2024년 서울시 7급 기계공작법 A책형 기출문제 풀이
2024 7급 서울시 기계공작법 A책형
브리넬 경도 시험(Brinell hardness test)에 대한 설명으로 가장 옳은 것은?
① 매우 얇거나 부드러운 재료에도 사용할 수 있다.
오답입니다 자국이 크고 깊어 두께가 충분한 시험편이라야 하므로 매우 얇은 재료에는 쓸 수 없습니다.
② 표면 경화된 재료에 적용이 가능하다.
오답입니다 압입 깊이가 깊어 경화층을 뚫고 들어가므로 표면경화재에는 부적합합니다.
③ 브리넬 경도 시험에서 사용되는 하중과 압입자의 직경은 재료의 두께에 관계없이 동일하다.
오답입니다 하중과 강구 지름은 재질·두께에 따라 하중계수 P/D²로 골라 씁니다.
④ 철과 강철에 널리 사용되며, 큰 압입 자국을 남길 수 있다.
정답입니다 주철·강 같은 두꺼운 금속의 평균 경도를 재는 데 널리 쓰입니다.
정답과 해설 보기
정답 ④ 철과 강철에 널리 사용되며, 큰 압입 자국을 남길 수 있다.
브리넬 경도는 지름 D의 강구(또는 초경구)를 큰 하중 P로 눌러 생긴 구면 자국의 표면적으로 하중을 나눈 값이므로 압입 자국이 지름 수 mm에 이를 만큼 큽니다. 그 덕분에 조직이 불균일한 주철·강의 평균 경도를 재기에 좋지만, 얇은 판재나 무른 재료, 표면경화층에는 자국이 너무 커서 쓸 수 없고 하중과 압입자 지름도 재질·두께에 맞추어 P/D²를 달리 잡아야 합니다. 따라서 ④입니다.
키워드 # 기계재료 # 경도시험 # 브리넬경도 # 압입자 # 하중계수
다이캐스팅(die casting) 공정에 대한 설명으로 가장 옳지 않은 것은?
① 높은 생산성과 경제성을 갖추고 있다.
오답입니다 한 벌의 금형으로 수십만 개를 뽑을 수 있어 대량생산에 유리합니다.
② 고압으로 용탕을 주형에 주입하는 방식이다.
오답입니다 수십~수백 MPa의 고압으로 용탕을 밀어 넣는 것이 다이캐스팅의 정의입니다.
③ 주로 용융점이 높은 금속에 사용된다.
정답입니다 금형 수명 때문에 오히려 융점이 낮은 비철합금에만 쓸 수 있습니다.
④ 다이캐스팅 제품은 정밀도가 높고 표면이 깨끗하다.
오답입니다 금형이 정밀하고 냉각이 빨라 치수정밀도와 표면조도가 우수합니다.
정답과 해설 보기
정답 ③ 주로 용융점이 높은 금속에 사용된다.
다이캐스팅은 용탕을 고압으로 금형에 사출해 굳히는 정밀주조법이라 치수정밀도와 표면품질이 좋고 대량생산성이 뛰어납니다. 그러나 강제 금형이 고온 용탕에 반복 노출되면 열피로와 용착으로 급격히 손상되므로 아연·알루미늄·마그네슘·구리 합금처럼 융점이 낮은 비철금속에 한정해 쓰입니다. 융점이 높은 철강계 금속에는 적용하지 않습니다. 따라서 ③입니다.
키워드 # 주조 # 다이캐스팅 # 금형주조 # 비철합금 # 치수정밀도
인베스트먼트 주조(investment casting)에 대한 설명으로 가장 옳지 않은 것은?
① 로스트 왁스(lost wax) 공정으로 불린다.
오답입니다 왁스 모형을 녹여 없앤다고 하여 로스트 왁스법이라 부릅니다.
② 주형에 용탕이 주입되면 폴리스티렌 패턴은 증기가 되어 날아간다.
정답입니다 폴리스티렌 모형을 용탕으로 기화시키는 것은 소실모형(풀몰드) 주조입니다.
③ 생산성을 높이기 위해 여러 개의 패턴을 붙여 패턴 트리를 구성하기도 한다.
오답입니다 왁스 모형을 탕구봉에 여러 개 붙인 패턴 트리로 한 번에 여러 개를 주조합니다.
④ 정밀하고 우수한 표면을 얻을 수 있다.
오답입니다 내화물 슬러리로 얇게 코팅해 굳히므로 치수정밀도와 표면조도가 뛰어납니다.
