문 01. 최대응력 200MPa, 최소응력 80MPa의 반복응력이 주기적으로 작용할 때 응력진폭[MPa]은?
① 60
② 120
③ 140
④ 200
①
<응력진폭> <평균응력>
$\frac{ \sigma _{max}- \sigma _{min} }{2}$ $\frac{ \sigma _{max}+ \sigma _{min} }{2} $
문 02. 나사에 대한 설명으로 옳은 것은?
① M20 × 2 삼각나사의 피치는 20 mm이다.
② 나사의 유효지름은 피치와 줄 수를 곱한 값이다.
③ 두줄나사의 리드는 피치가 동일한 한줄나사보다 짧다.
④ 삼각나사의 종류 중 미터나사는 나사산의 각도가 60 °이다.
④
<M20 x 2>
- 나사줄수 1줄, 미터 나사, 외경 20[mm], 피치 2.0[mm]
이것만으로는 유효지름을 알 수 없으며 20mm는 나사 외경이다.
<나사의 유효지름, pitch diameter of thread>
나사 홈의 폭이 나사산의 폭과 같게 되는 가상 원통(원뿔)의 지름
<나사의 축 방향 이동거리>
거리 = n p r
- 리드는 r이 1일 때
<나사산의 각도>
- 미터 나사 60°
- 유니파이 나사(ABC나사) 60°
- 관용나사 55°
- 미터계(Tr) 사다리꼴 나사 30°
- 인치계(Tw) 사다리꼴 나사 29°
- 둥근 나사(너클나사, 원형나사) 30°
- 톱니 나사 30°, 45°
문 03. 부품의 두께를 미터계 마이크로미터로 측정한 결과이다. 사용된 마이크로미터의 분해능[mm]과 측정값[mm]은?
①
문 04. 한 축에서 다른 축으로 동력을 전달하는 동안 필요에 따라 축 이음을 단속할 수 있는 기계요소는?
① 리벳(rivet)
② 클러치(clutch)
③ 커플링(coupling)
④ 판스프링(leaf spring)
②
<리벳, rivet>
판재 등의 재료를 영구적으로 고정하는 데 사용되는 결합용 기계요소
<리벳 이음의 특징, 용접 이음과 비교>
- 열과 잔류 응력으로 인한 변형이 없다.
- 열에 약한 금속이나 얇은 판의 접합이 가능하다.
- 강판의 두께에 한계가 있고, 이음 효율이 낮다.
- 작업에 숙련도를 요하지 않으며 검사도 간단하다.
- 구멍 가공으로 인하여 판의 강도가 약화된다.
- 영구이음이라 분해, 조립이 어렵다.
<리벳이음이 파괴되는 경우>
- 리벳이 전단되는 경우
- 리벳의 열에 따라 강판이 인장파괴되는 경우
- 강판 또는 리벳이 압괴되는 경우
- 강판 끝이 전단되는 경우
- 강판 끝이 균열되는 경우
<리벳이음의 장점>
- 용접이음에서 발생되는 고열에 의한 잔류응력이 생기지 않는다.
- 취성파괴가 일어나지 않는다.
- 구조물 제작현장에서 조립하는 경우 용접작업보다 쉽다.
- 경합금과 같이 용접이 곤란한 재료에서의 체결 신뢰성이 있다.
<커플링, coupling>
운전 중에는 탈착이 불가능하고 장치한 후에는 분해하지 않으면 연결을 분리할 수 없는 기계요소
<클러치, clutch>
원동축에서 종동축으로 동력을 전달할 경우, 두 축 사이에 설치하여 원동축을 정지시키지 않으면서 동력을 끊고 연결할 수 있는 기계요소
<판 스프링, leaf spring>
두께가 길이에 비해 작은 직사각형 단면의 스프링 판을 여러 개 겹쳐 고정한 스프링이며 완충장치의 역할로 자동차의 현가장치에 사용된다.
문 05. 밀링가공에서 500 rpm으로 회전하는 밀링 커터의 날(tooth)당 이송량이 0.2 mm/날 이고, 테이블의 분당 이송속도가 200 mm/min일 때 커터의 날 수는?
① 1
② 2
③ 4
④ 10
②
<절삭속도> <분당 이송량>
$ v = \frac{ \pi DN}{1,000} $ $f=f_{z}NZ$
v: 절삭속도(m/min), t: 절삭시간(min), l: 가공길이(mm), N: rpm(rev/min), f: 분당 이송량(mm/rev), $f_{z} $: 날 수
문 06. 마멸에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
① 부식마멸은 표면과 주위 환경 사이의 화학작용이나 전해작용에 의해 발생한다.
