2018년도 서울시 7급 기계공작법 문제, 정답, 해설입니다. 질문, 오류 등 궁금사항이 있으면 댓글 남겨주세요.
<문제>
<전체정답>
22424 / 31431 / 14113 / 24141
<해설>
1. 목형여유에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은?
<보기>
ㄱ. 목형의 모서리를 둥글게 하여 주형의 파손을 막는 것을 목형구배라 한다.
ㄴ. 주물 냉각 시에 내부응력에 의한 변형과 파손을 막기 위하여 허브 사이에 덧붙임을 사용할 수 있다.
ㄷ. 액상의 금속이 응고할 때, 주형의 수축을 고려하여 목형에 수축여유를 둔다.
① ㄱ
② ㄴ
③ ㄱ, ㄴ
④ ㄴ, ㄷ
답 : ②
ㄱ. 목형구배는 주형이 잘 빠져나올 수 있도록 측면에 경사를 주는 것이다. 라운딩(rounding)은 주물의 결정립 성장을 방지하기 위해 목형의 모서리를 둥글게 하는 것이다.
ㄷ. 주물의 수축을 고려하여 목형에 수축여유를 둔다.
2. 분말야금공정의 두 번째 단계인 분말 혼합에 대한 설명으로 가장 옳지 않은 것은?
① 분말야금 제품에 특별한 특성을 부여하기 위해 다른 금속이나 재료의 분말을 혼합한다.
② 금형으로 원활하게 충진시키기 위해 입자간 마찰을 증가시켜야 한다.
③ 이상적인 혼합은 각각의 크기와 형상을 가지는 입자들이 모두 균일하게 분포하는 것이다.
④ 한 종류의 금속을 사용하는 경우에도 분말의 크기와 형상이 다르기 때문에 잘 혼합해야 한다.
답 : ②
입자간 마찰을 증가시키면 금형 내 입자 밀도 분포가 불균형해지므로 바람직하지 않다.
3. 용해로의 종류와 특징에 대한 설명으로 가장 옳은 것은?
① 용선로 - 내화점토나 흑연으로 만든 도가니를 사용한다.
② 도가니로 - 용량은 시간당 용해할 수 있는 주철의 중량으로 표시한다.
③ 반사로 - 제강로의 일종으로 가열된 압축공기를 용융금속에 주입하면 C, Mn, Si 등이 산화하여 강이 된다.
④ 전기로 - 금속의 산화손실이 적고 정확한 성분의 용탕을 얻을 수 있으나, 전극봉에서 불순물의 개입이 있을 수 있다.
답 : ④
① 도가니로에 대한 설명이다.
② 용선로(=큐폴라)에 대한 설명이다.
③ 압축공기 → 전로(=베세머로)에 대한 설명이다.
용해로의 크기에 따른 분류 : 용광로(1일당 용해할 수 있는 금속 중량[ton/day]), 용선로(1시간당 용해할 수 있는 금속 중량[ton/hr]), 도가니로(1회 용해할 수 있는 금속 중량[번호]), 전기로/평로/전로(1회 용해할 수 있는 금속 중량 [ton])
용해로의 용도에 따른 분류 : 주철용 - 큐폴라, 전기로 / 주강용 - 전로, 평로, 반사로, 전기로 / 비철합금용 - 도가니로, 전기로
4. 상향 밀링에 대한 설명으로 가장 옳지 않은 것은?
① 칩이 절삭날의 진행을 방해하지 않는다.
② 공작물을 누르면서 절삭하므로 공작물의 고정이 쉽다.
③ 미끄러짐에 의한 인선의 마모가 잘 일어난다.
④ 커터의 회전방향과 테이블의 진행방향이 반대이므로 백래쉬(Backlash)가 제거된다.
답 : ②
상향절삭에서는 공작물이 들리는 방향으로 절삭날이 회전하기 때문에 공작물의 고정이 불안정하다.
※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.
5. 직류아크용접에 대한 설명으로 가장 옳은 것은?
① 용접봉을 양극(+)에, 모재를 음극(-)에 연결한 것을 정극성이라 하고 그 반대를 역극성이라 한다.
② 양극(+)에서의 발열량은 음극(-)에 비해 적다.
③ 얇은 판재의 용접은 정극성으로 하는 것이 좋다.
④ 정극성은 역극성보다 모재의 용입 깊이가 깊어진다.
