2025년 국가직 7급 기계공작법 가책형 기출문제 풀이
2025 7급 국가직 기계공작법 가책형
비커스(Vickers) 경도 시험 방법에 대한 설명으로 옳은 것은?
① 다이아몬드로 된 피라미드 형태의 압입체를 사용하여 경도를 측정한다.
정답입니다 비커스는 대면각 136°의 다이아몬드 사각뿔 압입체를 씁니다.
② 해머를 일정한 높이에서 시편의 표면에 낙하시켜 튀어 오른 높이로 경도를 측정한다.
오답입니다 해머의 반발 높이로 재는 것은 쇼어(Shore) 경도입니다.
③ 지름 10 mm의 경화강으로 만든 구로 시편의 표면을 시험 하중으로 눌러 경도를 측정한다.
오답입니다 지름 10 mm 강구를 누르는 것은 브리넬(Brinell) 경도입니다.
④ 원추형 압입체가 시편에 자리를 잡을 수 있도록 부하중으로 누른 후, 주하중을 가해 경도를 측정한다.
오답입니다 기준하중 뒤 시험하중을 가하는 방식은 로크웰(Rockwell) 경도입니다.
정답과 해설 보기
정답 ① 다이아몬드로 된 피라미드 형태의 압입체를 사용하여 경도를 측정한다.
비커스 경도는 대면각 136°의 다이아몬드 사각뿔 압입체를 시험하중으로 눌러 생긴 자국의 대각선 길이로 표면적을 구한 뒤 HV = 1.854P/d² 로 산출합니다. 압입체가 기하학적으로 닮은꼴이라 하중 크기에 관계없이 같은 경도값이 나오고 연질부터 초경질까지 하나의 척도로 잴 수 있습니다. 따라서 ①입니다.
키워드 # 측정 # 비커스경도 # 경도시험 # 압입체 # 브리넬경도 # 로크웰경도
잔류 응력에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
① 용접 공정에서 국부적인 가열과 냉각으로 인해 발생할 수 있다.
오답입니다 용접부의 국부 가열·냉각은 잔류 응력의 대표적 원인입니다.
② 공작물이 위치별로 불균일한 소성 변형을 받을 때 발생할 수 있다.
오답입니다 위치별 불균일 소성 변형은 잔류 응력을 남기는 기본 기구입니다.
③ 공정 후 외력이 모두 제거된 상태에서 부품에 남아 있는 응력이다.
오답입니다 외력을 모두 없앤 뒤에도 내부에 남는 자기평형 응력이 잔류 응력입니다.
④ 부품 표면의 압축 잔류 응력은 부품의 피로 수명과 파단강도를 저하시킨다.
정답입니다 표면 압축 잔류 응력은 피로 수명과 파단강도를 오히려 높여 줍니다.
정답과 해설 보기
정답 ④ 부품 표면의 압축 잔류 응력은 부품의 피로 수명과 파단강도를 저하시킨다.
잔류 응력은 외력이 제거된 뒤에도 부품 내부에 자기평형 상태로 남는 응력으로, 불균일한 소성 변형이나 용접·열처리에서의 국부적 가열·냉각으로 생깁니다. 표면의 인장 잔류 응력은 균열을 열어 피로 파괴를 앞당기지만, 압축 잔류 응력은 균열 개구를 막아 피로 수명과 파단강도를 향상시킵니다. 쇼트피닝·롤러버니싱이 바로 이 압축 잔류 응력을 일부러 넣는 공정입니다. 따라서 ④입니다.
키워드 # 기계재료 # 잔류응력 # 압축잔류응력 # 피로수명 # 쇼트피닝
공구의 마모 형태에 대한 설명으로 옳은 것은?
① 플랭크 마모(flank wear)는 공작물 표면과 절삭날 부근 여유면의 마찰에 의한 마모 형태이다.
정답입니다 여유면과 가공면의 마찰로 생기는 마모대(wear land)가 플랭크 마모입니다.
② 크레이터 마모(crater wear)는 공구날 끝의 일부가 외부 충격에 의하여 떨어져 나가는 마모 형태이다.
오답입니다 외부 충격으로 날 끝이 떨어져 나가는 것은 결손(chipping)입니다.
③ 응착(adhesion)은 칩이 절삭 공구의 경사면 위를 미끄러지면서 나갈 때 마찰력에 의하여 경사면 일부가 오목하게 패이는 마모 형태이다.
오답입니다 경사면이 오목하게 패이는 것은 크레이터 마모입니다.
④ 결손(chipping)은 고온 고압 상태에서 금속 사이의 친화력이 증대하여 칩의 일부가 공구에 부착되었다가 떨어져 나갈 때 발생하는 마모 형태이다.
오답입니다 친화력으로 붙었다 떨어지며 생기는 것은 응착(adhesion) 마모입니다.
정답과 해설 보기
정답 ① 플랭크 마모(flank wear)는 공작물 표면과 절삭날 부근 여유면의 마찰에 의한 마모 형태이다.
