14년 3회차

납땜에서 강한 접합력을 얻으려면 모재 사이의 틈새가 너무 넓지도 좁지도 않아야 하며, 적정 범위는 0.02~0.10 mm 정도로 본다.

틈새가 이보다 넓으면 땜납이 모세관 현상으로 충분히 침투하지 못해 접합 강도가 떨어진다.

맞대기 저항 용접에는 업셋 용접, 퍼커션 용접, 플래시 버트 용접이 있으며, 모재를 맞대어 놓고 전류와 압력으로 접합하는 방식이다.

이에 비해 프로젝션 용접은 모재를 겹쳐 놓고 돌기(프로젝션) 부분에 전류를 집중시켜 접합하는 겹치기 저항 용접에 속한다.

MIG 용접에서 가장 많이 사용되는 용적 이행 형태는 스프레이 이행이다.

비교적 높은 전류·전압에서 미세한 용적이 스프레이 형태로 연속적으로 이행되어 용착 효율이 높고 비드 외관이 양호하다.

피로시험은 시험편을 반복 하중으로 실제 파단시켜 피로 강도를 측정하는 파괴 검사이므로 비파괴 검사법에 속하지 않는다.

• X선 투과 시험은 방사선을 이용해 내부 결함을 판별하는 비파괴 검사이다.
• 형광침투 시험은 침투액과 형광으로 표면 결함을 검출하는 비파괴 검사이다.
• 초음파 시험은 초음파의 반사를 이용해 내부 결함을 검출하는 비파괴 검사이다.

CO2 아크 용접에서 솔리드 와이어 대신 복합 와이어(플럭스 코어드 와이어)를 사용하면 아크가 안정되고 스패터가 줄어들며 비드 외관이 깨끗해지고 용착금속의 품질도 양호해진다.

따라서 스패터가 많다는 설명은 복합 와이어의 실제 특성과 반대되므로 틀린 설명이다.

스터드 용접은 볼트·핀 등의 스터드를 모재에 아크로 순간 용융시켜 접합하는 아크 용접의 일종으로 저항용접에 속하지 않는다.

스폿 용접, 심 용접, 프로젝션 용접은 모두 두 모재 사이에 전류를 흘려 접촉 저항열로 접합하는 저항 용접이다.

역화는 가스 용접·절단 시 팁 끝이 막히거나 과열되어 불꽃이 토치 안으로 역류하는 현상으로, 가스 용접에서 발생하는 재해이며 아크 용접의 재해로는 볼 수 없다.

전안염, 스패터로 인한 화상, 전격에 의한 감전은 모두 아크 용접 작업에서 실제로 발생할 수 있는 재해이다.

전자빔 용접은 에너지 밀도가 매우 높아 두꺼운 판도 한 패스로 깊은 용입을 얻을 수 있는 것이 특징이므로, 두꺼운 판의 용접이 불가능하다는 설명은 전자빔 용접의 실제 장점과 맞지 않는다.

고진공 속에서 용접해 활성 재료도 용이하게 용접되고, 에너지가 집중되어 정밀하고 빠른 용접이 가능한 점은 전자빔 용접의 실제 장점이다.

감마선·엑스선 등 방사선을 시험체에 투과시켜 필름에 나타나는 상(농담 차이)으로 내부 결함을 판별하는 비파괴 검사법은 방사선 투과 검사이다.

• 초음파 탐상 검사는 초음파의 반사를 이용한다.
• 침투 탐상 검사는 침투액을 이용해 표면 결함을 검출한다.
• 와전류 탐상 검사는 전자유도로 생기는 와전류의 변화를 이용한다.

수직판이 수평판 위에 서 있는 T 이음(필릿 용접) 그림에서 냉각 속도가 가장 크다.

