2012년도 지방직 9급 기계일반 문제, 정답, 해설입니다. 질문, 오류 등 궁금사항이 있으면 댓글 남겨주세요.
<문제>
<전체정답>
21144 / 14323 / 12233 / 13313
<해설>
문 1. 펄라이트(pearlite) 상태의 강을 오스테나이트(austenite) 상태까지 가열하여 급랭할 경우 발생하는 조직은?
① 시멘타이트(cementite)
② 마르텐사이트(martensite)
③ 펄라이트(pearlite)
④ 베이나이트(bainite)
답 : ②
마르텐사이트에 대한 설명이다.
① 시멘타이트는 철강을 가열 후 서냉시켰을 때 탄소와 철이 결합(Fe3C)하여 화합탄소의 형태로 나타나는 조직이다.
③ 펄라이트는 철강을 가열 후 서냉시켰을 때 α-페라이트와 시멘타이트가 층상으로 나타나는 조직이다.
④ 베이나이트는 철강을 항온열처리(일정한 온도에서 유지 후 냉각)했을 때 나타나는 조직이다.
문 2. 강(steel)의 재결정에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
① 냉간가공도가 클수록 재결정 온도는 높아진다.
② 냉간가공도가 클수록 재결정 입자크기는 작아진다.
③ 재결정은 확산과 관계되어 시간의 함수가 된다.
④ 선택적 방향성은 재결정 후에도 유지된다.
답 : ①
냉간가공도가 클수록 재결정 온도는 낮아진다.
※재결정의 특성
재결정이란, 확산 현상을 통해 금속재료가 낮은 전위 밀도와 변형이 없는 결정립을 형성하는 과정을 말한다.
재결정온도란, 1시간 내에 재결정의 95% 이상 완료되는 온도를 뜻하며 대략 0.3Tm ~ 0.5Tm 범위에 있다(Tm : 녹는점).
재결정 시 강도는 감소하고 연성은 증가한다.
냉간가공도가 클수록 재결정온도는 낮아진다.
냉간가공도가 클수록 재결정입자는 작아진다.
냉간가공도가 일정할 때 온도가 증가하면 재결정시간은 줄어든다.
가공전 결정입자의 크기가 작을수록 재결정온도는 낮아진다.
냉간가공으로 인한 방향성(이방성)은 재결정 이후 남아있다.
문 3. 서로 맞물려 돌아가는 기어 A와 B의 피치원의 지름이 각각 100mm, 50mm이다. 이에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
① 기어 B의 전달 동력은 기어 A에 가해지는 동력의 2배가 된다.
② 기어 B의 회전각속도는 기어 A의 회전각속도의 2배이다.
③ 기어 A와 B의 모듈은 같다.
④ 기어 B의 잇수는 기어 A의 잇수의 절반이다.
답 : ①
기어 A, B가 맞물려 돌아갈 때 전달력(P)과 회전속도(v), 전달동력(H)은 기어 A와 B에서 같고 토크(T)는 기어 A가 B의 2배, 각속도(w)는 기어 B가 A의 2배이다.
③ 두 기어가 맞물려 돌아가기 위해서는 기어 이의 크기, 즉 모듈이 서로 같아야 한다.
④ D=mZ에서 모듈(m)이 동일하고 피치원지름(D)가 기어 B가 A의 절반이므로 기어의 잇수(Z)도 기어 B가 A의 절반이다.
문 4. 전위기어(profile shifted gear)를 사용하는 목적이 아닌 것은?
① 두 기어 간 중심거리의 자유로운 변화
② 이의 강도 증가
③ 물림률 증가
④ 최소잇수 증가
답 : ④
전위기어의 사용 목적 4가지 : 중심거리 조절, 이의 강도 개선, 언더컷 방지, 물림률 증가
문 5. 강관이나 알루미늄 압출튜브를 소재로 사용하며, 내부에 액체를 이용한 압력을 가함으로써 복잡한 형상을 제조할 수 있는 방법은?
① 롤포밍(roll forming)
② 인베스트먼트 주조(investment casting)
③ 플랜징(flanging)
④ 하이드로포밍(hydroforming)
답 : ④
액체를 이용한 압력 → 하이드로포밍(hydroforming)에 대한 설명이다.
① 롤포밍(roll forming, 압연)은 소재를 롤 사이로 통과시켜 두께를 감소시키고 판재 형태의 제품을 생산하는 소성가공의 일종이다.