정답과 해설 보기
정답 ② 주형에 용탕이 주입되면 폴리스티렌 패턴은 증기가 되어 날아간다.
인베스트먼트 주조는 왁스로 만든 모형에 세라믹 슬러리를 여러 겹 입혀 주형을 만든 뒤, 주형을 가열해 왁스를 녹여 빼내고(로스트 왁스) 소성한 주형에 용탕을 붓는 방법입니다. 즉 모형은 용탕을 붓기 전에 이미 제거됩니다. 용탕이 들어가면서 모형이 그 자리에서 기화해 사라지는 것은 폴리스티렌(발포 스티로폼) 모형을 쓰는 소실모형주조(풀몰드법)의 특징입니다. 따라서 ②입니다.
키워드 # 주조 # 인베스트먼트주조 # 로스트왁스 # 소실모형주조 # 패턴트리
마찰용접(friction welding)에 대한 설명으로 가장 옳지 않은 것은?
① 마찰용접에서 용가재는 모재와 동일한 재질로 사용해야 한다.
정답입니다 마찰용접은 모재를 녹이지 않는 고상접합이라 용가재 자체를 쓰지 않습니다.
② 압력과 마찰열에 의해 접합이 이루어진다.
오답입니다 한쪽을 회전시켜 얻은 마찰열로 연화시킨 뒤 축방향으로 압착해 접합합니다.
③ 축방향 압착력에 의해 플래시가 형성된다.
오답입니다 압착으로 밀려난 연화층이 접합부 둘레에 플래시로 부풀어 나옵니다.
④ 용제나 보호가스를 사용하지 않는다.
오답입니다 대기 중 용융이 없어 용제나 보호가스가 필요 없습니다.
정답과 해설 보기
정답 ① 마찰용접에서 용가재는 모재와 동일한 재질로 사용해야 한다.
마찰용접은 두 소재를 맞대고 한쪽을 회전시켜 생긴 마찰열로 접합면을 재결정온도 부근까지 연화시킨 다음 축방향 압력으로 압착하는 고상접합(solid-state welding)입니다. 모재가 녹지 않으므로 용가재·용제·보호가스가 모두 필요 없고, 아크나 스패터도 생기지 않습니다. 용가재를 모재와 같은 재질로 써야 한다는 설명은 애초에 용가재를 쓰지 않는 이 공정과 맞지 않습니다. 따라서 ①입니다.
키워드 # 용접 # 마찰용접 # 고상접합 # 플래시 # 용가재
가열금형단조(hot-die forging)에 대한 설명으로 가장 옳은 것은?
① 열간 가공 공정이므로 치수정밀도가 낮다.
오답입니다 금형을 데워 온도강하를 막으므로 오히려 치수정밀도가 좋아집니다.
② 금형을 가열하기 때문에 소재는 냉간 상태로 투입된다.
오답입니다 금형만 가열하는 것이 아니라 소재도 열간온도로 가열해 투입합니다.
③ 단조가 진행되는 동안 소재가 냉각되지 않으므로 금형공동부 내에서 소재의 유동이 개선된다.
정답입니다 소재의 온도가 유지되어 변형저항이 낮게 유지되므로 충전성이 좋아집니다.
④ 등온단조(isothermal forging)에 비해 저렴하여 다양한 소재에 적용된다.
오답입니다 가열금형단조도 등온단조처럼 내열금형과 가열장치가 필요한 고가 공정이라 티타늄·초내열합금 같은 난가공재에 한정해 쓰입니다.
정답과 해설 보기
정답 ③ 단조가 진행되는 동안 소재가 냉각되지 않으므로 금형공동부 내에서 소재의 유동이 개선된다.
가열금형단조는 금형을 소재 온도보다 100~200 ℃ 낮은 정도까지 미리 가열해 두고 열간단조를 하는 방법입니다. 금형이 차가우면 접촉면부터 소재가 식어 변형저항이 커지고 얇은 살이나 리브가 충전되지 않는데, 금형을 데워 두면 이 온도강하가 억제되어 금형공동부 안에서 소재가 잘 흐르고 얇고 복잡한 형상까지 채워집니다. 금형을 소재와 같은 온도까지 올리면 등온단조가 되며, 두 방법 모두 설비비가 비싼 특수공정입니다. 따라서 ③입니다.
키워드 # 소성가공 # 단조 # 가열금형단조 # 등온단조 # 금형충전
<보기>에서 단조성(forgeability)을 평가하기 위해 일반적으로 사용되는 시험법을 모두 고른 것은?