② 피로마멸은 돌출부가 있는 단단한 표면과 연한 표면이 서로 미끄럼 운동을 할 때 발생한다.
③ 제품에 생긴 버(burr)를 제거하는 텀블링 가공은 충격마멸 현상을 제조공정에 응용한 것이다.
④ 스커핑(scuffing)은 응착마멸에서 마찰열에 의해 한 표면이 다른 표면에 용융부착되면서 떨어져 나가는 현상이다.
②
<마멸, wear>
물체 표면의 재료가 점진적으로 손실되거나, 원치 않게 제거되는 현상이다. 마멸은 공구나 금형과 공작물 사이의 접촉면 형상을 바꾸어, 가공품의 치수, 품질, 공정 자체에 나쁜 영향을 주므로, 제조공정의 기술적, 경제적인 측면에서 매우 중요하다. 가공공정에서 마멸문제의 예로는 무디어진 드릴이나 절삭공구, 마멸된 성형공구나 금형을 들 수 있다. 마멸은 표면형상을 바꾸고 가공면에 심각한 손상을 입히기도 하지만, 한편으로 이로운 측면도 있다. 즉, 마멸작용에 의해 표면의 돌출부들이 제거되므로 표면거칠기가 향상된다. 따라서 적절히 조절된 상태에서의 마멸은 일종의 연마과정으로 취급된다. 각종 기계나 엔진의 길들이기 기간 중에는 이러한 형태의 마멸이 생긴다. 기계부품은 정상적으로 사용하더라도, 특히 큰 하중이 작용하는 경우에는 마멸이 예상되므로 일부 부품은 교체를 전제로 설계한다. 이러한 부품을 마멸부품(wear part) 혹은 마멸판(wear plate)이라고 하며, 마멸되면 쉽게 교체하여 기계의 다른 부분에 손상을 주지 않도록 한다. 마멸판의 예로는 압출프레스의 실린더라이너와 냉간단조나 인발에 사용하는 금형인서트를 들 수 있다.
<응착마멸, adhesive wear>
응착결합부에 수평력(마찰력)이 작용하면, 원래 접촉면 혹은 이보다 위나 아래쪽을 따라 전단파단이 일어나서 재료의 일부가 떨어져 나가는 현상을 응착마멸이라고 한다. 이때 파단경로는 접착부의 응착강도와 두 접촉물체 중 약한 재질의 결합강도(cohesive strength)에 따라 결정된다. 응착강도는 돌출부 접촉 부위의 변형경화, 확산, 상호 고체용해도 같은 요인들에 의해 모재의 강도보다 클 경우가 많다. 따라서 파단은 주로 연한 재질 측에서 일어난다. 마멸파편은 한동안 경한 재질 측에 붙어있다가 계속되는 미끄럼 작용에 의해 궁극적으로 분리되어 마멸입자로 된다. 따라서 응착마멸을 미끄럼 마멸이라고도 한다. 과대한 하중이 작용하거나 접착부의 결합강도가 매우 강한 경우, 즉 보다 극심한 조건 하에서는 응착마멸로 인해 스커핑(scuffing, 마찰열로 한 표면이 다른 표면에 용착되면서 떨어져나가는 현상), 스미어링(smearing, 떨어져 나온 마멸입자가 다시 한쪽 혹은 양쪽 표면에 달라붙는 현상), 찢김(tearing), 골링(galling, 한 표면의 일부가 다른 표면에 붙어 벗겨지는 현상), 시저(seizure, 녹아 붙음) 같은 격렬한 마멸(severe wear) 현상이 생긴다.
