2003년도 기술고시 1차 - 기계공작법 문제, 정답, 해설입니다. 질문, 오류 등 궁금사항이 있으면 댓글 남겨주세요.
<문제>
<전체정답>
33222 / 22341 / 42215 / 44455
23234 / 42324 / 35431 / 11141
<해설>
문 1. 기계공작시 발생되는 잔류응력에 대한 설명 중 옳지 않은 것만으로 이루어진 것은?
ㄱ. 소재가 변형된 후 외력이 제거된 상태에서도 소재에 남아있는 응력이다
ㄴ. 잔류응력이 남아있는 표면에 드릴구멍을 뚫을 경우 구멍이 타원 형상으로 변형 될 수 있다
ㄷ. 잔류응력은 금속상(phase)의 변화나 물체내의 온도구배에는 영향을 받지 않는다
ㄹ. 부품표면에 남는 인장 잔류응력은 일반적으로 피로수명과 파괴강도를 향상시킨다
ㅁ. 숏 피닝(shot peening) 처리는 표면 압축 잔류응력의 생성과 관계가 있다
① ㄱ, ㄴ
② ㄴ, ㄷ
③ ㄷ, ㄹ
④ ㄹ, ㅁ
⑤ ㄱ, ㅁ
답 : ③
ㄷ. 잔류응력의 원인에는 변형, 상변화, 온도구배가 있다.
ㄹ. 부품표면의 인장잔류응력은 피로수명과 파괴강도를 저하시킨다. 단 압축잔류응력은 향상시긴다.
문 2. 금속의 재결정(recrystallization)에 대한 설명 중 옳지 않은 것은?
① 재결정온도이상에서의 소성가공을 열간가공이라고 한다
② 재결정온도 Tr은 그 금속의 융점 Tm에 대하여 대략 (0.3 ∼ 0.5)Tm이다(여기서 Tr, Tm은 절대온도)
③ 재결정은 재료의 연신율을 줄이고 강도를 증가시킨다
④ 재결정온도 이상으로 장시간 유지할 경우 결정립이 커진다
⑤ 변형량이 클수록 재결정에 필요한 온도는 낮아진다
답 : ③
재결정이 이루어지면 재료의 연성(연신율)이 늘어나고 강도가 감소한다.
① 재결정온도를 기준으로 그 이상에서의 가공을 열간가공, 이하에서의 가공을 냉간가공이라고 한다.
재결정온도란, 1시간 내에 재결정의 95%가 완료되는 온도를 뜻한다. 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 이후에도 남아있다.
문 3. 반복측정시 측정값의 산포정도를 나타내는 용어로 적절한 것은?
① 정확도(accuracy)
② 정밀도(precision)
③ 배율(magnification)
④ 해상도(resolution)
⑤ 선형성(linearity)
답 : ②
산포정도 → 정밀도에 대한 설명이다.
문 4. 부품의 치수가 허용 최대치와 최소치 범위에 있는지 만을 검사하는 게이지는?
① 다이얼 게이지
② 한계 게이지
③ 간극 게이지
④ 블록 게이지
⑤ 피치 게이지
답 : ②
한계게이지에는 플러그 한계게이지와 스냅 한계게이지가 있다. 각각 구멍과 축의 치수가 최대치 또는 최소치 범위안에 있는지를 측정한다.
플러그 한계게이지 - 통과측 : 구멍의 최소치수+마모여유±게이지공차/2, 정지측 : 구멍의 최대치수±게이지공차/2
스냅 한계게이지 - 통과측 : 축의 최대치수-마모여유±게이지공차/2, 정지측 : 축의 최소치수±게이지공차/2
① 다이얼 게이지(dial gage) : 랙과 피니언 기구를 이용하여 측정자의 직선운동을 회전운동으로 변환시켜 눈금판에 표시한다. V블록과 함께 진원도를 측정한다.
④ 블록 게이지(block gage) : 롤러와 함께 테이퍼를 측정한다.
문 5. 주조시 모형(pattern)의 재료로 왁스를 주로 사용하는 주조법은?
