # 절삭가공 # 절삭속도 # 주축회전수 # 밀링커터 # 평면커터
V굽힘 가공 중 금속 판재에 과도한 스프링백(springback)이 발생하였다. 스프링백 현상을 저감하기 위한 조치로 가장 옳지 않은 것은?
① 소재의 항복강도를 높인다.
정답입니다 스프링백은 항복강도에 비례하므로 항복강도를 높이면 오히려 커집니다.
② 가공하는 동안 소재에 전체적으로 인장력을 부가한다.
오답입니다 인장력을 걸어 단면 전체를 소성역에 넣으면 탄성회복분이 줄어듭니다.
③ 소재의 온도를 높인다.
오답입니다 온도를 올리면 항복강도가 내려가 스프링백이 줄어듭니다.
④ 펀치 끝과 다이면(소재 굽힘 부위)에 가하는 압축응력을 증가시킨다.
오답입니다 바닥누르기(코이닝)로 굽힘부를 눌러 소성변형을 강제하면 줄어듭니다.
정답과 해설 보기
정답 ① 소재의 항복강도를 높인다.
스프링백은 하중을 없앤 뒤 단면에 남아 있던 탄성변형이 회복되면서 굽힘각이 되돌아가는 현상으로, 그 크기는 대략 항복강도 σY를 탄성계수 E로 나눈 값(σY/E)에 비례합니다. 따라서 소재의 항복강도를 높이면 탄성회복량이 커져 스프링백이 오히려 증가합니다. 저감책은 오버벤딩, 스트레치 벤딩(인장력 부가), 열간굽힘(온도 상승), 굽힘부 압축응력 증가(바닥누르기·코이닝)처럼 탄성역을 줄이는 방향입니다. 따라서 ①입니다.
키워드 # 소성가공 # 굽힘가공 # 스프링백 # 항복강도 # 코이닝
불활성 가스 아크 용접의 일종인 MIG 용접에 대한 설명으로 가장 옳지 않은 것은?
① 가스 금속 아크 용접(GMAW)이라고도 한다.
오답입니다 소모성 금속 전극을 쓰는 불활성가스 아크용접이라 GMAW로도 부릅니다.
② 소모성 용접봉과 공작물 사이에서 아크가 발생한다.
오답입니다 와이어 용접봉 자체가 소모되면서 공작물과 사이에 아크가 발생합니다.
③ 슬래그가 거의 발생하지 않아 후처리 작업이 적다.
오답입니다 용제를 쓰지 않으므로 슬래그가 거의 없어 후처리가 간단합니다.
④ 용접전류로서 주로 교류가 이용된다.
정답입니다 MIG는 주로 직류 역극성(DCRP)을 씁니다. 교류는 TIG 알루미늄 용접 쪽입니다.
정답과 해설 보기
정답 ④ 용접전류로서 주로 교류가 이용된다.
MIG(가스금속아크, GMAW) 용접은 아르곤·헬륨 같은 불활성가스로 아크와 용융지를 보호하면서 소모성 와이어 전극이 녹아 용가재가 되는 용접법입니다. 와이어를 균일하게 녹이고 아크를 안정시키기 위해 전원은 정전압 특성의 직류 역극성(DCRP, 전극 +)을 주로 씁니다. 교류는 산화막 청정작용이 필요한 TIG 알루미늄 용접에 쓰이는 방식이므로 ④가 옳지 않습니다. 따라서 ④입니다.
키워드 # 용접 # MIG용접 # GMAW # 직류역극성 # 불활성가스
밀링 공정의 상향절삭에 대한 설명으로 가장 옳은 것은?
① 절삭날에 의하여 생성되는 칩은 두껍게 시작하여 점점 두께가 감소한다.
오답입니다 상향절삭의 칩은 두께 0에서 시작해 점점 두꺼워집니다. 하향절삭이 그 반대입니다.
② 절삭 시 공작물과 절삭날의 이송방향이 같아서 칩 길이가 상대적으로 짧다.
오답입니다 상향절삭은 커터 회전방향과 이송방향이 반대이고 칩 길이도 더 깁니다.
