2024년 국가직 7급 기계공작법 나책형 기출문제 풀이
2024 7급 국가직 기계공작법 나책형
탄소 함유량 0.77 % 이하의 탄소강(steel)에서 탄소 함유량이 많을수록 증가하는 성질이 아닌 것은?
① 연성
정답입니다 탄소가 늘면 페라이트가 줄고 펄라이트가 늘어 연성·인성은 오히려 떨어집니다.
② 경도
오답입니다 단단한 시멘타이트 양이 늘어나므로 경도는 올라갑니다.
③ 강도
오답입니다 공석조성까지는 펄라이트가 늘어 인장강도가 계속 올라갑니다.
④ 내마모성
오답입니다 경도가 오르면 표면이 잘 긁히지 않으므로 내마모성도 좋아집니다.
정답과 해설 보기
정답 ① 연성
아공석강(탄소 0.77 % 이하)은 탄소가 많아질수록 조직 중 연한 초석 페라이트가 줄고 펄라이트(페라이트+시멘타이트)의 비율이 늘어납니다. 단단한 시멘타이트가 많아지므로 경도·인장강도·내마모성은 함께 증가하지만, 늘어날 수 있는 연한 상이 줄어드니 연성(연신율·단면수축률)과 인성은 반대로 감소합니다. 따라서 ①입니다.
키워드 # 기계재료 # 탄소강 # 아공석강 # 펄라이트 # 연성 # 경도
다음 설명에 해당하는 플라스틱 성형 방법은?
○ 혼합 헤드(mixing head)에서 급격히 혼합된 두 개 이상의 유체가 금형 공동에 보내져 중합(polymerization) 및 경화 공정이 이루어진다. |
① 열 성형(thermoforming)
오답입니다 열 성형은 가열한 시트를 금형에 진공·압축으로 밀착시켜 성형하는 방법입니다.
② 블로우 성형(blow molding)
오답입니다 블로우 성형은 패리슨에 공기를 불어넣어 중공 용기를 만드는 방법입니다.
③ 회전 성형(rotational molding)
오답입니다 회전 성형은 분말수지를 넣은 금형을 가열하며 2축으로 돌려 성형합니다.
④ 반응 사출 성형(reaction injection molding)
정답입니다 두 액상 단량체를 믹싱 헤드에서 섞어 금형 안에서 중합·경화시키는 공정입니다.
정답과 해설 보기
정답 ④ 반응 사출 성형(reaction injection molding)
반응 사출 성형(RIM)은 폴리올과 이소시아네이트처럼 반응성이 큰 두 액상 성분을 믹싱 헤드에서 고속 충돌 혼합한 뒤 저압으로 금형 공동에 주입하고, 금형 안에서 중합 반응이 일어나며 경화되는 공정입니다. 점도가 낮아 저압으로도 큰 공동을 채울 수 있어 폴리우레탄 범퍼·펜더 같은 대형 자동차 부품에 유리합니다. 따라서 ④입니다.
키워드 # 기계재료 # 플라스틱성형 # 반응사출성형 # 폴리우레탄 # 중합반응
주형 제작을 위해 목재 또는 금속 재료의 패턴(pattern)을 사용하지 않는 주조 방법은?
① 셸 주조(shell molding)
오답입니다 셸 주조는 가열한 금속 패턴에 수지 코팅사를 붙여 셸을 만듭니다.
② 사형 주조
오답입니다 사형 주조는 목재·금속 원형을 주물사에 묻었다 빼내어 주형을 만듭니다.
③ 석고 주형 주조
오답입니다 석고 주형 주조는 금속이나 플라스틱 패턴 위에 석고 슬러리를 부어 굳힙니다.
④ 인베스트먼트 주조(investment casting)
정답입니다 왁스(또는 플라스틱) 소모성 모형을 녹여 없애므로 목재·금속 패턴이 없습니다.
정답과 해설 보기
정답 ④ 인베스트먼트 주조(investment casting)
셸 주조·사형 주조·석고 주형 주조는 모두 목재나 금속으로 만든 영구 패턴을 주형에서 빼내어 공동을 남기는 방식입니다. 반면 인베스트먼트 주조(로스트왁스법)는 왁스로 모형을 만들어 세라믹 슬러리에 담갔다 건조하기를 반복해 셸을 씌운 뒤, 가열해 왁스를 녹여 흘려보내 공동을 만듭니다. 즉 모형 자체가 소모되므로 목재·금속 패턴을 쓰지 않습니다. 따라서 ④입니다.
키워드 # 주조 # 인베스트먼트주조 # 로스트왁스 # 소모성모형 # 셸주조
소성가공을 가공 온도에 따라 냉간가공과 열간가공으로 분류할 때, 이를 구분하는 온도는?
① 용융 온도
오답입니다 용융 온도는 고체가 액체로 바뀌는 온도로 주조·용접의 기준입니다.