ㄱ. 업세팅 시험(upsetting test) |
① ㄱ, ㄴ
오답입니다 조미니 시험(ㄴ)은 강의 경화능을 재는 시험입니다.
② ㄱ, ㄷ
정답입니다 업세팅 시험과 열간비틀림 시험이 대표적인 단조성 평가법입니다.
③ ㄴ, ㄹ
오답입니다 조미니(ㄴ)와 크리프(ㄹ) 모두 단조성과 관계가 없습니다.
④ ㄷ, ㄹ
오답입니다 크리프 시험(ㄹ)은 고온 장시간 하중에서의 변형을 보는 시험입니다.
정답과 해설 보기
정답 ② ㄱ, ㄷ
단조성은 소재가 균열 없이 얼마나 크게 소성변형할 수 있는지를 뜻하며, 원기둥 시편을 눌러 옆면에 균열이 생길 때까지의 압축률을 보는 업세팅 시험과 봉재를 고온에서 파단까지 비틀어 회전수를 세는 열간비틀림 시험으로 평가합니다. 조미니 시험은 한쪽 끝을 물로 급랭해 거리별 경도로 경화능을 보는 열처리 시험이고, 크리프 시험은 고온에서 일정 하중을 오래 걸었을 때의 변형을 보는 시험입니다. 따라서 ②입니다.
키워드 # 소성가공 # 단조성 # 업세팅시험 # 열간비틀림시험 # 조미니시험
형단조 공정에서 발생되는 플래시(flash)에 대한 설명으로 가장 옳지 않은 것은?
① 금속 재료의 낭비를 줄이기 위해 가능한 한 최소화되어야 하며, 이를 위해 금형 설계 시 철저한 관리가 필요하다.
정답입니다 플래시는 없애야 할 군더더기가 아니라 공동부를 채우기 위해 반드시 필요합니다.
② 형단조 과정에서 금형 내 과잉 금속이 배출되는 부분으로, 주로 금형의 분리선 주변에서 발생한다.
오답입니다 금형이 맞물리는 분할선 둘레의 플래시 랜드로 여분 금속이 빠져나갑니다.
③ 형단조 공정 중 금형 내의 압력을 높이는 역할을 하며, 이를 통해 공작물의 완전한 성형을 돕는다.
오답입니다 플래시 랜드의 유동저항이 공동부 압력을 높여 구석까지 채워 줍니다.
④ 플래시가 제대로 형성되지 않으면 제품의 품질이 저하되며, 금형의 수명에도 부정적인 영향을 미칠 수 있다.
오답입니다 플래시가 제대로 생기지 않으면 충전 불량과 금형 과부하로 이어집니다.
정답과 해설 보기
정답 ① 금속 재료의 낭비를 줄이기 위해 가능한 한 최소화되어야 하며, 이를 위해 금형 설계 시 철저한 관리가 필요하다.
형단조(impression-die forging)에서는 소재를 공동부 용적보다 조금 많이 넣고, 남는 금속을 분할선 둘레의 플래시 랜드로 얇게 밀어냅니다. 이때 얇고 식은 플래시가 큰 유동저항으로 작용해 공동부 내부 압력을 급격히 올려 주고, 그 압력이 리브나 모서리 같은 구석까지 소재를 밀어 넣습니다. 따라서 플래시는 절삭으로 떼어내는 여분이기는 해도 성형을 성립시키는 필수 요소이므로 재료 절약을 이유로 무조건 최소화할 대상이 아닙니다. 따라서 ①입니다.
키워드 # 소성가공 # 형단조 # 플래시 # 분할선 # 금형설계
<보기>에서 평밀링 공정의 상향절삭과 하향절삭에 대한 설명으로 옳은 것을 모두 고른 것은?
ㄱ. 상향절삭은 절삭날의 진행 방향과 공작물의 이송 방향이 같다. |
① ㄱ, ㄴ
오답입니다 ㄱ은 상향절삭과 하향절삭의 설명이 뒤바뀌었습니다.
② ㄱ, ㄷ
오답입니다 ㄱ도 ㄷ도 상향절삭의 특징을 반대로 적었습니다.
③ ㄴ, ㄹ
정답입니다 하향절삭의 칩 두께 변화와 하향 분력을 바르게 설명했습니다.
④ ㄷ, ㄹ
오답입니다 ㄷ의 칩 길이 비교가 반대여서 옳지 않습니다.
