문 01. 금속재료의 기계적 성질을 측정하기 위해 시편에 일정한 하중을 가하는 시험은?
① 피로시험
② 인장시험
③ 비틀림시험
④ 크리프시험
④
피로시험, 인장시험, 비틀림시험에서는 금속재료의 기계적 성질을 측정하기 위해 하중을 증가시키면서 시험하므로 하중이 일정하지 않다. 금속재료의 기계적 성질을 측정하기 위해 시편에 일정한 하중을 가하는 시험의 종류에는 경도시험, 충격시험, 크리프시험 등이 있다.
<금속재료의 기계적 성질을 측정하기 위한 시험의 종류>
인장시험, 경도시험, 충격시험, 피로시험, 크리프시험, 마멸시험, 압축시험, 휨시험, 에릭션시험, 비틀림시험 등이 있다.
문 02. 외경 선삭에서 가공 전과 후의 평균 지름이 100mm인 황동봉을 절삭깊이 1mm, 이송속도 0.3mm/rev, 주축 회전속도 1,000rpm으로 가공하였을 때, 재료제거율[$cm^3/min$]은? (단, $ \pi $는 3.14로 하고 가공 전과 후의 평균 지름, 평균 절삭속도를 이용하여 재료제거율을 계산하라.)
① 30
② 300
③ 9.42
④ 94.2
④
<선삭에서 재료 제거율>
v x 절삭깊이 x 이송속도
문 03. 1줄 나사에서 나사를 축방향으로 20mm 이동시키는 데 2회전이 필요할 때, 이 나사의 피치[mm]는?
① 1
② 5
③ 10
④ 20
③
<나사의 축 방향 이동거리>
거리 = n p r
- 리드는 r이 1일 때
문 04. 체인(chain)에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
① 큰 동력을 전달할 수 있다.
② 초기 장력을 줄 필요가 있으며 정지 시에 장력이 작용한다.
③ 미끄럼이 적으며 일정한 속도비를 얻을 수 있다.
④ 동력 전달용으로 롤러 체인(roller chain)과 사일런트 체인(silent chain)이 사용된다.
②
<체인 전동장치의 장점>
- 큰 동력을 전달시킬 수 있고, 전동효율이 높다.(95%이상)
- 여러 개의 축을 동시에 구동할 수 있다.
- 미끄럼이 없어 일정한 속도비를 얻을 수 있다.
- 초기장력이 필요 없다.
- 정지 시, 장력이 작용하지 않아 베어링 반력이 발생하지 않는다.
- 링크 수를 조절하여 축간거리를 조절할 수 있다.
- 체인의 탄성에 의해 충격하중 흡수가 가능하다.
- 유지·보수가 쉽고, 수명이 길다.
<체인 전동장치의 단점>
- 진동과 소음이 심하다.
- 회전각의 전달 정확도가 좋지 않아서 고속 회전에 부적합하다.
- 링크의 피치 단위로 치수를 조절해야 한다.
- 윤활이 필요하다.
문 05. 웜 기어에 대한 설명으로 옳은 것만을 모두 고른 것은?
ㄱ. 역전 방지를 할 수 없다.
ㄴ. 웜에 축방향 하중이 생긴다.
ㄷ. 부하용량이 크다.
ㄹ. 진입각(lead angle)의 증가에 따라 효율이 증가한다.
① ㄱ, ㄹ
② ㄴ, ㄷ
③ ㄱ, ㄴ, ㄷ
④ ㄴ, ㄷ, ㄹ
④
웜 기어는 역전 방지가 가능하다. 웜 기어 전동에서 웜은 구동차가 되고 웜휠은 종동차가 되며 그 반대의 전동은 절대 불가능하므로 이것을 이용하여 역전방지기구로 사용되기도 한다. 피치원통에 기어의 이를 나사모양으로 만들었을 때 이 나사모양의 기어를 웜(worm)이라 하고 웜과 물리는 기어를 웜휠(worm wheel)이라고 하며 이 둘을 합하
여 웜 기어라고 한다.
