문 01. 아래에서 설명하고 있는 금속 재료의 기계적 성질로 가장 옳은 것은?
이 성질은 재료가 작용하는 힘에 대하여 파괴되지 않고 하중에 견디는 정도를 나타내며 인장하중, 전단하중, 비틀림하중, 피로하중 등의 하중이 가해짐에 따라 이 성질의 하위 분류를 정의할 수 있다.
① 강도
② 경도
③ 인성
④ 연성
①
문 02. 2개 이상의 기계요소를 하나로 체결하는 결합용 기계요소를 아래에서 모두 고른 것은?
ㄱ. 리벳
ㄴ. 베어링
ㄷ. 마찰차
ㄹ. 코터
① ㄱ, ㄴ
② ㄱ, ㄹ
③ ㄴ, ㄷ
④ ㄷ, ㄹ
②
<결합용 기계요소, 체결용 기계요소>
나사, 키, 핀, 코터, 멈춤링, 리벳, 용접 등
<동력 전달용 기계요소>
축, 커플링, 클러치, 베어링, 마찰차, 벨트, 체인과 스프로킷 휠, 로프, 기어, 캠, 링크 등
<동력 제어용 기계요소>
스프링, 클러치, 브레이크 등
<운동용 기계요소>
축, 클러치 등
문 03. 한국 산업 표준(KS)의 대분류 A부문에서 D부문까지 순서대로 바르게 나열한 것은?
②
<KS 분류 기호>
A: 알파벳 A는 기본
B: 볼트는 기계
C: 쿨롱쿨롱 전기
D: 다이아몬드는 귀금속
E: 이광수 광산
F: 곡괭이 닮아서 토건
G: 일용품을 많이 쓰면 G구가 아픔
H: 식료품 햄버거의 H
J: 재 생물
K: 래퍼 키썸유 섬유
L: 에이핑크 LOVE업 요업
M: M자탈모가 오면 화학약품 발라야함
P: P가나면 병원감 의료
R: 리어카타고 수송
V: 앞에서 본 배모양 닮음 조선
W: Wing 날개 항공
X: 염색체에는 정보가 들어있음
문 04. 합금강의 종류와 용도를 옳게 짝지은 것은?
① 쾌삭강 - 고속 절삭 공구
② 불변강 - 바이메탈, 시계 진자, 계측기 부품 등
③ 고속도강 - 기어, 축, 피스톤 핀, 스플라인축 등
④ 스테인리스강 - 고온 전기 저항재
②
<절삭성을 증가시키는 것>
인(P), 황(S), Pb(납) 등이다. 인(P), 황(S), Pb(납) 등을 첨가하여 절삭성을 향상시킨 것을 쾌삭강이라고 하며 각각 인 쾌삭강, 황 쾌삭강, 납 쾌삭강 등으로 부른다.
<불변강, invariable steel>
고니켈강이라고도 하며, 주위의 온도가 변하더라도 재료가 가지고 있는 탄성계수 및 선팽창계수가 변하지 않는 강을 말한다. 인바, 엘린바, 플래티나이트, 초인바, 코엘린바 등이 있다.
<인바, invar>
Fe-Ni 36 %의 합금으로서 상온에 있어서 선팽창계수(길이방향)가 대단히 적고, 내식성이 매우 좋다. 주로, 줄자, 표준자, 시계의 추, 온도조절용 바이메탈 등의 재료로 쓰인다.
<엘린바, elinvar>
Fe-Ni 36%, Cr 12%의 합금으로서 탄성계수는 온도 변화에 의해서도 거의 변하지 않고 선팽창계수도 작다. 엘린바란 탄성불변이라는 의미를 가지고 있다. 용도로는 지진계, 고급시계, 정밀 저울 등의 스프링 및 기타정밀 기계의 재료에 적합하다.
<콘스탄탄, constantan>
구리(Cu) 55 ~ 60%, 니켈(Ni) 40 ~ 45% 정도의 합금으로 온도계수가 작고 전기저항이 커서 전기저항선이나 열전대의 재료로 많이 사용된다.
<플래티나이트, platinite>
Fe-Ni 44 ~ 48%의 합금으로 선팽창계수가 매우 작으며 유리와 백금의 선팽창계수가 거의 비슷하다. 용도는 전기의 도입선에 사용된다.
<고속도강, high speed steel, SKH)
500~600℃ 고온에서도 경도가 저하되지 않고 내마멸성도 커서 고속절삭의 공구로 적당한다. 일명, 하이스(H.S.S) 라고도 하며, W계와 Mo계가 있다.