정답과 해설 보기
정답 ③ ㄴ, ㄹ
상향절삭은 커터의 회전방향과 공작물 이송방향이 서로 반대이고, 칩이 두께 0에서 시작해 점점 두꺼워지므로 초기 미끄럼 구간이 길어 칩 길이도 하향절삭보다 깁니다. 하향절삭은 두 방향이 같고 칩이 최대 두께에서 시작해 0으로 얇아지며, 절삭분력이 공작물을 작업대 쪽으로 눌러 고정하는 방향으로 작용합니다. 따라서 옳은 것은 ㄴ과 ㄹ입니다. 따라서 ③입니다.
키워드 # 절삭가공 # 밀링 # 상향절삭 # 하향절삭 # 칩두께
절삭가공에서 생성되는 칩(chip)의 형태 중 불연속 칩에 대한 설명으로 가장 옳지 않은 것은?
① 취성 재료를 낮은 절삭속도로 가공할 때 발생한다.
오답입니다 연성이 없는 취성 재료를 저속으로 깎으면 칩이 조각조각 부서집니다.
② 불규칙한 가공 표면을 발생시킨다.
오답입니다 칩이 끊길 때마다 절삭력이 요동쳐 가공면이 거칠어집니다.
③ 작은 절삭깊이를 적용했을 때 발생한다.
정답입니다 절삭깊이가 작을 때가 아니라 클 때 불연속 칩이 생깁니다.
④ 공구와 칩의 마찰이 큰 경우 발생한다.
오답입니다 공구-칩 마찰이 크면 변형이 집중되어 칩이 파단됩니다.
정답과 해설 보기
정답 ③ 작은 절삭깊이를 적용했을 때 발생한다.
불연속(균열) 칩은 전단면에서 소재가 변형을 견디지 못하고 파단하면서 조각으로 떨어지는 칩입니다. 주철처럼 취성이 큰 재료, 낮은 절삭속도, 작은 경사각, 큰 공구-칩 마찰, 절삭유 부족, 그리고 큰 절삭깊이와 큰 이송이 발생 조건입니다. 절삭깊이를 작게 하면 오히려 변형이 완만해져 연속 칩 쪽으로 갑니다. 따라서 ③입니다.
키워드 # 절삭가공 # 칩형태 # 불연속칩 # 취성재료 # 절삭깊이
압출(extrusion) 공정에 대한 설명으로 가장 옳지 않은 것은?
① 직접압출에서는 빌렛이 체임버 안에서 램에 의해 밀려나가며, 이때 발생하는 마찰이 공정 효율에 영향을 미친다.
오답입니다 빌렛이 체임버 벽을 따라 미끄러지므로 마찰이 압출력의 큰 몫을 차지합니다.
② 간접압출에서는 램이 다이를 통해 고정된 빌렛에 압력을 가하며, 이로 인해 빌렛과 체임버 사이에 상대적인 마찰이 발생하지 않는다.
오답입니다 간접압출은 빌렛이 정지해 있어 체임버와의 상대운동이 없습니다.
③ 압출 공정에서는 빌렛이 제품으로 전환되는 동안 재료의 강한 방향성이 발생할 수 있으며, 이로 인해 길이 방향과 폭 방향의 물성이 달라진다.
오답입니다 결정립과 개재물이 압출방향으로 늘어나 이방성이 생깁니다.
④ 직접압출은 빌렛과 체임버 사이의 마찰이 없기 때문에 간접압출보다 작은 힘이 필요하다.
정답입니다 마찰이 없는 쪽은 직접압출이 아니라 간접압출입니다.
정답과 해설 보기
정답 ④ 직접압출은 빌렛과 체임버 사이의 마찰이 없기 때문에 간접압출보다 작은 힘이 필요하다.
직접(전방)압출은 램이 빌렛을 다이 쪽으로 밀기 때문에 빌렛 전체가 체임버 벽을 스치며 이동하고, 그 마찰력이 압출하중에 그대로 더해집니다. 그래서 램 행정이 길수록 필요한 힘이 커집니다. 간접(후방)압출은 다이가 달린 중공 램이 정지한 빌렛 쪽으로 들어오므로 빌렛과 체임버 사이에 상대운동이 없어 벽면 마찰이 생기지 않고, 같은 조건에서 직접압출보다 압출력이 작습니다. ④는 두 공정의 설명이 뒤바뀌었습니다. 따라서 ④입니다.
키워드 # 소성가공 # 압출 # 직접압출 # 간접압출 # 마찰력
드로잉 공정에서 발생할 수 있는 결함과 그 설명을 짝지은 것으로 가장 옳지 않은 것은?