플랭크 마모는 여유면(flank)이 이미 가공된 공작물 표면과 스치면서 닳아 날 끝 아래에 폭 VB의 마모대를 만드는 형태로, 공구 수명을 판정하는 기준이 되며 테일러 공구수명식 VTⁿ = C 로 다루는 마모입니다. ②는 결손, ③은 크레이터 마모, ④는 응착 마모의 설명으로 서로 뒤바뀌어 있습니다. 따라서 ①입니다.
키워드 # 절삭가공 # 공구마모 # 플랭크마모 # 크레이터마모 # 응착 # 치핑
연삭 가공의 특징으로 옳지 않은 것은?
① 경도가 높은 재료의 가공이 가능하다.
오답입니다 숫돌 입자가 매우 단단해 담금질강·초경합금도 깎을 수 있습니다.
② 높은 정밀도의 가공면이 확보된다.
오답입니다 절삭깊이가 작고 날이 무수히 많아 정밀한 가공면을 얻습니다.
③ 절삭 가공 대비 단위 체적당 에너지 소모가 적다.
정답입니다 연삭은 비에너지가 절삭보다 훨씬 커서 에너지 소모가 많습니다.
④ 숫돌 표면의 마모된 입자는 자생작용(self dressing)에 의해 날카로운 모서리로 새롭게 생성된다.
오답입니다 무뎌진 입자가 탈락하고 새 날이 나오는 자생작용이 연삭의 특징입니다.
정답과 해설 보기
정답 ③ 절삭 가공 대비 단위 체적당 에너지 소모가 적다.
연삭은 칩 두께가 수 μm로 매우 얇고 입자의 경사각이 큰 음(−)의 값이어서 실제 절삭보다 마찰·경작(plowing)에 쓰이는 몫이 크고, 크기효과(size effect)까지 겹쳐 단위 체적당 에너지, 즉 비에너지가 일반 절삭 가공보다 한 자릿수 이상 큽니다. 그래서 발생 열도 많아 연삭액과 자생작용 관리가 중요합니다. 따라서 ③입니다.
키워드 # 연삭가공 # 비에너지 # 자생작용 # 크기효과 # 연삭숫돌
일반적인 방전 가공의 전극 재료로 적합하지 않은 것은?
① 구리
오답입니다 구리는 전기전도도가 높고 가공이 쉬워 대표적인 방전 전극입니다.
② 황동
오답입니다 황동은 값이 싸고 절삭성이 좋아 와이어·전극 재료로 쓰입니다.
③ 흑연
오답입니다 흑연은 전기가 통하고 융점이 높아 가장 널리 쓰이는 전극입니다.
④ 세라믹
정답입니다 세라믹은 절연체라 방전 자체가 일어나지 않아 전극이 될 수 없습니다.
정답과 해설 보기
정답 ④ 세라믹
방전 가공은 전극과 공작물 사이 절연성 가공액 속에서 아크 방전을 일으켜 재료를 용융·증발시키므로 전극과 공작물이 모두 전기 전도체여야 합니다. 전극 재료는 전기전도도가 높고 융점이 높으며 소모가 적은 것이 좋아 흑연·구리·구리텅스텐·황동 등을 씁니다. 세라믹은 일반적으로 절연체이므로 부적합합니다. 따라서 ④입니다.
키워드 # 특수가공 # 방전가공 # 전극재료 # 흑연전극 # 전기전도도
주철과 같은 취성 재료를 낮은 절삭속도로 가공하거나, 이송속도와 절삭깊이가 큰 가공 조건에서 형성되는 칩은?
① 연속형 칩
오답입니다 연속형 칩은 연성 재료를 고속·작은 이송으로 깎을 때 생깁니다.
② 톱니형 칩
오답입니다 톱니형 칩은 티타늄처럼 열전도도가 낮은 재료의 고속 절삭에서 생깁니다.
③ 불연속형 칩
정답입니다 취성 재료·저속·큰 이송과 절삭깊이는 불연속형 칩의 전형적 조건입니다.
④ 구성인선(built up edge) 칩
오답입니다 구성인선은 중속에서 연성 재료가 날 끝에 응착해 생깁니다.
정답과 해설 보기
정답 ③ 불연속형 칩
주철처럼 연성이 낮은 취성 재료는 전단 변형을 견디지 못하고 균열이 진전해 칩이 잘게 부서지는 불연속형 칩이 됩니다. 절삭속도가 낮고 이송과 절삭깊이가 커서 변형률이 커질수록, 또 경사각이 작을수록 이 경향이 강해집니다. 불연속형 칩은 절삭력이 진동하여 가공면과 공구 수명에 불리합니다. 따라서 ③입니다.
키워드 # 절삭가공 # 칩형태 # 불연속형칩 # 취성재료 # 구성인선
다결정 금속재료의 결정립 크기(grain size)에 대한 설명으로 옳은 것만을 모두 고르면?
ㄱ. 항복강도는 결정립 크기에 비례한다. |
① ㄱ, ㄷ
오답입니다 항복강도 비례(ㄱ)와 냉각속도 비례(ㄷ) 모두 반대입니다.