<웜기어의 특징>
- 작은 용량으로 큰 감속비를 얻을 수 있으며 소음 및 진동이 없다.
- 부하용량이 크다.
- 다른 평기어에 비해 효율이 그다지 좋지 못하다.
- 진입각이 클수록 효율이 좋으며 리드각이 작으면 역전을 방지할 수 있다.
- 교환성이 없으며, 웜과 웜휠에 추력이 발생한다.
- 웜휠은 연삭할 수 없고 웜휠은 공작하려면 특수 공구가 필요하다.
- 웜은 웜휠보다 마모에 강한 재질을 사용한다.
- 보통 웜은 침탄강, 웜휠은 인청동을 사용한다.
문 06. 유압기기에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
① 유압기기는 큰 출력을 낼 수 있다.
② 비용적형 유압펌프로는 베인 펌프, 피스톤 펌프 등이 있다.
③ 유압기기에서 사용되는 작동유의 종류에는 석유 계통의 오일, 합성유 등이 있다.
④ 유압실린더는 작동유의 압력 에너지를 직선 왕복운동을 하는 기계적 일로 변환시키는 기기이다.
②
<용적형 펌프>
- 왕복식(피스톤 펌프 = 플런저 펌프, 다이어프램 펌프, 버킷 펌프)
- 회전식(기어 펌프, 나사 펌프, 베인 펌프, 캠 펌프, 스크류 펌프)
<비용적형 펌프, 터보형 펌프>
- 원심식(벌류트 펌프, 터빈 펌프)
- 사류 펌프, 축류 펌프
- 축사벌터
<특수펌프>
- 재생펌프, 제트펌프, 기포펌프, 수격펌프
문 07. 내연기관에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
① 디젤기관의 압축비가 가솔린기관의 압축비보다 높다.
② 가솔린기관에서는 노크(knock)를 저감하기 위해 실린더 체적을 작게 한다.
③ 디젤기관에서는 노크(knock)를 저감하기 위해 압축비를 높인다.
④ 벤투리(venturi)는 공기의 압력을 높이기 위해서 설치한 단면이 좁은 통로이다.
④
<벤투리>
주 연료노즐의 선단부근에서 압력을 떨어뜨리기 위해 설치한 단면이 좁은 통로를 말하며, 공기가 이곳을 흐르면 베르누이 정리에 의해서 압력이 강하되므로 플로트실(뜨개실)의 연료는 흡입된다. 카뷰레터에서 이를 통해 움직이는 공기 속도를 증가시키는 좁혀진 통로이고, 메인 노즐로부터의 연료 방출에 책임이 있는 진공을 일으킨다.
<노크 방지법>
| 가솔린 | 디젤 | |
| 연료착화점 | 높게 | 낮게 |
| 착화지연 | 길게 | 짧게 |
| 회전수 | 높게 | 낮게 |
| 연료분사량 | 많게 | 적게 |
| 압축비 | 낮게 | 높게 |
| 흡기온도 | 낮게 | 높게 |
| 흡기압력 | 낮게 | 높게 |
| 실린더 벽온도 | 낮게 | 높게 |
| 실린더 체적 | 작게 | 크게 |
가솔린 연료착화지연회전수분사량 높고 다 작다.
문 08. 압출에서 발생하는 결함이 아닌 것은?
① 솔기결함(seam)
② 파이프결함(pipe defect)
③ 세브론균열(chevron cracking)
④ 표면균열(surface cracking)
①
<솔기결함, seam>
소재의 길이 방향으로 생기는 흠집으로 인발(drawing)에서 발생하는 결함이다.
<파이프결함, pipe defect>
압출 후반부에 압출판이 데드영역을 건드리면, 정상 상태의 유동에서 벗어나기 시작하여 압출판과 소재의 접촉면의 중심에 인장이 작용되어 소재의 중심부가 압출판으로부터 떨어지면서 압출제품의 중심부가 비는 현상이며 extrusion defect, tailpipe, fishtailing 등으로도 부른다.