① 플랜지부 주름 – 압축으로 인해 좌굴이 발생하여 플랜지부에 주름이 형성되는 현상
오답입니다 플랜지부가 원주방향 압축을 받아 좌굴하면서 생기는 주름이 맞습니다.
② 벽에서의 주름 – 플랜지가 컵 속으로 빨려 들어가면서 주름이 발생하는 현상
오답입니다 주름진 플랜지가 다이 반지름을 넘어 컵 벽으로 끌려 들어간 것입니다.
③ 파열 – 드로잉 공정 중 주로 바닥 부근에서 균열이 발생하는 현상
오답입니다 펀치 어깨 부근 바닥 모서리에서 인장응력이 커져 찢어지는 결함입니다.
④ 이어링 – 금속 박판의 두께 불균일로 인해 상부 모서리에서 치수 변형이 발생하는 현상
정답입니다 이어링의 원인은 두께 불균일이 아니라 판재의 평면이방성입니다.
정답과 해설 보기
정답 ④ 이어링 – 금속 박판의 두께 불균일로 인해 상부 모서리에서 치수 변형이 발생하는 현상
이어링은 딥드로잉한 컵의 윗가장자리가 물결 모양으로 높낮이가 생기는 결함으로, 압연 과정에서 생긴 판재의 평면이방성 Δr 때문에 압연방향과 그에 대한 각도에 따라 유입되는 양이 달라져 나타납니다. 보통 압연방향과 0°·90°(또는 45°) 위치에 귀가 생기며 Δr = 0이면 이어링이 없습니다. 두께 불균일은 원인이 아니므로 짝짓기가 잘못되었습니다. 따라서 ④입니다.
키워드 # 소성가공 # 드로잉 # 이어링 # 평면이방성 # 성형결함
드릴링 작업에서 드릴이 외경까지 완전히 공작물에 진입한 후의 절삭속도는 15,000[mm/min]이고, 이송은 0.2[mm/rev]이며, 드릴직경은 10[mm]이다. 이때, 주축 회전속도(N)[rev/min]와 소재제거율(MRR)[mm3/min]의 값은? (단, =3으로 가정한다.)
N[rev/min] | MRR[mm3/min] | |
① | 250 | 3,750 |
② | 250 | 7,500 |
③ | 500 | 3,750 |
④ | 500 | 7,500 |
① 선택지 해설
오답입니다 회전속도와 소재제거율을 둘 다 절반으로 잘못 잡은 값입니다.
② 선택지 해설
오답입니다 절삭속도를 πD가 아니라 2πD로 나누면 N = 250이 됩니다.
③ 선택지 해설
오답입니다 단면적을 πD²/8로 잘못 잡으면 MRR이 절반인 3,750이 됩니다.
④ 선택지 해설
정답입니다 N = 15,000/(3×10) = 500 rev/min, MRR = 75 × 0.2 × 500 = 7,500 mm³/min입니다.
정답과 해설 보기
정답 ④ N = 500 rev/min — MRR = 7,500 mm³/min
드릴 외경에서의 절삭속도는 V = πDN이므로 N = V/(πD) = 15,000/(3 × 10) = 500 rev/min입니다. 드릴이 완전히 진입한 뒤에는 드릴 단면 전체가 재료를 제거하므로 소재제거율은 MRR = (πD²/4) × f × N = (3 × 10²/4) × 0.2 × 500 = 75 × 100 = 7,500 mm³/min입니다. 따라서 ④입니다.
키워드 # 절삭가공 # 드릴링 # 절삭속도 # 소재제거율 # 주축회전속도
테일러 공구수명식에서 과 은 초기 절삭속도와 공구수명을 나타내고, 와 는 변화된 절삭속도와 공구수명을 나타낸다. 절삭속도가 3배로 증가한 경우(즉, =3)에 변화된 공구수명 는? (단, 공구수명지수 =0.5이다.)
①
정답입니다 속도가 3배면 T^0.5가 1/3이 되어 공구수명은 1/9로 줄어듭니다.
②
오답입니다 수명비의 지수를 1/n = 2가 아니라 3/2로 잘못 잡으면 (1/3)^(3/2) = √3/9가 됩니다.
③
오답입니다 지수 n을 무시하고 속도비를 그대로 수명비에 쓴 값입니다.
④
오답입니다 3^(1/2)만 반영하고 지수를 뒤집어 계산한 값입니다.