② ㄱ, ㄹ
오답입니다 항복강도가 결정립 크기에 비례한다는 ㄱ이 틀렸습니다.
③ ㄴ, ㄷ
오답입니다 냉각속도가 빠를수록 결정립이 작아지므로 ㄷ이 틀렸습니다.
④ ㄴ, ㄹ
정답입니다 Hall-Petch 관계(ㄴ)와 급랭 시 결정립 미세화(ㄹ)가 모두 옳습니다.
정답과 해설 보기
정답 ④ ㄴ, ㄹ
Hall-Petch 식 σy = σ0 + k/√d 에서 항복강도는 결정립 지름 d의 제곱근에 반비례하므로 결정립이 작을수록 강해집니다. 결정립계가 전위 이동을 막기 때문입니다(ㄴ). 한편 주조에서는 냉각속도가 빠를수록 핵생성 속도가 성장 속도보다 우세해져 결정립이 미세해지므로, 결정립 크기는 냉각속도에 반비례합니다(ㄹ). 따라서 ④입니다.
키워드 # 기계재료 # 결정립크기 # HallPetch # 항복강도 # 냉각속도 # 주조
형단조 공정에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
① 최종 형상을 얻기 위해 여러 번의 형단조 공정이 수행될 수 있다.
오답입니다 블로킹·피니싱 등 여러 단의 형단조를 거치는 것이 보통입니다.
② 형단조 공정에서 최대 성형력은 단조 공정의 마지막 시점에서 발생한다.
오답입니다 공동이 다 채워지는 마지막 순간에 성형력이 급격히 최대가 됩니다.
③ 열간 형단조에서 플래시(flash)는 금형 공동 내 소재보다 느리게 냉각된다.
정답입니다 플래시는 얇고 금형과 넓게 닿아 공동 내 소재보다 빨리 식습니다.
④ 금형이 최종 위치에 도달하였을 때, 플래시는 금형 공동을 채우고 남은 재료가 빠져나온 것이다.
오답입니다 공동을 채우고 남은 재료가 플래시 랜드로 밀려나온 것이 플래시입니다.
정답과 해설 보기
정답 ③ 열간 형단조에서 플래시(flash)는 금형 공동 내 소재보다 느리게 냉각된다.
플래시는 금형 공동을 채우고 남은 소재가 플래시 랜드의 좁은 틈으로 빠져나온 얇은 살입니다. 두께가 얇고 차가운 금형과 접촉하는 면적비가 크므로 공동 안의 두꺼운 소재보다 훨씬 빨리 냉각됩니다. 식어서 변형저항이 커진 플래시가 출구를 막아 주기 때문에 소재가 공동 구석까지 채워지고, 그 결과 단조 마지막 시점에 성형력이 최대가 됩니다. 따라서 ③입니다.
키워드 # 소성가공 # 형단조 # 플래시 # 플래시랜드 # 성형력
금속 판재의 굽힘 공정에서 발생하는 스프링백(springback)에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
① 소재의 탄성복원에 의해 발생한다.
오답입니다 하중을 없앨 때 탄성변형분이 되돌아가는 것이 스프링백입니다.
② 스프링백의 크기는 소재의 탄성 계수에 영향을 받는다.
오답입니다 탄성계수가 클수록 되돌아오는 양이 작아지므로 영향을 받습니다.
③ 펀치 끝과 다이면 사이에 국부적으로 높은 압축 응력을 인가하여 보정할 수 있다.
오답입니다 바닥누름(bottoming)·코이닝으로 굽힘부를 압축해 보정하는 방법입니다.
④ 펀치각과 반경을 최종 제품의 각과 반경보다 조금 크게 제작하여 과도굽힘함으로써 보정할 수 있다.
정답입니다 과도굽힘하려면 펀치각과 반경을 제품보다 오히려 작게 만들어야 합니다.
정답과 해설 보기
정답 ④ 펀치각과 반경을 최종 제품의 각과 반경보다 조금 크게 제작하여 과도굽힘함으로써 보정할 수 있다.
스프링백은 굽힘 하중을 제거할 때 탄성변형분이 회복되어 굽힘각이 펴지고 곡률반경이 커지는 현상으로, 항복강도가 높고 탄성계수가 작으며 R/t가 클수록 커집니다. 보정법에는 제품보다 더 굽혀 두는 과도굽힘(overbending)과 굽힘부에 국부적 압축을 가하는 바닥누름·코이닝이 있습니다. 과도굽힘을 하려면 펀치의 각과 반경을 최종 제품보다 작게 만들어 더 많이 굽혀야 하므로 ④의 "크게"는 틀렸습니다. 따라서 ④입니다.
키워드 # 소성가공 # 굽힘가공 # 스프링백 # 과도굽힘 # 바닥누름 # 탄성복원
공작물의 길이 방향을 따라 연속적으로 단조 공정을 수행하여, 공작물의 단면을 줄이는 자유단조 공정은?
① 엣징(edging)
오답입니다 엣징은 소재를 모아 단면을 국부적으로 키우는 예비 성형입니다.
② 코깅(cogging)
정답입니다 길이 방향으로 연속 타격해 단면을 줄이는 자유단조가 코깅입니다.