<셰브론 균열, 세브론 균열, chevron cracking>
다이 내의 변형영역에서 중심선을 따라 정수압으로 생긴 인장응력 상태(2차 인장응력) 중심부 균열로 인하여 제품 중심부에 발생되는 결함으로 내부결함, 중심부 균열이라고도 한다.
<표면균열, surface cracking>
대나무 결함이라고도 하며 압출온도, 마찰, 속도 등이 너무 높아서 표면온도가 급증하여 표면에 생기는 균열
문 09. 강의 표면 처리법에 대한 설명으로 옳은 것은?
① 아연(Zn)을 표면에 침투 확산시키는 방법을 칼로라이징(calorizing)이라 한다.
② 고주파 경화법은 열처리 과정이 필요하지 않다.
③ 청화법(cyaniding)은 침탄과 질화가 동시에 일어난다.
④ 강철입자를 고속으로 분사하는 숏 피닝(shot peening)은 소재의 피로수명을 감소시킨다.
③
① 아연(Zn)을 표면에 침투 확산은 세라다이징, 칼로라이징(calorizing)은 알루미늄(Al)을 표면에 침투 확산
② 고주파 경화법은 열처리 과정이 필요
④ 숏피닝(shot peening)은 소재의 피로수명을 증가시킨다.
<표면처리, surface treatment, metal finishing>
금속 부식 방지, 미관 유지, 표면경화 등 여러 기능을 표면에 갖게 하기 위해 행하는 마무리 공법
문 10. 소모성 전극을 사용하지 않는 용접법만을 모두 고른 것은?
ㄱ. 일렉트로가스 용접(electrogas welding)
ㄴ. 플라즈마 아크 용접(plasma arc welding)
ㄷ. 원자 수소 용접(atomic hydrogen welding)
ㄹ. 플래시 용접(flash welding)
① ㄱ, ㄴ
② ㄴ, ㄷ
③ ㄱ, ㄷ, ㄹ
④ ㄴ, ㄷ, ㄹ
④
<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 11. 절삭가공에서 절삭유(cutting fluid)의 일반적인 사용 목적에 해당하지 않는 것은?
① 공구와 공작물 접촉면의 마찰 감소
② 절삭력 증가
③ 절삭부로부터 생성된 칩(chip) 제거
④ 절삭부 냉각
②
<절삭력>
- 절삭력이 증가할수록 전단각이 작아진다.
- 절삭유를 사용하면 절삭저항이 감소되므로 절삭력이 감소된다.
- 공구경사각이 크면 절삭력이 감소한다.
문 12. 전해가공(electrochemical machining)과 화학적가공(chemicalmachining)에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
① 광화학블랭킹(photochemical blanking)은 버(burr)의 발생 없이 블랭킹(blanking)이 가능하다.
② 화학적가공에서는 부식액(etchant)을 이용해 공작물 표면에 화학적 용해를 일으켜 소재를 제거한다.
③ 전해가공은 경도가 높은 전도성 재료에 적용할 수 있다.
④ 전해가공으로 가공된 공작물에서는 열 손상이 발생한다.
④
전해가공으로 가공된 공작물에서는 열손상이 발생하지 않으며 강도, 인성에 관계없이 일정한 속도로 가공이 가능하다.
문 13. 상온에서 금속결정의 단위격자가 면심입방격자(FCC)인 것만을 모두 고른 것은?
ㄱ. Pt ㄴ. Cr ㄷ. Ag ㄹ. Zn ㅁ. Cu
① ㄱ, ㄷ, ㄹ
② ㄱ, ㄷ, ㅁ
③ ㄴ, ㄷ, ㄹ
④ ㄷ, ㄹ, ㅁ
②
<면심입방격자, FCC, face-centered cubic>
입방체에 있어서 8개의 꼭지점과 6개 면의 중심에 원자가 있는 단위격자로 된 결정격자이다.