<응착마멸을 감소시키는 방법>
- 응착결합이 강해지지 않도록 재료 중 하나를 경한 재료 선택
- 얇은 산화층을 형성하는 재료 사용
- 경도가 높은 피복
- 윤활
<연삭마멸, abrasive wear>
경하고 거친 표면이나 경한 돌출부가 있는 표면과, 이보다 연한 표면이 서로 미끄럼운동을 할 때 발생한다. 이 형태의 마멸기구는 마치 연삭기구처럼 미소칩(microchip)이나 슬리버(sliver)를 생성하며, 결과적으로 연한 재질의 표면에 홈이나 긁힌 자국을 남긴다. 연삭가공, 초음파가공, 입자제트가공 같은 입자가공공정은 이 원리를 이용한다. 단지 입자가공 시에는 공정변수들을 제어하여 원하는 형상이나 표면을 얻는 반면, 연삭마멸은 의도적이 아닌 원치 않는 현상이라는 점이 다르다. 순금속이나 세라믹재료들의 경우, 연삭마멸에 대한 저항성은 이들 재료의 경도값에 거의 선형 비례한다. 따라서 재료의 경도를 증가시키거나(열처리나 미세조직의 변화를 통해), 수직하중을 감소시킴으로써 연삭마멸을 줄일 수 있다. 한편, 탄성중합체나 고무재료는 원천적으로 연삭마멸에 대한 저항성이 높다. 자동차 타이어는 도로표면이 연삭 마멸을 촉진시키는 조건임에도 불구하고 긴 수명을 가지고 있다. 이러한 조건에서는 경화강이라 할지라도 오래가지 못할 것이다. 두 물체 간 마멸은 유체나 공기와 함께 분사되는 연삭입자(예: 모래)의 침식작용으로 표면 에 침식마멸(erosive wear)이 유발되는 것이다. 세 물체 간 마멸은 공작물과 금형 사이의 윤활제에 포함된 마멸입자(오랜 시간에 걸쳐 생긴)에 의해 연삭마멸이 유발된다. 또한 근처의 기계가공, 연삭작업, 환경으로부터 유입된 입자들이 윤활계통을 오염시켜 유발되기도 한다. 세 물체 간 마멸은 성형작업에 특히 중요하므로, 금속가공용 윤활유의 사용 시에는 생성된 마멸입자들을 제거하는 여과방법과 적절한 검사법이 당연히 고려되어야 한다.
<부식마멸, corrosive wear>
산화마멸 혹은 화학마멸이라고도 하며, 표면과 주위환경 사이의 화학작용이나 전해작용에 의해 야기된다. 부식 유발물질은 물, 바닷물, 산소, 산성물질이나 화학물질, 공기 중의 황화수소나 이산화황 등이다. 접촉면이 부식되면 부식물들이 미세한 마멸입자로 되어 떨어져 나온다. 접촉면에서의 미끄럼운동이나 연삭작용으로 부식층이 파괴되거나 제거되면, 새로운 부식층이 형성되고, 그 과정이 계속 반복된다. 부식마멸을 줄이려면, 내부식성이 큰 재료를 사용하거나, 주위환경을 조절하거나, 화학반응 속도가 느려지도록 작동온도를 낮춘다.
<피로마멸, fatigue wear>
표면피로마멸 혹은 표면파괴마멸이라고도 하며, 구름접촉을 하는 베어링처럼 재료의 표면이 반복하중을 받을 때 생기는 마멸 형태이다. 마멸입자는 스폴링(spalling, 표 면균열의 성장으로 표면일부가 박리되는 현상)이나 피팅(pitting, 높은 접촉압력으로 표면이 국부적으로 오목하게 패이는 현상)에 의해 형성된다. 또 다른 형태의 피로마멸은 열피로(thermal fatigue)에 의한 것으로, 냉각된 금형이 고온의 공작물과 반복적으로 접촉되는 경우처럼, 반복하중에 의한 열응력으로 표면에 균열이 생긴다(망상균열, heat checking). 이들 균열이 성장하여 만나면 표면 일부가 떨어져나가면서 스폴링이 생긴다. 이 형태의 마멸은 주로 열간가공이나 다이캐스팅용 금형에 생기기 쉽다.
<피로마멸을 줄이는 방법>
- 접촉응력을 낮춘다.
- 반복하중을 줄인다.
- 균열시작점이 되는 불순물, 개재물, 기타 결함들을 제거한다.
<프레팅 부식, fretting corrosion>
진동을 받는 기계나 회전축의 지지대와 같이 접촉면이 미소하게 운동할 때 발생한다.
<충격마멸, impact wear>
표면에 충돌하는 입자에 의해 미량의 재료가 표면으로부터 떨어져나가는 마멸이다. 충격마멸을 제조공정에 응용한 예로, 텀블링(tumbling)이나 진동에 의한 버제거 작업과 초음파 가공이 있다.
문 07. 알루미늄 산화물이나 실리콘카바이드 막대숫돌 공구를 이용하여 구멍 내면을 미세한 표면정도로 가공하는 방법은?
① 보링(boring)
② 호닝(honing)
③ 태핑(tapping)
④ 드릴링(drilling)
②
<보링, boring>
드릴로 이미 뚫어져 있는 구멍을 넓히는 공정으로 편심을 교정하기 위한 가공이며, 구멍을 축방향으로 대칭을 만드는 가공이다.
<태핑, tapping>
탭(tap)을 사용하여 암나사를 가공하는 작업(1번탭 55%, 2번탭 25%, 3번탭 20%)
문 08. 펌프 내에서 유체의 압력이 국부적으로 포화증기압 이하로 낮아져 기포가 발생했다가 고압부에서 급격히 소멸하는 과정이 반복하여 펌프의 성능을 저하시키는 원인으로 옳은 것은?
