문 01. 다음 중 상온에서 소성변형을 일으킨 후에 열을 가하면 원래의 모양으로 돌아가는 성질을 가진 재료는?
① 비정질합금
② 내열금속
③ 초소성재료
④ 형상기억합금
④
<비정질 합금, amorphous alloy>
결정구조를 가지지 않고 아몰포스 구조를 가지기 때문에 자기적 성질이 좋은 재료. 전기 저항이 크고 균질한 재료이며, 결정 이방성이 없다.
<형상 기억 합금, shape memory alloy>
특정 온도에서의 모양을 기억하는 합금으로 변형이 된 후, 열을 가하면 원래의 모양으로 되돌아가는 성질을 가지고 있다. 온도, 응력에 의존되어 생성되는 마텐자이트 변태를 일으키며 우주선의 안테나, 치열 교정기, 안경 프레임, 급유관의 이음쇠 등에 사용한다. 소재의 회복력을 이용하여 용접 또는 납땜이 불가능한 것을 연결하는 이음쇠로도 사용 가능하다.
문 02. 순철은 상온에서 체심입방격자이지만 912°C 이상에서는 면심입방격자로 변하는데 이와 같은 철의 변태는?
① 자기변태
② 동소변태
③ 변태점
④ 공석변태
②
체심입방격자에서 면심입방격자로 변했다는 것은 원자의 배열이 변했다는 것을 의미하고 이러한 변태는 동소변태이다.
<동소변태, 격자변태, allotropic transformation>
- 고체 내에서 원자의 배열상태의 변화가 생기는 현상이다.
→ 즉, 결정격자가 바뀌는 현상이다.
- 결정격자의 변화 또는 원자배열 변화에 따라 나타나는 변태이다.
- 같은 물질이 다른 상으로 변화하는 변태이다.
- 일정 온도에서 급격히 비연속적인 변화를 한다.
<동소변태를 하는 원소>
Sn Fe Ti Co Zr Ce
주 철로된 티 코 지르 세
<철의 동소변태점>
$\alpha $-Fe(체심입방격자) → $A_{3} $변태점(910℃) → $\gamma $-Fe(면심입방격자)
$\gamma $-Fe(면심입방격자) → $A_{4} $변태점(1,400℃) → $\delta $-Fe(체심입방격자)
<순철의 동소체>
- $\alpha $철(체심입방격자): 912 ℃ 이하
- $\gamma $철(면심입방격자): 912~1,400 ℃
- $\delta $철(체심입방격자): 1,400℃ 이상
문 03. 다음 중 비소모성전극 아크용접에 해당하는 것은?
① 가스텅스텐아크 용접(GTAW) 또는 TIG 용접
② 서브머지드아크 용접(SAW)
③ 가스금속아크 용접(GMAW) 또는 MIG 용접
④ 피복금속아크 용접(SMAW)
①
<비소모성 전극사용 용접>
- 플라스마 아크 용접(plasma arc welding)
- 원자 수소 용접(atomic hydrogen welding)
- 플래시 용접(flash welding)
- 가스텅스텐 아크용접(GMAW) 또는 TIG용접
- 저항 점용접, 심용접(저항용접)
- 탄소 아크 용접
- 점심텅원플플탄
문 04. 연삭가공에 대한 설명 중 옳지 않은 것은?
① 숫돌의 3대 구성요소는 연삭입자, 결합제, 기공이다.
② 마모된 숫돌면의 입자를 제거함으로써 연삭능력을 회복시키는 작업을 드레싱(dressing)이라 한다.
③ 숫돌의 형상을 원래의 형상으로 복원시키는 작업을 로우딩(loading)이라 한다.
④ 연삭비는 (연삭에 의해 제거된 소재의 체적) / (숫돌의 마모체적)으로 정의된다.
③
<트루잉, truing>
나사나 기어를 연삭가공하기 위해 숫돌의 형상을 처음 형상으로 고치는 작업으로 일명 '모양 고치기'라고 한다.