용접부의 냉각 속도는 용접 열이 모재로 빠져나가는 열 전도 경로가 몇 갈래인가로 결정된다. 판 한 장 위에 비드를 놓거나 두 판을 ㄱ자 모서리로 맞댄 이음은 열이 두 방향으로만 흩어지지만, T 이음에서는 수평판의 좌·우와 수직판까지 세 방향으로 열이 달아난다.

따라서 같은 입열을 주어도 T 이음의 용접부 온도가 가장 빨리 떨어지고, 그만큼 열영향부가 급랭되어 경화와 저온 균열이 생기기 쉬우므로 예열 같은 대책이 필요하다.

단락 아크 용접은 저전류·저전압에서 용적이 아크와 단락을 반복하며 이행하는 형태로, 입열이 적어 박판 용접에 주로 사용된다.

• 안정된 스프레이 형태로 이행되는 것은 스프레이 아크 용접의 특징이다.
• 고주파·저전류 펄스를 활용하는 것은 펄스 MIG 용접의 특징이다.
• 임계전류 이상에서 많이 적용되는 것은 스프레이 이행에 해당한다.

기공은 용착금속 내부에 가스가 빠져나가지 못하고 남아 생기는 대표적인 내부 결함이다.

언더컷, 오버랩, 크레이터 균열은 모두 비드 표면이나 표면 근처에서 육안으로 관찰되는 표면 결함이다.

알루미늄·마그네슘처럼 표면에 강한 산화막이 있는 금속을 TIG 용접할 때는 고주파 교류를 사용해 청정 효과와 중간 정도의 용입·비드 폭을 함께 얻는다.

직류 정극성은 용입은 깊지만 청정 효과가 없고, 직류 역극성은 청정 효과는 있으나 용입이 얕고 전극 손상이 크며, 일반 교류만으로는 아크 재점호가 불안정해 고주파를 중첩시켜 사용한다.

서브머지드 아크 용접의 용제는 제조 방법에 따라 용융형, 고온 소결형, 저온 소결형으로 분류되며, 스프레이형 용제라는 분류는 존재하지 않는다.

변형을 줄이기 위해 모재를 구속한 채로 용접하면 변형은 억제되지만 그만큼 응력이 빠져나가지 못해 잔류응력이 크게 발생한다.

변형과 잔류응력은 상반 관계에 있어, 구속이 강할수록 변형은 작아지고 잔류응력은 커진다.

용접부에 균열이 발생하면 진행을 막기 위해 균열 양 끝에 정지구멍을 뚫고 균열 부분을 따라 홈을 판 뒤 재용접하는 방법이 가장 옳다.

단순히 가는 봉이나 굵은 봉으로, 또는 전류만 높여 재용접하면 균열이 완전히 제거되지 않아 다시 진행될 위험이 크다.

안전·보건 표지의 색채 기준에서 문자 및 빨간색·노란색에 대한 보조색은 검은색으로 정해져 있다.

참고로 파란색·녹색에 대한 보조색은 흰색으로 사용된다.

교류 아크 용접기의 무부하 전압은 비교적 높아 작업자가 감전될 위험이 있으므로, 이를 낮추어 감전을 예방하는 전격 방지 장치를 설치한다.

전격 방지 장치는 아크가 꺼진 순간 2차 무부하 전압을 안전한 수준까지 자동으로 낮춰준다.

알루미늄은 표면에 산화막이 쉽게 생겨 일반 아크 용접으로는 불순물 혼입과 산화가 문제되므로, 불활성 가스로 대기를 차단하는 불활성가스 아크 용접이 가장 적합하다.

두꺼운 판을 양면 용접할 수 없어 한쪽에서만 용접해 충분한 용입을 얻어야 할 때는 루트 간격과 개선각을 작게 유지하면서 용착량을 줄일 수 있는 U형 홈을 사용한다.

• I형 홈은 비교적 얇은 판의 맞대기 용접에 사용된다.
• V형 홈은 한쪽 용접이 가능하지만 두꺼운 판에서는 용착량이 크게 늘어난다.
• H형 홈은 양면 용접을 전제로 한 홈 형상이다.