① 사형주조법
② 인베스트먼트 주조법
③ 금형주조법
④ 다이캐스팅법
⑤ 셸모울딩법
답 : ②
인베스트먼트 주조법 : 모형의 재료로 왁스, 파라핀 등 열에 녹는 재질을 내열재로 코팅하여 사용한다.
① 사형주조법에서는 목재 모형을 사용한다.
③④⑤ 영구주형주조 및 셀몰딩법에서는 금속 모형을 사용한다.
문 6. 중공의 주물을 제작하기 위한 코어(core)용 주물사가 가져야 하는 특성을 설명한 것으로 옳지 않은 것은?
① 쇳물의 압력에 견디는 강도를 가져야 한다
② 쇳물의 응고수축에 대응하여 변형하지 않아야 한다
③ 통기도가 양호하여야 한다
④ 응고 후 주물사의 제거가 용이해야 한다
⑤ 일반적으로 건조하여 사용한다
답 : ②
주물사는 쇳물에 응고수축에 대응하여 같이 수축할 수 있는 가축성이 좋아야 한다.
문 7. 응고층의 두께와 응고 시간 사이의 관계를 이용하면 주물제품의 응고에 소요되는 시간을 예측할 수 있다. 체적이 V이고 표면적이 S인 주물제품이 응고 완료될 때까지 소요되는 시간 ts는 어떻게 되겠는가? (단, B는 주형상수이다)
답 : ②
문 8. 다이캐스팅에 대한 설명 중 옳지 않은 것은?
① 설비비가 비교적 고가이다
② 얇은 주물의 주조가 가능하여 제품의 경량화에 유리하다
③ 제품의 형상에 구애받지 않으므로 대량생산에 적합하다
④ 응고동안 가압되므로 기공이 적고 치밀한 조직을 얻을 수 있다
⑤ 용융점이 낮은 비철 금속의 주조에 국한된다
답 : ③
다이캐스팅은 소형 제품의 대량생산에 적합하며, 제품의 형상이 한정되어 있다.
문 9. 탕구계 설계시 고려해야할 사항 중 옳지 않은 것은?
① 탕구의 크기는 단위시간당 주입량에 따라 결정된다
② 쇳물의 온도가 낮을 경우 단위시간당 주입량을 많게 한다
③ 쇳물의 유동성이 좋을 경우 단위시간당 주입량을 적게 해도 된다
④ 탕구로부터 가까운 곳부터 응고해 가도록 온도구배를 가지게 한다
⑤ 단위시간당 주입량이 많아질수록 공기 배출이 어려워진다
답 : ④
탕구로부터 먼 곳부터 응고되어야 바람직하다.
②③ 주조 시 용탕온도가 낮을수록, 유동성이 낮을수록 단위시간당 주입량을 증가시킨다.
문 10. 주철이 포함하고 있는 탄화철(Fe3C)양의 증가와 관계가 있는 것은?
① 취성이 커지고 강도가 높아진다
② 주물의 파단면이 회색을 띠게 된다
③ 쇳물의 유동성이 좋아지기 때문에 주조성이 좋아진다
④ Si 성분이 많아질 때 나타난다
⑤ 기계가공성, 진동흡수성이 좋아진다
답 : ①
탄화철(Fe3C, 시멘타이트)가 증가하면 취성이 커지고 강도가 높아진다.
화합탄소는 탄소가 시멘타이트(Fe3C)로 존재하는 것이며, Mn가 많이 존재하고 두께가 얇고, 냉각속도가 빠를 때 형성된다. 강도 및 경도가 크고 취성이 크다. 시멘타이트+펄라이트 조직으로 되어 있다. 주물의 파단면이 백색을 띤다.
유리탄소는 탄소가 흑연으로 존재하는 것이며, Si가 많고, 두께가 두껍고, 냉각속도가 느릴 때 형성된다. 강도 및 경도가 작고, 취성이 작다. 페라이트+펄라이트 조직으로 되어 있다. 주물의 파단면이 회색을 띤다. 유동성 및 주조성, 단접성, 기계가공성 등이 좋아지나 절삭성이 나빠진다.
문 11. 성형가공에 사용되는 윤활제의 역할 및 용도로 옳지 않은 것은?