② 변태 온도
오답입니다 변태 온도는 A₁·A₃처럼 조직이 바뀌는 온도로 열처리의 기준입니다.
③ 재결정 온도
정답입니다 재결정 온도 아래가 냉간가공, 위가 열간가공입니다.
④ 담금질 온도
오답입니다 담금질 온도는 오스테나이트화 후 급랭하는 열처리 온도입니다.
정답과 해설 보기
정답 ③ 재결정 온도
소성가공의 냉간·열간 구분 기준은 재결정 온도입니다. 재결정 온도보다 낮게 가공하면 전위가 쌓여 가공경화가 일어나므로 냉간가공, 재결정 온도보다 높게 가공하면 변형과 동시에 재결정이 일어나 가공경화가 없어지므로 열간가공입니다. 냉간가공은 치수정밀도와 표면이 좋고, 열간가공은 변형저항이 작아 큰 변형을 줄 수 있습니다. 따라서 ③입니다.
키워드 # 소성가공 # 냉간가공 # 열간가공 # 재결정온도 # 가공경화
선삭 가공에서 절삭 속도의 방향과 일치하는 힘은?
① 이송력(이송분력, feed force)
오답입니다 이송분력은 이송 방향, 즉 선반에서 공작물 축방향으로 작용합니다.
② 전단력(shear force)
오답입니다 전단력은 전단면 위에서 작용하는 힘으로 절삭속도 방향이 아닙니다.
③ 배분력(thrust force)
오답입니다 배분력은 반경 방향으로 작용해 공구를 밀어내는 힘입니다.
④ 절삭력(주분력, cutting force)
정답입니다 주분력은 절삭속도와 같은 방향이라 절삭동력을 직접 결정합니다.
정답과 해설 보기
정답 ④ 절삭력(주분력, cutting force)
선삭의 절삭저항은 서로 직교하는 세 분력, 즉 주분력(절삭력)·이송분력·배분력으로 나눕니다. 이 가운데 절삭속도 벡터와 방향이 같은 것은 주분력이며, 크기도 셋 중 가장 큽니다. 따라서 절삭동력은 P = × V 처럼 주분력과 절삭속도의 곱으로 계산합니다. 따라서 ④입니다.
키워드 # 절삭가공 # 선삭 # 절삭저항 # 주분력 # 배분력 # 이송분력
다음 설명에 해당하는 주조 방법은?
○ 발포성 폴리스티렌으로 만든 소모성 모형을 사용한다. |
① 세라믹 주형 주조
오답입니다 세라믹 주형 주조는 내열 세라믹 슬러리로 주형을 만드는 정밀주조법입니다.
② 다이캐스팅(die casting)
오답입니다 다이캐스팅은 금형에 용탕을 고압으로 밀어 넣는 방법입니다.
③ 진공 주조(vacuum casting)
오답입니다 진공 주조는 감압으로 용탕을 주형에 빨아올려 채우는 방법입니다.
④ 풀 몰드 주조(full-mold casting)
정답입니다 발포 폴리스티렌 모형이 용탕에 소실되며 그 자리를 용탕이 채웁니다.
정답과 해설 보기
정답 ④ 풀 몰드 주조(full-mold casting)
풀 몰드 주조(소실모형주조, 로스트폼 주조)는 발포성 폴리스티렌(EPS)으로 제품과 같은 모형을 만들어 내화도료를 바른 뒤 주물사 속에 통째로 묻어 두고, 모형을 빼내지 않은 채 용탕을 붓습니다. 용탕 열에 모형이 기화·소실되면서 그 빈자리를 용탕이 그대로 채워 응고합니다. 모형을 뺄 필요가 없으므로 기울기·분할면·코어가 필요 없어 복잡한 형상에 유리합니다. 따라서 ④입니다.
키워드 # 주조 # 풀몰드주조 # 소실모형주조 # 발포폴리스티렌 # 주물사
한 변의 길이가 2 m인 정육면체 제품의 사형 주조 공정에서 Chvorinov 법칙으로 알려진 실험식을 적용하여 총 응고 시간을 10분으로 설계하려고 한다. 요구되는 주형상수[min/m2]는? (단, 실험식의 지수(n) 값은 2로 설정한다)
① 5
오답입니다 응고시간 10분을 한 변의 길이 2 m로 그냥 나눈 값입니다.
② 50
오답입니다 V/A를 실제(1/3 m)보다 크게 잡으면 주형상수가 이렇게 작아집니다.
③ 90
정답입니다 V/A = 8/24 = 1/3 m이므로 C = 10/(1/3)² = 90 min/m²입니다.
④ 180
오답입니다 V/A를 실제보다 작게 잡거나 응고시간을 두 배로 보면 나오는 값입니다.