<글레이징, 눈무딤>
숫돌입자가 탈락하지 않고 마멸에 의해 납작해지는 현상을 말한다.
<로딩, 눈메움>
연삭가공으로 발생한 칩이 기공에 끼는 현상을 말한다.
<드레싱, dressing>
로딩, 글레이징 등의 현상으로 무뎌진 연삭입자를 재생시키는 방법이다. 즉, 드레서라는 공구로 숫돌표면을 가공하여 자생작용시켜 새로운 연삭입자가 표면으로 나오게 하는 방법이다.
문 05. 다음 중 기계재료가 갖추어야 할 일반적 성질과 관계가 먼 것은?
① 힘을 전달하는 기구학적 특성
② 주조성, 용접성, 절삭성 등의 가공성
③ 적정한 가격과 구입의 용이성 등의 경제성
④ 내마멸성, 내식성, 내열성 등의 물리화학적 특성
①
<기계재료에 요구되는 일반적인 성질>
- 가공성 및 열처리성이 좋아야 한다.
- 주조성, 소성 및 표면처리성이 좋아야 한다.
- 내마멸성, 내식성, 내열성 등의 물리화학적 특성
- 될 수 있는 한 가볍고, 안전성이 높아야 한다.
- 구입이 용이해야 하며 값이 저렴해야 한다.
- 대량생산이 가능해야 한다.
문 06. 다음 중 구름 베어링이 미끄럼 베어링보다 좋은 이유로 옳지 않은 것은?
① 표준화된 규격제품이 많아 교환성이 좋다.
② 베어링의 너비를 작게 제작할 수 있어 기계의 소형화가 가능하다.
③ 동력 손실이 적다.
④ 큰 하중이 작용하는 기계장치에 사용되며 설치와 조립이 쉽다.
④
<미끄럼 베어링의 장점>
- 큰 하중을 견뎌낼 수 있다.
- 구조가 간단하고 가격이 저렴하다.
- 높은 회전속도로 운전할 수 있다.(공진영역 이상)
- 전동과 소음이 적고 충격에 강하다.
- 윤활이 원활한 경우 반영구적으로 사용할 수 있다.
<미끄럼 베어링의 단점>
- 초기 기동 마찰이 크고 운전 중에 발열이 많다.
- 윤활장치에 세심한 주의를 기울여야 한다.
- 규격화되지 않아서 호환성이 거의 없다.
- 윤활유의 점도 변화에 따른 영향을 많이 받는다.
- 강성이 작다.
문 07. 다음은 도면상에서 나사 가공을 지시한 예이다. 각 기호에 대한설명으로 옳지 않은 것은?
4－M8 × 1.25
① 4는 나사의 등급을 나타낸 것이다.
② M은 나사의 종류를 나타낸 것이다.
③ 8은 나사의 호칭지름을 나타낸 것이다.
④ 1.25는 나사의 피치를 나타낸 것이다.
①
4 나사의 개수
M 미터나사
8 나사의 호칭지름(바깥지름)
1.25 나사의 피치
<나사의 지름>
유효지름은 골지름과 바깥지름 합의 평균값이고, 바깥지름=호칭지름과 같은 의미이다.
문 08. 다음 중 축의 위험속도와 가장 관련이 깊은 것은?
① 축에 작용하는 최대 비틀림모멘트
② 축 베어링이 견딜 수 있는 최고회전속도
③ 축의 고유진동수
④ 축에 작용하는 최대 굽힘모멘트
③
<축의 위험속도>
회전축에 발생하는 진동의 주기는 축의 회전수에 따라 변한다. 이 진동수와 축 자체의 고유진동수가 일치하게 되면 공진을 일으켜 축이 파괴되는 현상과 관계가 관계가 있다. 위험속도는 축이 가지고 있는 고유진동수와 축의 회전수가 같아질 때의 속도를 말한다. 축의 파괴를 방지하려면 축이 회전할 때 위험속도로부터 ±25% 이상 떨어진 상태에서 운전을 해야 한다.