③ 허빙(hubbing)
오답입니다 허빙은 경화된 펀치를 눌러 금형 공동을 만드는 공정입니다.
④ 풀러링(fullering)
오답입니다 풀러링은 소재를 좌우로 흘려 중앙 단면을 줄이는 예비 성형입니다.
정답과 해설 보기
정답 ② 코깅(cogging)
코깅은 늘이기 단조(drawing out)라고도 하며, 좁은 폭의 다이로 긴 소재를 길이 방향을 따라 조금씩 옮겨 가며 반복 타격해 단면을 줄이고 길이를 늘이는 자유단조입니다. 엣징과 풀러링은 재료를 모으거나 흘려보내는 예비 성형이고, 허빙은 금형 공동을 만드는 공정이므로 설명과 맞지 않습니다. 따라서 ②입니다.
키워드 # 소성가공 # 자유단조 # 코깅 # 엣징 # 풀러링 # 허빙
선반에서 수행할 수 있는 작업에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
① 드릴링(drilling)은 구멍을 가공하는 작업이다.
오답입니다 심압대에 드릴을 물려 회전축 중심에 구멍을 뚫는 작업입니다.
② 단면 가공(facing)은 축에 직각인 부품 끝단의 평평한 표면을 가공하는 작업이다.
오답입니다 축에 직각인 끝면을 평평하게 깎는 작업이 단면 가공입니다.
③ 보링(boring)은 이전 공정에서 생성된 구멍 내부를 확대하거나 원형 내부 홈을 가공하는 작업이다.
오답입니다 기존 구멍을 넓히거나 내부 홈을 파는 작업이 보링입니다.
④ 총형 가공(form turning)은 공구가 공작물의 회전축을 따라 직선으로 움직이지 않고 어떤 곡선으로 이송하며 공작물에 윤곽을 만드는 작업이다.
정답입니다 곡선 경로로 이송해 윤곽을 만드는 것은 윤곽 가공(profiling)입니다.
정답과 해설 보기
정답 ④ 총형 가공(form turning)은 공구가 공작물의 회전축을 따라 직선으로 움직이지 않고 어떤 곡선으로 이송하며 공작물에 윤곽을 만드는 작업이다.
총형 가공은 얻고자 하는 윤곽과 똑같은 형상으로 갈아 둔 총형 바이트를 공작물에 반경 방향으로 밀어 넣어 공구 형상을 그대로 전사하는 작업입니다. 즉 공구가 곡선 경로로 이송하는 것이 아니라 공구 날 자체가 곡선을 갖습니다. ④의 설명은 공구가 곡선 경로를 따라가는 윤곽 가공(profiling)에 해당하므로 옳지 않습니다. 따라서 ④입니다.
키워드 # 공작기계 # 선반 # 총형가공 # 윤곽가공 # 보링 # 단면가공
결합 공정에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
① 연납접(soldering)에서는 모재 금속의 용융이 발생하지 않는다.
오답입니다 연납접은 450 ℃ 이하에서 용가재만 녹여 모재는 녹지 않습니다.
② 마찰 용접, 초음파 용접, 확산 용접은 압력 또는 열을 이용하는 공정이다.
오답입니다 마찰·초음파·확산 용접은 모두 압력이나 열을 이용하는 고상 접합입니다.
③ 경납접(brazing)에서 사용하는 용가재의 용융점은 접합할 모재의 용융점보다 높아야 한다.
정답입니다 납접의 용가재 용융점은 반드시 모재보다 낮아야 합니다.
④ 용접에서 열영향부(HAZ)의 화학적 조성은 모재 금속과 동일하지만 용접 온도에 의한 열처리 효과로 물성치와 결정 구조가 변한다.
오답입니다 열영향부는 조성은 그대로이고 열이력에 따라 조직만 변합니다.
정답과 해설 보기
정답 ③ 경납접(brazing)에서 사용하는 용가재의 용융점은 접합할 모재의 용융점보다 높아야 한다.
납접은 모재를 녹이지 않고 용가재만 녹여 모세관 현상으로 접합면에 채워 넣는 공정이므로 용가재의 용융점이 모재보다 반드시 낮아야 합니다. 용가재 용융점 450 ℃를 기준으로 그보다 높으면 경납접, 낮으면 연납접으로 나눕니다. ③은 이 관계를 거꾸로 서술했습니다. 따라서 ③입니다.
키워드 # 용접 # 경납접 # 연납접 # 용가재 # 열영향부 # 고상접합
피복 금속 아크 용접(SMAW)에서 피복제의 역할로 옳지 않은 것은?
① 용접 시 아크를 안정시킨다.
오답입니다 피복제의 이온화제가 아크를 안정시키는 것은 옳습니다.
② 냉각 속도를 빠르게 하여 용접부의 기계적 성질을 향상시킨다.
정답입니다 슬래그가 용착금속을 덮어 냉각을 오히려 느리게 합니다.
③ 용접하는 동안 녹아서 용융점이 낮고 점성이 있는 슬래그(slag)를 형성한다.