- 면의 중심에 원자가 있는 것
- 강도는 작지만, 전·연성이 커서 가공성이 우수하다.
Ag Cu Au Al β-Co Ca Pb Ni γ-Fe Pt
은 구 금 알 코 카 (콜라) 납 니? 감철 백
문 14. 연마 입자(abrasive particle)를 이용하는 가공 방법으로만 묶은 것은?
① 래핑(lapping), 초음파가공(ultrasonic machining)
② 허빙(hubbing), 호닝(honing)
③ 슈퍼피니싱(super finishing), 방전가공(electric discharge machining)
④ 스피닝(spinning), 버핑(buffing)
①
<연마입자 가공>
래핑, 초음파가공, 슈퍼피니싱, 액체호닝, 버핑, 배럴가공 등
<버핑, buffing>
노, 면, 직물 등을 여러장 겹쳐서 적당한 두께의 원판을 만든 다음 이것을 회전시키고 여기에 미세한 연삭입자가 혼합된 윤활제를 사용하여 공작물의 표면을 매끈하고, 광택나게 하는 작업을 말한다.
문 15. 공기 스프링에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
① 2축 또는 3축 방향으로 동시에 작용할 수 있다.
② 감쇠특성이 커서 작은 진동을 흡수할 수 있다.
③ 하중과 변형의 관계가 비선형적이다.
④ 스프링 상수의 크기를 조절할 수 있다.
①
<공기 스프링, air spring>
- 내부의 공압을 조정하여 하중 변화에 유연하게 대응하는 스프링이다.
- 공기 스프링은 측면방향의 강성이 없다.
→ 2축 또는 3축 방향으로 동시에 작용할 수 없다.
- 고주파진동의 절연성이 좋기 때문에 소음이 적다.
- 감쇠특성이 커서 작은 진동을 흡수할 수 있다.
- 외력의 변화에 따라 스프링상수도 변하는 가변 스프링의 특성이 있다.
→ 하중과 변형의 관계가 비선형적이다.
- 공기량이 일정하면 스프링의 길이는 일정하게 유지할 수 있다.
→ 용기 안의 공기량이나 공기실의 부피를 조정하는 조정장치를 장착한다.
문 16. 비커스 경도(HV) 시험에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
① 꼭지각이 136 °인 다이아몬드 사각추를 압입한다.
② 경도는 작용한 하중을 압입 자국의 깊이로 나눈 값이다.
③ 질화강과 침탄강의 경도 시험에 적합하다.
④ 압입자국의 대각선 길이는 현미경으로 측정한다.
②
<비커스 경도, vickers hardness>
꼭지각이 136°의 정사각뿔인 다이아몬드 압입체를 일정한 시험 하중으로 시료의 시험면에 압입하여 생긴 영구 오목부의 크기로부터 시료의 경도를 측정하는 KS에서는 시험 하중 0.49~490N(5kgf~50kgf)에서의 시험 방법이 규정되어 있다. 또한 시험 하중 9.8N(1kgf) 이하의 시험은 미소 경도 시험으로 구분한다. 하중을 가하는 시간은 캠의 회전 속도로 조절한다.
<브리넬 경도, brinell hardness>
압입자인 강구에 일정량의 하중을 걸어 시험편의 표면에 압입한 후, 압입자국의 표면적 크기와 하중의 비로 경도를 측정한다.
<비커스 경도, vickers hardness>
압입자에 1~120kg의 하중을 걸어 자국의 대각선 길이로 경도를 측정하고, 하중을 가하는 시간은 캠의 회전 속도로 조절한다.
<로크웰 경도, rockwell hardness>
압입자에 하중을 걸어 압입 자국(홈)의 깊이를 측정하여 경도를 측정한다.
