2019년도 서울시 7급 기계공작법 문제, 정답, 해설입니다. 질문, 오류 등 궁금사항이 있으면 댓글 남겨주세요.
<문제>
<전체정답>
41233 / 24214 / 42344 / 41312
<해설>
1. <보기>의 설명에 해당되는 체적 성형(Bulk Forming)공정으로 가장 옳은 것은?
<보기>
∙ 금속 소재를 다이 구멍 속으로 강제로 밀어 넣어 원하는 단면 형상을 가진 제품을 만드는 압축 성형 공정
∙ 다이가 램 쪽에 설치됨.
∙ 램을 공작물 쪽으로 밀면 금속이 다이 틈새를 통해 램의 진행 방향과 반대 방향으로 빠져 나옴.
① 전방 압출 공정
② 인발 공정
③ 정수압 압출 공정
④ 후방 압출 공정
답 : ④
금속소재를 다이 구멍속에서 밀어 넣어 성형하므로 압출 공정에 해당하고, 램의 진행방향과 공작물의 방향이 반대이므로 후방 압출 공정이다.
① 전방 압출 공정에서는 램의 진행방향과 공작물의 방향이 같다.
② 인발 공정은 금속을 다이에 넣고 잡아당겨 긴 봉재, 선재 형상을 만드는 소성 가공이다.
③ 정수압 압출 공정은 액체 압력을 공작물에 작용하여 압출하는 소성 가공이다.
2. 선반(lathe)의 구성요소 중 <보기>의 설명에 해당하는 것은?
<보기>
안내면을 따라 이동할 수 있고, 어떤 위치에서든 고정할 수 있고, 공작물의 한쪽 끝을 지지한다. 센터가 설치되어 있고, 센터가 고정되거나, 공작물 자체가 자유롭게 회전하도록 놓아둘 수 있다. 필요에 따라 드릴과 리머를 장착할 수 있다.
① 심압대(tailstock)
② 주축대(headstock)
③ 왕복대(carriage assembly)
④ 베드(bed)
답 : ①
이동 가능, 공작물 지지, 센터 설치 → 심압대에 대한 설명이다.
② 주축대는 선반의 왼쪽에 위치하여 동력을 전달하는 부분이다. 주축이 내장되어 있으며 심압대와 함께 공작물을 지지한다.
③ 왕복대는 새들, 에이프런, 복식공구대 및 공구대로 구성되어 있으며 공구를 이동시켜 절삭가공을 하는 부분이다.
④ 베드는 선반의 주축대, 왕복대, 심압대 등을 지지하는 역할을 한다.
3. 분말야금에 의한 제품 제조공정에서 용적밀도(bulk density)를 진밀도(true density)로 나눈 값은?
① 공극률
② 패킹지수
③ 세장비
④ 용침
답 : ②
패킹지수란 분말야금공정에서 용적밀도(공기와 수분을 포함한 밀도값)을 진밀도(입자만의 밀도)로 나눈 값을 말하며, 보통 0.5~0.7의 값을 갖는다.
① 공극률(porosity) : 전체 재료의 부피에 대한 공극의 부피의 비율
③ 세장비(slenderness ratio) : 단면적에 비해 길이가 긴 부재가 압축력을 받을 때 구부러지지 않고 저항하는 정도를 나타낸 값
④ 용침(infiltration) : 분말야금 제품을 저융점 금속의 용탕에 침지시킨 후 꺼내 재품의 공극을 저융점 금속물질로 채우는 후가공 과정
4. 금속 원판을 이용하여 컵을 만드는 딥 드로잉 공정에서는 드로잉 비(drawing ratio)로 작업의 난이를 평가하고 있다. 드로잉 비를 올바르게 나타낸 것은? (단, t 는 금속원판의 두께, Db 는 블랭크의 직경, Dp 는 펀치의 직경이다.)
답 : ③
드로잉비는 블랭크의 직경을 펀치의 직경으로 나눈 값이며 1보다 크고 드로잉률의 역수와 같다.
5. 사형주조에서 Chvorinov 법칙을 근거로 할 때, 주조품의 응고시간에 영향을 미치는 요소들로 옳게 짝지은 것은?