③ 절삭날이 재료로부터 진출할 때 공작물을 들어올리는 경향이 있다.
정답입니다 절삭력의 분력이 위를 향해 공작물을 들어올리므로 견고한 고정이 필요합니다.
④ 절삭날에 미끄럼이 작아 공구수명이 증가한다.
오답입니다 초기에 날이 미끄러지며 비비므로 마찰이 커 공구수명이 짧아집니다.
정답과 해설 보기
정답 ③ 절삭날이 재료로부터 진출할 때 공작물을 들어올리는 경향이 있다.
상향절삭(up milling)은 커터의 회전방향과 공작물 이송방향이 서로 반대인 방식으로, 절삭날이 두께 0에서 물려 들어가 최대 두께에서 빠져나오므로 칩이 얇게 시작해 두꺼워집니다. 이때 절삭력의 수직 분력이 공작물을 위로 들어올리는 방향으로 작용해 공작물을 단단히 고정해야 하며, 진입 초기의 미끄럼(rubbing) 때문에 마찰과 공구마모가 커집니다. 따라서 ③입니다.
키워드 # 절삭가공 # 밀링 # 상향절삭 # 하향절삭 # 칩두께
주물사의 구비요건으로 가장 옳지 않은 것은?
① 내화성이 크고 화학적 변화가 없어야 한다.
오답입니다 용탕의 고온을 견뎌야 하므로 내화성이 크고 화학적으로 안정해야 합니다.
② 열전도성이 좋고 보온성이 있어야 한다.
정답입니다 보온성을 가지려면 열전도성이 오히려 낮아야 하므로 서로 모순됩니다.
③ 주물표면에서 이탈이 잘 되어야 한다.
오답입니다 주물표면에서 잘 떨어져야(붕괴성) 모래 제거와 재생이 쉽습니다.
④ 통기성과 성형성이 우수해야 한다.
오답입니다 가스가 빠지려면 통기성이, 주형을 뜨려면 성형성이 좋아야 합니다.
정답과 해설 보기
정답 ② 열전도성이 좋고 보온성이 있어야 한다.
주물사의 구비조건은 내화성·통기성·성형성·붕괴성이 좋고, 열전도도가 낮아 용탕이 급랭되지 않도록 보온성을 가지며, 반복 사용이 가능하고 값이 쌀 것 등입니다. 열전도성이 좋으면 용탕의 열을 빠르게 빼앗아 보온성이 없어지므로 “열전도성이 좋고 보온성이 있어야 한다”는 서로 양립할 수 없는 설명입니다. 따라서 ②입니다.
키워드 # 주조 # 주물사 # 통기성 # 내화성 # 붕괴성 # 보온성
마멸 및 마찰 특성에 대한 설명으로 가장 옳지 않은 것은?
① 응착마멸은 단단한 돌출부가 있는 표면과 이보다 연한 표면이 서로 미끄럼운동을 할 때 발생한다.
정답입니다 이는 연삭마멸(abrasive wear)의 정의입니다. 응착마멸은 돌기끼리 응착·전단되며 생깁니다.
② 부식마멸은 표면과 주위 환경 사이의 화학작용 또는 전해작용에 의해 야기된다.
오답입니다 부식마멸은 환경과의 화학·전해 반응으로 생긴 반응층이 떨어져 나가는 마멸입니다.
③ 링압축시험에서 윤활이 잘 되면 링의 안지름과 바깥지름이 모두 증가한다.
오답입니다 마찰이 작으면 링이 반지름 방향으로 자유롭게 퍼져 안·바깥지름이 모두 커집니다.
④ 두 물체 사이에서 발생하는 마찰을 극복할 때 소산된 에너지는 거의 재료 표면 온도를 생성시키는 열로 변환되는데, 온도는 미끄러지는 재료의 비열이 작을수록 높아진다.
오답입니다 같은 열량이라도 비열이 작으면 온도 상승이 크므로 옳은 설명입니다.
정답과 해설 보기
정답 ① 응착마멸은 단단한 돌출부가 있는 표면과 이보다 연한 표면이 서로 미끄럼운동을 할 때 발생한다.