답 : ④
① 용접봉을 음극(-)에, 모재를 양극(+)에 연결한 것을 정극성이라 하고 그 반대를 역극성이라 한다.
② 양극(+)에서의 발열량은 음극(-)보다 크다.
③ 정극성은 후판의 용접에, 역극성은 박판의 용접에 쓰인다.
정극성 : 용접봉(-), 모재(+). 용입 깊다, 용접봉이 늦게 녹는다, 모재에 많은 열발생, 비드폭이 좁다, 후판, 청정작용 없음
역극성 : 용접봉(+), 모재(-). 용입 얕다, 용접봉이 빨리 녹는다, 용접봉에 많은 열발생, 비드폭이 넓다, 박판, 청정작용이 있다
6. 주조용 금속재료 중 회주철에 대한 설명으로 가장 옳은 것은?
① 냉강 주물이라고도 하며 급랭으로 얻어지는 주철이다.
② 백주철에 비해 연성이 우수하고 회주철 내 흑연은 포도송이 모양을 하고 있다.
③ 강에 비해 진동 흡수성이 우수하고 회주철 내 흑연은 얇은 조각모양을 하고 있다.
④ 흑연이 구상으로 존재하므로 강도가 높고 연신율도 매우 우수하다.
답 : ③
① 백주철에 대한 설명이다.
② 가단주철에 대한 설명이다.
④ 구상흑연주철(연성주철)에 대한 설명이다.
주철의 종류에 따른 흑연의 모양 : 회주철 - 얇은 조각 / 펄라이트주철 - 활모양 / 가단주철 - 포도송이 / 구상흑연주철 - 구상
7. 특수 가공 중 하나인 전해 가공(ECM: Electrochemical Machining)에 대한 설명으로 가장 옳은 것은?
① 전해액 흐름의 조절이 용이하지 않아서 불규칙 공동의 경우, 정확한 형상 가공이 어려울 수 있다.
② 전해 가공은 전해 도금의 원리를 그대로 이용한 것이다.
③ 날카로운 직각형상의 가공이 가능하여 터빈블레이드, 제트 엔진부품, 노즐 등을 대량으로 가공하는 데 사용된다.
④ 가공액에 전기가 통해야 하며, 공구는 양극이고 공작물은 음극이다.
답 : ①
전해가공은 방전가공 등 다른 특수가공법에 비해 정확한 가공이 어려울 수 있다.
② 도금의 원리를 반대로 이용한 것이다. 전해가공은 양극에서의 용해용출현상을, 도금은 음극에서의 용착현상을 이용한 것이다.
③ 전해가공(ECM)으로 날카로운 직각형상의 가공이 어렵다. 복잡한 형상의 대량 가공에는 방전가공(EDM)이 더 적합하다.
④ 전해가공에서는 전도성 가공액을 사용하며 공구는 음극, 공작물은 양극이다.
8. 나사 전조 공정의 장점에 대한 설명으로 가장 옳은 것은?
① 재료 손실이 발생하기 때문에 높은 생산속도로 생산할 수 없다.
② 전조 공정으로 소재의 단류선이 절단되어 소재의 강도가 감소된다.
③ 내부 나사 전조는 우수한 강도의 내부 나사를 가공하기 힘들다.
④ 표면 정도가 매우 매끈하기 때문에 피로수명을 증가시킨다.
답 : ④
전조가공의 장점은 매끈한 표면 정도이다. 이로 인해 피로수명이 증가한다.
① 절삭가공에서는 재료 손실이 발생하지만 전조공정은 소성가공이므로 재료손실이 발생하지 않는다.
② 전조 공정으로 소재의 단류선에 의해 미세하고 치밀한 조직의 강도가 높은 제품을 얻을 수 있다.
③ 내부 나사 전조(중공형태의 내부에 나사산을 만드는 작업)를 통해 우수한 강도의 내부 나사를 가공할 수 있다.
9. 플라스틱 사출성형에 대한 설명으로 가장 옳은 것은?
① 열가소성 플라스틱의 경우, 금형의 온도가 약 200℃까지 올라간다.
② 복잡한 형상의 제품은 정확한 치수로 제조하기 힘들다.
③ 열경화성 플라스틱은 중합 및 가교 반응이 일어나야 한다.