오답입니다 용융점이 낮고 점성이 있는 슬래그를 만드는 것은 옳습니다.
④ 중성 또는 환원성 분위기를 만들어 대기 중의 질소와 산소의 침입을 방지한다.
오답입니다 보호가스로 중성·환원성 분위기를 만들어 산화·질화를 막습니다.
정답과 해설 보기
정답 ② 냉각 속도를 빠르게 하여 용접부의 기계적 성질을 향상시킨다.
피복 금속 아크 용접에서 피복제가 녹아 만든 슬래그는 용융지와 응고 직후의 용착금속 위를 덮어 대기와 차단하는 동시에 보온재 구실을 해 냉각 속도를 늦춥니다. 급랭하면 열영향부에 경한 마텐자이트가 생기고 수소가 갇혀 저온 균열이 나기 쉬우므로, 서랭시키는 것이 오히려 기계적 성질에 유리합니다. 따라서 ②입니다.
키워드 # 용접 # 피복금속아크용접 # 피복제 # 슬래그 # 아크안정 # 서랭
인베스트먼트 주조(investment casting) 공정에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
① 기어, 밸브 등과 같은 복잡한 기계부품의 주조에 주로 사용된다.
오답입니다 복잡한 형상과 정밀도가 필요한 기어·밸브 등에 널리 쓰입니다.
② 높은 치수 정밀도를 가져 일반적으로 후가공이 요구되지 않는다.
오답입니다 치수 정밀도와 표면 거칠기가 좋아 후가공을 거의 생략합니다.
③ 왁스로 모형(pattern)을 제작하는 경우 후속 모형 제작에 왁스를 다시 사용할 수 있다.
오답입니다 녹여 뺀 왁스를 회수해 다시 모형으로 쓸 수 있습니다.
④ 초기 내열재 코팅에는 빠르게 코팅 두께를 증가시키기 위해 큰 입자가 사용되고, 이후 주조품의 양호한 표면 처리를 위해 작은 입자를 사용한다.
정답입니다 표면과 닿는 첫 코팅이 미세 입자, 바깥층이 굵은 입자로 순서가 반대입니다.
정답과 해설 보기
정답 ④ 초기 내열재 코팅에는 빠르게 코팅 두께를 증가시키기 위해 큰 입자가 사용되고, 이후 주조품의 양호한 표면 처리를 위해 작은 입자를 사용한다.
인베스트먼트 주조는 왁스 모형에 세라믹 슬러리를 반복해 입혀 주형을 만드는데, 주물 표면과 직접 닿는 첫 코팅은 가는 입자의 미세한 슬러리를 써서 형상을 정밀하게 뜨고 표면을 매끈하게 만듭니다. 그 위의 바깥층에 굵은 입자를 뿌려 두께와 강도를 빠르게 확보합니다. ④는 이 순서를 거꾸로 서술했습니다. 따라서 ④입니다.
키워드 # 주조 # 인베스트먼트주조 # 로스트왁스 # 세라믹슬러리 # 치수정밀도
절삭 가공에서 절삭유를 사용했을 때 발생하는 효과로 옳지 않은 것은?
① 전단각이 감소한다.
정답입니다 마찰이 줄면 마찰각이 작아져 전단각은 오히려 커집니다.
② 칩의 두께가 감소한다.
오답입니다 전단각이 커지면 칩 두께비가 커져 칩이 얇아집니다.
③ 가공부의 열이 제거되어 온도가 감소한다.
오답입니다 절삭유의 냉각 작용으로 가공부 온도가 내려갑니다.
④ 공구와 칩의 경계면에서 마찰력이 감소한다.
오답입니다 윤활막이 형성되어 공구·칩 경계면의 마찰력이 줄어듭니다.
정답과 해설 보기
정답 ① 전단각이 감소한다.
절삭유는 공구 경사면과 칩 사이에 윤활막을 만들어 마찰계수 μ와 마찰각 β를 줄입니다. Merchant 관계식 φ = 45° + α/2 − β/2 에서 β가 작아지면 전단각 φ는 커집니다. 전단각이 커지면 칩 두께비 r = t₀/tc 가 커져 칩 두께 tc가 얇아지고 전단면적도 줄어 절삭력과 소비 에너지가 감소합니다. 즉 ①의 "전단각이 감소한다"는 반대입니다. 따라서 ①입니다.
키워드 # 절삭가공 # 절삭유 # 전단각 # 머천트이론 # 마찰각 # 칩두께비
압출 결함에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
① 파이프 결함(pipe defect)은 주로 간접압출 공정에서 발생한다.
정답입니다 파이프 결함은 램이 움직이는 직접압출에서 주로 생깁니다.
② 표면 균열(surface cracking)은 압출 속도가 너무 높을 때 발생한다.
오답입니다 압출 속도가 지나치면 표면 온도가 올라 열간 취성 균열이 납니다.
③ 압출 결함 중 일부는 육안 검사로는 확인이 불가능한 경우가 있다.
오답입니다 세브론 균열처럼 내부에 생기는 결함은 육안으로 볼 수 없습니다.