문 09. 다음 중 구성인선이 발생되지 않도록 하는 노력으로 적절한 것은?
① 바이트의 윗면 경사각을 작게 한다.
② 윤활성이 높은 절삭제를 사용한다.
③ 절삭깊이를 크게 한다.
④ 절삭속도를 느리게 한다.
②
<구성인선, built up edge>
절삭 시에 발생하는 칩의 일부가 날 끝에 용착되어 마치 절삭날의 역할을 하는 현상이다. 구성인선은 발생, 성장, 분열, 탈락의 주기를 반복한다. 자생과정의 순서인 마멸, 파괴, 탈락, 생성과 혼동하면 안된다. 칩이 날 끝에 점점 붙으면 날 끝이 커지기 때문에 끝단 반경은 점점 커지게 되고, 날 끝에 칩이 붙어 마치 절삭날의 역할을 하는 것처럼 보인다.
<구성인선의 특징>
- 고속으로 절삭하면 칩이 날 끝에 용착되기 전에 칩이 떨어져나간다.
- 절삭깊이가 작으면 그만큼 날끝과 칩의 접촉면적이 작아진다.
→ 칩이 날 끝에 용착될 확률이 적어진다.
- 윗면경사각이 커야 칩이 윗면에 충돌하여 붙기 전에 떨어져 나간다.
- 구성인선의 끝단 반경은 실제공구의 끝단 반경보다 크다.
→ 칩이 용착되어 날 끝의 둥근 부분, 노즈가 커지기 때문이다.
- 일감의 변형경화지수가 클수록 구성인선의 발생 가능성이 커진다.
- 구성인선의 경도값은 공작물이나 정상적인 칩보다 훨씬 크다.
- 구성인선은 발생 → 성장 → 분열 → 탈락의 과정을 거친다.
- 구성인선은 공구면을 덮어서 공구면을 보호하는 역할도 할 수 있다.
- 구성인선을 이용한 절삭방법은 SWC이다.
→ 은백색의 칩을 띄며, 절삭저항을 줄일 수 있는 방법이다.
<구성인선의 방지법>
- 120m/min 이상으로 절삭속도를 크게 할 것(절삭저항 감소)
- 30° 이상으로 경사각(상면각)을 크게 할 것
- 칩과 바이트 사이에 윤활성이 좋은 절삭유를 사용할 것
- 공구의 인선을 예리하게 할 것
- 절입량과 회전당 이송을 줄일 것
- 절삭깊이를 작게 하고, 인선반경(공구반경)을 줄일 것
- 마찰계수가 작은 공구를 사용할 것
문 10. 수치제어(NC: numerical control) 프로그램에 포함되지 않는 가공정보는?
① 공구 오프셋(offset) 량
② 절삭속도
③ 절삭 소요시간
④ 절삭유제 공급여부
③
문 11. 스프링 상수가 200[N/mm]인 접시 스프링 8개를 아래 그림과 같이 겹쳐 놓았다. 여기에 200[N]의 압축력(F)을 가한다면 스프링의 전체 압축량[mm]은?
① 0.125
② 1.0
③ 2.0
④ 8.0
③
<접시 스프링 해석>
접시스프링에서 같은 방향으로 포개져 있으면 병렬연결, 서로 다른 반대 방향으로 포개져 있으면 직렬연결이다. 직관적으로 해석을 해보면, 스프링 상수 200짜리가 2개씩 병렬로 연결된 것이, 직렬로 4개 연결된 것이므로, 병렬 연결된 스프링의 등가 스프링 상수는 400이고, 400짜리가 결국 4개 직렬로 연결된 것이므로, 전체 등가 스프링 상수는 100이다.
선형스프링: 코일스프링
비선형스프링: 공기스프링, 원판스프링, 접시스프링(비공원접)
문 12. 인베스트먼트 주조(investment casting)에 대한 설명 중 옳지 않은 것은?