금속산화물이 알루미늄 분말에 의해 환원되면서 산소를 빼앗기는 발열 화학 반응(테르밋 반응)의 열을 이용해 금속을 접합하는 용접법은 테르밋 용접이다.

주로 레일 이음, 대형 축 등의 접합에 별도 외부 열원 없이 사용된다.

각 층마다 이음의 전체 길이를 용접하면서 위로 쌓아 올리는 방법은 덧살 올림법(빌드업법)이다.

그림은 홈의 단면에 놓인 비드에 아래에서 위로 1부터 10까지 번호가 매겨져 있어, 한 층을 끝까지 채운 뒤 그 위에 다음 층을 얹는 순서를 보여 준다. 작업이 단순하고 층 두께를 고르게 관리하기 쉬워 가장 널리 쓰이는 용착법이다.

이에 비해 캐스케이드법과 전진 블록법은 이음을 여러 구역으로 나누어 한 구역씩 층을 쌓아 가는 방식이고, 교호법은 용접 순서를 좌우로 번갈아 잡아 변형과 잔류 응력을 줄이는 데 목적이 있다.

용접은 국부적으로 높은 열을 가하는 접합법이어서 열영향부가 생기고 모재의 재질·조직에 변화를 주기 때문에, 모재의 재질에 대한 영향이 작다는 설명은 용접 이음의 실제 특성과 맞지 않아 장점이 될 수 없다.

반면 이음 구조가 간단하고, 판 두께 제한이 거의 없으며, 기밀성·수밀성을 얻을 수 있는 점은 리벳이음 대비 용접이음의 실제 장점이다.

피복 아크 용접 회로는 용접기 → 전극케이블 → 용접봉 홀더 → 피복 아크 용접봉 → 아크 → 모재 → 접지케이블의 순서로 전류가 흐른다.

즉 용접기에서 나온 전류가 홀더에 물린 용접봉과 아크를 거쳐 모재로 전달된 뒤, 접지케이블을 통해 다시 용접기로 돌아가는 폐회로를 이룬다.

연강용 가스 용접봉의 시험편 처리 기호에서 NSR은 용접한 그대로 응력을 제거하지 않은 상태(Not Stress Relieved)를 나타낸다.

이와 대비되는 SR은 용접 후 응력 제거 열처리를 한 시험편을 의미한다.

아크 쏠림(자기불림)은 주로 직류 용접에서 자기장의 영향으로 발생하는 현상이므로, 직류 용접기를 사용한다는 것은 방지법이 아니라 오히려 아크 쏠림이 잘 일어나는 조건이다.

아크 길이를 짧게 하거나, 보조판(엔드탭)을 사용하거나, 후퇴법으로 용접 방향을 바꾸는 것은 실제로 아크 쏠림을 줄이는 방법이다.

정류기형 직류 아크 용접기는 교류를 정류소자로 직류화하는 방식이어서 완전한 순수 직류가 아니라 맥류(리플이 섞인 직류) 형태로 출력되며, 발전형보다 더 완전한 직류를 얻는다고 보기 어렵다.

고장이 적고 유지보수가 쉬우며, 취급이 간단하고 가격이 싸며, 소형·경량화와 안정된 아크를 얻을 수 있는 점은 정류기형의 실제 장점이다.

양호한 가스 절단면은 드래그(절단면에서 절단 기류의 입구점과 출구점 사이의 수평 거리)가 가능한 한 작아야 하며, 드래그가 크면 절단면이 거칠어지고 절단 정밀도가 떨어진다.

절단면 표면의 각이 예리하고, 슬래그 이탈이 양호하며, 경제적으로 절단이 이루어지는 것은 양호한 절단면의 실제 조건이다.

용융금속이 표면장력의 작용으로 아크와 모재 사이에서 단락을 일으키며 모재로 옮겨가는 용적 이행 형태는 단락형이다.