④ 세브론 균열(chevron cracking)은 공작물의 중심선을 따라 생기는 인장 응력에 의해 발생한다.
오답입니다 중심부 정수압이 인장으로 바뀌어 화살촉 모양 균열이 생깁니다.
정답과 해설 보기
정답 ① 파이프 결함(pipe defect)은 주로 간접압출 공정에서 발생한다.
파이프 결함은 압출된 제품 후단부 중심에 깔때기 모양의 산화 개재물이 빨려 들어가는 결함으로, 직접압출에서 소재가 컨테이너 벽면과 마찰하며 표면의 산화층이 뒤로 끌려 들어가 생깁니다. 간접압출은 소재가 컨테이너와 함께 움직여 상대 미끄럼이 없으므로 이 결함이 거의 나타나지 않습니다. 따라서 ①입니다.
키워드 # 소성가공 # 압출 # 파이프결함 # 세브론균열 # 표면균열 # 간접압출
CBN(입방정질화붕소) 절삭 공구에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
① 칠드 주철, 초내열 합금의 가공에 사용될 수 있다.
오답입니다 고경도 칠드 주철과 초내열 합금 가공에 대표적으로 쓰입니다.
② 철이나 니켈을 절삭할 경우에는 확산에 의한 마모가 발생한다.
정답입니다 철·니켈과 확산 반응을 일으키는 것은 CBN이 아니라 다이아몬드입니다.
③ 높은 압력과 온도에서 소결하여 초경합금 모재에 결합하여 만든다.
오답입니다 고온·고압 소결로 초경 모재 위에 층을 만드는 것이 맞습니다.
④ 높은 온도에서 공구와 칩의 경계면에서 우수한 화학적 안정성을 지닌다.
오답입니다 철계 금속에 대한 화학적 안정성이 높은 것이 CBN의 장점입니다.
정답과 해설 보기
정답 ② 철이나 니켈을 절삭할 경우에는 확산에 의한 마모가 발생한다.
CBN은 다이아몬드 다음가는 경도를 가지면서 1,400 ℃ 안팎까지 화학적으로 안정해 철계 금속과 잘 반응하지 않는 것이 최대 장점입니다. 이 때문에 담금질강·칠드 주철·초내열 합금처럼 다이아몬드를 쓸 수 없는 재료의 고속 절삭에 씁니다. 철이나 니켈과 확산 마모를 일으켜 못 쓰는 공구는 탄소로 이루어진 다이아몬드이므로 ②는 CBN에 대한 설명으로 옳지 않습니다. 따라서 ②입니다.
키워드 # 절삭가공 # CBN # 공구재료 # 확산마모 # 화학적안정성 # 다이아몬드공구
다이캐스팅 공정에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
① 플래시(flash)가 생성될 수 있다.
오답입니다 금형 분할면 틈으로 용탕이 새어 플래시가 생깁니다.
② 금형 제작비가 높아 대량 생산에 적합하다.
오답입니다 금형비가 비싸 대량 생산이라야 단가를 맞출 수 있습니다.
③ 금형 공동의 공기와 가스를 배출하기 위한 통기구가 필요하다.
오답입니다 고속 충전이라 공기·가스를 빼는 통기구와 오버플로가 필요합니다.
④ 용융점이 낮은 알루미늄은 주로 열가압실(hot chamber) 장비로 제작된다.
정답입니다 알루미늄은 철과 친화력이 커서 냉가압실(cold chamber)로 주조합니다.
정답과 해설 보기
정답 ④ 용융점이 낮은 알루미늄은 주로 열가압실(hot chamber) 장비로 제작된다.
열가압실 방식은 주입기구가 용탕 속에 잠겨 있으므로 아연·주석·납처럼 용융점이 낮고 철과 잘 반응하지 않는 합금에만 쓸 수 있습니다. 알루미늄은 용융 상태에서 철에 대한 친화력이 커 잠겨 있는 강제 부품을 침식시키므로, 용탕을 별도 슬리브에 옮겨 담아 압입하는 냉가압실 방식으로 주조합니다. 따라서 ④입니다.
키워드 # 주조 # 다이캐스팅 # 열가압실 # 냉가압실 # 알루미늄합금 # 통기구
CNC 프로그램에서 블록을 구성하는 어드레스(address)에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
① F: 이송속도를 제어한다.
오답입니다 F는 이송 기능으로 mm/min 또는 mm/rev 이송을 지령합니다.
② G: 준비 기능으로 동작 모드를 지령한다.
오답입니다 G는 준비 기능으로 직선·원호 보간 등 동작 모드를 정합니다.
③ O: 순차 번호로서 블록에 번호를 부여한다.
정답입니다 블록에 번호를 붙이는 순차 번호는 O가 아니라 N입니다.
④ M: 주축 회전, 공구 교환, 절삭유 등에 관계된 보조 기능이다.
오답입니다 M은 보조 기능으로 주축 기동·공구 교환·절삭유를 제어합니다.
정답과 해설 보기
정답 ③ O: 순차 번호로서 블록에 번호를 부여한다.