① 제작공정이 단순하여 비교적 저비용의 주조법이다.
② 패턴을 내열재로 코팅한다.
③ 패턴은 왁스, 파라핀 등과 같이 열을 가하면 녹는 재료로 만든다.
④ 복잡하고 세밀한 제품을 주조할 수 있다.
①
<인베스트먼트법, investment process>
정밀주조법의 한 종류이며 납 등의 융점이 낮은 것으로 원형을 만들고 이 주위를 내화성이 있는 주형재인 인베스트먼트로 피복한 후 원형을 융해 및 유출시킨 주형을 사용한 주조법이다. 복잡한 형상의 주물, 기계 가공이 곤란한 합금 등의 주조에 적합하며 이 공법에서 만들어진 주물은 치수 정도가 높고, 주물 표면이 좋다.
문 13. 유압장치에 대한 설명 중 옳지 않은 것은?
① 유량의 조절을 통해 무단 변속 운전을 할 수 있다.
② 파스칼의 원리에 따라 작은 힘으로 큰 힘을 얻을 수 있는 장치제작이 가능하다.
③ 유압유의 온도 변화에 따라 액추에이터의 출력과 속도가 변화되기 쉽다.
④ 공압에 비해 입력에 대한 출력의 응답속도가 떨어진다.
④
<유압장치와 공압장치의 응답속도와 작동속도>
- 공압에 비해 입력에 대한 출력의 응답속도가 빠르다.
→ 공압장치는 압축될 수 있는 공기(기체)를 사용한다.
→ 입력을 가해 밀면 어느 정도 압축되었다가 출력이 발생한다.
→ 공압장치는 응답속도가 떨어진다. 근데 작동속도는 빠르다..
- 유압장치는 압축될 수 없는(비압축성) 기름(액체)를 사용한다.
→ 입력을 가해 밀면 압축되지 않고 바로 출력이 발생한다.
→ 유압장치는 응답속도가 빠르다. 근데 작동속도는 느리다..
문 14. 지름이 d이고 길이가 L인 전동축이 있다. 비틀림모멘트에 의해 발생된 비틀림각이 $\alpha $라고 할 때 이 축의 비틀림각을 $\alpha $/4로 줄이고자 한다면 축의 지름을 얼마로 변경해야 하겠는가?
① $\sqrt{2} d$
② $2d$
③ $\sqrt[3]{4} d$
④ $4d$
①
<축의 비틀림각>
$\theta = \frac{TL}{G I_{P} } = \frac{32TL}{G \pi d^{4} } (rad)$
문 15. 원심펌프에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
① 비속도를 성능이나 적합한 회전수를 결정하는 지표로 사용할 수 있다.
② 펌프의 회전수를 높임으로서 캐비테이션을 방지할 수 있다.
③ 송출량 및 압력이 주기적으로 변화하는 현상을 서징현상이라 한다.
④ 평형공(balance hole)을 이용하여 축추력을 방지할 수 있다.
②
<공동 현상>
- 펌프와 흡수면 사이의 수직거리가 길 때 발생하기 쉽다.
- 침식 및 부식작용의 원인이 될 수 있다.
- 진동과 소음이 발생할 수 있다.
- 펌프의 회전수를 낮출 경우 공동현상 발생을 줄일 수 있다.
- 양흡입 펌프를 사용하면 공동현상 발생을 줄일 수 있다.
- 유속을 3.5m/s 이하로 설계하여 운전한다.
<축추력>
단흡입회전차에 있어 전면측벽과 후면측벽에 작용하는 정압에 차이가 생기기 때문에 축방향으로 힘이 작용하게 된다. 이것을 축추력이라고 한다.
<축추력 방지법>
- 양흡입형의 회전차를 사용한다.
- 평형공을 설치한다.
- 후면측벽에 방사상의 리브를 설치한다.
- 스러스트베어링을 설치하여 축추력을 방지한다.