① 초킹현상
② 공진현상
③ 수격현상
④ 공동현상
④
<초킹현상, choking>
서징현상과 반대로 압축기의 출구압력이 너무 낮을 때, 즉 유량이 너무 크면 발생한다. 고압을 만들어내지 못하고 오히려 압력비가 급격히 떨어지는 현상이다.
<수격 현상, water hammering>
배관의 하류 부분에 있는 밸브를 급격하게 닫으면 유체의 흐름이 급격하게 감속되어 유체의 운동에너지가 감소된다. 즉, 운동에너지가 압력에너지로 바뀌게 되면서 배관 내에 탄성파가 왕복하면서 배관을 충격하여 파손시키거나 큰 소음을 발생시키는 것이 바로 수격현상(워터해머링)이다. 수격현상을 방지하기 위한 적정 설계 유속은 1.5~2.0m/s 이다. 특히 물의 수격현상이 문제가 되므로 수격현상을 영어로 water hammering이라고 한다.
<수격현상의 방지대책>
- 송출관 내의 유속이 느리도록 관의 지름을 크게 선정한다.
- 펌프에 플라이휠을 설치한다.
- 송출 관로에 공기실을 설치한다.
- 펌프의 급정지를 피한다.
- 밸브 조작을 서서히 한다.
<캐비테이션, cavitation, 공동 현상>
펌프의 흡입측 배관 내의 물의 정압이 기존의 증기압보다 낮아져서 기포가 발생되는 현상으로, 펌프와 흡수면 사이의 수직거리가 너무 길 때, 관 속을 유동하고 있는 물속의 어느 부분이 고온도일수록 포화증기압에 비례해서 상승할 때 발생한다.
<캐비테이션의 발생>
- 물속 어느 부분의 정압이 그때 물 온도에 해당하는 증기압력 이하일 때
→ 부분적으로 증기가 발생하는 현상이다.
→ 유체의 압력이 국부적으로 매우 낮아질 때 발생한다.
- 펌프에 물이 고속으로 유량이 증가할 때 펌프 입구에서 발생한다.
- 회전하는 프로펠러 끝단 유체의 고속·저압에서 발생한다.
- 캐비테이션수가 임계 캐비테이션수보다 낮을 때 발생한다.
- 유체에 압력파동을 만들어 주면 캐비테이션이 더 일어난다.
- 펌프와 흡수면 사이의 거리가 너무 멀 때
- 흡입양정이 크고, 액체의 온도가 높을 경우
- 날개차의 원주속도가 크고, 날개차의 모양이 적당하지 않을 경우
<캐비테이션의 영향>
- 양정곡선이 저하되며 효율곡선도 하강된다.
- 윤활작용이 감소하고 작동유의 열화가 촉진된다.
→ 소음·진동 발생, 관 부식, 임펠러 손상, 펌프의 성능 저하를 유발한다.
- 기포는 작동유에 비해 압축성이 높으므로 압축성이 증가한다.
→ 유압기기 작동이 불안정하게 된다.
<공동현상의 방지>
- 실양정이 크게 변동해도 토출량이 크게 증가하지 않도록 주의한다.
- 스톱밸브를 지양, 슬루스밸브를 사용하고 펌프의 흡입수두를 작게 한다.
- 유속을 3.5m/s 이하로 유지시키고 펌프의 설치위치를 낮춘다.
- 마찰저항이 작은 흡입관을 사용하여 흡입관 손실을 줄인다.
- 펌프의 임펠러속도(회전수)를 작게 한다. 즉, 흡입비교회전도를 낮춘다.
- 펌프의 설치위치를 수원보다 낮게 한다.
- 양흡입펌프를 사용, 즉 펌프의 흡입측을 가압한다.
- 관 내의 물의 정압을 그때의 증기압보다 높게 한다.
- 흡입관의 구경을 크게 하며 배관을 완만하고 짧게 한다.
- 펌프를 2개 이상 설치한다.
- 유압회로에서 기름의 정도는 800ct를 넘지 않아야 한다.
- 압축펌프를 사용하고, 회전차를 수중에 완전히 잠기게 한다.
문 09. 가솔린기관의 연소 과정에서 발생하는 노크(knock) 현상의 특징으로 옳지 않은 것은?
① 배기가스의 색깔이 변화한다.
② 기관의 출력과 열효율을 저하시킨다.
③ 옥탄가가 낮은 연료를 사용하면 노크 현상을 방지할 수 있다.
④ 미연소가스의 급격한 자연발화(self-ignition)에 의해 발생한 충격파가 실린더 벽을 타격한다.