CNC 프로그램에서 O는 프로그램 번호(program number)로, 제어기 메모리에 저장된 개별 프로그램을 구분하는 어드레스이며 프로그램 맨 앞에 한 번만 씁니다. 각 블록에 붙이는 순차 번호(sequence number)는 N입니다. 나머지 F(이송 기능), G(준비 기능), M(보조 기능)의 설명은 모두 옳습니다. 따라서 ③입니다.
키워드 # CNC # 어드레스 # 준비기능 # 보조기능 # 순차번호 # 프로그램번호
한 변의 길이가 10 cm인 정육면체 형상의 주물을 사형주조로 제작할 때, 직경과 높이가 동일한 원통형 라이저를 설치하고자 한다. 응고 시간은 Chvorinov 법칙을 따르고 주물과 라이저의 응고 조건은 동일하다고 할 때, 원통형 라이저의 최소 직경[cm]은? (단, 라이저의 응고 시간은 주물의 응고 시간보다 같거나 길어야 한다)
① 6
오답입니다 직경 6 cm 라이저는 V/A = 1 cm 로 주물의 10/6 cm보다 작아 먼저 굳습니다.
② 10
정답입니다 D/6 ≥ 10/6 에서 얻어지는 최소 직경 10 cm입니다.
③ 12
오답입니다 주물의 V/A를 2 cm로 잘못 잡으면 나오는 값입니다.
④ 20
오답입니다 D/6 공식에 직경 대신 반지름을 넣어 V/A를 D/12로 잡으면 나오는 값입니다.
정답과 해설 보기
정답 ② 10
Chvorinov 법칙 t = C(V/A)² 에서 응고 조건이 같으므로 모듈러스 V/A만 비교하면 됩니다. 한 변 10 cm 정육면체 주물은 V = 1,000 cm³, A = 600 cm²이므로 V/A = 10/6 cm입니다. 직경과 높이가 같은 원통 라이저는 V = πD³/4, A = 2(πD²/4) + πD² = 3πD²/2이므로 V/A = D/6입니다. 라이저가 더 늦게 굳어야 하므로 D/6 ≥ 10/6, 즉 D ≥ 10 cm입니다. 따라서 ②입니다.
키워드 # 주조 # 라이저 # Chvorinov법칙 # 응고시간 # 모듈러스 # 사형주조
직교 절삭 가공 중에 절삭력()은 1,500 N, 배분력()은 1,200 N으로 측정되었다. 전단각()은 30 °, 절삭폭()은 5.0 mm, 절삭 전의 칩 두께()는 0.5 mm일 때, 공작물 소재의 전단 강도[MPa]는? (단, cos 30 ° ＝0.9, sin 30 ° ＝0.5이다)
① 90
오답입니다 전단면적 5 mm²에 대해 전단력을 450 N으로 잘못 잡아야 나오는 값입니다.
② 120
오답입니다 전단력을 sinφ = 600 N 으로만 잡으면 나오는 값입니다.
③ 150
정답입니다 Fs = 750 N 을 전단면적 5 mm² 로 나눈 150 MPa입니다.
④ 210
오답입니다 전단면적 5 mm²에 대해 전단력을 1,050 N으로 잘못 잡아야 나오는 값입니다.
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정답 ③ 150
직교 절삭에서 전단면에 작용하는 전단력은 Fs = Fc cosφ − Ft sinφ이므로 Fs = 1,500 × 0.9 − 1,200 × 0.5 = 1,350 − 600 = 750 N입니다. 전단면적은 As = w·t₀/sinφ = 5.0 × 0.5 / 0.5 = 5.0 mm²입니다. 따라서 전단 강도는 τ = Fs/As = 750/5.0 = 150 N/mm² = 150 MPa입니다. 따라서 ③입니다.
키워드 # 절삭가공 # 직교절삭 # 전단강도 # 전단각 # 머천트이론 # 전단면적
호닝(honing)과 슈퍼피니싱(superfinishing)에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
① 슈퍼피니싱은 호닝에 비해 행정이 짧다.
오답입니다 슈퍼피니싱의 행정은 수 mm로 호닝보다 훨씬 짧습니다.
② 슈퍼피니싱은 호닝에 비해 높은 압력을 가한다.
정답입니다 슈퍼피니싱은 0.01~0.5 MPa 정도로 호닝보다 낮은 압력을 씁니다.
③ 슈퍼피니싱은 호닝에 비해 높은 진동수를 사용한다.
오답입니다 슈퍼피니싱은 초당 수십 회의 미세 진동을 겸합니다.
④ 호닝과 슈퍼피니싱은 막대형 숫돌로서 모두 왕복 운동을 한다.
오답입니다 둘 다 막대형(스틱) 숫돌을 눌러 왕복 운동을 시킵니다.
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정답 ② 슈퍼피니싱은 호닝에 비해 높은 압력을 가한다.