① 유리분말을 윤활제로 사용하면 강의 열간 압출도 가능하다
② 가공에 소요되는 에너지를 줄여준다
③ Al, Cu, Pb 등은 무윤활로 열간압출이 가능하다
④ 열간가공에서의 소재의 냉각속도를 높인다
⑤ 성형품이 금형에 붙는 것을 방지하는 이형제로도 사용된다
답 : ④
윤활제는 소재의 냉각속도를 늦춘다.
성형가공에서 윤활제는 성형품이 금형에 붙는 것을 방지하고, 가공소요 에너지를 줄이고, 냉각속도를 늦춘다.
문 12. 판재의 물성에 관한 설명 중 옳지 않은 것은?
① 항복점신장은 결정입자의 크기가 작을수록 증가한다
② 판재의 가공경화지수 n값이 작은 재료일수록 연신율이 증가된다
③ 판재의 이방성이 커질수록 이어링(earing)이 커진다
④ 굽힘성형에서 탄성계수가 작을수록 탄성복원량은 커진다
⑤ 수직이방성계수가 클수록 한계드로잉비가 커진다
답 : ②
가공경화지수 n값은 연신율에 비례한다.
① 항복점신장은 변형률속도가 클수록, 결정입자의 크기가 작을수록 증가한다.
③ 드로잉가공에서 귀생김(earing)은 재료의 평면이방성에 의한 현상이다.
④ 스프링백(=탄성복원)은 탄성한계가 클수록, 탄성이 클수록, 탄성계수가 작을수록, 항복강도가 높을수록, 경도가 높을수록, 두께가 얇을수록, 구부림반지름이 클수록, 구부림각도가 작을수록 커진다.
⑤ 한계드로잉비는 재료의 수직이방성과 비례한다.
문 13. 평판압연시 소요되는 압하력(roll force)을 감소시키는 방법으로 옳지 않은 것은?
① 압연롤과 소재의 접촉면에서의 마찰력을 감소시킨다
② 반경이 큰 압연롤을 사용한다
③ 압하율을 감소시킨다
④ 소재의 온도를 높여 준다
⑤ 전방장력을 걸어 준다
답 : ②
압연 시 압하력을 감소시키기 위해 반경(또는 지름)이 작은 롤을 사용해야 한다.
압연 시 압하력을 줄이기 위한 5가지 방법 : 지름이 작은 롤, 패스당 압하율 감소, 작은 마찰, 높은 판재온도, 전/후방 장력
문 14. 형단조작업에 사용되는 금형의 설계와 관련한 사항 중 옳지 않은 것은?
① 열간단조용 금형에서는 외측의 구배(draft)를 내측보다 크게 하는 것이 유리하다
② 제품형상, 소재유동, 하중의 평형, 플래쉬(flash)등을 고려하여 형분할면을 결정한다
③ 소재유동을 부드럽게 하기 위해 모서리와 구석에 적절한 반경을 부여한다
④ 금형재료는 고온강도, 인성, 경화능, 내마모성 및 열 충격 저항 등이 큰 소재를 선택한다
⑤ 잉여소재 배출과 금형공동부의 소재 충만유도를 위해 플래쉬가 생성되도록 한다
답 : ①
형단조에서 빼기경사는 내측을 외측보다 크게 하고, 형조각의 깊이가 깊을수록 크게 한다.
② 형분할면(=파팅라인, parting line)은 면이 평면이 되도록, 플래시가 보이지 않도록, 소재유동이 원활하도록 하고, 밀도가 높으면 높이를 높게, 밀도가 낮으면 높이를 낮게 설정한다.
문 15. 냉간압출이 열간압출에 비해 갖는 장점으로 옳지 않은 것은?
① 가공오차가 작다
② 윤활이 효과적이면 표면정도가 양호하다
③ 가공경화로 인해 강도가 증가한다
④ 산화막이 생기지 않는다
⑤ 잔류응력이 발생하지 않는다
답 : ⑤
냉간압출에서는 잔류오차가 발생한다.
