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, 결정이방성이 없다.
<비정질합금의 특징>
- 일반적인 금속에 비해 기계적 강도가 우수하고 내식성이 좋다.
- 우수한 연자기 특성을 가지고 있지만 전기전도성은 우수하지 않다.
- 주조 시 응고수축이 적고, 주물제작 했을 때 표면이 매끈하다.
→ 후가공이 필요 없다.
- 열을 가하면 다시 보통의 결정구조를 가진 금속으로 되돌아간다.
- 장시간 내버려두면 본연의 결정구조를 찾아 재결정화가 일어난다.
<초소성, super plasticity>
금속재료가 유리질처럼 늘어나는 특수한 현상을 말한다. 즉, 재료가 어떤 작용응력상태에서 파단에 이르기까지 수백% 이상의 큰 신장률을 발생시키는 현상을 말한다. 초소성 현상을 나타내는 재료에는 공정 또는 공석조직을 나타내는 것이 많다. 또한, Ti 및 Al계 초소성합금이 항공기의 구조재로 사용되고 있다.
<초소성 성형의 특징>
- 다른 소성가공 공구들보다 낮은 강도의 공구를 사용할 수 있다.
→ 공구 비용이 절감된다.
- 초소성은 일정한 온도영역과 변형속도의 영역에서 나타난다.
- 성형 제품에 잔류응력이 거의 없고, 2차 가공이 거의 필요 없다.
→ 복잡한 제품을 일체형으로 성형할 수 있다.
- 외력을 받았을 때, 슬립 변형이 쉽게 일어난다.
- 높은 변형률 속도로는 성형이 불가능하다.
→ 빠르게 성형가공하려고 하면 금속재료는 끊어지고 만다.
→ 원하는 형상을 얻기도 전에 재료가 끊어질 수 있다.
→ 낮은 변형률 속도로 천천히 원하는 형상을 가꾸어 나가야 한다.
<초소성을 얻기 위한 조건>
- 결정립 모양은 동축이어야 한다.
- 결정립은 미세화되어야 한다.
- 모상 입계가 인장 분리되기 어려워야 한다.
→ 인장분리가 쉽게 된다면 늘어나다가 끊어진다.
- 모상의 입계는 고경각인 것이 좋다.
<초소성 합금의 종류>
- Bi합금: 연신율 1,500%
- Co합금: 연신율 850%
- Ag합금: 연신율 500%
- Cd합금: 연신율 350%
<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.
<Ni-Ti계 형상기억합금>
- 결정립의 미세화가 용이하다.
- 내식성, 내마모성, 내피로성 등이 좋다.
- 값이 비싸고 소성가공에 숙련된 기술이 요구된다.
<Cu-Zn-Al계 형상기억합금>
- 결정립의 미세화가 곤란하다.
- 내식성, 내마모성, 내피로성이 Ni-Ti계 보다 떨어진다.
- 가격이 싸고, 소성가공성이 좋으며 파이프 이음쇠 등에 이용된다.
문 02. 순철은 상온에서 체심입방격자이지만 912℃ 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, glazing>
눈무딤(날무딤)이라고도 하며, 연삭숫돌의 결합도가 매우 높으면 자생작용이 일어나지 않아 숫돌의 입자가 탈락하지 않고 마모에 의해 납작하게 무뎌지는 현상을 글레이징이라고 한다.
<로딩, loading>
눈메움이라고도 하며, 결합도가 높은 숫돌에 구리와 같이 연한 금속을 연삭하면 숫돌 입자 사이에 또는 기공에 칩이 끼어 연삭이 불량해지는 현상을 로딩이라고 한다.
<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
<구름 베어링, rolling bearing>
- 감쇠력이 작아 충격 흡수력이 작다.
- 표준형 양산품으로 호환성은 우수하다.
→ 규격화 되어있어서 내, 외륜의 끼워맞춤에 주의가 필요하다.
- 공진속도 이내에서 운전하여야 한다.
→ 미끄럼 베어링에 비해 저속운전이다.
- 전동체의 열팽창으로 고온시 냉각장치가 필요하다.
- 베어링에 고온재료 사용이 가능하다.
→ 오히려 윤활재의 내고온성이 한계이다.
- 저온시동의 특성이 양호하다.