정답과 해설 보기
정답 ③ 90
Chvorinov 법칙은 총 응고시간 t = C(V/A)ⁿ 입니다. 한 변이 2 m인 정육면체이므로 체적 V = 2³ = 8 m³, 표면적 A = 6 × 2² = 24 m²이고 V/A = 8/24 = 1/3 m입니다. n = 2, t = 10분이므로 C = t/(V/A)² = 10/(1/9) = 90 min/m²입니다. 따라서 ③입니다.
키워드 # 주조 # 응고시간 # 츠보리노프법칙 # 주형상수 # 체적표면적비
재료의 초기 직경이 이고 초기 높이가 인 원기둥 형상을 높이 까지 줄이는 자유단조공정에서 단조 높이 에서의 단조하중은? (단, 단조공정 동안 재료 부피는 일정하고 마찰은 없다고 가정하며, 재료의 유동곡선에서 유동응력(flow stress)의 강도계수(strength coefficient)는 이고 변형경화지수(strain hardening exponent)는 으로 한다)
①
정답입니다 체적 일정에서 A₁ = πD₀²h₀/(4h₁), 변형률 ε = ln(h₀/h₁)이므로 옳습니다.
②
오답입니다 변형률을 ln(h₁/h₀)로 잡아 부호가 음이 되어 성립하지 않습니다.
③
오답입니다 단면적을 h₁/h₀ 배로 잘못 잡아 넓어져야 할 면적이 줄어듭니다.
④
오답입니다 면적과 변형률을 둘 다 뒤집어 잡은 형태입니다.
정답과 해설 보기
정답 ① (πD₀²h₀)/(4h₁) × K[ln(h₀/h₁)]ⁿ
마찰이 없는 자유단조에서 단조하중은 F = × A₁ 로, 그 순간의 유동응력과 접촉면적의 곱입니다. 체적이 일정하므로 πD₀²h₀/4 = A₁h₁ 에서 A₁ = πD₀²h₀/(4h₁)이고, 높이가 h₀에서 h₁로 줄었으므로 진변형률은 ε = ln(h₀/h₁)입니다. 유동곡선 = Kεⁿ 을 대입하면 F = (πD₀²h₀)/(4h₁) × K[ln(h₀/h₁)]ⁿ 이 됩니다. 따라서 ①입니다.
키워드 # 소성가공 # 자유단조 # 단조하중 # 유동응력 # 진변형률 # 체적일정
인발 가공에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
① 인발력은 단면감소율이 증가할수록 증가한다.
오답입니다 단면감소율이 커지면 소성변형량이 늘어 인발력도 커집니다.
② 인발력은 역장력(back tension force)을 부여하면 증가한다.
오답입니다 역장력만큼 앞에서 더 당겨 주어야 하므로 인발력은 커집니다.
③ 역장력을 부여하면 다이의 수명이 짧아진다.
정답입니다 역장력은 다이 벽면 압력을 낮춰 마모를 줄이므로 다이 수명이 길어집니다.
④ 역장력은 인발 방향과 반대 방향으로 작용한다.
오답입니다 역장력은 소재 입구 쪽에서 뒤로 당기는 힘이므로 인발 방향과 반대입니다.
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정답 ③ 역장력을 부여하면 다이의 수명이 짧아진다.
역장력은 인발 방향과 반대로, 즉 소재가 다이로 들어가기 전 뒤쪽에서 당겨 주는 힘입니다. 역장력을 걸면 그만큼 앞에서 더 큰 힘으로 끌어야 하므로 인발력(전방 인장력)은 커지지만, 소재가 다이 벽을 누르는 수직압력은 오히려 줄어듭니다. 그 결과 다이 마모가 줄어 다이 수명은 길어지고 제품 정밀도도 좋아지므로 ③이 옳지 않습니다. 따라서 ③입니다.
키워드 # 소성가공 # 인발가공 # 역장력 # 단면감소율 # 다이수명
밀링 가공의 절삭 방법에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
① 상향 절삭은 칩의 가장 두꺼운 위치에서 절삭이 끝난다.
오답입니다 상향 절삭은 칩 두께가 0에서 시작해 최대에서 끝나므로 옳습니다.
② 하향 절삭은 공작물을 작업 테이블에 고정하는 경향이 있다.
오답입니다 하향 절삭은 절삭분력이 공작물을 테이블 쪽으로 눌러 줍니다.
③ 평밀링(plain milling)은 커터의 회전축을 가공면과 평행하도록 하여 공작물을 절삭한다.
오답입니다 평밀링은 커터 회전축이 가공면과 평행한 대표적인 밀링 방식입니다.
④ 절삭날의 진행 방향과 공작물의 이송 방향이 같은 방향이면 상향 절삭, 반대 방향이면 하향 절삭이라고 한다.
정답입니다 같은 방향이면 하향 절삭, 반대 방향이면 상향 절삭이므로 서로 바뀌었습니다.
정답과 해설 보기
정답 ④ 절삭날의 진행 방향과 공작물의 이송 방향이 같은 방향이면 상향 절삭, 반대 방향이면 하향 절삭이라고 한다.