<텅스텐 고속도강, W계>
주성분이 0.8% C, 18% W, 4% Cr, 1% V로 된 고속도강으로 18(W)-4(Cr)-1(V) 형이라고도 한다. 풀림온도
는 800~900℃, 담금질 온도는 1,260~1,300℃(1차 경화), 뜨임온도는 550~580℃(2차 경화)이다.
<몰리브덴 고속도강, Mo계>
3.0~10 % Mo을 함유한 고속도강으로 1.2~11% W를 첨가하고 그만큼 Mo를 감소시킨 것으로, 값이 싸서 절삭공구재료로 많이 쓰인다.
<스테인리스강을 조직에 따라 분류할 때의 기준조직>
- 페라이트계(Cr계, 강자성체)
- 마텐자이트계(Cr-Ni계, 강자성체)
- 오스테나이트계(Cr계, 18-8, 비자성체)
<오스테나이트계>
스테인리스강의 대략 70%를 차지하고 Cr(18)+Ni(8)의 표준 스테인리스강의 조직으로 상온의 열처리하지 않은 조직이다.
<오스테나이트계 스테인리스강의 특징>
- 자성이 없고(비자성체) 용접성이 좋다.
- Cr-Ni계, Cr 18%, Ni 8%를 함유
- 18-8형 STS강이라고도 함
- 내식성이 우수하고 공식을 방지하기 위해 할로겐이온의 고농도를 피함
- 입계부식 방지를 위하여 고용화처리를 하거나 Nb, Ti, V을 첨가
<페라이트계 스테인리스강, Cr계>
- 강에 Cr이 18% 함유한 조직으로 열처리하지 않은 조직이다.
- 강인성과 내식성이 있고 열처리에 의하여 경화할 수 있다.
- 표면을 잘 연마한 것은 공기 중 또는 수중에서 녹슬지 않는다.
- 유기산과 질산에는 침식하지 않으나 다른 산류에는 침식된다.
- 오스테나이트계에 비하여 내산성이 작다.
- 담금질 상태의 것은 내식성이 좋다.
→ 풀림상태 또는 잘 연마하지 않은 것은 녹슬기 쉽다.
- 침탄효과가 아주 좋은 편이다.
<마텐자이트계>
철에 Cr이 11.5% 함유한 담금질 조직으로 Cr 13% 강의 열처리 조직이다.
<듀플렉스 조직>
듀얼조직인 오스테나이트+페라이트의 혼합조직으로 강도 및 내식성이 좋아 내해수용, 고강도용 스테인리스강으로 사용되고 있다.
문 05. <보기>의 마이크로미터 측정값[mm]은? (단, 스핀들 나사의 피치는 0.5[mm]이고 심블의 원둘레를 50등분 하였다.)
① 7.37
② 7.57
③ 7.87
④ 8.37
③
문 06. 선반의 주요 부분에 해당하는 설명으로 가장 옳은 것은?
① 선반의 4대 주요 부분은 주축대, 심압대, 베드, 테이블이다.
② 베드는 주로 주철로 제작되며, 제품의 정밀도에 큰 영향을 미친다.
③ 심압대 위에 공구대를 설치한다.
④ 주축의 맞은편에 자리하는 것은 왕복대다.
②
① 선반의 4대 주요부분은 주축대, 왕복대, 심압대, 베드이다.
③ 새들 위에 공구대를 설치한다.
④ 주축의 맞은편에 자리하는 것은 심압대다.
문 07. 기어 절삭 방법에 대한 설명으로 가장 옳지 않은 것은?
① 총형커터에 의한 가공은 기어의 치형과 같은 형상의 공구를 이용하여 기어를 가공하는 방식으로 상대적으로 가공 정밀도가 높지 못하다.
② 호빙머신은 호브라는 공구와 공작물을 동시에 회전시키며 공작물을 축방향으로 이동하여 기어를 절삭한다.
③ 기어 셰이빙은 가공된 기어의 표면을 정밀하게 다듬질하는 가공법으로 정밀한 치형의 기어를 얻을 수 있다.
④ 창성에 의한 가공법은 사이클로이드 치형으로 가장 정확하게 가공할 수 있고 기어를 능률적으로 가공할 수 있다.