응착마멸(adhesive wear)은 두 표면의 돌기가 접촉해 국부적으로 압착·응착되었다가 미끄럼에 의해 그 접합부가 전단·이탈하면서 생기는 마멸입니다. 반면 문제의 ①처럼 “단단한 돌출부가 연한 표면을 긁는” 것은 연삭마멸(abrasive wear)의 설명입니다. 링압축시험은 마찰계수가 작을수록 안지름이 커지고 클수록 안지름이 줄어드는 성질을 이용한 마찰 측정법이므로 ③은 옳습니다. 따라서 ①입니다.
※ ④의 “재료 표면 온도를 생성시키는 열로 변환되는데”는 원본 시험지 표기를 그대로 옮긴 것입니다.
키워드 # 표면처리 # 응착마멸 # 연삭마멸 # 부식마멸 # 링압축시험 # 마찰
연삭숫돌의 결합도가 필요 이상으로 강해서 자생작용이 되지 않아 입자가 탈락하지 않고 납작하게 마모되면서 둔화되는 현상은?
① 로딩(loading)
오답입니다 로딩(눈메움)은 칩이 기공을 메워 숫돌면이 막히는 현상입니다.
② 글레이징(glazing)
정답입니다 결합도가 지나쳐 무딘 입자가 떨어지지 않고 반들반들해지는 눈무딤입니다.
③ 드레싱(dressing)
오답입니다 드레싱은 무디거나 메워진 숫돌면을 깎아 새 날을 세우는 수정작업입니다.
④ 트루잉(truing)
오답입니다 트루잉은 숫돌의 형상을 원래 모양으로 바로잡는 성형작업입니다.
정답과 해설 보기
정답 ② 글레이징(glazing)
연삭숫돌은 무뎌진 입자가 스스로 떨어져 나가고 새 입자가 드러나는 자생작용으로 절삭성을 유지합니다. 결합도가 필요 이상으로 강하면 무딘 입자가 탈락하지 못하고 그대로 남아 마모되어 숫돌 표면이 유리처럼 반들반들해지는데, 이를 글레이징(눈무딤)이라 합니다. 칩이 기공을 메우는 로딩(눈메움)과 구분해야 하며, 두 경우 모두 드레싱으로 회복시킵니다. 따라서 ②입니다.
키워드 # 연삭가공 # 연삭숫돌 # 글레이징 # 로딩 # 자생작용 # 드레싱
전단강도 500[MPa], 두께 4[mm]인 강판에 직경 10[mm]인 구멍을 펀칭하려고 할 때, 필요한 이론 전단력[kN]은? (단, =3으로 가정하고, 작업 중 가공경화는 발생하지 않는다.)
① 6
오답입니다 전단강도를 500[MPa]이 아닌 50[MPa]로 잘못 보면 50×120 = 6,000 N = 6 kN이 나옵니다.
② 60
정답입니다 F = τ·πdt = 500×3×10×4 = 60,000 N = 60 kN입니다.
③ 600
오답입니다 지름 10[mm]를 10[cm](=100 mm)로 잘못 보아 A = 3×100×4 = 1,200 mm²로 잡으면 나오는 값입니다.
④ 6,000
오답입니다 지름과 두께를 각각 한 자리씩 크게(100 mm, 40 mm) 잡아 A = 3×100×40 = 12,000 mm²로 계산하면 나오는 값입니다.
정답과 해설 보기
정답 ② 60
펀칭에서 전단이 일어나는 면은 구멍 둘레를 따라 판 두께만큼 생기는 원통면이므로 전단면적 A = πdt입니다. d = 10 mm, t = 4 mm, π = 3이므로 A = 3×10×4 = 120 mm²입니다. 이론 전단력은 F = τ·A = 500 N/mm² × 120 mm² = 60,000 N = 60 kN입니다. (전단강도 500 MPa = 500 N/mm²) 따라서 ②입니다.
키워드 # 소성가공 # 펀칭 # 전단력 # 전단강도 # 전단면적
용해된 용질의 양과 용질 원자와의 크기 차이에 따라 원래 격자 구조를 변형시켜 전위운동을 보다 어렵게 하는 열처리 방법으로 가장 옳은 것은?