밀링에서 절삭날의 진행 방향과 공작물의 이송 방향이 서로 같으면 하향 절삭(down/climb milling), 서로 반대이면 상향 절삭(up/conventional milling)입니다. 상향 절삭은 칩 두께가 0에서 시작해 최대로 끝나 초기 미끄러짐이 생기고 공작물을 들어 올리는 분력이 작용하며, 하향 절삭은 칩 두께가 최대에서 시작해 0으로 끝나고 공작물을 테이블에 눌러 붙입니다. 따라서 상·하향의 정의가 뒤바뀐 ④가 옳지 않습니다. 따라서 ④입니다.
키워드 # 절삭가공 # 밀링 # 상향절삭 # 하향절삭 # 평밀링 # 칩두께
직교 절삭 모델에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
① 경사각이 감소하면 전단각이 커진다.
정답입니다 머친 식 φ = 45° + α/2 − β/2 에서 경사각이 줄면 전단각도 줄어듭니다.
② 절삭비는 항상 1보다 작은 값을 갖는다.
오답입니다 칩은 항상 두꺼워지므로 절삭비 r = t₀/ 는 1보다 작습니다.
③ 절삭 동력은 절삭력에 비례하여 증가한다.
오답입니다 절삭동력 P = × V이므로 절삭력에 비례합니다.
④ 전단각이 커지면 절삭 에너지가 감소한다.
오답입니다 전단각이 커지면 전단면적이 줄어 단위체적당 절삭에너지가 줄어듭니다.
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정답 ① 경사각이 감소하면 전단각이 커진다.
직교 절삭에서 전단각 φ는 머친(Merchant) 식 φ = 45° + α/2 − β/2 로 주어지며, 경사각 α가 커지면 전단각도 커지고 α가 작아지면 전단각도 작아집니다. 즉 경사각이 감소하면 전단각은 작아지므로 ①이 옳지 않습니다. 전단각이 작아지면 전단면적과 칩 두께가 커져 절삭력과 절삭에너지가 함께 늘어납니다. 따라서 ①입니다.
키워드 # 절삭가공 # 직교절삭 # 전단각 # 경사각 # 절삭비 # 머친이론
드릴 외경까지 완전히 진입한 후에, 드릴링(drilling)의 재료 제거율(material removal rate)의 계산이 가능한 조합은?
ㄱ. 드릴 직경[mm] |
① ㄱ, ㄴ, ㄷ
오답입니다 드릴링 깊이(ㄷ)는 가공 시간에 관계할 뿐 단위시간당 제거량에는 들어가지 않습니다.
② ㄱ, ㄴ, ㄹ
정답입니다 MRR = (πD²/4) × f × N이므로 직경·회전속도·이송이면 충분합니다.
③ ㄱ, ㄷ, ㄹ
오답입니다 회전속도(ㄴ)가 빠져 단위시간당 값을 낼 수 없습니다.
④ ㄴ, ㄷ, ㄹ
오답입니다 드릴 직경(ㄱ)이 빠져 단면적을 구할 수 없습니다.
정답과 해설 보기
정답 ② ㄱ, ㄴ, ㄹ
드릴 외경까지 완전히 들어간 뒤의 드릴링은 드릴 단면적 전체를 이송속도로 밀어 내는 것과 같습니다. 이송속도는 = f × N [mm/min]이므로 재료 제거율은 MRR = (πD²/4) × f × N입니다. 즉 드릴 직경 D(ㄱ), 회전속도 N(ㄴ), 회전당 이송 f(ㄹ)만 있으면 계산되고, 드릴링 깊이(ㄷ)는 총 가공시간이나 총 제거체적을 구할 때 필요할 뿐입니다. 따라서 ②입니다.
키워드 # 절삭가공 # 드릴링 # 재료제거율 # 이송속도 # 회전속도
센터리스 연삭에서 직경이 200 mm인 연삭 숫돌이 300 rpm으로 회전하고 있다. 이때, 직경이 100 mm이고 회전속도가 200 rpm인 조정 숫돌을 이용한다. 연삭 숫돌에 대한 조정 숫돌의 경사각이 5 °일 때, 공작물의 이송 속도[m/min]를 계산하면? (단, ＝ 3이다)
① 60cos5 °
오답입니다 이송 성분은 경사각의 사인이지 코사인이 아닙니다.
② 60sin5 °
정답입니다 f = π sinα = 3 × 0.1 × 200 × sin5° = 60sin5° m/min입니다.
③ 180cos5 °
오답입니다 조정 숫돌 대신 연삭 숫돌 조건(3 × 0.2 × 300)으로 계산한 값입니다.
④ 180sin5 °
오답입니다 연삭 숫돌 조건에 사인을 곱한 값으로, 이송은 조정 숫돌이 결정합니다.