④
<총형 절삭법, form cutting>
제작하고자 하는 기어치형 사이의 공간과 동일한 형상을 한 총형밀링커터로 절삭하는 방법이다. 회전하는 커터를 이두께 방향으로 이송시키면서 적절한 적당한 절삭깊이로 절삭하며, 하나의 치형이 완성되면 커터를 빼고 기어 소재를 다음 치형위치까지 회전시키고, 기어의 모든 치형이 완성될 때까지 이 과정을 반복한다. 브로칭가공법도 기어 제작에 활용되며, 특히 내접기어의 제작에 적합하다. 이 방법은 가공속도가 빠르고 우수한 치수정확도와 표면정도를 가진다. 그러나 브로치 가격이 고가이고 기어의 크기가 바뀜에 따라 별도의 브로치가 필요하므로, 주로 대량생산에 적합하다.
<호브를 이용한 기어가공>
호브를 이용한 기어가공에서는 호브공구가 기어축에 평행한 방향으로 왕복이송과 회전운동을 하여 절삭하며, 가공될 기어는 회전이송을 한다.
<기어 셰이빙, Gear Shaving>
피치가 정확한 고속도가의 셰이빙 커터를 다듬질할 기어 사이에 일정한 각도를 유지하면서 서로 물림운동을 시켜 미세절삭을 통해 잇면을 정밀하게 다듬 가공하는 것으로써, 기어재료는 일반적으로 열처리되지 않은 HRC 35이하의 것이다. 커터는 래크형 셰이빙 커터와 피니언형 셰이빙 커터가 있으며 기어연삭보다 가공시간이 짧고, 가공 정밀도가 높으며 작업이 쉬우며 대량생산에 적합하다는 장점이 있다.
<창성에 의한 기어가공>
인벌류트 곡선의 성질을 응용한 정확한 기어절삭 공구를 기어의 소재와 함께 회전운동을 주며 축방향으로 왕복운동을 시켜 절삭한다.
<창성법, generation method>
- 래크 커터를 사용한 마그식 기어 셰이퍼
- 피니언 커터를 사용한 펠로즈식 기어 셰이퍼
- 호브(hob)를 사용한 호빙머신
→ 스퍼기어, 헬리컬기어 등을 깎을 수 있다.
문 08. 용접법에 대한 설명으로 옳은 것을 모두 고른 것은?
ㄱ. 가스용접은 가연성 가스인 아르곤가스와 산소를 혼합하여 연소 시 발생되는 열을 이용하여 모재와 용가제를 용융시켜 접합시키는 용접법이다.
ㄴ. 납땜은 모재보다 용융점이 높은 금속을 모재 사이에 녹여 넣어 금속을 접합시킨다.
ㄷ. 피복아크용접은 피복제를 입힌 용접봉과 모재 사이에 발생하는 아크열로 모재와 용접봉을 녹여 접합하는 용접법이다.
ㄹ. 전기저항용접은 용접모재를 서로 접촉시킨 후 통전시켜 모재가 가열되었을 때 상호 간에 큰 압력을 가하여 모재를 접합시키는 용접법이다.
① ㄱ, ㄴ
② ㄱ, ㄹ
③ ㄴ, ㄷ
④ ㄷ, ㄹ
④
<가스 용접, gas welding>
아세틸렌, 수소, 석탄, 프로판 등의 가연성 가스와 지연성 가스인 산소를 혼합 연소시켜 발생하는 불꽃의 열을 이용하여 모재를 용융시켜 접합하는 용접법
<가연성 가스의 종류>
수소, 메탄, 프로판, 에탄, 아세틸렌, 일산화탄소 등
- (가연)(아)~ (메)(에)(일) (수)(프) 먹자!
- 가연이는 매일 수프먹음
<가스용접의 특징>
- 토치의 크기, 화염의 크기조절이 용이하여 가열이 자유롭다.
- 전원설비가 필요치 않고 이동이 자유롭다.
- 유해광선의 발생률이 적다.
- 박판용접에 적합하다.
- 비철합금, 저융점금속의 용접이 용이하다.
- 열집중성이 낮으므로 아크용접에 비해 온도가 낮다.
- 열효율이 낮아서 용접속도가 느리다.
- 용접부의 기계적 강도가 떨어진다.
- 변형이 크다.
<납땜, soldering, 납접>
고체상태의 모재이음면에 용융점이 낮은 금속(납, Pb)을 용가재로 사용하여 용가재의 표면장력에 의하여 생기는 흡입력으로 접합시키는 방법이다. 모재를 용융시키지 않고 별도로 용융금속을 접합부에 넣어 용융접합시키는 방법이다.
문 09. 인베스트먼트 주조 방법(investment casting) 공정의 일부 내용이다. 공정 순서대로 바르게 나열한 것은?