정답과 해설 보기
정답 ① (1/9)T₁
테일러 공구수명식은 VTⁿ = C이므로 조건이 바뀌어도 V₁T₁ⁿ = V₂T₂ⁿ 이 성립합니다. V₂ = 3V₁ 이므로 T₂ⁿ/T₁ⁿ = V₁/V₂ = 1/3이고, 양변을 1/n 제곱하면 T₂/T₁ = (1/3)^(1/n)입니다. n = 0.5이므로 1/n = 2 가 되어 T₂ = (1/3)² T₁ = T₁/9입니다. 따라서 ①입니다.
키워드 # 절삭가공 # 공구수명 # 테일러공구수명식 # 절삭속도 # 공구수명지수
중공 단면을 가지는 제품을 압출하기 위해 사용하는 금형으로 가장 옳지 않은 것은?
① 포트홀 금형(porthole die)
오답입니다 포트홀 금형은 여러 구멍으로 나뉜 금속을 용착실에서 다시 붙여 중공재를 뽑습니다.
② 임프레션 금형(impression die)
정답입니다 임프레션 금형은 형단조에서 쓰는 공동부 금형이라 압출용이 아닙니다.
③ 브릿지 금형(bridge die)
오답입니다 브릿지 금형은 다리로 맨드릴을 지지해 중공 단면을 만드는 금형입니다.
④ 스파이더 금형(spider die)
오답입니다 스파이더 금형은 거미다리 모양 지지대로 맨드릴을 붙잡는 금형입니다.
정답과 해설 보기
정답 ② 임프레션 금형(impression die)
파이프나 채널처럼 속이 빈 단면을 압출하려면 다이 안쪽에 맨드릴을 띄워 두어야 하는데, 이 맨드릴을 지지하는 방식에 따라 스파이더 금형, 포트홀 금형, 브릿지 금형으로 나뉩니다. 세 가지 모두 금속이 지지대에서 갈라졌다가 용착실(welding chamber)에서 고압으로 다시 압접되어 중공재가 됩니다. 임프레션 금형은 공동부에 소재를 채워 형상을 내는 형단조 금형이므로 중공 압출용 금형이 아닙니다. 따라서 ②입니다.
키워드 # 소성가공 # 압출 # 중공압출 # 포트홀금형 # 스파이더금형
박판성형 공정과 관련된 성형한계선도(forming-limit diagram)에 대한 설명으로 가장 옳지 않은 것은?
① 성형한계선도는 주변형률과 부변형률의 두 축으로 이뤄지며, 주변형률은 양(+)과 음(−)의 값을 모두 가지고, 부변형률은 양(+)의 값만 가질 수 있다.
정답입니다 양·음을 모두 갖는 쪽은 주변형률이 아니라 부변형률입니다.
② 판재의 컵성형 시험(cupping test)을 통해 나타나는 변형을 분석하여 얻을 수 있다.
오답입니다 원형 격자를 새긴 판재를 컵성형 시험으로 파단시켜 타원 변형을 측정합니다.
③ 해당 재료의 선도상 곡선의 위치가 높을수록 성형성이 더 우수한 것으로 평가한다.
오답입니다 곡선이 높이 있을수록 더 큰 변형률까지 견디므로 성형성이 좋습니다.
④ 성형한계선도는 소재의 성형성을 평가하기 위한 선도이다.
오답입니다 판재의 성형 가능 영역과 파단 영역을 가르는 선도가 맞습니다.
정답과 해설 보기
정답 ① 성형한계선도는 주변형률과 부변형률의 두 축으로 이뤄지며, 주변형률은 양(+)과 음(−)의 값을 모두 가지고, 부변형률은 양(+)의 값만 가질 수 있다.
성형한계선도는 가로축에 부변형률(minor strain), 세로축에 주변형률(major strain)을 놓고 파단이 시작되는 경계를 그린 선도입니다. 주변형률은 정의상 두 주변형률 중 큰 쪽이므로 인장으로 항상 양(+)의 값이고, 부변형률은 단축인장처럼 폭이 줄면 음(−), 이축인장처럼 폭도 늘면 양(+)이 되어 양쪽 값을 모두 가집니다. ①은 두 축의 성질을 서로 바꿔 놓았습니다. 따라서 ①입니다.
키워드 # 소성가공 # 박판성형 # 성형한계선도 # 주변형률 # 부변형률
스크류-배럴 기반 압출기를 이용한 고분자 압출 공정에 대한 설명으로 가장 옳지 않은 것은?
① 압출이 어려운 고분자는 2개 이상의 스크류를 동시에 이용하여 가공할 수 있다.
오답입니다 이축 스크류 압출기는 혼련성이 좋아 가공이 어려운 수지에 씁니다.