④ 금형 내 성형수지가 균일하지 못하여 생기는 얼룩 무늬를 싱크마크라 한다.
답 : ③
열경화성 플라스틱은 그물모양의 고분자 화합물로 중합 및 가교 반응을 통해 만들어진다.
① 열가소성 플라스틱의 금형은 차갑게 유지되며, 열경화성 플라스틱의 금형은 온도가 약 200℃정도까지 올라간다.
② 플라스틱 사출성형은 복잡한 형상의 제품을 정확한 치수로 제조할 수 있다.
④ 싱크마크는 성형수지가 수축에 의해 오목해지는 현상을 말한다.
10. 지름이 D [mm]이고 z 개의 날[tooth]을 가진 밀링 공구를 사용 하여 금속을 절삭하고자 한다. 날 당 이송을 fz [mm/tooth], 절삭 속도를 Vc [m/min]라 할 때, 공구의 분 당 이송속도 f [mm/min]를 구하는 식으로 가장 옳은 것은?
답 : ①
11. 도면상의 구멍 지름보다 직경이 작은 드릴로 가공된 구멍의 직경을 정확하게 맞추고, 내면을 깨끗하게 다듬질하는 공정으로 가장 옳은 것은?
① 리밍(reaming)
② 탭핑(tapping)
③ 호빙(hobbing)
④ 카운터싱킹(counter sinking)
답 : ①
리밍(reaming)에 대한 설명이다.
12. 기계적 운동 에너지를 이용하여 소재를 가공하는 특수 가공법으로 가장 옳은 것은?
① 전자 빔 가공(electron beam machining)
② 레이저 가공(laser beam machining)
③ 플라즈마 가공(plasma beam machining)
④ 초음파 가공(ultrasonic machining)
답 : ④
초음파 가공은 연삭입자와 가공액의 상하진동을 통해 전기에너지를 기계적에너지로 전환하여 가공한다. 초경합금, 보석 등 비금속 및 도체/부도체의 가공에 적합하고 연성이 큰(ex.구리 등 비철금속) 경우 적합하지 않다.
①②③ 전자빔가공(EBM), 레이저가공(LBM), 플라즈마 가공(PBM)은 열에너지를 이용하여 소재를 가공한다.
13. 가공된 구멍의 지름이 공차범위를 만족하는지 검사하기 위해 사용되는 한계 게이지(gauge)는?
① 플러그 게이지(plug gauge)
② 블록 게이지(block gauge)
③ 스냅 게이지(snap gauge)
④ 링 게이지(ring gauge)
답 : ①
구멍의 지름 - 플러그게이지에 대한 설명이다.
② 블록게이지는 길이 측정에 쓰인다.
③ 스냅 게이지는 축의 직경이 공차범위를 만족하는지를 검사한다.
④ 링게이지는 지름이 작거나 얇은 축 형상의 공작물을 검사한다.
14. 인장시험에서 시편의 길이가 원래보다 2배로 길어질 때, 공학적 변형률(e)과 진변형률(ε)은?
답 : ①
15. 사출성형에서 용융중합체가 이동하는 경로를 순서대로 바르게 나열한 것은?
① 사출노즐 - 탕도 - 탕구 - 게이트 - 금형공동
② 사출노즐 - 게이트 - 탕구 - 탕도 - 금형공동
③ 사출노즐 - 탕구 - 탕도 - 게이트 - 금형공동
④ 사출노즐 - 탕구 - 게이트 - 탕도 - 금형공동
답 : ③
사출성형에서 소재의 흐름 : 호퍼 - 배럴 - 노즐 - 금형(탕구sprue - 탕도runner - 주입구gate - 성형부)
※사출성형의 과정 : 형체 - 노즐전진 - 사출 - 보압 - 계량(가소화,냉각) - 이형 취출 - 형체
16. 가장 높은 절삭속도에서 사용할 수 있는 공구재료를 순서대로 바르게 나열한 것은?
① 텅스텐 카바이드 - 입방정질화붕소(CBN) - 세라믹
② 입방정질화붕소(CBN) - 세라믹 - 텅스텐 카바이드
③ 텅스텐 카바이드 - 세라믹 - 입방정질화붕소(CBN)
④ 입방정질화붕소(CBN) - 텅스텐 카바이드 - 세라믹
답 : ②
공구재료의 경도순서 : 다이아몬드>CBN>세라믹>서멧>초경합금>고속도강>탄소공구강
※절삭공구의 경도가 높을수록 절삭가능한 최대속도와 내마모성이 높다.