문 16. 진응력-진변형률에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
① 인장시험에서는 공칭변형률이 진변형률보다 큰 값을 가진다
② 탄성 변형시 공칭응력-공칭변형률과 별 차이가 없다
③ 진변형률은 대수변형률이라고도 하며 ln(변형후길이/초기길이)로 정의된다
④ 압축시험에서는 진응력은 공칭응력보다 절대값으로 큰 값을 가진다
⑤ 진응력은 작용 하중을 변형중의 단면적으로 나눈 값이다
답 : ④
압축시험에서 진응력은 공칭응력보다 작다.
인장시험 - 진응력>공칭응력, 진변형률<공칭변형률
압축시험 - 진응력<공칭응력, 진변형률>공칭변형률
② 탄성 변형 시 단면적이 거의 변화하지 않으므로 공칭응력-공칭변형률과 별 차이가 없다.
③
⑤ 진응력과 공칭응력은 작용 하중을 각각 변형 중, 변형 초기의 단면적으로 나눈 값이다.
문 17. 절삭에 관한 설명 중 옳지 않은 것은?
① 절삭비는 일반적으로 1보다 작다
② 절삭속도, 경사각이 커지는 경우 연속형 칩이 발생하기 쉽다
③ 구성인선을 방지하기 위해서는 절삭속도를 크게 한다
④ 칩의 두께가 두꺼워질수록 전단각이 커진다
⑤ 절삭시 공작물의 열전도율이 작을수록 절삭온도는 상승한다
답 : ④
전단각(φ)이 커지면 절삭비(γc)는 커진다. 절삭비=(절삭깊이/칩두께)이므로 칩두께는 작아진다. 즉 칩의 두께와 전단각은 반비례한다.
① 절삭비=(절삭깊이/칩두께)이고 1보다 작다.(절삭깊이<칩두께)
② 유동형 칩은 좋은 절삭조건(절삭속도가 크고 경사각이 클 때)에서 발생한다.
③ 구성인선을 작게 하기 위해서는 경사면에 알맞은 윤활, 경사각을 크게, 절삭속도를 크게, 절삭깊이를 작게, 공구반경을 작게, 이송을 작게 해야 한다.
⑤ 공작물의 열전도율이 작을수록 열이 주변으로 잘 전도되지 않으므로 절삭온도는 상승한다.
문 18. 공작기계의 채터에 대한 설명 중 옳지 않은 것은?
① 공작기계, 공구 및 칩 사이의 상호작용에 기인한다
② 공작물 재료 및 표면상태의 불균질성에 의해 발생한다
③ 절삭깊이의 변화에 따른 절삭력의 변동으로 인하여 발생한다
④ 일반적으로 연속형 칩이 생성되는 경우에는 채터발생확률이 크다
⑤ 시스템의 동적 강성 및 감쇠능을 증대시킴으로써 억제할 수 있다
답 : ④
연속형 칩이 생성되는 경우(=좋은 절삭조건)에서 채터가 잘 발생하지 않는다.
문 19. 절삭속도 V와 공구수명 T의 관계가 VT^0.5 ＝ C (C는 상수)일 때 절삭속도가 2배로 증가하면 공구수명은 어떻게 되는가?
① 2 배로 증가
② 1.414 배로 증가
③ 공구수명은 절삭속도에 무관
④ 0.707 배로 감소
⑤ 0.25 배로 감소
답 : ⑤
C가 일정해야 하므로 V가 2배로 증가했을 때 √T는 1/2배가 되어야 하고 T는 1/4배(0.25배)가 되어야 한다.
문 20. 절삭가공시 표면거칠기에 직접적으로 영향을 미치는 인자로 옳지 않은 것은?
① 구성인선의 발생여부
② 노즈반경의 크기
③ 공구마멸의 정도
④ 이송속도의 크기
⑤ 칩브레이커의 유무
답 : ⑤
칩브레이커의 유무는 표면거칠기에 영향을 미치지 않는다. 칩브레이커는 유동형 칩을 짧게 끊기 위해 쓰인다.
구성인선이 발생할 때, 노즈반경의 크기(r)가 작을 때, 공구마멸이 심할 때, 이송속도(S)가 클 때 표면거칠기(H)가 커진다(나빠진다).
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