ㄱ. 슬러리 상태의 주형 재료를 피복하여 외형을 만든다.
ㄴ. 원형을 용융 제거하고 공간을 만든다.
ㄷ. 가용성의 원형을 만든다.
ㄹ. 용융 금속(쇳물)을 주입하여 주물을 제조한다.
① ㄱ → ㄴ → ㄷ → ㄹ
② ㄱ → ㄹ → ㄷ → ㄴ
③ ㄷ → ㄱ → ㄴ → ㄹ
④ ㄷ → ㄴ → ㄹ → ㄱ
③
<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.
<인베스트먼트 주조의 특징>
- 모형을 왁스로 만들어 로스트 왁스 주조법이라고도 한다.
- 일반적으로 제품 크기나 무게에 제한이 있다.
- 기계가공이 어려운 제품에 적합하다.
→ 밀링커터, 터빈 날개, 제트 노즐, 경질합금 등
- 주물의 치수가 정확하고 표면이 깨끗하다.
- 모형(pattern)은 열에 녹아 없어지는 왁스 등을 사용해 만든다.
→ 양초, 합성수지, 왁스, 파라핀 등의 재료로 만든다.
- 공정이 까다롭고 복잡하여 제조비가 다른 주조법에 비해 비싸다.
- 고온합금으로 제품을 제작할 때는 세라믹으로 주형을 만든다.
- 주형이 만들어진 다음 용융금속이 주입되기 전, 주형을 가열하여 녹인다.
<인베스트먼트 주조 공정 순서>
- 가용성의 원형을 만든다.
- 슬러리 상태의 주형 재료를 피복하여 외형을 만든다.
- 원형을 용융 제거하고 공간을 만든다.
- 용융 금속(쇳물)을 주입하여 주물을 제조한다.
문 10. 순철에 대한 설명으로 옳은 것을 모두 고른 것은?
ㄱ. 순철은 강도가 높아 기계 구조용 재료로 사용된다.
ㄴ. 순철의 3가지 동소체는 α-철, γ-철과 δ-철이다.
ㄷ. 1,000℃ 순철의 결정구조는 면심입방격자(FCC)이다.
ㄹ. 큐리점(Curie point)은 α-철에서 γ-철로의 변태온도와 같다.
① ㄱ, ㄴ
② ㄱ, ㄹ
③ ㄴ, ㄷ
④ ㄷ, ㄹ
③
<순철, pure iron>
고용체라고도 하는 페라이트조직이며, α철에 최대 0.0218% C 까지이다. 이론적인 순수한 철은 존재하기 힘들기 때문에 일반적으로 탄소가 0.02% 이하로 함유된 상태를 순철이라고 한다.
<순철의 특징>
- 연성이 풍부하고 단접성과 용접성이 좋다.
- 연신율, 단면수축률, 충격값, 인성이 크다.
- 인장강도와 항복점이 작아 구조용으로는 사용할 수 없다.
- 고온에서 산화가 심하고, 습기와 산소가 있으면 상온에서도 부식한다.
→ 바닷물, 화학약품에 대한 내식성이 작고 산(acid)에 취약하다.
- 항자력이 낮고 투자율이 높으며, 상온에서는 자성을 갖는다.
→ 자기변태를 통해 자성을 잃어버린다.
- 유동성과 열처리성이 불량하다.
<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
<평형상태도에서 나타나는 반응>
공석: γ → α + Fe₃C, 0.77C , 723℃ , 펄라이트(오→페시=펄) A₁
공정: 액 → γ + Fe₃C, 4.3C , 1,130℃, 레데뷰라이트
포정: δ + 액 → γ , 0.17C , 1,495℃
자기변태점(큐리점, A₂): 768℃
문 11. 불림(normalizing) 열처리에 대한 설명으로 가장 옳은 것은?
① 고주파 전류를 이용하여 표면만 급속히 가열하고 급랭시켜 표면을 단단하게 하는 열처리 기법이다.
② $A_0$ 변태점 또는 $A_{cm} $ 변태점 이하 50~60℃의 높은 온도로 가열하고 일정 시간 유지한 후 공랭처리한다.
③ 담금질 후 깨지기 쉬운 상태의 강의 내부응력을 제거하고 인성을 증대시키기 위해 실시하는 열처리 기법이다.
④ 단조된 재료나 강 주물 내부의 응력을 제거하거나 결정 조직을 균일화시키기 위해 실시하는 열처리 기법이다.