③ 플랜징(flanging)은 소재의 끝단을 직각으로 굽히는 가공으로, 프레스를 이용한 소성가공의 일종이다.
문 6. 가단주철에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
① 가단주철은 연성을 가진 주철을 얻는 방법 중 시간과 비용이 적게 드는 공정이다.
② 가단주철의 연성이 백주철에 비해 좋아진 것은 조직 내의 시멘타이트의 양이 줄거나 없어졌기 때문이다.
③ 조직 내에 존재하는 흑연의 모양은 회주철에 존재하는 흑연처럼 날카롭지 않고 비교적 둥근 모양으로 연성을 증가시킨다.
④ 가단주철은 파단시 단면감소율이 10% 정도에 이를 정도로 연성이 우수하다.
답 : ①
가단주철은 백주철의 장시간 풀림을 통해 얻을 수 있으며, 시간과 비용이 많이 든다.
문 7. 표면경화를 위한 질화법(nitriding)을 침탄경화법(carburizing)과 비교하였을 때, 옳지 않은 것은?
① 질화법은 침탄경화법에 비하여 경도가 높다.
② 질화법은 침탄경화법에 비하여 경화층이 얇다.
③ 질화법은 경화를 위한 담금질이 필요 없다.
④ 질화법은 침탄경화법보다 가열 온도가 높다.
답 : ④
질화법은 침탄법보다 가열온도가 낮다.
침탄법 - 높은 가열온도, 낮은 고온경도, 비교적 두꺼운 경화층, 열처리필요, 수정가능, 단시간, 변형 있음, 단단함
질화법 - 낮은 가열온도, 높은 고온경도, 비교적 얇은 경화층, 열처리 불필요, 수정불가능, 장시간, 변형 없음, 여린 조직
문 8. 동력전달축이 비틀림을 받을 때, 그 축의 반지름과 길이가 모두 두 배로 증가하였다면, 비틀림 각은 몇 배로 변하는가?
① 1/2
② 1/4
③ 1/8
④ 1/16
답 : ③
(θ : 비틀림각, L : 축의 길이, G : 전단탄성계수, I_p : 축의 극단면모멘트, d : 축의 지름)
반지름(지름)이 2배로 증가하므로 극단면모멘트 I_p는 16배로 증가한다. 길이는 2배로 증가했으므로 비틀림각은 총 1/8배로 변한다.
문 9. 압축코일스프링에서 스프링 전체의 평균 지름을 반으로 줄이면 축방향 하중에 대한 스프링의 처짐과 스프링에 발생하는 최대 전단응력은 몇 배가 되는가?
답 : ②
(δ : 처짐, n : 코일의 감은수, P : 하중, D : 코일의 평균지름, G : 전단탄성계수, d : 소선의 지름)
D가 1/2배가 되므로 스프링의 처짐은 1/8배가 된다.
(τ : 최대전단응력, P : 하중, D : 코일의 평균지름, d : 소선의 지름)
D가 1/2배가 되므로 최대전단응력은 1/2배가 된다.
문 10. 기어를 가공하는 방법에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
① 주조법은 제작비가 저렴하지만 정밀도가 떨어진다.
② 전조법은 전조공구로 기어소재에 압력을 가하면서 회전시켜 만드는 방법이다.
③ 기어모양의 피니언공구를 사용하면 내접기어의 가공은 불가능하다.
④ 호브를 이용한 기어가공에서는 호브공구가 기어축에 평행한 방향으로 왕복이송과 회전운동을 하여 절삭하며, 가공될 기어는 회전이송을 한다.
답 : ③
피니언공구 사용 시 내접기어의 가공이 가능하다.
※기어가공의 방법
1)밀링(milling) - 총형커터 또는 엔드밀커터를 이용한다. 주로 대형기어의 제작에 사용한다. 이의 홈 1개를 가공하면 분할대(index)를 사용하여 기어를 1피치만큼 회전한 후 다시 가공한다. 피치나 압력각이 바뀌면 다른 커터를 사용하여야 한다. 기어 이의 크기가 큰 경우에 사용된다.
2)호빙(hobbing) - 호브공구가 기어축에 평행한 방향으로 왕복이상 및 회전운동을 하며 절삭하고, 기어는 회전이송을 한다. 피치와 압력각이 같으면 잇수에 상관없이 계속 사용이 가능하다. 높은 생산속도가 가능하며 대량생산에 적합하다. 스퍼기어, 헬리컬기어 등을 제작할 수 있다.