① 용융점, 재결정 온도
② 재결정 온도, 부피
③ 표면적, 부피
④ 용융점, 표면적
답 : ③
Chvoriov's rule : 응고시간은 부피를 표면적으로 나눈 값의 제곱에 비례한다.
6. 열간 성형 공정과 비교했을 때 냉간 성형 공정의 장점으로 가장 옳지 않은 것은?
① 제품 정밀도의 향상
② 결정립 구조의 방향성이 사라져 등방성 구조를 가짐
③ 변형률 경화로 인한 제품의 강도 증가
④ 표면 거칠기의 향상
답 : ②
냉간 성형 공정에서 재료는 소성변형에 의해 결정립 구조가 미세화되고 방향성(이방성)이 생긴다.
7. 기준 직선 또는 기준 평면에 대해 평행을 이루고 있는 기하학적 직선 혹은 평면으로부터 다른 직선 혹은 평면부분의 어긋남의 크기를 의미하는 기하공차는?
① 직각도(perpendicularity)
② 진원도(roundness)
③ 평면도(flatness)
④ 평행도(parallelism)
답 : ④
평행도(parallelism)에 대한 설명이다.
8. 형단조에서 예비 성형을 통하여 예비 성형체를 제작하는 이유로 가장 옳지 않은 것은?
① 결함이 없는 재료 유동과 적절한 금형 충전을 유도
② 플래시 발생의 극대화
③ 금형 마모의 감소
④ 원하는 단류선을 얻어서 제품 품질 향상
답 : ②
예비성형은 플래시 발생의 최소화를 통해 재료낭비를 줄이는 것이 목적이다.
※형단조에서 예비성형의 목적 4가지
1) 결함이 없는 재료유동(원하는 단류선형상)
2) 적절한 재료의 충전
3) 플래시로 인한 재료손실 최소화
4) 금형마모감소 및 수명 증가
9. 브레이징 공정의 특징에 대한 설명으로 가장 옳지 않은 것은?
① 용가재의 용융 온도는 450℃ 미만이어야 한다.
② 모재는 거의 용융되지 않는다.
③ 모세관 현상에 의해서 모재 틈사이로 녹은 용가재가 퍼져 나간다.
④ 용가재는 유동성과 젖음성이 좋아야 한다.
답 : ①
브레이징 공정(납접)에서 용가재의 용융온도가 450℃보다 낮으면 연납접, 높으면 경납접으로 분류한다. 즉 450℃보다 높을 수 있다.
납접은 저용융점의 Pb(납) 용가재를 사용하며, 표면장력에 의한 흡입력으로 접합한다. 모세관현상에 의해 모재틈사이로 용가재가 유입된다. 모재용융이 발생하지 않는다.
10. <보기>의 적층 제조(Additive Manufacturing) 공정들 중에서 분말을 적층용 공급 재료로 사용하는 공정으로 옳게 짝지은 것은?
<보기>
ㄱ. FDM(Fused Deposition Modeling) 공정
ㄴ. SLS(Selective Laser Sintering) 공정
ㄷ. LOM(Laminated Object Manufacturing) 공정
ㄹ. EBM(Electron Beam Melting) 공정
① ㄱ, ㄴ
② ㄱ, ㄷ
③ ㄱ, ㄹ
④ ㄴ, ㄹ
답 : ④
SLS는 플라스틱 분말을, EBM은 금속 분말을 재료로 사용한다.
ㄱ. FDM은 열가소성 플라스틱 필라멘트(광경화수지)를 재료로 사용한다.
ㄷ. LOM은 종이나 금속 박판을 레이저로 절단하여 적층시키는 방법이다.
11. 초기 단면적이 10mm², 표점거리가 10mm인 인장시편에 1kN의 인장하중을 가했을 때 시편의 단면적은 8mm², 표점거리는 12.5mm로 변화하였다. 이때 시편의 진응력(true stress) σ [MPa]와 진변형률(true strain) ε 의 값은?
답 : ④
12. <보기>에 해당하는 성형 공정은?
<보기>
판재의 끝단을 접어서 포개는 공정으로, 제품의 강성을 높이고, 외관을 돋보이게 하며, 날카로운 면을 없앨 수 있다.