※초경합금에는 텅스텐 카바이드, 티타늄 카바이드, 실리콘 카바이드 등이 있다.
17. 탕구비는 주조 시 주형으로 주입된 용탕의 유동상태 및 주입시간 등에 영향을 미친다. 탕구비의 정의로 가장 옳은 것은?
① 탕구(sprue)와 탕도(runner)와 압탕(riser)의 부피 비
② 탕구(sprue)와 탕도(runner)와 주입컵(pouring cup)의 부피 비
③ 탕구(sprue)와 탕도(runner)와 압탕(riser)의 단면적 비
④ 탕구(sprue)와 탕도(runner)와 주입구(gate)의 단면적 비
답 : ④
탕구비 = S : R : G (=탕구의 단면적 : 탕도의 단면적 : 주입구의 단면적)
18. 강의 표면경화법에 대한 설명으로 가장 옳은 것은?
① 침탄법을 할 때 부분침탄이 필요할 경우, 침탄이 필요 없는 부분에 동도금이나 청화용액을 바른다.
② 질화법을 사용하면 표면은 마텐자이트(마르텐사이트) 조직으로 경화하고, 중심은 저탄소강의 성질이 남아 있어 이중조직이 된다.
③ 청화법은 비용이 저렴하며 침탄층이 두꺼운 장점이 있다.
④ 고주파경화를 하면 급열과 급랭으로 인한 탈탄이나 결정입자의 조대화가 일어나기 쉽다.
답 : ①
침탄법에서 동도금이나 청화용액을 바르면 그 부분을 제외한 곳에서 침탄이 진행된다.
② 침탄법에 대한 설명이다. 질화법에서는 표면에 단단한 질소화합물(Fe2N)층을 형성한다.
③ 청화법은 침탄과 질화가 동시에 진행되는 표면경화법으로, 변형이 작고, 온도조절이 쉽고, 산화가 방지된다. 고비용이고, 침탄층이 얇고, 유독가스가 방출된다.
④ 고주파경화는 전자기유도를 이용한 표면경화법으로, 가열 시간이 짧고 열효율이 높아 산화나 탈탄, 결정입자의 조대화 등이 일어나지 않는다.
19. 판재의 굽힘작업에서 탄성복원(springback) 현상을 보정하는 방법으로 가장 옳지 않은 것은?
① 펀치 끝에 돌기를 설치하여 굽힘부위를 압축
② 굽힘이 일어나는 동안 판재를 신장하는 신장굽힘
③ 굽힘반경을 작게하고 액압프레스로 긴 시간 동안 가압
④ 펀치각도를 다이각도보다 크게 하는 판재의 과도굽힘
답 : ④
다이에 여유각을 둠으로써 펀치각도를 다이각도보다 작게 하면 굽힘부에 추가적인 압력이 작용하여 판재를 과도굽힘 시킬 수 있다.
스프링백의 방지법 5가지 : 판재의 온도를 높임, 인장력이 걸리도록 신장굽힘, 압축응력이 걸리도록 압축, 과도굽힘, 액압프레스로 장시간 가압
20. 소성 가공 공정 중 인발에 대한 설명으로 가장 옳지 않은 것은?
① 냉간 인발된 제품들은 보통 잔류응력이 존재하는데 단면감소율이 작을 경우, 표면에는 인장응력이 발생하고 내부에는 압축응력이 발생한다.
② 단면감소율이 증가할수록 인발하중도 증가한다.
③ 인발의 주 공정 변수는 단면감소율, 다이각, 마찰 등이 있다.
④ 인발된 소재의 길이방향으로 흠집이나 접힘이 발생하는 결함을 솔기결함(seams)이라 한다.
답 : ①
인발에서 단면감소율이 1%이하인 경우에는 표면에서 압축응력, 중심에서 인장응력이 발생하고, 반대로 단면감소율이 클 경우 표면에서 인장응력, 중심에서 압축응력이 발생한다.
② 인발에서 단면감소율은 인발응력, 인장하중, 최적다이각에 각각 비례한다.
④ 솔기결함(seams)는 인발가공 시 길이방향으로 흠집과 접힘이 발생하는 것을 말한다.
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