3)창성법(generation method) - 랙커터, 피니언커터를 사용하는 방식이 있다. 인벌류트곡선을 이용한다.
3-i)랙커터(rack)를 사용하는 방식에는 마아그 방식(래크공구가 축방향으로 왕복운동, 기어는 회전이송과 축방향이송) 및 선더랜드 방식(래크공구가 축방향으로 왕복운동, 기어는 회전이송) 방식이 있다. 랙커터의 이끝높이와 이뿌리높이는 각각 가공되는 기어의 이뿌리높이와 이끝높이와 관계된다.
3-ii)피니언커터(pinion)를 사용하는 방식에는 커터가 왕복운동, 기어가 회전이송을 한다. 내접기어의 가공이 가능하다.
4)주조기어 - 제작비가 저렴하지만 정밀도가 떨어진다. 대형기어의 제작에 사용된다.
5)전조기어 - 전조에 의한 소성변형을 이용하며, 전조공구로 기어소재에 압력을 가하면서 회전시켜 제작한다. 주로 소형기어의 제작에 사용한다.
이외에 압출, 소결, 드로잉가공, 프레스가공, 소결, 사출성형 등으로도 기어가공이 가능하다.
문 11. 바이트 날 끝의 고온, 고압 때문에 칩이 조금씩 응착하여 단단해진 것을 무엇이라 하는가?
① 구성인선(built-up edge)
② 채터링(chattering)
③ 치핑(chipping)
④ 플랭크(flank)
답 : ①
칩이 응착하여 단단해짐 → 구성인선(built-up edge)에 대한 설명이다.
② 채터링(chattering)은 공작물 간 상대적인 진동에 의해 공작물표면에 무늬가 형성되는 현상이다.
③ 치핑(chipping) : 충격에 의해 절삭날 끝이 파손되는 현상이다.
④ 플랭크(flank) : 공구가 절삭면(여유면)과의 마찰에 의해 마모되는 현상이다.
문 12. 유압회로에서 사용하는 축압기(accumulator)의 기능에 해당되지 않는 것은?
① 유압 회로 내의 압력 맥동 완화
② 유속의 증가
③ 충격압력의 흡수
④ 유압 에너지 축적
답 : ②
축압기(accumulator)는 작동유를 저장해 놓았다가 큰 유량이 필요할 때 사용하는 저장 및 에너지 보조원, 밸브를 개/폐할 때 발생하는 충격의 흡수, 펌프에서 발생하는 맥동 압력의 감쇠 및 진동, 소음 방지의 기능을 한다.
문 13. 다이캐스팅에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
① 정밀도가 높은 표면을 얻을 수 있어 후가공 작업이 줄어든다.
② 주형재료보다 용융점이 높은 금속재료에도 적용할 수 있다.
③ 가압되므로 기공이 적고 치밀한 조직을 얻을 수 있다.
④ 제품의 형상에 따라 금형의 크기와 구조에 한계가 있다.
답 : ②
다이캐스팅법은 다이(die)의 내열강도의 한계로 인하여 용융점이 낮은 금속재료에 한정되는 단점이 있다.
※다이캐스팅법의 단점 3가지 : 고가여서 소량생산에 부적합, 저융용점금속에 한정, 크기 및 형상이 제한됨
문 14. 지름이 600 mm인 브레이크 드럼의 축에 4,500 N․cm의 토크가 작용하고 있을 때, 이 축을 정지시키는 데 필요한 최소 제동력[N]은?
① 15
② 75
③ 150
④ 300
답 : ③
문 15. 아크 용접법 중 전극이 소모되지 않는 것은?
① 피복 아크 용접법
② 서브머지드(submerged) 아크 용접법
③ TIG(tungsten inert gas) 용접법
④ MIG(metal inert gas) 용접법
답 : ③
용접 시 비소모성 전극을 사용하는 용접의 종류 5가지 : 텅스텐아크용접(TIG), 플라즈마아크용접, 탄소아크용접, 원자수소용접, 플래시용접
문 16. 다음 공작기계에서 절삭 시 공작물 또는 공구가 회전 운동을 하지 않는 것은?
① 브로칭 머신
② 밀링 머신
③ 호닝 머신
④ 원통 연삭기
답 : ①
브로칭 머신은 공작물이 고정되어 있고 공구의 직선이송 운동을 통해 절삭한다.