① 니블링(nibbling)
② 헤밍(hemming)
③ 슬리팅(slitting)
④ 크림핑(crimping)
답 : ②
헤밍(hemming)에 대한 설명이다.
① 니블링(nibbling)은 수많은 구멍을 만들고 긴 홈을 만들어 절단하는 공정이다.
③ 슬리팅(slitting)은 금속판이나 제품을 일정한 길이, 윤곽선에 따라 절단하는 공정이다.
④ 크림핑(crimping, 압착)은 병 뚜껑과 같이 부품의 가장자리를 누르고 오무려 납작하게 하는 공정이다.
13. 플라스틱 사출성형품에 나타나는 불량의 한 가지로 금형의 파팅 라인(parting line)이나 이젝터 핀(ejector pin) 등의 틈에서 흘러나와 고화 또는 경화된 얇은 조각모양의 수지가 형성되는 현상은?
① 충전 불량(short shot) 현상
② 싱크 마크(sink mark) 현상
③ 플래시(flash) 현상
④ 웰드 마크(weld mark) 현상
답 : ③
사출성형 불량 중 플래시(flash)에 대한 설명이다.
14. CNC 공작기계의 프로그램에서는 주소(address)와 수치의 조합으로 1개의 단어(word)를 생성하고 단어들이 모여 명령절(block)을 이루고 명령절이 모여 전체 프로그램을 구성한다. 주소에 사용되는 영문기호 M의 기능과 의미로 가장 옳은 것은?
① 준비기능 - 동작의 조건을 지정
② 이송기능 - 회전당, 분당 이송속도 지정
③ 공구기능 - 공구번호 지정
④ 보조기능 - 기계 작동부분 ON/OFF 지정
답 : ④
M 코드는 보조 기능에 해당한다.
① 준비기능은 G 코드에 해당한다.
② 이송기능은 F 코드에 해당한다.
③ 공구기능은 T 코드에 해당한다.
NC가공에서 각 코드에 해당하는 지령 : M : 보조기능, G : 준비기능, T : 공구기능, F : 이송기능, N : 전개번호, A : 좌표값, S : 주축기능, O : 프로그램번호, D : 공구경보정, H : 공구길이보정, R : 원호반지름, XYZ : 이동위치, UVW : 이동거리/방향, ABC : 부가축 이동, IJK : 원호중심의 각 축 성분
15. 분말야금의 일반적인 제조공정 4단계를 진행되는 순서대로 바르게 나열한 것은?
① 소결공정 → 분말제조공정 → 혼합공정 → 압축공정
② 분말제조공정 → 혼합공정 → 소결공정 → 압축공정
③ 혼합공정 → 압축공정 → 분말제조공정 → 소결공정
④ 분말제조공정 → 혼합공정 → 압축공정 → 소결공정
답 : ④
분말야금의 제조공정 순서 : 분말제조-(입도선별)-혼합-압축생형-소결
16. 강화섬유와 플라스틱 모재로 구성된 강화 플라스틱에 대한 설명으로 가장 옳지 않은 것은?
① 강성, 열팽창 등에서 이방성이 나타난다.
② 인장력이 작용할 때 최대강도는 인장력이 작용하는 방향으로 강화섬유가 배열될 때 얻어진다.
③ 강화섬유의 종류, 형상, 체적분율이 강화 플라스틱 성질에 영향을 미친다.
④ 플라스틱 모재는 강화섬유보다 강도, 인성이 떨어지나 강성은 높다.
답 : ④
플라스틱 모재보다 강화섬유가 강도, 인성, 강성이 높다.
① 강화플라스틱은 모재와 강화섬유의 배열 상태에 따른 여러 물리적, 화학적 성질에서 이방성(방향성)이 나타난다.
② 강화플라스틱에서 최대 강도는 인장력이 작용하는 방향에 수평하게 배열될 때 얻어진다.
③ 강화섬유의 종류, 형상, 체적분율 등이 강화플라스틱의 성질에 영향을 미친다.
※강화플라스틱
- 강화플라스틱이란 플라스틱 모재에 강화섬유(유리섬유, 탄소섬유, 아라미드섬유, 보론섬유 등)를 첨가하여 강도를 향상시킨 소재를 말한다.