호닝은 혼에 붙인 여러 개의 숫돌을 비교적 큰 압력으로 구멍 벽에 눌러 회전과 긴 왕복 운동을 겸해 진원도·원통도까지 잡아 주는 다듬질입니다. 슈퍼피니싱은 폭이 넓고 입도가 고운 막대 숫돌을 아주 낮은 압력으로 대고 짧은 행정을 높은 진동수로 왕복시켜 가공 변질층만 벗겨 내는 표면 다듬질이므로, 치수 교정보다 표면 거칠기 개선이 목적입니다. 따라서 ②입니다.
키워드 # 연삭가공 # 호닝 # 슈퍼피니싱 # 표면다듬질 # 가공변질층
밀링 가공에서 진동과 채터(chatter)에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
① 절삭력을 증가시켜 채터를 억제한다.
정답입니다 절삭력이 커지면 변형과 진동이 커져 채터가 오히려 심해집니다.
② 공작 기계의 감쇠능을 크게 하여 자려 진동을 억제한다.
오답입니다 감쇠능이 크면 진동 에너지가 흡수되어 자려 진동이 줄어듭니다.
③ 공작 기계의 동강성(dynamic stiffness)을 크게 하여 채터를 억제한다.
오답입니다 동강성이 크면 같은 힘에도 변위가 작아 채터가 억제됩니다.
④ 절삭칩의 형태가 불연속형 칩보다는 연속형 칩이 되도록 절삭 조건을 조정하여 채터를 억제한다.
오답입니다 불연속형 칩은 절삭력을 변동시켜 진동을 일으키기 쉽습니다.
정답과 해설 보기
정답 ① 절삭력을 증가시켜 채터를 억제한다.
채터는 절삭력의 변동과 공작기계 구조의 진동이 서로를 키우는 자려 진동으로, 가공면에 무늬를 남기고 공구를 손상시킵니다. 억제하려면 구조의 동강성과 감쇠능을 키우고, 절삭깊이·이송·공구 돌출량을 줄여 절삭력 자체를 낮추며, 칩이 끊기지 않고 연속으로 나오도록 조건을 잡아야 합니다. 절삭력을 오히려 키우면 채터가 심해지므로 ①이 옳지 않습니다. 따라서 ①입니다.
키워드 # 공작기계 # 채터 # 자려진동 # 동강성 # 감쇠능 # 밀링
다음 설명에 해당하는 용어는?
○ 설계, 제조, 기타 엔지니어링 기능이 통합된 제품 개발 과정에 사용되는 접근 방법이다. |
① 공장 자동화(factory automation)
오답입니다 공장 자동화는 생산 설비를 자동화하는 것으로 설계 통합과 다릅니다.
② 동시 공학(concurrent engineering)
정답입니다 설계·제조를 병행 통합해 개발 기간을 줄이는 것이 동시 공학입니다.
③ 적시 생산 시스템(just in time delivery system)
오답입니다 적시 생산은 필요한 때 필요한 양만 공급해 재고를 줄이는 방식입니다.
④ 유연 생산 시스템(flexible manufacturing system)
오답입니다 유연 생산 시스템은 다품종 소량 생산에 대응하는 생산 시스템입니다.
정답과 해설 보기
정답 ② 동시 공학(concurrent engineering)
동시 공학은 설계·제조·품질·구매 등 관련 기능을 하나의 팀으로 묶어 제품 설계와 공정 설계를 동시에 진행하는 접근법입니다. 설계를 끝낸 뒤 제조에 넘기는 전통적 순차 방식과 달리 문제를 설계 단계에서 미리 걸러 내므로 설계 변경과 반복 횟수가 줄고 개발 기간과 비용이 크게 단축됩니다. 따라서 ②입니다.
키워드 # 자동화 # 동시공학 # 제품개발 # 유연생산시스템 # 적시생산
직경 70 mm의 회주철 원통 부품을 선반에서 400 rpm으로 선삭한다. 절삭깊이는 5 mm, 이송속도는 0.4 mm/rev일 때, 작업에 필요한 최소동력[kW]은? (단, 회주철의 절삭 비에너지＝5 J/mm3, ＝3이다)
① 10
오답입니다 평균직경을 50 mm로 잘못 잡아 MRR을 2,000 mm³/s로 계산하면 나오는 값입니다.
② 12
오답입니다 평균직경 대신 가공 후 직경 60 mm를 쓰면 나오는 값입니다.
③ 13
정답입니다 MRR 2,600 mm³/s 에 비에너지 5 J/mm³ 을 곱한 13 kW입니다.
④ 14
오답입니다 평균직경 대신 초기 직경 70 mm를 그대로 쓰면 나오는 값입니다.
정답과 해설 보기
정답 ③ 13
선삭의 재료제거율은 MRR = π··N·d·f이고, 절삭깊이 5 mm면 직경이 10 mm 줄어 = (70 + 60)/2 = 65 mm입니다. MRR = 3 × 65 × 400 × 5 × 0.4 = 156,000 mm³/min = 2,600 mm³/s입니다. 필요 동력은 비에너지와 재료제거율의 곱이므로 P = 5 J/mm³ × 2,600 mm³/s = 13,000 W = 13 kW입니다. 따라서 ③입니다.
키워드 # 절삭가공 # 선삭 # 재료제거율 # 비에너지 # 절삭동력 # 평균직경
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