- 진동과 소음이 크다.
- 기동 토크가 작다. → 동력 소요가 작다.
- 베어링의 너비를 작게 제작할 수 있어 기계의 소형화가 가능하다.
<미끄럼 베어링, sliding bearing>
- 축 방향 하중과 반경 방향 하중을 동시에 받을 수 없다.
- 유막에 의한 감쇠력이 우수하다.
→ 구름 베어링에 비해 충격흡수력이 크다. 근데 강성은 작다...
- 자체 제작하고, 맞춤제작이므로 설치가 쉽다.
→ 맞춤제작이므로 호환성은 떨어진다.
- 공진속도를 지나 운전할 수 있다.
→ 구름 베어링에 비해 고속이고 발열이 크다.
- 베어링재료에 내열재료를 사용하기 어렵다.
→ 일반적으로 고온한계에 부딪힌다.
- 고온에서 윤활유의 점도가 증가된다.
→ 윤활유의 점도 증가와 응고 때문에 저온특성이 불량하다.
- 진동과 소음이 작다.
- 미끄럼 베어링은 초기 마찰저항이 크다.
→ 유막형성이 늦는 경우 기동 토크가 크다. → 동력소요가 크다.
- 볼 베어링에 비해 동마찰저항이 작다.
<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 - M8 × 1.25>
- 4: 나사의 개수
- M: 미터가는나사
- 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>
$N= \frac{30}{ \pi } \sqrt{ \frac{g}{ \delta } } $
g에다가는 보통 9,800넣음($m/ s^{2} $기준)
<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
<원인과 방지 이해하기>
절삭 깊이가 크다면 깎여서 발생하는 칩과 공구의 접촉면적이 넓어지기 때문에 오히려 칩이 날 끝에 용착할 확률이 더 커져 구성 인선의 발생 가능성이 더 커지게 된다. 따라서 절삭깊이를 작게하여 공구와 칩의 접촉면적을 줄여 칩이 용착되는 가능성을 줄여 구성인선을 방지해야 한다. 공구의 윗면 경사각을 크게하여 칩을 얇게 절삭해야 용착되는 양이 적어지게 된다. 따라서 구성인선의 영향을 줄일 수 있다.
문 10. 수치제어(NC: numerical control) 프로그램에 포함되지 않는 가공정보는?
① 공구 오프셋(offset) 량
② 절삭속도
③ 절삭 소요시간
④ 절삭유제 공급여부
③
<NC, numerical control>
수치제어(NC)란 부호와 수치로서 구성된 수치정보로 기계의 운전을 자동제어하는 것을 의미한다. 각종 논리소자와 기억소자를 조합해 만든 전자회로에 의해 필요한 기능을 발휘하는 제어장치이므로 제한된 기능만 수행하며 기능변경이 곤란하다.
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
<스프링에 걸리는 하중>
$P=k \delta $
<계산과정>
1) 등가 스프링 상수 구하기
접시스프링에서 같은 방향으로 포개져 있으면 병렬연결, 서로 다른 반대 방향으로 포개져 있으면 직렬연결이다. 따라서 그림을 해석해보면, 같은 방향으로 포개져 있는 것이 2개씩, 다른 방향으로 4줄이 있으므로, 병렬로 2개씩 직렬 4개로 연결되어 있다고 보면된다. 병렬 상수는 200+200으로 400이고, 400짜리가 4개직렬이므로 역수를 더한 후 다시 역수를 취해준 값은 $k_e=100N/mm$이다.
2) 처짐량 구하기
$W=200N=100N/mm \times \delta mm=2mm$
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.
<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 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
<유압장치의 장점>
- 힘과 속도 등 무단변속이 가능하고, 출력의 응답속도가 빠르다.
→ 시동, 정지, 역전, 변속, 가속 등의 제어가 간단하다.
- 출력당 소형경량으로 큰 힘을 내고, 원격조작이 가능하다.
- 공압에 비해 입력에 대한 출력의 응답속도가 빠르다.
→ 신호시에 응답이 빠르다. 즉, 고속추동성이 좋다.
- 전기적인 조작이 간단하고 수동·자동으로 조작할 수 있다.
- 속도나 방향의 제어가 용이하고, 토크 제어가 용이하다.