스프레이형은 고전류에서 미세 용적이 날아가는 형태이고, 핀치효과형은 전자기적 핀치력이 주된 작용력인 형태로 표면장력이 지배적인 단락형과는 구분된다.

피복 아크 용접봉에서 피복제가 담당하는 가장 중요한 역할은 아크를 안정시키는 것이다.

이 밖에도 피복제는 용융금속을 대기로부터 보호하고 슬래그를 형성하는 등 부수적인 역할을 함께 수행한다.

저수소계 용접봉은 용착금속 중 수소 함량이 낮아 균열에 대한 저항성이 크고 기계적 성질이 우수해, 고탄소강이나 황 함유량이 많은 쾌삭강처럼 균열에 민감한 강종의 용접에 사용된다.

따라서 용착금속의 취성이 크며 화학적 성질도 좋다는 설명은 저수소계의 실제 특성(취성이 작고 기계적 성질이 우수함)과 반대되므로 틀린 설명이다.

산소와 아세틸렌의 혼합가스에서 폭발 위험성이 가장 큰 혼합비는 산소 85 : 아세틸렌 15 부근으로 알려져 있다.

따라서 실제 작업에서는 이 비율 근처의 혼합 조성이 되지 않도록 산소·아세틸렌의 유량과 압력을 관리해야 한다.

피복제의 염기도가 높을수록 용착금속의 수소 함량이 낮아지고 인성이 좋아지는데, 연강용 피복 금속 아크 용접봉 중에서는 저수소계가 염기성이 가장 높다.

고산화철계·고셀루로스계·티탄계는 각각 산화철, 셀룰로스, 산화티탄을 주성분으로 하는 산성~중성 계열의 피복제로 저수소계보다 염기도가 낮다.

용기 속 산소량은 내용적에 충전압력을 곱해 구한다.

내용적 45.7L에 충전압력 150kgf/cm²를 곱하면 $45.7 \times 150 = 6855$리터가 된다.

따라서 이 산소 용기에 충전된 산소량은 6855리터이다.

프로판(C₃H₈)은 완전연소에 많은 산소가 필요해 산소 : 프로판의 혼합비는 약 4.5 : 1이 가장 적당하다.

이는 아세틸렌(약 1 : 1)보다 훨씬 높은 비율로, 프로판가스 용접·절단 시 산소 소비량이 크다는 특징을 보여준다.

핫 스타트 장치는 아크 발생 초기 순간에 용접전류를 순간적으로 크게 흘려보내 아크 발생을 쉽게 하고 초기 비드의 용입 불량을 방지하는 장치이다.

• 원격 제어장치는 작업자가 떨어진 위치에서 전류를 조절하는 장치이다.
• 전격 방지기는 무부하전압을 낮춰 감전을 방지하는 장치이다.
• 고주파 발생장치는 아크 발생과 유지를 돕기 위해 고주파·고전압을 중첩시키는 장치이다.

스카핑은 가스절단의 한 종류로 강재 표면의 결함을 얇고 넓게 깎아내는 가공법이며, 아크를 이용하지 않으므로 아크 절단법에 속하지 않는다.

플라즈마제트절단, 탄소아크절단, 티그절단은 모두 아크열을 이용하는 아크 절단법이다.

부탄가스의 화학식은 $\mathrm{C_4H_{10}}$이다.

참고로 프로판은 $\mathrm{C_3H_8}$, 펜탄은 $\mathrm{C_5H_{12}}$, 에탄은 $\mathrm{C_2H_6}$이다.

아크 에어 가우징은 탄소(흑연) 전극봉으로 아크를 일으켜 금속을 녹이고, 전극 홀더에서 나오는 압축공기로 용융금속을 불어내어 홈을 파거나 결함부를 제거하는 가공법이다.

이때 홀더 전원은 직류 역극성(DCRP)을 사용하는 것이 가장 적합하다.