④
<불림, normalizing>
강을 $A_3$, 변태점 또는 $A_{cm} $ 선보다 30~50 ℃ 높은 온도로 가열하고 일정한 시간을 유지하면 균일한 오스테나이트 조직으로 된다. 그 다음, 안정된 공기중에서 냉각시키면 미세하고 균일한 표준화된 조직을 얻을 수 있는데 이러한 열처리를 불림이라 한다.
문 12. 구성인선 또는 빌트업 에지(built-up edge)에 대한 설명으로 가장 옳지 않은 것은?
① 공구의 윗면 경사각이나 절삭 속도를 작게하고, 절삭 깊이를 크게 하여 방지할 수 있다.
② 주로 연강이나 알루미늄과 같은 재질이 연한 재료를 가공할 때 발생한다.
③ 발생, 성장, 최대 성장, 분열, 탈락의 과정을 반복한다.
④ 절삭 가공 시 발생한 칩의 일부가 공구의 날 끝에 달라붙어 절삭날과 같은 작용을 하는 것이다.
①
<구성인선, built up edge>
연강, 스테인리스강 및 알루미늄과 같은 연한 재료를 절삭할 때 절삭공구의 날끝에 매우 단단한 물질이 부착되고 이것 때문에 깎여진 면에도 군데군데 그 흔적이 나타나는데 이것은 칩의 일부가 절삭력과 절삭열에 의한 고온, 고압으로 날끝에 녹아 붙거나 압착된 것으로 이것을 구성인선이라 한다.
<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 13. 각각의 작업에 대한 설명으로 가장 옳은 것은?
① 트루잉: 연삭숫돌의 모양을 정확하게 하는 작업이다.
② 풀러링: 리벳 머리의 둘레 부분을 정으로 때리는 작업이다.
③ 코킹: 스냅 공구로 리벳 머리를 만드는 작업이다.
④ 드레싱: 트루잉 후에 반드시 해야 하는 작업이다.
①
<트루잉, truing>
연삭숫돌은 연삭가공 중에 입자가 탈락하므로 숫돌의 형상이 처음과는 약간 다른 형태로 된다. 특히 나사나 기어의 연삭, 윤곽연삭 등은 정확한 숫돌의 형상이 필요하므로 숫돌의 형상을 수시로 교정하여야 하는데 이 교정작업을 트루잉(truing)이라한다.
<플러링, fullering>
플러링은 코킹 후 기밀을 더욱 완전히 하는 목적으로 강판과 같은 두께의 플러링 공구로 옆면을 치는 작업을 말한다. 따라서 코킹 및 플러링의 목적은 기밀의 유지이다.
<코킹, caulking>
일반적으로 5mm 이상의 판에 적용하여 기밀을 유지한다. 5mm 이하의 너무 얇은 판이라면 판이 뭉개지는 불상사가 일어날 수 있다. 즉, 코킹은 기밀을 필요로 할 때, 리벳 공정이 끝난 후 리벳머리 주위 및 강판의 가장 자리를 해머로 때려 완전히 Seal을 하는 작업을 말한다.
<드레싱, dressing>
연삭숫돌에서 로딩(loading, 눈매움)이나 글레이징(glazing, 무딤)이 일어나면 절삭상태가 나빠지므로 연삭숫돌의 표면에서 이와 같은 숫돌입자를 제거해야 한다.
문 14. 원동기에 의해 케이싱 내 임펠러를 고속 회전시켜 발생한 원심력을 통해 유체를 흡입하고 압력, 속도 에너지를 가하여 원하는 위치에 유체를 이동시키는 펌프의 명칭은?
① 기포 펌프
② 축류 펌프
③ 왕복 펌프
④ 원심 펌프
④
<기포 펌프, airlift pump>
기포펌프는 양수관을 물속에 넣고 공기관을 통하여 압축공기를 분출시키면 기포가 발생되어 양수관 속은 비중량이 물보다 적은 물과 공기의 혼합물로 차게 된다. 이러한 부력의 원리에 의해 양수관 속의 혼합물을 높은 곳으로 송출시키는 구조로 되어 있다.
<기포펌프의 특징>
- 구조가 매우 간단하고, 공기압축기 이외에는 운동하는 부분이 없다.
- 모래 같은 이물질이 포함되어 있어도 고장이 적고, 양수가 확실하다.
- 펌프의 효율이 20~40% 정도로 낮다.
- 온천수, 석유, 정화조 물 등을 끌어올리는데 주로 사용된다.