정답과 해설 보기
정답 ② 60sin5°
센터리스 연삭의 통과이송에서 공작물 이송속도는 조정 숫돌이 결정하며, f = π × × × sinα 로 계산합니다. 조정 숫돌은 = 100 mm = 0.1 m, = 200 rpm이고 경사각 α = 5 °이므로 f = 3 × 0.1 × 200 × sin5° = 60sin5° m/min입니다. 연삭 숫돌의 직경·회전수는 절삭속도에 관여할 뿐 이송에는 쓰이지 않습니다. 따라서 ②입니다.
키워드 # 연삭가공 # 센터리스연삭 # 조정숫돌 # 이송속도 # 경사각
연삭 가공 공정에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
① 연삭 깊이가 증가하면 표면 온도가 증가한다.
오답입니다 연삭 깊이가 커지면 접촉길이와 절삭량이 늘어 온도가 올라갑니다.
② 숫돌 직경이 증가하면 표면 온도가 증가한다.
오답입니다 숫돌 직경이 커지면 접촉호 길이가 길어져 표면 온도가 올라갑니다.
③ 연삭 깊이가 증가하면 연삭 입자력(grain force)이 증가한다.
오답입니다 연삭 깊이가 커지면 미변형 칩 두께가 커져 입자력이 커집니다.
④ 숫돌 직경이 증가하면 연삭 입자력이 증가한다.
정답입니다 숫돌 직경이 커지면 미변형 칩 두께가 얇아져 입자력은 오히려 줄어듭니다.
정답과 해설 보기
정답 ④ 숫돌 직경이 증가하면 연삭 입자력이 증가한다.
연삭에서 입자 하나가 깎는 미변형 칩 두께는 t ∝ √[(v/VCr)√(d/D)] 로, 연삭 깊이 d 에는 비례하고 숫돌 직경 D 에는 반비례하는 방향으로 작용합니다. 입자에 걸리는 힘은 이 칩 두께에 따라 커지므로, 연삭 깊이가 커지면 입자력이 커지지만 숫돌 직경이 커지면 같은 절삭량을 더 많은 입자가 나누어 깎게 되어 입자력은 작아집니다. 다만 접촉호가 길어지므로 표면 온도(∝ D^(1/4)d^(3/4))는 올라갑니다. 따라서 ④입니다.
키워드 # 연삭가공 # 연삭입자력 # 미변형칩두께 # 연삭깊이 # 연삭온도
스테핑(stepping) 모터를 이용하는 위치 제어 시스템에서 스텝 각도의 개수는 180개이고, 리드 스크류(lead screw)의 리드(lead)는 5 mm이다. 작업 테이블을 75 mm 이동시키기 위해 스테핑 모터에 필요한 펄스(pulse) 수는? (단, 스테핑 모터와 리드 스크류는 감속기 없이 직접 연결된 구조이다)
① 900
오답입니다 리드를 15 mm로 잘못 잡거나 스텝 수를 60개로 보면 나오는 값입니다.
② 1,800
오답입니다 이동량을 50 mm로 잘못 보면 50/5 × 180 = 1,800이 됩니다.
③ 2,700
정답입니다 75/5 = 15회전, 15 × 180 = 2,700펄스입니다.
④ 3,600
오답입니다 이동량을 100 mm로 잡았을 때 나오는 값입니다.
정답과 해설 보기
정답 ③ 2,700
스텝 각도의 개수가 180개이므로 스테핑 모터는 180펄스에 1회전(스텝각 2 °)합니다. 감속기가 없어 모터 1회전이 리드 스크류 1회전이고 리드가 5 mm이므로 테이블은 1회전에 5 mm 움직입니다. 75 mm를 보내려면 75/5 = 15회전이 필요하고, 필요한 펄스 수는 15 × 180 = 2,700개입니다. 따라서 ③입니다.
키워드 # CNC # 스테핑모터 # 리드스크류 # 펄스수 # 위치제어
다음 설명에 해당하는 제조 방식은?
○ 단일 부품 또는 단일 제품의 대량생산보다 단일 부품군이나 제한된 범위의 부품군들의 생산에 적합하다. |
① 전용 라인(transfer line)
오답입니다 전용 라인은 한 품목을 대량으로 흘려보내는 고정형 자동화 라인입니다.
② 고정 자동화(hard automation)
오답입니다 고정 자동화는 설비 구성이 고정되어 품종 변경이 어렵습니다.
③ 적시 생산 시스템(just-in-time system)
오답입니다 적시 생산은 재고를 줄이는 생산관리 방식이지 설비 구성 방식이 아닙니다.
④ 유연 제조 시스템(flexible manufacturing system)
정답입니다 NC 프로그램만 바꿔 여러 유형의 부품을 처리하는 다품종 대응 시스템입니다.