- 플라스틱의 강도, 강성, 크리프저항이 향상된다.
- 인장력 작용 방향에 평행하게 섬유가 배열될 때 얻어지므로 강성, 크리프저항, 열/전기전도, 열팽창 등에서 이방성이 나타난다. 가로방향의 성질은 길이방향보다 낮다.
- 섬유-모재 간의 경계면에서 하중이 전달되어 접착력이 중요하고, 불량 시 박리현상이 일어난다.
- 단섬유(불연속섬유, 종횡비 20~60)와 장섬유(연속섬유, 종횡비 200~500)로 구분한다. 단섬유는 섬유길이 증가 시 기계적성질이 향상되지만 장섬유는 그렇지 않다.
- 강화플라스틱의 모재는 응력지지 및 전달, 강화섬유 보호, 균열 전파 억제 기능을 한다.
17. 기계톱 가공에서 톱날의 치형과 이(齒)의 배열에 대한 설명으로 가장 옳지 않은 것은?
① 이의 배열에서 이가 좌우로 번갈아 offset되고 3번째의 이가 직선상에 배치된 경우를 straight set이라고 한다.
② 이의 경사각이 0°이고 여유각이 30°정도인 톱날의 치형을 straight tooth(precision or regular tooth)라고 한다.
③ 이의 경사각이 0°가 아니고 여유각이 작은 톱날의 치형을 undercut tooth(clow or hook tooth)라고 한다.
④ 이의 배열에서 이가 집단으로 좌우로 offset된 경우를 wave set이라고 한다.
답 : ①
지그재그형(ranker set)에 대한 설명이다.
※ 톱의 종류 3가지
1) 활톱(hacksaw) : 일반적인 톱. 좌우왕복을 통해 절단
2) 둥근톱(cold saw) : 원형으로 된 톱. 회전을 통해 절단
3) 띠톱(band saw) : 띠 형태로 되어 유연성이 있는 톱.
※ 톱의 치형의 종류 3가지
1) straight tooth(경사각 0°, 여유각30°)
2) undercut tooth(경사각 0°가 아니고 여유각이 작고 고속 및 장시간절삭 시 사용)
3) skip tooth(이의 간격이 크고 연성재료에 사용)
※ 톱날 배치의 종류 3가지
1) 직선형(straight set) : 이가 좌우로 번갈아 offset된경우
2) 지그재그형(ranker set) : 이가 좌우로 번갈아 offset되고 3번째의 이가 직선상에 배치된 경우
3) 파형(wave set) : 이가 집단으로 좌우로 offset된 경우
18. 절삭가공에 사용되는 알루미나계 세라믹공구에 대한 설명으로 가장 옳지 않은 것은?
① 화학적으로 안정되어 절삭 시 금속이 응착하는 경향이 적고, 구성인선의 발생도 적어진다.
② 치핑 등에 의해 공구가 조기에 손상되는 것을 막기 위해 음의 경사각을 가지도록 설치하는 경우가 많다.
③ 고온경도가 높고 마멸 저항이 크기 때문에 고속의 단속 절삭작업에 널리 사용된다.
④ 일반적으로 고압상태에서 압축 성형 후 고온에서 소결하여 제작한다.
답 : ③
알루미나계 세라믹공구는 취성이 크기 때문에 단속 절삭작업에 적합하지 않다.
19. 길이 150mm, 직경 10mm인 스테인리스강 환봉을 선반에서 1회 외경 선삭하여 직경 8mm로 줄이고자 한다. 이송량이 0.1mm/rev이고 최대절삭속도가 27m/min일 때 공구의 축방향 이송속도[m/min]는? (단, π =3으로 계산한다.)
① 0.09
② 0.1
③ 90
④ 100
답 : ①
20. 국부적으로 매우 높은 온도를 이용하여 재료를 용해 혹은 증발시켜 제거하는 열에너지 공정에 해당하지 않는 것은?
① 방전가공
② 전해가공
③ 전자빔가공
④ 레이저가공
답 : ②
전해가공에서는 열이 발생하지 않는다.
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