<축류 펌프, axial flow pump>
축류펌프는 물속에서 회전하는 날개양면에 생기는 압력차에 의하여 양수하는 펌프이다. 회전차의 날개는 크고 넓으며 선풍기의 날개와 같은 형상으로 되어 있다. 이 날개가 회전함으로서 발생하는 양력에 의하여 유체가 압력에너지와 속도에너지를 주어 유체는 날개차의 축방향으로 유입하여 축방향으로 유출한다. 날개차에서 나온 유체의 속도에너지를 압력에너지로 변환시키는 데에는 안내날개를 사용한다.
<왕복펌프의 종류>
피스톤형과 플런저형이 있다. 전자는 저압의 경우, 후자는 고압의 경우에 사용되며, 이 2종류가 공업용으로 많이 쓰인다. 그 밖에 가정용 수동펌프로 쓰이는 버킷펌프가 있는데 이것은 피스톤의 중앙부에 구멍을 뚫어 여기에 밸브를 설치한 것이다.
<버킷 펌프, bucket pump>
가정용 수동펌프로 쓰이며, 피스톤의 중앙부에 밸브를 설치한 왕복 펌프의 일종이다. 버킷 펌프의 유체 흐름은 버킷을 끌어올리면 복주기의 아래쪽에 고인 복수가 공기와 더불어 흡입구로부터 흡입 밸브를 열고 실린더 하부로 들어온다. 버킷을 내리면 실린더 하부의 복수와 공기는 버킷 밸브를 열고 상부로 올라와서 송출 밸브를 거쳐 외부로 송출된다.
<다이어프램 펌프, diaphragm pump>
왕복 펌프의 하나로 진흙이나 모래가 많은 물 또는 특수 용액 등을 이송하는 데 주로 사용하며, 고무막을 상하로 운동시켜 퍼올리는 방식이다. 그랜드가 없고 누설을 완전히 방지할 수 있으므로 화약액 등에 주로 사용되며, 이물질이 혼입되지 않아야 하는 식품제조 공정에서 사용되기도 한다.
<원심 펌프, centrifugal pump>
원심펌프는 한 개 또는 여러개의 회전하는 회전차에 의하여 액체의 펌프작용, 즉 액체의 수송작용을 하거나 압력을 발생시키는 펌프이다. 이 펌프는 회전차를 고속회전시키면 액체가 회전차의 중심에서 흡입되어 원심력에 의해 바깥둘레를 향해 흐르게 된다. 따라서 중심부에 있던 액체가 원심력에 의하여 바깥쪽으로 흘러나가 중심부의 압력은 낮아져서 진공에 가까워지고, 흡입관 안의 액체는 대기압력에 의해 회전차 중심을 향해 흘러들어오게 된다. 이와 같은 원리에 따른 원심력의 작용으로 액체의 압력을 증가시켜 양수하는 펌프가 원심펌프이다.
<원심펌프의 특징>
- 고양정에 적합하고, 원심력에 의하여 유체를 압송한다.
- 용량에 비하여 소형이고 설치면적이 작다.
- 흡입, 토출밸브가 없고 액의 맥동이 없다.
- 기동 시 펌프내부에 유체를 충분히 채워야 한다.
- 서징현상, 캐비테이션 현상이 발생하기 쉽다.
문 15. 와셔의 사용 조건으로 가장 옳지 않은 것은?
① 볼트 구멍이 볼트 지름보다 너무 큰 경우
② 볼트와 너트의 접촉면이 고르지 못한 경우
③ 볼트의 죔 압력이 충분한 경우
④ 너트가 풀릴 우려가 있을 경우
③
<와셔, washer>
볼트나 너트 밑이나 부품과의 사이에 삽입하여 점 하중을 고르게 분산시키기 위해 사용한다.
<와셔의 사용 목적>
- 볼트 머리의 지름보다 구멍이 큰 경우
- 너트의 풀림 방지를 위해
- 접촉면이 고르지 못하며 경사가 졌을 때
- 볼트나 너트의 자리가 다듬어지지 않았을 경우
문 16. 아래 설명에 해당하는 스프링으로 가장 옳은 것은?
· 자동차와 전동차 등에 많이 사용된다.
· 경량이지만 스프링에 축적된 에너지가 크다.
· 비틀림 하중을 받는 데 사용되는 막대 모양의 스프링이다.