③
<노크, knock>
실린더 내에 충격파(디토네이션파)가 발생하여 심한 진동을 일으키고 실린더와 공진하여 금속을 타격하는 소리를 내는 현상을 말하며 화염면이 말단가스까지 전파되기 이전에 생긴다.
<가솔린 기관에서 노크가 발생할 때 일어나는 현상>
- 배기가스의 색깔이 변화하고 연소실의 온도가 상승한다.
- 기관의 출력과 열효율을 저하시키고 금속성 타격음이 발생한다.
- 연소실의 온도가 상승하고, 배기가스의 온도는 강하한다.
- 최고 압력은 증가하나 평균유효압력은 감소한다.
<가솔린 기관에서 노킹의 원인>
- 흡입 온도와 압력이 높을 때
- 점화 시기가 빠를 때
- 실린더가 과열됐을 때
- 혼합비가 농후할 때 (약 12.5:1)
- 미연소가스의 급격한 자연발화에 의해 생긴다.
문 10. 금속의 결정구조에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
① 체심입방구조(BCC, body-centered cubic)의 배위수는 8이다.
② 면심입방구조(FCC, face-centered cubic)의 배위수는 12이다.
③ 조밀육방결정구조(HCP, hexagonal close-packed)의 배위수는 12이다.
④ 체심입방구조의 원자충진율은 면심입방구조의 원자충진율보다 크다.
④
<체심입방격자, BCC, body-centered cubic>
입방체의 8개의 구석에 각 1개씩의 원자와 입방체의 중심에 1개의 원자가 있는 결정격자이며 가장 많이 볼 수 있는 구조의 하나이다.
- 모양 구조에서 가장 중심에 원자가 있는 것
- 용융점이 높고 강도는 크지만, 전·연성은 작다.
Na Li Ta MoWCrVBa αδ (BCC)
나 리 타 공항에 모스크바 모자쓴 아델이 비씨카드 선전한다.
<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
<조밀육방격자, HCP, hexagonal-closed-packed>
정육각기둥의 각 위, 아랫면 꼭지점의 중심에, 정삼각기둥의 중심에 원자가 배열한 결정격자이다.
- 강도와 전연성이 나쁘고 가공성도 나쁘며 취성이 있다.
Co Mg Zn Ti Be Te La Zr α-Co Cd Ce
꼬 마 아 티셔츠 배에 테란 질럿잇다 알코잇니 키득세
<단위격자>
| 체심 | 면심 | 조밀 | 단순 | |
| 원자의 수 | 2 | 4 | 2 | 1 |
| 배위 수 (인접 원자수) |
8 | 12 | 12 | 6 |
| 충진율 | 68 | 74 | 74 | 52 |
문 11. 구름 베어링에서 사용하는 베어링 호칭번호의 구성요소가 아닌 것은?
① 형식 기호
② 안지름 번호
③ 접촉각 기호
④ 정격하중 번호
④
<7208 B DF P6>
7: 단열 비분리형 앵귤러 볼 베어링(형식 기호)
2: 경하중(치수 계열 기호)
B: 호칭 접촉각 32 초과 45 이하(접촉각 기호)
08: 안지름 08×5=40mm(안지름 번호)
DF: 정면 조합(조합 기호)
P6: 6급(정밀도 등급)
문 12. 강괴를 탈산 정도에 따라 분류할 때 용강 중에 탈산제를 첨가하여 완전히 탈산시킨 강은?
① 림드강(rimmed steel)
② 캡드강(capped steel)
③ 킬드강(killed steel)
④ 세미킬드강(semi-killed steel)
③
<림드강, rimmed steel>
탈산 및 기타 가스처리가 불충분한 상태의 용강을 그대로 주형에 주입하여 응고한 것. 강괴 내부에 기포가 많아 품질이 균일하지 못하므로 C가 0.3% 이하인 재료에만 쓰인다.
<캡드강, capped steel>
림드강을 변형시킨 강으로 캡(Cap)을 씌워 비등을 억제시킴으로서 테두리(Rim) 부분을 얇게 한 강이다.
<킬드강, killed steel>
페로실리콘(Fe-Si), 알루미늄(Al) 등의 강력한 탈산제를 첨가하여 충분히 탈산시킨(산소나 가스를 제거하고) 완전탈산강으로 주형에 주입하면 조용히 응고시킨 것으로 진정강이라고도 한다. 림드강처럼 기포나 편석은 없으나 표면에 수소(H₂) 가스에 의해 머리칼모양의 미세한 균열인 헤어크랙(hair crack)이나 백점(flakes)이 생기기 쉬우며, 또한 상부에 수축공이 생기기 쉽다.