② 일반적으로 열경화성 수지를 공급하고 공급된 수지가 외부 히터 및 스크류와의 마찰열에 의해 경화되어 압출되는 공정이다.
정답입니다 열경화성이 아니라 열가소성 수지를 녹여 밀어내는 공정입니다.
③ 주로 막대, 채널, 박판, 튜브, 파이프 등의 연속 생산에 활용된다.
오답입니다 일정 단면을 연속으로 뽑아내므로 파이프·시트 생산에 알맞습니다.
④ 일반적으로 호퍼(hopper)를 통해 고분자가 공급된다.
오답입니다 펠릿 형태의 수지를 호퍼로 넣어 스크류로 이송합니다.
정답과 해설 보기
정답 ② 일반적으로 열경화성 수지를 공급하고 공급된 수지가 외부 히터 및 스크류와의 마찰열에 의해 경화되어 압출되는 공정이다.
스크류-배럴 압출기는 호퍼로 넣은 펠릿을 회전 스크류가 앞으로 밀면서 배럴 히터의 열과 전단마찰열로 녹여 다이로 밀어내는 공정입니다. 가열하면 녹고 식으면 굳는 성질이 필요하므로 소재는 열가소성 수지여야 합니다. 열경화성 수지는 열을 받으면 가교되어 굳어 버려 스크류와 배럴 안에서 경화되면 기계를 막게 되므로 이 방식으로 압출하지 않습니다. 따라서 ②입니다.
키워드 # 소성가공 # 고분자가공 # 압출기 # 열가소성수지 # 스크류
연삭가공에 대한 설명으로 가장 옳지 않은 것은?
① 연삭비는 숫돌 체적에 대한 마모된 숫돌 체적의 비로 정의된다.
정답입니다 연삭비는 마모된 숫돌 체적에 대한 제거된 공작물 체적의 비입니다.
② 연삭가공은 밀링 공정과 유사하며, 연삭의 절삭속도가 밀링보다 높다.
오답입니다 입자 하나하나가 미소한 절삭날이며 원주속도가 밀링보다 훨씬 큽니다.
③ 연삭숫돌의 연삭 입자들은 큰 음의 경사각을 갖는다.
오답입니다 입자의 절삭날이 둥글고 불규칙해 유효 경사각이 큰 음의 값이 됩니다.
④ 드레싱은 무뎌진 연삭숫돌 표면을 다시 날카롭게 하는 작업이다.
오답입니다 드레싱은 무뎌진 숫돌 표면의 입자를 깨뜨려 새 날을 내는 작업입니다.
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정답 ① 연삭비는 숫돌 체적에 대한 마모된 숫돌 체적의 비로 정의된다.
연삭비 G는 마모된 숫돌 체적에 대한 제거된 공작물 체적의 비, 즉 G = (제거된 공작물 체적)/(마모된 숫돌 체적)로 정의되며 값이 클수록 숫돌이 오래갑니다. ①은 분자와 분모를 뒤바꾸어 놓았고 기준도 전체 숫돌 체적으로 잘못 잡았습니다. 나머지는 연삭이 큰 음의 경사각을 가진 다인절삭이라는 점, 연삭속도가 밀링보다 훨씬 높다는 점, 드레싱의 정의를 바르게 설명한 것입니다. 따라서 ①입니다.
키워드 # 연삭가공 # 연삭비 # 연삭숫돌 # 드레싱 # 음의경사각
스테레오리소그래피(SLA) 공정에 대한 설명으로 가장 옳지 않은 것은?
① 3D CAD 모델의 단면을 액상 감광성 폴리머 레진의 표면에 UV 레이저로 그려주는 방식이다.
오답입니다 액상 레진 표면에 UV 레이저로 단면을 그려 한 층씩 경화시킵니다.
② SLA 공정에서 사용되는 감광성 레진은 주로 엔지니어링 등급의 레진이며, 강도가 높고 습기에 강하다.
정답입니다 광경화 레진은 강도와 내습성이 낮아 엔지니어링 등급으로 보기 어렵습니다.
③ 높은 해상도와 우수한 표면 마감 및 공차를 얻을 수 있다.
오답입니다 레이저 스폿이 작아 적층 두께가 얇고 표면이 매끄럽습니다.
④ SLA 공정의 주요 단점 중 하나는 아크릴, 에폭시, 비닐 등의 감광성 레진이 고가라는 점이다.
오답입니다 감광성 레진은 일반 열가소성 필라멘트보다 훨씬 비쌉니다.