정답과 해설 보기
정답 ④ 유연 제조 시스템(flexible manufacturing system)
유연 제조 시스템(FMS)은 여러 대의 NC/CNC 공작기계와 자동 반송장치·자동 공구교환장치를 중앙 컴퓨터로 묶어 운영하는 시스템입니다. NC 프로그램만 바꾸면 서로 다른 부품을 같은 라인에서 처리할 수 있으므로 단일 품목의 대량생산보다 제한된 범위의 부품군을 중량(中量) 다품종으로 만드는 데 적합합니다. 반대로 전용 라인과 고정 자동화는 소품종 대량생산 전용입니다. 따라서 ④입니다.
키워드 # 자동화 # 유연제조시스템 # FMS # 전용라인 # 고정자동화
쾌속 조형(rapid prototyping)에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
① 신속하게 형상을 제작하여 개발 기간을 줄이는 장점이 있다.
오답입니다 시제품을 빠르게 만들어 설계 검증을 앞당기는 것이 쾌속 조형의 목적입니다.
② 화학 반응 또는 가스 분해에 의해 박막을 증착하는 공정이다.
정답입니다 가스 분해로 박막을 입히는 것은 화학증착(CVD)으로 표면처리 공정입니다.
③ CAD모델을 기반으로 공학적 시제품(prototype)을 만들도록 개발된 공정이다.
오답입니다 3차원 CAD 모델을 얇게 잘라 한 층씩 쌓는 것이 기본 원리입니다.
④ 융해용착모델링(fused-deposition modeling, FDM) 공정에 사용되는 재료로는 열가소성 플라스틱 필라멘트가 있다.
오답입니다 FDM은 열가소성 필라멘트를 녹여 압출하며 적층합니다.
정답과 해설 보기
정답 ② 화학 반응 또는 가스 분해에 의해 박막을 증착하는 공정이다.
쾌속 조형은 3차원 CAD 모델을 얇은 층으로 분할(slicing)한 뒤 재료를 한 층씩 쌓아 올려 시제품을 빠르게 만드는 적층가공 공정으로, SLA·SLS·FDM·LOM 등이 있습니다. 반면 화학 반응이나 가스 분해로 기판 위에 얇은 막을 입히는 것은 화학증착(CVD)이며, 이는 표면에 코팅층을 형성하는 표면처리 공정이지 형상을 만드는 쾌속 조형이 아닙니다. 따라서 ②입니다.
키워드 # 특수가공 # 쾌속조형 # 적층가공 # FDM # 화학증착
다음 중 접합 공정에 해당하는 것은?
① 스퍼터링(sputtering)
오답입니다 스퍼터링은 이온 충격으로 떼어낸 입자를 증착하는 표면처리(PVD)입니다.
② 브레이징(brazing)
정답입니다 모재보다 융점이 낮은 용가재를 녹여 모세관 현상으로 접합하는 공정입니다.
③ 스웨이징(swaging)
오답입니다 스웨이징은 다이로 봉·관을 두들겨 단면을 줄이는 소성가공입니다.
④ 버니싱(burnishing)
오답입니다 버니싱은 공구로 구멍 표면을 눌러 다듬는 표면 소성가공입니다.
정답과 해설 보기
정답 ② 브레이징(brazing)
브레이징(경납땜)은 모재는 녹이지 않고 융점이 450 ℃ 이상이면서 모재보다 낮은 용가재만 녹여 이음면 틈으로 모세관 현상에 의해 스며들게 해서 붙이는 접합(joining) 공정입니다. 스퍼터링은 표면처리(증착), 스웨이징은 소성가공, 버니싱은 표면 다듬질 가공이라 접합과 무관합니다. 따라서 ②입니다.
키워드 # 용접 # 브레이징 # 경납땜 # 모세관현상 # 접합공정
원통 형상의 공작물 직경(D)을 선삭하여 줄일 때, 공구 수명이 가장 긴 것은? (단, 테일러 공구 수명 방정식(VTn ＝ C)을 적용하고, C와 n은 일정하다)
D[mm] | N[rpm] | |
① | 50 | 1,000 |
② | 100 | 2,000 |
③ | 150 | 1,000 |
④ | 200 | 2,000 |
① 선택지 해설
정답입니다 V = πDN = π × 50 × 1,000 으로 네 조건 중 절삭속도가 가장 낮습니다.
② 선택지 해설
오답입니다 절삭속도가 ①의 4배라 공구 수명은 훨씬 짧아집니다.
③ 선택지 해설
오답입니다 절삭속도가 ①의 3배입니다.
④ 선택지 해설
오답입니다 절삭속도가 ①의 8배로 가장 커서 공구 수명이 가장 짧습니다.
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정답 ① D = 50 mm, N = 1,000 rpm
테일러 공구 수명식 VTⁿ = C 에서 C와 n이 일정하면 절삭속도 V가 작을수록 공구 수명 T가 길어집니다. 선삭의 절삭속도는 V = πDN이므로 DN 곱만 비교하면 됩니다. ① 50 × 1,000 = 50,000, ② 100 × 2,000 = 200,000, ③ 150 × 1,000 = 150,000, ④ 200 × 2,000 = 400,000이므로 ①의 절삭속도가 가장 낮아 공구 수명이 가장 깁니다. 따라서 ①입니다.