<세미킬드강, semi-killed steel>
탈산 정도가 킬드강과 림드강의 중간 정도인 것이다. 상부 수축관과 기포발생이 비교적 적어 일반 구조용 강으로 많이 사용된다.
문 13. 부품을 정반 위에 올려놓고 정반면을 기준으로 하여 높이를 측정하거나 스크라이버(scriber) 끝으로 금긋기 작업을 하는 데 사용하는 측정기는?
① 사인바(sine bar)
② 블록게이지(block gauge)
③ 다이얼게이지(dial gauge)
④ 하이트게이지(height gauge)
④
<사인 바, sine bar>
길이를 측정하여 직각삼각형의 삼각함수를 이용한 계산에 의하여 임의각의 측정 또는 임의각을 만드는 기구이다.
<사인 바, sine bar>
- 45°를 초과하여 측정할 때, 오차가 급격히 커진다.
- 사인바는 삼각함수를 이용하여 각도 측정을 한다.
- 블록게이지와 함께 사용해 오차를 보정할 수 있다.
- 호칭치수는 양 롤러 간의 중심거리로 나타낸다.
<블록 게이지, block gauge>
연구소 참조용(AA형, 00급), 일반용ㆍ표준용(A형, 0급), 검사용(B형, 1급), 공작용(C형, 2급) 등 다양하게 사용된다. 길이측정의 기구로 사용되며 여러 개를 조합하여 원하는 치수를 얻을 수 있다.
<다이얼 게이지, dial gauge>
랙과 피니언 기구를 이용해서 측정자의 직선운동을 회전운동으로 변환시켜 눈금판에 나타내는 게이지. 즉, 측정자의 움직임을 확대하여 지침의 회전 변위로 변환시켜 눈금을 읽어 길이를 측정한다. 연속된 변위량을 측정할 수 있으며 원통의 진원도, 원통도, 공작물의 높낮이, 축의 흔들림 등의 측정에 사용되는 비교측정기다.
<하이트게이지, height gauge>
스케일이 부착되어 있는 직각자와 서피스 게이지를 조합한 측정기이다. 정반 표면을 기준으로 금긋기 작업을 하거나 높이를 측정하기 위해 사용하고, 종류는 HT, HB, HM형이 있다. 하이트 게이지는 스크라이버를 이용하여 측정한다. 단, HB형은 금긋기 작업이 불가하다.
문 14. 금속 빌렛(billet)을 컨테이너에 넣고 램(ram)으로 압력을 가하면서 다이(die)의 구멍으로 소재를 밀어내어, 단면이 일정한 각종 형상의 단면재와 관재 등을 가공하는 방법은?
① 압연(rolling)
② 단조(forging)
③ 인발(drawing)
④ 압출(extrusion)
④
<압연, rolling>
회전하는 한쌍의 롤러(roller) 사이로 재료를 통과시키며, 압축하중을 가하여 두께를 줄이고 단면의 형상을 변형시켜 각종 판재, 봉재, 단면재를 생산하는 가공법이다.
<단조, forging>
가공하려는 재료를 일정온도이상으로 가열하여 연하게 되었을 때 해머 등으로 압력을 가해 원하는 모양이나 크기로 가공하는 방법
<인발, drawing>
다이(die) 내의 테이퍼 구멍으로 소재를 잡아당겨서 테이퍼 구멍과 동일한 단면의 봉재, 관재, 선재를 제작하는 가공법이다. 여기서 선재인발은 지름이 6mm 이하의 얇은 선재에 적용하는 인발이다.
<압출, extrusion>
압출용기(container) 내에 AI, Cu, Zn, Mg 등의 연질 소재를 넣고 램(ram)에 압력을 가하여 다이(die)의 구멍을 통과시킴으로서 각종 봉재, 단면재, 관재 등을 뽑아내는 가공법이다.
문 15. 유체의 흐름 방향을 제어하는 밸브로 옳지 않은 것은?
① 스풀 밸브(spool valve)
② 체크 밸브(check valve)
③ 교축 밸브(throttle valve)
④ 셔틀 밸브(shuttle valve)
③
<압력제어밸브, 일의 크기를 제어>
릴리프밸브, 감압밸브, 시퀸스밸브, 카운터밸런스밸브, 무부하밸브(언로딩밸브), 압력스위치, 이스케이프밸브, 안전밸브, 유체퓨즈, 브레이크밸브
<유량제어밸브, 일의 속도를 제어>
교축밸브(스로틀밸브), 유량조절밸브, 집류밸브, 스톱밸브, 바이패스유량제어밸브, 분류밸브, 디셀러레이션밸브
<방향제어밸브, 일의 방향을 제어>
체크밸브(역지밸브), 셔틀밸브, 감속밸브, 전환밸브, 포핏밸브, 스풀밸브, 슬라이드밸브
<스풀밸브, spool valve>
매뉴얼밸브라하며 하나의 축상에 여러개의 밸브면을 두어 직선운동으로 유로를 구성하여 오일의 흐름방향을 변환하는 밸브이다.