① 코일 스프링
② 판 스프링
③ 토션 바
④ 공기 스프링
③
<코일 스프링, coil spring>
봉재를 나선상으로 강은 스프링으로 압축, 인장, 비틀림 등 여러 종류가 있다. 거의 압축하중을 받아 인장응력이 거의 없기 때문에 무시해도 된다.
<판 스프링, leaf spring>
두께가 길이에 비해 작은 직사각형 단면의 스프링 판을 여러 개 겹쳐 고정한 스프링이며 완충장치의 역할로 자동차의 현가장치에 사용된다.
<토션 바, torsion bar>
비틀림 하중을 받는 데 사용되는 막대 모양의 스프링이다. 단위중량당 에너지 흡수율이 크고 경량이고 구조가 간단하다.
<토션 바의 특징>
- 에너지흡수율이 크고 경량이며 구조가 간단하다.
- 큰 에너지를 축적할 수 있다.
- 막대의 하단을 비틀면 발생하는 비틀림 변형을 이용한다.
- 가공이 어렵고 비용이 비싸다.
- 용도는 자동차의 현가장치에 대표적으로 사용된다.
<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 17. 탄소강에 기계적 성질을 개선하기 위하여 첨가하는 합금원소의 효과로 가장 옳지 않은 것은?
① 몰리브덴(Mo)은 담금질 깊이를 깊게 하고 크리프 저항과 내식성을 증가시키며 텅스텐(W)과 비슷한 용도로 사용된다.
② 크롬(Cr)은 함유량이 적어도 강도와 경도를 증가시키는 효과가 있고, 함유량이 많아지면 내식성, 내열성, 내마멸성도 증가시킨다.
③ 망간(Mn)의 함유량이 적으면 황(S)과 비슷한 효과가 있으나 함유량이 많아지면 경도와 내마모성을 크게 증가시키며, 특히 저온에서의 강도와 경도를 증가시킨다.
④ 규소(Si)의 함유량이 적을 때는 강도와 경도를 조금 향상시키나 함유량이 많아지면 내마모성이 증가되고 전자기적 성질도 개선시킨다.
③
<몰리브덴, Mo>
- 은백색의 금속으로, 융점과 탄성계수가 높다.
- 열충격에 대한 내성, 열·전기 전도도가 우수하다.
- 강, 내열금속의 주물, 단련제품에 강도, 인성, 내부식성을 갖게한다.
- 강인성을 증가시키고, 질량효과를 감소시킨다.
- 공구마모가 증가하고 절삭성이 감소한다.
- 고온에서 강도, 경도의 저하가 적으며 담금질성을 증가시킨다.
- 뜨임메짐(취성)을 방지한다.
- 담금질 깊이를 깊게 하고 크리프 저항을 증가시킨다.
- 로켓·제트엔진, 벌집구조재(honeycomb), 전자부품, 전열선 등 사용
- 주로 첨가되는 합금원소는 티타늄과 지르코늄이다.
- 500℃ 이상에서 산화저항성이 떨어지므로 보호피복이 필요하다.
<크롬, Cr>
- 탄화물을 만들기 쉽고 탄산물을 안정시키고 흑연화를 방지한다.
- 경도, 내마모성을 증가시키며, 담금질성이 좋다.
- 내식성, 내산성, 내열성 및 자경성을 크게 증가시킨다.
<망간, Mn>
- 황(S)와 결합하여 절삭성을 개선하고, 적열 취성을 방지한다.
- 고온에서 결정립 성장을 방지한다.
→ 연신율의 감소를 억제시키고 강도, 경도를 증가시킨다.
- 흑연화를 방지하고 담금질 효과를 향상시킨다.
- 강의 점성을 증가시켜 주조성과 고온 가공성을 향상시킨다.
- 탄소강에서 내마멸성을 증가시킨다.
- 탄소강의 인성을 증가시키고, 열처리에 의한 변형을 감소시킨다.
- 가스 침탄법에서 침탄층의 깊이를 증가시킬 수 있다.
- 단단하면서 인성을 유지하려고 하는 가공 경화능을 향상시킨다.
- 페라이트에 고용되면 고온강도와 피로 강도를 증대시킨다.
- 오스테나이트에 고용되면 담금질성을 향상시킨다.
- 오스테나이트 조직을 유지시켜 인성을 향상시킨다.
<저망간강, ducole steel>
0.2~1.0% C, 1~2% Mn의 저 Mn강으로서 펄라이트 Mn강 또는 듀콜강이라고 부르며 비교적 경도가 크고 연신율도 저하되지 않아 일반구조용에 널리 사용된다. 인장강도가 대단히 크고, 전연성의 감소가 비교적 적다.