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정답 ② SLA 공정에서 사용되는 감광성 레진은 주로 엔지니어링 등급의 레진이며, 강도가 높고 습기에 강하다.
스테레오리소그래피는 액상 광경화성 레진 표면을 UV 레이저로 주사해 단면을 굳히고 플랫폼을 한 층씩 내려 형상을 쌓는 액조 광중합 방식입니다. 해상도와 표면품질은 매우 좋지만, 광경화 레진은 강도와 인성이 낮고 습기와 자외선에 노출되면 변형·열화가 일어나며 시간이 지나면 취약해집니다. 그래서 대개 시제품이나 형상 확인용으로 쓰이며 값도 비쌉니다. 따라서 ②입니다.
키워드 # 특수가공 # 적층제조 # 스테레오리소그래피 # 광경화성수지 # UV레이저
전해가공(electrochemical machining)에 대한 설명으로 가장 옳은 것은?
① 공구의 소모가 크다.
오답입니다 공구는 음극이라 용해되지 않아 소모가 거의 없습니다.
② 복잡한 형상을 가공하지 못한다.
오답입니다 공구 형상을 그대로 전사하므로 복잡한 3차원 형상도 가공합니다.
③ 공작물의 경도 및 인성이 가공 속도에 영향을 크게 미친다.
오답입니다 전기화학적 용해라 재료의 경도·인성과 무관하게 가공됩니다.
④ 음극에서 수소가 발생한다.
정답입니다 음극인 공구 쪽에서 물이 환원되어 수소 기체가 발생합니다.
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정답 ④ 음극에서 수소가 발생한다.
전해가공은 공작물을 양극(+), 공구를 음극(−)으로 걸고 전해액을 빠르게 흘리며 패러데이 법칙에 따라 공작물을 전기화학적으로 용해시키는 가공법입니다. 양극인 공작물에서는 금속이 이온으로 녹아 나오고, 음극인 공구 표면에서는 물이 환원되어 수소 기체가 발생합니다. 공구는 용해되지 않아 마모가 거의 없고, 가공속도는 전류밀도로 정해지므로 재료의 경도나 인성에 영향을 받지 않습니다. 따라서 ④입니다.
키워드 # 특수가공 # 전해가공 # 전기화학적용해 # 패러데이법칙 # 전해액
아노다이징(anodizing) 공정에 대한 설명으로 가장 옳지 않은 것은?
① 아노다이징은 알루미늄 표면에 부식 및 마모 저항을 개선하고 다양한 장식적 효과를 제공하는 산화 피막을 형성하는 전기화학적 공정이다.
오답입니다 알루미늄을 양극으로 걸어 표면에 산화 피막을 키우는 전기화학적 공정이 맞습니다.
② 아노다이징 공정에서 생성된 산화 피막은 비다공성이고 전기 전도성이 뛰어나며 전기적 응용에 자주 사용된다.
정답입니다 양극산화 피막은 다공질이며 전기를 통하지 않는 절연층입니다.
③ 산화 피막의 경도는 두께, 밀도 및 공극률에 따라 달라지며, 이러한 특성은 전해질의 화학적 조성, 농도, 온도와 같은 공정 조건에 의해 제어된다.
오답입니다 전해액 종류·농도·온도와 전류밀도로 피막의 두께와 경도가 결정됩니다.
④ 컬러 아노다이징 공정에서는 황산욕을 사용하여 미세한 다공성 산화층을 형성하고, 이 산화층에 염료를 흡수시키면 알루미늄에 다양한 색상을 부여할 수 있다.
오답입니다 황산욕에서 만든 다공질 층에 염료를 흡착시켜 발색시키는 것이 컬러 아노다이징입니다.
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정답 ② 아노다이징 공정에서 생성된 산화 피막은 비다공성이고 전기 전도성이 뛰어나며 전기적 응용에 자주 사용된다.
아노다이징은 알루미늄을 양극으로 하여 산성 전해액에서 전기분해해 표면에 Al₂O₃ 피막을 인위적으로 키우는 표면처리입니다. 황산욕에서 생긴 피막은 육각 셀 가운데에 미세한 구멍이 뚫린 다공질 구조이고, 산화알루미늄 자체가 세라믹이므로 전기가 통하지 않는 절연성 피막입니다. 오히려 이 다공성 덕분에 염료를 흡착시켜 착색한 뒤 끓는 물로 봉공처리를 할 수 있습니다. 따라서 ②입니다.
키워드 # 표면처리 # 아노다이징 # 양극산화 # 산화피막 # 봉공처리
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