① 결정립 미세화(grain-size refinement)
오답입니다 결정립 미세화는 결정립계를 늘려 전위를 막는 방법으로 용질과 무관합니다.
② 석출경화(precipitation hardening)
오답입니다 석출경화는 과포화 고용체에서 미세한 제2상을 석출시켜 강화하는 방법입니다.
③ 분산경화(dispersion hardening)
오답입니다 분산경화는 모재에 녹지 않는 미세 입자를 인위적으로 분산시키는 방법입니다.
④ 고용체 강화(solid-solution strengthening)
정답입니다 용질 원자가 고용되어 격자를 왜곡시키므로 고용체 강화가 맞습니다.
정답과 해설 보기
정답 ④ 고용체 강화(solid-solution strengthening)
고용체 강화는 모재 격자에 용질 원자가 치환형 또는 침입형으로 녹아 들어가면서 원자 크기 차이만큼 주위 격자를 국부적으로 왜곡시키는 강화법입니다. 이 왜곡이 만드는 응력장이 전위의 이동을 방해하므로 강도가 올라가며, 강화 정도는 고용된 용질의 양과 용질·용매 원자의 크기 차이가 클수록 커집니다. 따라서 ④입니다.
키워드 # 기계재료 # 고용체강화 # 전위 # 석출경화 # 분산경화 # 결정립미세화
절삭가공에서 공작물 재료의 피삭성 또는 절삭공구의 절삭성에 대한 판단 기준으로 가장 옳지 않은 것은?
① 절삭 후 공작물의 표면 조도
오답입니다 가공면의 표면조도는 피삭성을 평가하는 대표적인 척도입니다.
② 공작물의 형상
정답입니다 공작물 형상은 설계가 정하는 조건일 뿐 재료의 피삭성과는 무관합니다.
③ 절삭 시 소요 동력
오답입니다 같은 조건에서 소요 절삭동력이 작을수록 피삭성이 좋습니다.
④ 절삭 작업에 따른 공구수명
오답입니다 공구수명은 피삭성·절삭성 평가에서 가장 널리 쓰이는 기준입니다.
정답과 해설 보기
정답 ② 공작물의 형상
피삭성(machinability)은 재료가 얼마나 절삭되기 쉬운가를 나타내는 성질로, 보통 공구수명, 가공면의 표면조도(마무리 정도), 절삭에 드는 소요 동력(절삭력), 칩의 형상과 처리성 같은 기준으로 판단합니다. 공작물의 형상은 설계 요구에서 정해지는 기하학적 조건이지 재료의 피삭성이나 공구의 절삭성을 가늠하는 기준이 될 수 없습니다. 따라서 ②입니다.
키워드 # 절삭가공 # 피삭성 # 절삭성 # 공구수명 # 표면조도 # 절삭동력
플라스틱의 종류 중 열가소성 수지에 해당하지 않는 것은?
① 폴리에틸렌
오답입니다 폴리에틸렌(PE)은 대표적인 열가소성 수지입니다.
② 멜라민 수지
정답입니다 멜라민 수지는 그물구조로 경화되는 열경화성 수지입니다.
③ 폴리염화비닐
오답입니다 폴리염화비닐(PVC)도 가열하면 연화되는 열가소성 수지입니다.
④ 아크릴 수지
오답입니다 아크릴 수지(PMMA)는 투명성이 좋은 열가소성 수지입니다.
정답과 해설 보기
정답 ② 멜라민 수지
열가소성 수지는 선상(사슬형) 고분자로 되어 있어 가열하면 연화되고 냉각하면 굳는 과정을 반복할 수 있으며, 폴리에틸렌·폴리프로필렌·폴리염화비닐·폴리스티렌·아크릴·나일론 등이 여기 속합니다. 반면 멜라민 수지는 페놀·요소·에폭시 수지와 함께 가열하면 가교결합이 생겨 그물구조로 굳는 열경화성 수지로, 한 번 경화되면 다시 녹지 않습니다. 따라서 ②입니다.