예비하중: 10kg, 시험하중 B스케일: 100kg 강구, C스케일: 150kg, 120° 다이아몬드콘
<쇼어 경도, shore hardness>
다이아몬드 추를 일정한 높이에서 낙하시켜, 이 추의 반발높이를 측정해서 경도를 측정한다.
문 17. 펌프(pump)에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
① 송출량 및 송출압력이 주기적으로 변화하는 현상을 수격현상(water hammering)이라 한다.
② 왕복펌프는 회전수에 제한을 받지 않아 고양정에 적합하다.
③ 원심펌프는 회전차가 케이싱 내에서 회전할 때 발생하는 원심력을 이용한다.
④ 축류 펌프는 유량이 크고 저양정인 경우에 적합하다.
①
<서징, surging>
송출량 및 송출압력이 주기적으로 변화하는 현상
<캐비테이션, 공동현상>
압력이 증기압보다 낮아지면 액체가 기화하거나 또는 녹아 있던 공기 등의 영향으로 공동(cavity, 거품)이 발생되는 현상
<서징, 맥동현상>
압력, 유량, 회전수, 소요동력 등이 주기적으로 변동해서 일종의 자려진동을 일으키는 현상
<워터햄머링, 수격현상>
관로 안의 물의 운동상태를 급격히 변화시킴으로써 일어나는 압력파 현상
문 18. 방전가공에 대한 설명으로 옳지 않은 것만을 모두 고른 것은?
ㄱ. 스파크 방전을 이용하여 금속을 녹이거나 증발시켜 재료를 제거하는 방법이다.
ㄴ. 방전가공에 사용되는 절연액(dielectric fluid)은 냉각제의 역할도 할 수 있다.
ㄷ. 전도체 공작물의 경도와 관계없이 가공이 가능하고 공구 전극의 마멸이 발생하지 않는다.
ㄹ. 공구 전극의 재료로 흑연, 황동 등이 사용된다.
ㅁ. 공구 전극으로 와이어(wire) 형태를 사용할 수 없다.
① ㄱ, ㄷ
② ㄴ, ㄹ
③ ㄷ, ㅁ
④ ㄴ, ㅁ
③
<방전가공, EDM, electric discharge machining>
전지나 축전지 등의 전기를 띤 물체에서 전기가 밖으로 흘러나오는 현상을 '방전'이라고 하고, 이 방전을 연속적으로 일으켜 가공에 이용하는 것을 '방전 가공'이라고 한다.
<방전가공의 특징>
- 공구와 공작물 사이의 얇은 틈새에 전류를 방전시켜 금속을 제거한다.
- 스파크가 발생하여 금속을 녹이고 기화시켜 작은 크레이터를 만든다.
- 재료의 경도, 인성에 관계없이 전기 도체이면 가공이 가능하다.
- 비접촉성으로 기계적인 힘이 가해지지 않고 자동화가 가능하다.
- 복잡한 표면형상이나 미세한 가공이 가능하다.
→ 얇은 판, 가는 선, 미세 구멍, 슬릿 가공에 용이하다.
- 가공면 열변질층 두께가 균일하며 방향성이 없고 마무리 가공이 쉽다.
- 전극은 타 공작기계의 공구 역할을 하는 부분이다.
→ 전극은 구리, 흑연 등을 사용하므로 공구의 가공이 용이하다.
- 가공속도가 느리고 가공상의 전극소재에 제한이 있다.
→ 가공속도가 높으면서도 소모되는 속도는 느려야 경제적이다.
- 전극의 소모가 있으며 화재 발생에 유의해야 한다.
문 19. 주조 공정중에 용탕이 주입될 때 증발되는 모형(pattern)을 사용하는 주조법은?