키워드 # 절삭가공 # 공구수명 # 테일러공구수명식 # 절삭속도 # 선삭
직선운동과 회전운동을 동시에 하는 공구로 공작물을 가공하는 방법으로 옳은 것은?
① 형삭(shaping)
오답입니다 형삭은 공구가 직선 왕복운동만 하고 회전하지 않습니다.
② 평삭(planing)
오답입니다 평삭은 공작물이 직선 왕복하고 공구는 이송만 합니다.
③ 드릴링(drilling)
정답입니다 드릴은 축을 중심으로 회전하면서 동시에 축방향으로 이송합니다.
④ 테이퍼 선삭(taper turning)
오답입니다 테이퍼 선삭은 공작물이 회전하고 공구는 경사진 직선운동만 합니다.
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정답 ③ 드릴링(drilling)
드릴링은 드릴이 자신의 축을 중심으로 회전(절삭운동)하면서 동시에 축방향으로 밀려 들어가는 직선 이송운동을 하므로, 공구 하나가 회전운동과 직선운동을 동시에 수행합니다. 형삭·평삭은 공구 또는 공작물의 직선 왕복운동이 절삭운동이고, 테이퍼 선삭은 회전하는 쪽이 공작물이므로 공구는 직선운동만 합니다. 따라서 ③입니다.
키워드 # 절삭가공 # 드릴링 # 절삭운동 # 이송운동 # 공작기계
입자 가공에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
① 래핑(lapping) 공정의 랩(lap) 재료로는 주철, 구리가 있다.
오답입니다 랩은 공작물보다 연한 주철·구리·납 등을 써서 입자를 물고 있게 합니다.
② 호닝(honing) 압력은 가공면의 정밀도나 작업 능률에 영향을 준다.
오답입니다 호닝 압력이 높으면 능률은 오르지만 정밀도와 숫돌 수명은 떨어집니다.
③ 슈퍼피니싱(superfinishing)은 공작물 표면에 미세한 입자로 된 숫돌을 접촉시키면서 진동을 주는 정밀가공이다.
오답입니다 미세 숫돌을 가볍게 누르며 진동시키는 것이 슈퍼피니싱의 특징입니다.
④ 버핑(buffing)은 직물이나 고무 재질의 미세입자를 금속 표면에 바르고 스크레이퍼(scraper)를 이용하는 가공법이다.
정답입니다 버핑은 직물·가죽 버프에 연마제를 발라 회전시키는 것으로 스크레이퍼를 쓰지 않습니다.
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정답 ④ 버핑(buffing)은 직물이나 고무 재질의 미세입자를 금속 표면에 바르고 스크레이퍼(scraper)를 이용하는 가공법이다.
버핑은 직물이나 가죽·펠트로 만든 버프(buff) 바퀴 표면에 미세한 연마제를 발라 고속 회전시키면서 공작물에 눌러 광택을 내는 다듬질 가공입니다. 즉 미세입자를 바르는 대상은 금속 표면이 아니라 버프이고, 손으로 긁어내는 스크레이퍼를 쓰지도 않습니다. 스크레이퍼로 표면을 긁어 다듬는 것은 별개의 작업인 스크레이핑입니다. 따라서 ④입니다.
키워드 # 연삭가공 # 입자가공 # 버핑 # 래핑 # 호닝 # 슈퍼피니싱
충분히 큰 회전수를 가지는 수평형 진원심주조(true centrifugal casting)에서 파이프(pipe) 형상의 주조 제품의 외경을 결정하는 인자로 옳은 것은? (단, 수축은 고려하지 않는다)
① 주형의 내경
정답입니다 용탕이 원심력으로 주형 벽에 밀착하므로 외경은 주형 내경과 같아집니다.
② 주입 용탕의 양
오답입니다 주입량은 벽 두께, 즉 내경을 좌우할 뿐 외경은 바꾸지 못합니다.
③ 용탕의 주입 시간
오답입니다 주입 시간은 충전과 응고 조건에 영향을 줄 뿐 외경과 무관합니다.
④ 용탕의 주입 속도
오답입니다 주입 속도 역시 주형 내경을 바꾸지 못하므로 외경과 무관합니다.
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정답 ① 주형의 내경
수평형 진원심주조는 원통형 주형을 축을 중심으로 고속 회전시키면서 용탕을 붓는 방법입니다. 회전수가 충분히 크면 원심력이 중력보다 훨씬 커서 용탕이 주형 안쪽 벽에 고르게 밀착하므로 제품의 외경은 주형의 내경과 그대로 일치합니다. 반면 안쪽은 코어 없이 자유표면으로 남으므로 내경(즉 벽 두께)은 주입한 용탕의 양으로 정해집니다. 따라서 ①입니다.