키워드 # 기계재료 # 플라스틱 # 열가소성수지 # 열경화성수지 # 멜라민수지
버니어 캘리퍼스는 어미자(주척)와 아들자(부척)로 이루어진 측정기이다. 어미자의 1눈금(최소 눈금)을 , 아들자의 1눈금(최소 눈금)을 라고 하면, 어미자와 아들자의 눈금차 는? (단, 아들자의 눈금은 어미자의 개의 눈금을 등분한 값이다.)
①
정답입니다 B = (n−1)A/n이므로 C = A − B = A/n 이 됩니다.
②
오답입니다 B/n 은 아들자 눈금을 다시 n으로 나눈 값이라 눈금차가 아닙니다.
③
오답입니다 두 눈금의 평균을 n으로 나눈 값으로 근거가 없습니다.
④
오답입니다 B/(2n) 은 어미자 눈금과 무관하게 값이 절반으로 작습니다.
정답과 해설 보기
정답 ① A/n
버니어 캘리퍼스는 어미자의 (n−1)개 눈금을 아들자에서 n등분해 만들므로 nB = (n−1)A, 즉 B = (n−1)A/n입니다. 두 눈금의 차는 C = A − B = A − (n−1)A/n = A/n이며, 이 값이 곧 최소 읽음값(정밀도)입니다. 예를 들어 A = 1 mm, n = 20이면 C = 0.05 mm가 됩니다. 따라서 ①입니다.
키워드 # 측정 # 버니어캘리퍼스 # 아들자 # 어미자 # 최소눈금
연속 주조법(continuous casting)에 대한 설명으로 가장 옳지 않은 것은?
① 편석이 적은 주물을 얻을 수 있다.
오답입니다 연속적으로 응고시켜 성분이 균일하므로 편석이 적습니다.
② 다품종 소량 생산에 적합하다.
정답입니다 연속주조는 같은 단면을 계속 뽑는 방식이라 소품종 대량생산용입니다.
③ 냉각 조건에 따라 미세조직을 제어할 수 있다.
오답입니다 2차 냉각수량과 인발속도로 냉각조건을 바꿔 조직을 제어할 수 있습니다.
④ 실제 주조 시 주물의 두께가 제한된다.
오답입니다 몰드 단면과 응고 능력에 따라 뽑을 수 있는 두께가 제한됩니다.
정답과 해설 보기
정답 ② 다품종 소량 생산에 적합하다.
연속 주조법은 용탕을 수냉 몰드에 연속으로 부어 굳히면서 아래로 계속 뽑아내 슬래브·블룸·빌릿 같은 반제품을 만드는 공정입니다. 조괴법에 비해 수율이 높고 응고가 균일해 편석이 적으며 냉각조건으로 조직을 제어할 수 있으나, 몰드 단면이 고정되어 있어 같은 규격을 대량으로 뽑는 데 적합하고 다품종 소량 생산에는 맞지 않습니다. 따라서 ②입니다.
키워드 # 주조 # 연속주조 # 편석 # 응고조직 # 대량생산
래핑(lapping)에 대한 설명으로 가장 옳지 않은 것은?
① 정밀하고 매끄러운 표면 정도를 얻는 공정이다.
오답입니다 치수정밀도와 표면거칠기를 크게 높이는 정밀 다듬질 공정입니다.
② 공작물과 공구 사이에 매우 작은 연마 입자들이 섞여 있는 용액이 사용된다.
오답입니다 미세 연마입자를 기름·물에 섞은 랩제를 랩과 공작물 사이에 넣습니다.
③ 랩제가 타 기계에 부착되면 마멸의 원인이 된다.
오답입니다 떨어져 나온 랩제가 다른 기계에 들어가면 마멸을 일으킵니다.
④ 작업이 용이하여 정밀가공에 별도의 숙련을 요구하지 않는다.
정답입니다 가압력·랩제 농도·운동경로 조절에 숙련이 필요한 대표적 수작업 공정입니다.
정답과 해설 보기
정답 ④ 작업이 용이하여 정밀가공에 별도의 숙련을 요구하지 않는다.