② 밀링 - 공구 회전운동+공작물 직선이송
③ 호닝 - 공구(hone)의 회전 및 직선운동
④ 원통연삭 - 공구 및 공작물 회전운동
문 17. 밀링 절삭에서 상향절삭과 하향절삭을 비교하였을 때, 하향절삭의 특성에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
① 공작물 고정이 간단하다.
② 절삭면이 깨끗하다.
③ 날 끝의 마모가 크다.
④ 동력 소비가 적다.
답 : ③
하향절삭은 커터날에 의한 마찰 작용이 없어 날의 마멸이 적다.
※상향절삭
1)밀링커터의 절삭 방향과 공작물의 이송 방향이 서로 반대방향이다.
2)커터와 공작물의 방향이 반대이므로 백래시가 제거되어 백래시 제거장치가 필요하지 않으나, 가공면이 거칠고 절삭면피치가 길다.
3)밀링커터의 날이 공작물을 들어올리는 방향으로 작용하여 기계에 무리가 가지 않지만, 공작물의 고정이 불안정하고 진동이 발생하며 동력손실이 크다.
4)절삭을 시작할 때 절삭 저항 및 절삭 두께가 0에서 시작하여 점차 증가하므로 치핑이 발생하지 않는다.
5)가공된 면에 칩이 쌓이지 않아 절삭열영향에 의한 열변형의 우려가 적다.
6)가공할 면에 칩이 쌓여 시야가 좋지 않다.
7)커터날에 의한 마찰 작용이 있어 날의 마멸이 크고 수명이 짧다.
※하향절삭
1)밀링커터의 절삭 방향과 공작물의 이송 방향이 서로 같은 방향이다.
2)커터와 공작물의 방향이 같으므로 백래시 제거장치가 필요하나, 가공면이 깨끗하고 절삭면피치가 작다.
3)밀링커터의 날이 공작물을 누르는 방향으로 작용하여 공작물이 잘 고정되고 진동이 적고 동력손실이 작지만, 기계에 무리가 간다.
4)절삭을 시작할 때 절삭 저항 및 절삭 두께가 최대이므로 충격에 의한 치핑이 발생하며 표면에 산화물층이 있을 시 가공이 부적합하다.
5)가공된 면에 칩이 쌓여 절삭열영향에 의한 열변형의 우려가 있다.
6)가공할 면에 칩이 쌓이지 않아 시야가 좋다.
7)커터날에 의한 마찰 작용이 없어 날의 마멸이 적고 수명이 길다.
문 18. 방전가공(EDM)과 전해가공(ECM)에 사용하는 가공액에 대한 설명으로 옳은 것은?
① 방전가공과 전해가공 모두 전기의 양도체의 가공액을 사용한다.
② 방전가공과 전해가공 모두 전기의 부도체의 가공액을 사용한다.
③ 방전가공은 부도체, 전해가공은 양도체의 가공액을 사용한다.
④ 방전가공은 양도체, 전해가공은 부도체의 가공액을 사용한다.
답 : ③
방전가공의 가공액 - 부도체(절연성), 전해가공의 가공액 - 양도체(전도성). 단 공작물은 두 경우 모두 전도성 공작물이어야 한다.
문 19. 지름이 50mm인 황동봉을 주축의 회전수 2,000 rpm인 조건으로 원통 선삭할 때, 최소절삭동력[kW]은? (단, 주절삭 분력은 60 N이다)
① 0.1 π
② 0.2 π
③ π
④ 2 π
답 : ①
(v : 회전속도, D : 공작물지름, N : 회전수, H : 절삭동력, F : 주절삭분력)
문 20. 유압기기에 사용되는 작동유의 구비조건에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
① 인화점과 발화점이 높아야 한다.
② 유연하게 유동할 수 있는 점도가 유지되어야 한다.
③ 동력을 전달시키기 위하여 압축성이어야 한다.
④ 화학적으로 안정하여야 한다.
답 : ③
작동유는 비압축성이어야 한다. 작동유가 압축성이면 유압기기의 효율이 떨어지고 출력이 저하된다.
작동유의 구비조건 : 비압축성, 적정한 점도와 유동성, 높은 인화점 및 발화점, 화학적 안정성, 방청성, 윤활성, 기포방지성(소포성), 방열성, 낮은 비중, 낮은 열팽창계수, 높은 비열, 온도에 의한 점도 변화가 작음
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