- 평형원판을 사용한다.
- 다단펌프에서는 단수만큼의 회전차를 반대방향으로 배열한다.
→ 자기평형시킨다.
문 16. 탄성체의 고유진동수를 높이고자 한다면 다음 중 어떤 변수를 낮추어야 하는가?
① 외력
② 질량
③ 강성
④ 운동량
②
<고유진동수>
$2 \pi f= \omega = \sqrt{ \frac{k}{m} } $
문 17. 원통 코일 스프링의 스프링 상수에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
① 코일스프링의 권선수에 반비례한다.
② 코일을 감는데 사용한 소선의 탄성계수에 비례한다.
③ 코일을 감는데 사용한 소선 지름의 네제곱에 비례한다.
④ 코일스프링 평균지름의 제곱에 반비례한다.
④
<스프링 상수>
$k= \frac{G d^{4} }{8 D^{3}n } $
문 18. 다이캐스팅(die casting)에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
① 주물조직이 치밀하며 강도가 크다.
② 일반 주물에 비해 치수가 정밀하지만, 장치비용이 비싼 편이다.
③ 소량생산에 적합하다.
④ 기계용량의 표시는 가압유지 체결력과 관계가 있다.
③
비용이 비싼만큼 뽕을 뽑아야 한다. 즉, 다이캐스팅은 대량생산에 적합한 주조방법이다.
<다이 캐스팅>
용융금속을 금형에 사출하여 압입하는 영구주형 주조방법으로 주물 치수가 정밀하고 마무리 공정이나 기계 가공을 크게 절감 시킬 수 있는 공정 영구주형법
<영구 주형 주조법 종류>
다이캐스팅, 가압주조법, 슬러시주조법, 원심주조법, 스퀴즈주조법, 반용융성형법, 진공주조
- 다가슬 원스반진
문 19. 산소-아세틸렌 용접법(OFW)의 설명으로 옳지 않은 것은?
① 화염크기를 쉽게 조절할 수 있다.
② 산화염, 환원염, 중성염 등의 다양한 종류의 화염을 얻을 수 있다.
③ 일반적으로 열원의 온도가 아크 용접에 비하여 높다.
④ 열원의 집중도가 낮아 열변형이 큰 편이다.
③
열원의 집중도가 높다면 열원의 온도도 높다. 3, 4 둘 중에 하나가 답이라는 건데, 일반적으로 산소-아세틸렌 용접(가스용접)은 열원의 집중도가 낮아 열원의 온도가 아크 용접에 비하여 낮고 열변형도 큰 편이다.
문 20. 경도측정에 사용되는 원리가 아닌 것은?
① 물체의 표면에 압입자를 충돌시킨 후 압입자가 반동되는 높이 측정
② 일정한 각도로 들어 올린 진자를 자유낙하시켜 물체와 충돌시킨 뒤 충돌전후 진자의 위치에너지 차이 측정
③ 일정한 하중으로 물체의 표면을 압입한 후 발생된 압입자국의 크기 측정
④ 물체를 표준 시편으로 긁어서 어느 쪽에 긁힌 흔적이 발생하는지를 관찰
②
<경도시험법 종류>
브리넬, 비커즈, 로크웰, 쇼어, 마이어, 누프 등
<샤르피 충격시험, Charpy test>
일정한 각도로 들어 올린 진자를 자유낙하시켜 물체와 충돌시킨 뒤 충돌전후 진자의 위치에너지 차이를 측정한다. 양단이 단순 지지된 시험시편을 회전하는 해머로 노치를 파단시키는 충격시험이다.
<아이조드 충격시험, Izod test>
시험시편의 양단이 아니라 시편의 한쪽 단을 지지하고 회전하는 해머로 노치를 파단시키는 충격시험, 외팔보나 내다지보(돌출보)에서 시험한다.
<긁힘 경도 시험>
물체를 표준 시편으로 긁어서 어느 쪽에 긁힌 흔적이 발생하는지를 관찰
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