<규소, Si>
- 선철과 탈산에서 잔존하며 보통 0.1 ~ 0.35% 를 함유한다.
- 강의 인장강도, 경도, 탄성한계를 증가시킨다.
- 연신율, 충격치를 감소시킨다.
- 단접, 용접성 및 냉간 가공성을 저하시킨다.
- 결정입자를 조대화시키며 소성을 감소시킨다.
- 함유량이 많아지면 내식·내마모·내열·전자기적 성질을 향상시킨다.
문 18. 아래의 재료를 무기재료와 유기재료로 옳게 짝지은 것은?
ㄱ. 세라믹 ㄴ. 폴리에틸렌 ㄷ. 에폭시
ㄹ. 석면단열재 ㅁ. 유리 ㅂ. 페놀
①
<무기재료의 종류>
- 화학이 진행되기 이전부터 있던 재료
- 천연자원으로부터 정제등에서 입수하는 것
- 광물, 대부분의 유리, 대부분의 금속, 세라믹, 석면단열재
<유기재료의 종류>
- 플라스틱이나 약품 등, 대체로 석유에서 합성되는 것
문 19. <보기>의 스퍼기어의 모듈은?
① 1
② 2
③ 3
④ 4
②
<기어의 피치원지름> <기어의 이끝원지름>
$D=mZ$ (비무장지대) $D=m(Z+2)$
<이의 크기> <이 끝 높이> <이 두께>
$h=2.25m$ $h=m$ $t= \frac{m \pi }{2} $
<원주피치> <법선피치>
$p=m \pi $ $p=m \pi cos \alpha $
문 20. 커플링은 축과 축을 연결하는 요소로 운전 중에 동력을 끊을 수 없는 반영구적인 축이음이다. 커플링에 대한 설명으로 가장 옳지 않은 것은?
① 슬리브 커플링은 슬리브 속에서 두 축을 맞대고 키로 고정한 것으로 축 지름과 동력이 아주 작은 경우에 사용한다.
② 올덤 커플링은 두 축이 같은 평면 내에서 만나는 각이 수시로 변하는 경우에 사용하며, 두 축의 각도가 30°가 넘는 곳에 사용한다.
③ 플랜지 커플링은 주철제나 주강제의 플랜지를 끼운 후 양 플랜지를 맞대고 볼트로 고정한 것으로, 주로 축 지름이 75mm 이상일 때 사용한다.
④ 플렉시블 커플링은 두 축의 중심을 일치시키기 어렵거나 진동이 발생하기 쉬운 경우에 고무, 가죽, 금속 격자 등 유연성이 있는 재료를 매개로 사용한다.
②
<슬리브 커플링, sleeve coupling>
머프 커플링을 셀러가 개량한 것으로 셀러 커플링 혹은 테이퍼 슬리브 커플링이라고도 불린다. 두 축을 주철제의 원통속에 양쪽에서 끼워 넣은 후 키로 고정한 것으로 축지름이 작고 하중이 작은 경우에 사용된다.
<올덤 커플링, oldham coupling>
2축이 평행하거나 약간 떨어져 있는 경우에 사용되고, 양축 끝에 끼어 있는 플랜지 사이에 90°의 키 모양의 돌출부를 양면에 가진 중간 원판이 있고, 돌출부가 플랜지 홈에 끼워 맞추어 작용하도록 3개가 하나로 구성되어 있다.
<플랜지 커플링, flange coupling>
관 자체를 회전시키지 않고 플랜지 사이에 기밀을 유지하기 위해 개스킷을 잡입시킨 다음 볼트와 너트를 이용하여 접합시키는 축이음. 큰 축과 고속 정밀도 회전축에 사용하고 두 축간의 경사나 편심을 흡수할 수 없는 특징을 가지고 있다.
<플렉시블 커플링, flexible coupling>
두 축의 중심선을 일치시키기 어려운 경우, 두 축의 연결 부위에 고무, 가죽 등의 탄성체를 넣어 축의 중심선 불일치를 완화하는 커플링이며 전달 각도가 3~5° 정도로 낮은 것에 사용이 가능하다. 축의 끝에 장치된 2~3갈래의 팔 사이에 고무나 캔버스 등의 탄성체를 끼고 상호 결합시킨 것으로서, 슬라이딩면의 마찰 부분이 없고 윤활도 필요하지 않으며, 비틀림 진동을 흡수하는 작용을 하지만, 바깥지름에 비해서 전달 토크가 작은 것이 결점이다.
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