크롬-몰리브덴강은 열간가공이 쉽고 다듬질면이 아름다우며 용접성이 우수한 강으로, 몰리브덴 첨가로 담금질성이 향상되어 축·강력볼트·아암·레버 등에 널리 사용된다.

고장력강(HT)의 용접성을 좋게 하려면 탄소(C) 함유량을 줄여야 한다.

탄소량이 많을수록 열영향부가 경화되어 저온균열 등 용접결함 발생 위험이 커지기 때문이다.

내식강 중 가장 대표적인 특수 용도용 합금강은 스테인리스강이다.

크롬(또는 크롬-니켈)을 다량 함유해 표면에 치밀한 산화피막을 형성함으로써 우수한 내식성을 갖는다.

아공석강은 탄소함유량이 증가할수록 경도·인장강도·항복강도는 높아지지만, 연신율은 오히려 감소한다.

탄소량 증가로 조직 중 펄라이트 비율이 늘어나면서 강이 단단해지는 대신 연성이 떨어지기 때문이다.

칼로라이징은 금속침투법 중 강 표면에 알루미늄(Al)을 침투시켜 내산화성을 높이는 처리법이다.

참고로 니켈 침투는 니켈라이징, 크롬 침투는 크로마이징, 붕소 침투는 보로나이징이라 한다.

주형에 냉금(칠드)을 삽입해 주물 표면을 급랭시켜 표면을 경화한 주철을 칠드주철이라 하며, 표면 경도가 높아 금속 압연용 롤 등에 사용된다.

Al 제품을 2% 수산(옥살산) 용액에서 전류를 흘려 표면에 단단하고 치밀한 산화피막을 만드는 방법을 수산법(알루마이트법)이라 한다.

베빗메탈은 주석·안티몬·구리 등을 주성분으로 하는 베어링용 합금으로, 온도에 따른 선팽창계수·탄성률 변화를 억제하는 불변강이 아니다.

인바·엘린바·슈퍼인바는 모두 니켈을 다량 함유해 열팽창이 극히 작은 대표적인 불변강이다.

주조는 금속을 녹여 주형에 부어 응고시키는 가공법으로, 재료를 소성변형시키는 소성가공법에 속하지 않는다.

압연·단조·인발은 모두 외력으로 금속을 영구변형시키는 대표적인 소성가공법이다.

담금질 조직 중 마텐자이트는 오스테나이트를 급랭시켜 얻어지는 침상 조직으로, 경도와 강도가 가장 높다.

냉각속도가 느려질수록 트루스타이트, 소르바이트, 펄라이트 순으로 조직이 변하며 경도는 점차 낮아진다.

강에 황(S), 납(Pb), 인(P) 등을 첨가하여 절삭성을 향상시킨 강을 쾌삭강이라 한다.

파단선으로 경계를 지어 필요한 곳만 잘라 보인 것은 부분 단면도다.

그림은 부품의 외형을 대부분 그대로 두고, 안쪽 구조를 보이고 싶은 자리만 자유롭게 그은 파단선으로 경계를 지어 잘라 낸 모습이다. 이렇게 하면 필요한 부분만 골라 단면으로 보여 줄 수 있다.

• 온 단면도는 물체를 기본 중심선에서 완전히 절반으로 잘라 전체를 단면으로 보인 것이다.
• 한쪽 단면도는 대칭인 물체를 중심선 기준으로 한쪽만 단면, 다른 쪽은 외형으로 그린 것이다.
• 회전 도시 단면도는 리브나 암 같은 부분의 단면을 90° 돌려 그 자리에 겹쳐 그린 것이다.

한 개의 치수선 위에 기점에서부터의 거리를 차례로 적은 이 방식은 누진 치수 기입법이다.