→ 최대 출력토크의 제한이 용이하고, 정·역회전이 가능하다.
- 각종 제어밸브에 의한 압력, 유량, 방향 등의 제어가 간단하다.
- 에너지의 축적이 가능하고 방청과 윤활이 자동적으로 이루어진다.
<유압장치의 단점>
- 공압에 비해 작동속도가 느리다.
- 온도의 영향을 쉽게 받고, 점도의 변화에 효율이 변한다.
- 작동유에 먼지가 침입되지 않도록 주의해야 한다.
- 에너지 손실이 크고, 화재의 우려가 있는 곳에서의 사용은 곤란하다.
- 전기회로에 비해 구성작업이 어렵다.
- 고압에서 누유의 위험이 있고 이물질에 의한 고장의 우려가 있다.
- 기름 속에 공기가 포함되면 압축성이 커져 장치의 동작이 불량해진다.
<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
<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.
<맥동현상, 서징현상, surging>
펌프, 송풍기 등이 운전 중에 한숨을 쉬는 것과 같은 상태가 되어 펌프인 경우 입구와 출구의 진공계, 압력계의 지침이 흔들리고 동시에 송출유량이 변화하는 현상이다. 즉, 송출압력과 송출유량 사이에 주기적인 변동이 발생하는 현상이다.
<서징현상의 원인>
- 펌프의 양정곡선이 산고곡선이고, 곡선의 산고상승부에서 운전했을 때
- 배관 중에 수조가 있을 때 또는 기체 상태의 부분이 있을 때
- 유량조절밸브가 탱크 뒤쪽에 있을 때
- 배관 중에 물탱크나 공기탱크가 있을 때
<서징현상의 방지법>
- 바이패스 관로를 설치, 운전점이 항상 우향하강 특성이 되도록 한다.
- 우향하강 특성을 가진 펌프를 사용한다.
- 유량조절밸브를 기체 상태가 존재하는 부분의 상류에 설치한다.
- 송출측에 바이패스를 설치한다.
→ 펌프로 송출한 물 일부를 흡입측으로 되돌린다.
→ 그 소요량만큼 전방으로 송출한다.
<축추력, axial thrust force>
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
<다이캐스팅, die casting>
용융금속을 금형에 사출하여 압입하는 영구주형 주조방법으로 주물 치수가 정밀하고 마무리 공정이나 기계 가공을 크게 절감시킬 수 있는 공정이다. 제조 금속소재의 녹는점보다 높은 소재로 만든 다이(die) 금형에 소재 금속을 녹여 고압으로 강제로 밀어 넣는 정밀주조법이다. 정밀 금형에서 주조하므로 정밀한 주물이 제작된다. 절삭가공은 가공비가 많이 들어가고, 프레스가공은 제작할 수 있는 형상이 제한되므로 대량생산하는 제품은 다이캐스팅이 유리하지만, 소량생산에는 금형비가 차지하는 비중이 너무 높아 부적당하다.
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
<산소-아세틸렌 용접, oxy-acetylene welding>
산소와 아세틸렌의 혼합 가스를 토치에 의해 연소시켜서(연소 온도 약 4,000℃) 금속의 이음부를 용융하고 용가제를 보충하면서 용접을 하는 방법이다. 연강이나 특수강 및 비철합금류의 용접에 널리 이용된다. 토치 점화 시, 조정기의 압력을 조정하고 나서 산소 밸브를 열고, 아세틸렌 밸브를 연 후 점화한다. 역화가 발생하였을 때는 산소 밸브를 닫아야 하고, 작업 완료 후에는 산소 밸브를 먼저 닫고 아세틸렌 밸브를 닫는다.
<산소-가스용접의 특징>
- 화염크기를 쉽게 조절할 수 있다.
- 산화염, 환원염, 중성염 등의 다양한 종류의 화염을 얻을 수 있다.
- 전력이 필요 없고, 변형이 크다.
- 일반적으로 박판에 적용한다.
- 열의 집중성이 낮아 열효율이 낮다.
→ 아크 용접에 비하여 용접속도가 느리고, 열원의 온도가 낮다.
- 용접힘은 전기용접이 가스용접보다 작다.
- 작업이 간단하고 가열조절이 자유롭다.
- 열영향부(HAZ, 변질부)가 넓다.
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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