① 셸 몰드법(shell molding)
② 인베스트먼트법(investment process)
③ 풀 몰드법(full molding)
④ 슬러시 주조(slush casting)
③
<풀 몰드법, full molding>
주조공정 중에 용탕이 주입될 때 증발되는 모형(pattern)을 사용하는 주조법
<셸 몰드법, shell molding>
금속으로 만든 모형을 가열하고 그 모형 위에 규사와 페놀계 수지를 배합한 가루를 뿌려 경화시켜 주형을 만드는 방법이며 주형은 상하 두 개의 얇은 조개 껍데기 모양의 셸로 만들어지므로 셸몰드 주조법이라 부른다. 사형주조법에 비하여 치수정밀도가 좋으며, 표면이 아름답다. 주로 소형 주조에 유리하고 대형 주조에는 적합하지 않으며 자동화가 가능하여 대량생산이 가능하다.
<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.
<슬러시 주조, slush casting>
코어를 사용하지 않고 금속주형으로만 속 빈 주물을 제조하는 방법으로 용융금속을 주입 후, 금형을 회전시키고 액체상태로 남은 미응고된 금속용탕을 거꾸로 쏟아 제거하는 주조법으로 장식품, 장난감 등의 주조에 이용된다.
문 20. 마그네슘(Mg)에 대한 설명으로 옳은 것은?
① 산소와 반응하지 않는다.
② 비중이 1.85로 공업용 금속 중 가장 가볍다.
③ 전기 화학적으로 전위가 높아서 내식성이 좋다.
④ 열전도율은 구리(Cu)보다 낮다.
④
<마그네슘의 특징>
- 많이 쓰이는 금속재료 중에서 가장 가볍고, 비강도(강도/중량)가 크다.
→ 휴대용 기기나 항공우주용 재료로서 매우 유리하다.
- 비중이 1.74이고, 같은 중량당 강성이 매우 크다.
→ 긴 지주나 원통구조물과 같은 것에서는 단면의 두께를 크게 할 수 있다.
- 감쇠능이 주철보다 커서 소음방지구조 재료로서 우수하다.
- 기계가공성이 좋고 아름다운 절삭면이 얻어진다.
→ 기구의 커버, 프레임, 여행가방 등에 적합하다.
- 같은 부피의 열용량이 작아서 유동성은 좋지 않다.
- 다이캐스팅에서는 주형의 가열이 적고 주조시에 생산성이 좋다.
→ 주조 후 형에서 신속하게 빼낼 수 있어서 주조 사이클이 짧다.
- 내식성은 고순도품에서는 상당히 좋다.
→ 저순도품에서는 떨어지므로 표면처리가 필요하다.
- 고온에서는 매우 활성이고, 분말이나 절삭 칩은 발화의 위험이 있다.
- 대기 중에서 내식성이 양호하나 산 및 바닷물에 침식되기 쉽다.
→ 그러나 알칼리성에는 거의 부식되지 않는다.
- Ce, Ca 등과 함께 구상흑연주철의 첨가제로 사용된다.
- 용융점(융점)은 650℃이다.
- 전기전도율은 Cu, Al보다 낮고, 강도도 작으나 절삭성은 우수하다.
- 치수안정성이 좋아 0~100℃까지 장시간에 걸쳐 치수변화가 없다.
- 소성가공성이 낮아 상온변형은 어려워서 굽힘, 휨 등이 생기지 않는다.
→ 그러나 250℃ 이상에서의 내크리프성이 Al보다 우수하다.
- 단조는 350~450℃의 비교적 높은 온도에서 한다.
- 압출은 550℃ 정도의 온도하에서 하는 것이 좋다.
'기계일반 > 국가직 9급' 카테고리의 다른 글
| 2019년 국가직 9급 기계일반 문제 및 해설 (0) | 2023.04.08 |
|---|---|
| 2018년 국가직 9급 기계일반 문제 및 해설 (0) | 2023.04.08 |
| 2016년 국가직 9급 기계일반 문제 및 해설 (0) | 2022.11.26 |
| 2015년 국가직 9급 기계일반 문제 및 해설 (0) | 2022.11.17 |
| 2014년 국가직 9급 기계일반 문제 및 해설 (0) | 2022.11.02 |
댓글