키워드 # 주조 # 원심주조 # 진원심주조 # 주형내경 # 코어리스
매우 높은 온도로 공작물 표면을 국부적으로 용융 또는 증발시켜 가공하는 공정만을 모두 고르면?
ㄱ. 방전 가공(electrical discharge machining) |
① ㄱ, ㄴ
오답입니다 초음파 가공(ㄴ)은 열이 아니라 입자의 기계적 충격으로 깎습니다.
② ㄱ, ㄷ
정답입니다 방전 가공과 레이저 가공은 모두 국부 용융·증발을 이용합니다.
③ ㄴ, ㄷ
오답입니다 초음파 가공(ㄴ)이 들어가 있어 옳지 않습니다.
④ ㄴ, ㄹ
오답입니다 초음파 가공과 전해 가공은 둘 다 열에너지를 쓰지 않습니다.
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정답 ② ㄱ, ㄷ
방전 가공은 절연액 속에서 공구와 공작물 사이에 아크 방전을 일으켜 순간적으로 수천 ℃의 열로 표면을 국부 용융·증발시켜 제거하고, 레이저 가공은 집속된 레이저 빔의 열로 같은 일을 합니다. 반면 초음파 가공은 진동하는 공구와 연마입자의 기계적 충격으로 취성 파괴를 일으키는 방식이고, 전해 가공은 전해액 속 양극 용해(전기화학 반응)를 이용하므로 둘 다 열가공이 아닙니다. 따라서 ②입니다.
키워드 # 특수가공 # 방전가공 # 레이저가공 # 초음파가공 # 전해가공
딥드로잉(deep drawing)에 필요한 최대 드로잉력 또는 최대펀치하중(maximum punch force)의 변수만을 모두 고르면?
ㄱ. 펀치의 지름 |
① ㄱ, ㄴ
오답입니다 펀치의 전단강도(ㄴ)는 공구 재질의 성질일 뿐 하중식에 들어가지 않습니다.
② ㄷ, ㄹ
오답입니다 펀치 지름(ㄱ)이 빠져 있어 하중을 계산할 수 없습니다.
③ ㄱ, ㄷ, ㄹ
정답입니다 F = π t (TS)[(/) − 0.7] 에 들어가는 변수 그대로입니다.
④ ㄴ, ㄷ, ㄹ
오답입니다 펀치의 전단강도(ㄴ)가 들어가 있어 옳지 않습니다.
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정답 ③ ㄱ, ㄷ, ㄹ
딥드로잉의 최대 펀치하중은 근사적으로 F = π t (TS)[(/) − 0.7] 로 계산합니다. 여기서 는 펀치 지름(ㄱ), t는 초기 블랭크 두께(ㄹ), TS는 블랭크 재료의 인장강도(ㄷ), 는 블랭크 지름입니다. 즉 변형되는 쪽은 블랭크이므로 블랭크의 강도와 두께가 필요하고, 펀치의 전단강도(ㄴ)는 공구가 견디는지의 문제일 뿐 드로잉력을 결정하지 않습니다. 따라서 ③입니다.
키워드 # 소성가공 # 딥드로잉 # 펀치하중 # 인장강도 # 블랭크두께
수치제어(NC/CNC) 공작기계에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
① 서보모터를 이용하여 기계의 위치를 제어할 수 있다.
오답입니다 서보모터와 위치검출기로 이송축의 위치를 제어합니다.
② 공구의 이동을 위한 보간(interpolation) 방법에는 선형(linear) 보간, 원형(circular) 보간이 있다.
오답입니다 직선 보간(G01)과 원호 보간(G02/G03)이 기본 보간 방식입니다.
③ 폐회로(closed-loop) 방식은 다른 부분으로부터의 피드백(feedback) 신호를 필요로 하지 않는다.
정답입니다 피드백이 없는 것은 개회로 방식이고, 폐회로는 피드백이 반드시 필요합니다.
④ 문자와 숫자로 이루어진 프로그램에 의해 기계적인 동작들을 제어한다.
오답입니다 NC는 문자·숫자로 된 프로그램으로 기계 동작을 지령합니다.
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정답 ③ 폐회로(closed-loop) 방식은 다른 부분으로부터의 피드백(feedback) 신호를 필요로 하지 않는다.
수치제어 공작기계의 위치 제어는 개회로(open-loop)와 폐회로(closed-loop)로 나뉩니다. 개회로 방식은 스테핑 모터에 펄스만 보내고 결과를 확인하지 않아 피드백 장치가 없지만, 폐회로 방식은 엔코더·리졸버·리니어 스케일 같은 검출기로 실제 위치를 읽어 지령값과 비교하고 그 오차를 되먹여 보정하므로 피드백 신호가 반드시 필요합니다. 피드백이 필요 없다고 한 ③이 옳지 않습니다. 따라서 ③입니다.
키워드 # CNC # 수치제어 # 폐회로제어 # 개회로제어 # 보간 # 서보모터
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