<체크 밸브, 역지 밸브, check valve>
유체의 흐름을 한 방향으로만 흘러가도록 하는 밸브로서, 유체가 역류하는 것을 방지할 때 주로 사용한다. 대부분 외력을 사용하지 않고 유체 자체의 압력으로 조작한다.
- 수평배관용 체크 밸브: 리프트식 체크 밸브
- 수직배관용 체크 밸브: 스윙스 체크 밸브
- 수격현상을 방지 체크 밸브: 스모렌스키 체크 밸브
<교축밸브, throttle valve>
실린더로 흡입되는 혼합기의 양을 가감하는 일을 하는 밸브로서 교축후에는 온도와 압력이 강하되므로 공기속의 수증기 때문에 빙결이 생기기 쉽다.
<셔틀밸브, shuttle valve>
출구측 포트는 2개의 입구측 포트로 중 고압측과 자동적으로 접속되고, 동시에 저압측 포트를방막아 항상 고압측의 유압유만을 통과시키는 전환밸브이다.
문 16. 이상적인 열기관 사이클에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
① 카르노(Carnot) 사이클은 가역 사이클이다.
② 오토(Otto) 사이클은 불꽃점화(spark-ignition) 내연 기관의 이상 사이클이다.
③ 랭킨(Rankine) 사이클에서 응축기의 압력이 감소하면 사이클의 열효율은 감소한다.
④ 디젤(Diesel) 사이클은 1개의 등엔트로피 압축과 1개의 등엔트로피 팽창 과정을 가진다.
③
<카르노 사이클, carnot cycle>
- 가역 이상 열기관 사이클로서 열기관에서 최고의 효율을 갖는 사이클
- 열공급은 등온팽창 과정, 열방출은 등온압축 과정에서 일어난다.
- 2개의 등온변화 + 2개의 단열변화
- 등온팽창 → 단열팽창 → 등온압축 → 단열압축
- 등단등단 팽팽압압
<오토 사이클, otto cycle>
- 가솔린 기관의 이상 사이클
- 2개의 정적과정 + 2개의 단열과정
- 단열압축 → 정적가열 → 단열팽창 → 정적방열
- 단정단정 압가팽방
<디젤 사이클, diesel cycle>
- 2개의 단열과정, 1개의 정압과정, 1개의 정적과정
- 등엔트로피 압축과 팽창과정을 하나씩 가진다.
- 저속디젤기관의 이상 사이클
- 흡입 → 단열압축 → 정압가열 → 단열팽창 → 정적방열 → 배기
- 고속디젤기관의 이상 사이클은 사바테사이클
<랭킨 사이클, rankine cycle>
- 증기원동소의 이상사이클, 화력발전소 기본 사이클
- 2개의 정압과정 + 2개의 단열과정
- 단열팽창이 일어나 팽창일을 만들어내는 곳은 터빈이다.
- 터빈은 열에너지를 기계에너지로 변환한다.
- 보일러 → 터빈 → 복수기 → 펌프
- 정압가열 → 단열팽창 → 정압방열 → 단열압축
- 보터복펌 정단정단 가팽방압
랭킨 사이클(Rankine cycle)을 이상 사이클로 적용하는 단순 증기원동소의 효율을 높이는 방법은, 주어진 압력에서 과열도를 높이면 열효율이 증가되므로 보일러에서 과열시키면 효율이 향상된다. 랭킨 사이클의 효율은 초온과 초압이 높을수록, 배압이 낮을수록 증가된다.
<랭킨 사이클의 효율을 높이는 방법>
- 응축기의 압력을 낮게
- 사이클 최고 온도를 높게
- 터빈의 배출압력을 낮게
- 보일러에서의 수증기를 과열
- 보일러에서 수증기 최고압력 증가
문 17. 마찰차에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
① 정확한 속도비를 유지할 수 있다.
② 구름 접촉에 의한 회전으로 동력을 전달한다.
③ 마찰 계수를 크게 하기 위해 접촉면에 고무, 가죽 등을 붙인다.
④ 원통 마찰차는 외접하면 서로 반대방향으로 회전하고, 내접하면 서로 같은 방향으로 회전한다.