래핑은 랩(lap)과 공작물 사이에 미세한 연마입자(랩제)를 넣고 상대운동을 시켜 표면의 미세 돌기를 깎아내는 정밀 다듬질 가공으로, 게이지·렌즈·정반처럼 높은 평면도와 매끄러운 면이 필요한 곳에 씁니다. 가압력, 랩제의 입도와 농도, 운동 경로에 따라 결과가 크게 달라지고 가공량 관리가 까다로워 작업자의 숙련이 상당히 필요합니다. 따라서 ④입니다.
키워드 # 연삭가공 # 래핑 # 랩제 # 다듬질가공 # 표면거칠기
주조 시 주물결함에 대한 설명으로 가장 옳지 않은 것은?
① 주형 내의 가스가 배출되지 못하여 주물에 생기는 결함을 기공(blow hole)이라 하며, 주형 내부의 공기가 그 원인이다.
오답입니다 주형·중자에서 발생한 가스나 갇힌 공기가 빠지지 못해 생기는 것이 기공입니다.
② 용탕의 응고수축으로 내부에 빈 공간이 생기거나 주물 표면이 움푹 파인 결함을 수축공(shrinkage cavity)이라 하고, 압탕구(feeder)와 압탕(riser)을 재설계하여 완화할 수 있다.
오답입니다 응고수축으로 생기는 수축공은 압탕 설계를 고쳐 보충 용탕을 대면 줄어듭니다.
③ 사형의 손상으로 부서진 모래나 슬래그 등이 주물 속에 포함되어 들어간 결함을 불순물 혼입(inclusion)이라 하고, 주물사의 크기를 증가시켜 완화할 수 있다.
정답입니다 주물사 입도를 크게 하면 주형이 더 잘 부서져 혼입이 오히려 늘어납니다.
④ 주물의 일부분에 불순물 또는 성분이 집중되거나, 성분의 비중차에 의해 성분이 치우치는 현상을 편석(segregation)이라 하고, 냉각 속도 제어 등을 통해 완화할 수 있다.
오답입니다 성분 편석은 냉각속도 제어나 교반·성분 조절로 완화할 수 있습니다.
정답과 해설 보기
정답 ③ 사형의 손상으로 부서진 모래나 슬래그 등이 주물 속에 포함되어 들어간 결함을 불순물 혼입(inclusion)이라 하고, 주물사의 크기를 증가시켜 완화할 수 있다.
불순물 혼입(inclusion)은 주형이 침식·붕괴되어 떨어진 모래나 산화물·슬래그가 용탕에 휩쓸려 주물 속에 갇히는 결함입니다. 이를 줄이려면 주물사의 입도를 곱게 하고 결합제로 주형 강도를 높여 잘 부서지지 않게 하며, 탕구계에 여과기(필터)와 슬래그 트랩을 두어 이물질을 걸러야 합니다. 주물사의 크기를 오히려 증가시키면 입자 사이 결합이 약해져 혼입이 더 심해지므로 ③이 옳지 않습니다. 따라서 ③입니다.
※ ②의 “압탕구(feeder)와 압탕(riser)”은 원본 시험지 표기를 그대로 옮긴 것입니다.
키워드 # 주조 # 주물결함 # 불순물혼입 # 기공 # 수축공 # 편석
압연으로 철강소재를 생산하였는데, 압하력(roll force)이 지나치게 증가하는 문제가 발생하였다. 압하력을 감소시키는 방법으로 가장 옳지 않은 것은?
① 압연되는 소재의 온도를 증가시킨다.
오답입니다 온도를 올리면 소재의 유동응력이 낮아져 압하력이 줄어듭니다.
② 직경이 작은 압연롤을 사용한다.
오답입니다 롤 지름이 작으면 접촉호 길이가 짧아져 압하력이 줄어듭니다.
③ 압연 속도를 증가시킨다.
정답입니다 속도를 올리면 변형률속도가 커져 유동응력과 압하력이 오히려 증가합니다.
④ 압연유를 사용한다.
오답입니다 압연유로 마찰계수를 낮추면 마찰항이 줄어 압하력이 감소합니다.
정답과 해설 보기
정답 ③ 압연 속도를 증가시킨다.
압하력은 대략 F = 평균유동응력 × 접촉호 길이 × 판 폭으로, 접촉호 길이는 √(R·Δh)이므로 롤 반지름 R과 압하량 Δh가 클수록, 마찰이 클수록 커집니다. 따라서 소재 온도를 높이거나(유동응력 감소), 지름이 작은 롤을 쓰거나(접촉호 감소), 압연유로 마찰을 낮추면 압하력이 줄어듭니다. 반면 압연 속도를 올리면 변형률속도가 커져 재료의 유동응력이 상승하므로 압하력이 오히려 증가합니다. 따라서 ③입니다.
키워드 # 소성가공 # 압연 # 압하력 # 접촉호길이 # 유동응력 # 변형률속도
강의 열처리 목적 및 특성으로 가장 옳지 않은 것은?
① 담금질(quenching)은 경도나 강도를 증가시키기 위한 것이다.
오답입니다 담금질은 오스테나이트를 급랭해 마르텐사이트를 얻어 경도를 높입니다.
② 뜨임(tempering)은 마르텐사이트 조직에 연성을 부여하여 인성을 지닌 재료로 만든다.
오답입니다 뜨임은 담금질 마르텐사이트를 재가열해 인성과 연성을 회복시킵니다.
③ 풀림(annealing)은 내부응력을 제거하고 연화하기 위한 열처리 방법이다.
오답입니다 풀림은 노랭으로 내부응력을 없애고 조직을 연화시킵니다.
④ 불림(normalizing)은 펄라이트와 페라이트 조직을 조대화하는 작용을 하여 강을 강화한다.
정답입니다 불림은 공랭이라 조직이 오히려 미세화됩니다. 조대화는 반대입니다.
정답과 해설 보기
정답 ④ 불림(normalizing)은 펄라이트와 페라이트 조직을 조대화하는 작용을 하여 강을 강화한다.
불림(normalizing)은 강을 A₃ 또는 Acm보다 30~50 ℃ 높은 온도로 가열해 오스테나이트화한 뒤 대기 중에서 공랭하는 열처리입니다. 노랭하는 풀림보다 냉각속도가 빠르므로 펄라이트와 페라이트가 미세하고 균일하게 나타나며, 주조·단조 조직의 조대한 결정립을 미세화하고 표준조직을 얻는 것이 목적입니다. 조직을 조대화한다는 설명은 정반대이므로 ④가 옳지 않습니다. 따라서 ④입니다.
키워드 # 열처리 # 불림 # 담금질 # 뜨임 # 풀림 # 조직미세화
절삭가공 공정과 비교했을 때, 일반적인 연삭가공 공정의 특징으로 가장 옳지 않은 것은?
① 연삭숫돌에 존재하는 연삭 입자에 의해 재료를 제거하는 공정이다.
오답입니다 숫돌 표면의 불규칙한 연삭입자 하나하나가 미소한 절삭날 역할을 합니다.
② 고경도 재료의 가공이 가능하다.
오답입니다 입자가 매우 단단해 담금질강·초경합금 같은 고경도 재료도 가공됩니다.
③ 가공면이 매끄럽다.
오답입니다 절삭깊이가 극히 작고 날 수가 많아 매끄러운 가공면을 얻습니다.
④ 공작물의 단위체적을 가공하는 데 에너지가 적게 소비된다.
정답입니다 연삭의 비에너지는 절삭보다 훨씬 커서 에너지 소비가 많습니다.
정답과 해설 보기
정답 ④ 공작물의 단위체적을 가공하는 데 에너지가 적게 소비된다.
연삭은 매우 작은 절삭깊이로 다수의 불규칙한 입자가 재료를 깎아내는 가공이라 고경도 재료도 가공할 수 있고 치수정밀도와 표면거칠기가 우수합니다. 그러나 입자의 경사각이 크게 음(−)이고 마찰·긁힘(plowing)·미끄럼에 소비되는 몫이 커서 단위체적을 제거하는 데 드는 비에너지가 일반 절삭가공보다 10배 이상 큽니다. 그만큼 연삭열도 많이 발생해 연삭액으로 냉각해야 합니다. 따라서 ④입니다.
키워드 # 연삭가공 # 비에너지 # 연삭입자 # 표면거칠기 # 연삭열
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