①
<마찰차, friction wheel>
2개의 바퀴를 직접 접촉시켜 서로 밀어 붙여 그 사이에서 발생되는 마찰력을 이용하여 두 축 사이에 동력을 전달하는 기계요소이다. 마찰차는 확실한 속도비를 얻을 수 없다.
<마찰차의 특징>
- 무단변속이 가능하다.
- 과부하시 약간의 미끄럼으로 손상을 방지할 수 있다.
- 미끄럼이 발생하기 때문에 효율은 그다지 좋지 못하다.
- 이가 없는 단순한 원통으로 미끄럼이 발생한다.
- 정확한 속비를 얻을 수 없다.
- 축과 베어링 사이의 마찰이 커서 축과 베어링의 마멸이 크다.
- 구름접촉으로 원동차와 종동차의 속도가 동일하게 운전된다.
<마찰차 원동차 재질이 종동차 재질보다 연한 재질인 이유>
마찰차는 직접 전동 장치, 직접적으로 동력을 전달하는 장치다. 즉, 원동차는 모터(전동기)로부터 동력을 받아 그 동력을 종동차에 전달한다. 마찰차의 원동차를 연한 재질로 설계를 해야 모터로부터 과부하의 동력을 받았을 때 연한 재질로써 과부하에 의한 충격을 흡수할 수 있다. 만약 경한 재질이라면, 흡수보다는 마찰차가 파손되는 손상을 입거나 베어링에 큰 무리를 주게 된다. 결국, 원동차를 연한 재질로 만들어 마찰계수를 높이고 위와 같은 과부하에 의한 충격 등을 흡수하게 된다. 또한, 연한 재질뿐만 아니라 마찰차는 이가 없는 원통 형상의 원판을 회전시켜 동력을 전달하는 것이기 때문에 미끄럼이 발생한다. 이 미끄럼에 의해 과부하에 의한 다른 부분의 손상을 방지할 수도 있다.
문 18. 다음 설명에서 (가)～(다)에 들어갈 내용을 순서대로 바르게 나열한 것은?
금속 재료는 외력에 의해 변형하며 가해지는 외력이 (가) 를 넘게 되면 외력을 제거하여도 변형이 남게 된다. 외력을 제거하면 원상태로 돌아오는 변형을 (나) 이라 하고, 외력을 제거하여도 영구적으로 돌아오지 않는 변형을 (다) 이라 한다.
① 탄성 계수 / 탄성 변형 / 소성 변형
② 탄성 한도 / 탄성 변형 / 소성 변형
③ 탄성 계수 / 소성 변형 / 탄성 변형
④ 탄성 한도 / 소성 변형 / 탄성 변형
②
문 19. 인장시험에서 시편의 초기 단면적이 400$mm^2$이고 파단 후의 단면적이 300$mm^2$일 때 단면 감소율[%]은?
① 25
② 33
③ 50
④ 75
①
문 20. 선반 작업 중 널링(knurling)에 대한 설명으로 옳은 것은?
① 축에 직각인 부품 끝단을 평평한 표면으로 가공하는 작업이다.
② 공구를 회전축과 경사지게 이송시켜 외면 또는 내면을 절삭하는 작업이다.
③ 이전 공정에 의해서 생성된 구멍이나 원통 내부를 확대하는 작업이다.
④ 미끄럼 방지용 손잡이와 같이 원통 외면에 규칙적인 형태의 무늬를 만드는 작업이다.
④
<외경절삭, turning>
축, 스핀들, 핀, 핸들 등 각종 기계부품의 외면을 곧은 형상, 굽은 형상, 홈이 있는 형상, 원뿔 형상 등으로 가공하는 선삭작업
<단면절삭, facing>
다른 부품과 연결할 목적으로 단면을 편평하게 가공하거나, O-링자리 같은 단면 홈을 가공하는 작업
<총형공구, form tool>
기능 혹은 외양 상의 이유로 형상을 가진 제품을 이와 동일한 형상의 총형공구로 가공하는 작업
<보링, boring>
드릴로 이미 뚫어져 있는 구멍을 넓히는 공정으로 편심을 교정하기 위한 가공이며, 구멍을 축방향으로 대칭을 만드는 가공이다.
<드릴링, drilling>
구멍을 뚫는 작업. 구멍의 치수정확도와 표면정도를 향상시키려면 보링작업이나 태핑작업을 추가함
<절단, parting, cutting-off>
부품의 한쪽 끝을 잘라서 개별부품으로 후속가공용 슬러그
<널링, knurling>
미끄러짐을 방지할 목적으로 손잡이 부분을 거칠게 하는 것과 같이 원통형 표면에 규칙적인 모양의 무늬를 새긴다.
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