그림에는 왼쪽 끝에 기점 기호(⊕)와 0이 놓이고, 같은 치수선을 따라 25, 55, 75가 이어 적혀 있다. 각 숫자는 앞 단과의 간격이 아니라 기점에서부터 잰 누적 거리이며, 화살표는 각 단의 치수 보조선 쪽을 향한다.

치수선을 하나만 쓰므로 좁은 자리에도 간결하게 넣을 수 있고, 치수를 더해 가며 읽지 않아 누적 오차가 생기지 않는다는 장점이 있다. 직렬 기입법은 이웃한 치수를 연달아 이어 적고, 병렬 기입법은 공통 기준면에서 여러 개의 치수선을 나란히 긋는 점이 다르다.

구배를 단위도 기준도 없는 소수 “0.5”로 적는 것은 올바른 표시가 아니다.

배관도에서 관의 구배는 수평 거리에 대한 높이차의 비를 뜻하며, 보통 1/200처럼 분수로 적거나 0.2 %처럼 백분율로 적고, 경사가 클 때는 5°처럼 각도로 적으면서 구배 기호로 낮아지는 방향을 함께 나타낸다.

이 세 가지 표기는 모두 “무엇에 대한 비인지 또는 각도인지”가 표기 자체에 드러난다. 그러나 그냥 0.5라고만 쓰면 비인지 각도인지 길이인지 구분할 수 없어 구배 표시로 쓰지 않는다.

척도는 도면 전체에 적용되는 공통 정보이므로 표제란에만 기입한다.

부품번호, 부품기호, 수량은 개별 부품에 대한 정보로 부품란에 기입하는 항목이다.

두 판의 끝을 나란히 세워 올린 뒤 그 세운 끝면끼리 맞대어 용접한 이 이음은 플랜지형 맞대기 용접이다.

그림을 보면 두 장의 얇은 판이 각각 끝부분에서 위로 구부러져 플랜지 모양을 이루고, 맞닿아 세워진 두 끝을 따라 비드가 한 줄로 놓여 있다. 세워 올린 판재 자체가 녹아 이음이 되므로 박판을 이을 때 쓰인다.

판을 겹쳐 놓고 겹친 끝을 따라 용접하면 겹치기 이음, 두 판을 ㄱ자로 맞대어 바깥 모서리를 용접하면 모서리 이음이며, 필릿 용접은 직각으로 만난 두 면 사이의 구석을 채우는 것이어서 그림의 형태와 다르다.

KS 재료기호에서 고압 배관용 탄소강관은 SPPH로 표기한다.

참고로 SPP는 배관용 탄소강관, SPS는 스프링 강재를 나타내는 기호이다.

치수선, 치수보조선, 지시선은 모두 가는 실선으로 그리는 선이다.

반면 중심선·기준선·피치선·수준면선은 가는 1점쇄선, 숨은선은 파선, 외형선은 굵은 실선이므로, 이들이 섞인 조합은 선의 종류가 모두 가는 실선일 수 없다.

밑지름 φ120인 원뿔을 펼쳐 부채꼴의 중심각이 150°가 되려면 모선 ℓ은 144여야 한다.

원뿔을 전개하면 부채꼴이 되고, 이때 부채꼴의 호 길이가 밑면 원둘레와 같아야 하므로 전개각은 $\theta = 360^\circ \times \dfrac{r}{\ell}$ 로 구한다($r$=밑면 반지름, $\ell$=모선 길이).

그림의 밑지름이 120이므로 $r = 60$이고, 식에 넣으면 $150^\circ = 360^\circ \times \dfrac{60}{\ell}$ 이다.
정리하면 $\ell = \dfrac{360 \times 60}{150} = 144$ 가 된다.

같은 밑지름이라면 전개각과 모선 길이는 반비례하므로, 전개각이 절반이 되면 모선이 두 배가 된다는 관계로 빠르게 검산할 수 있다.

리벳의 호칭은 규격 번호, 종류, 호칭지름×길이, 재료 순으로 표시하는 것이 옳다.

세 방향 투상도가 나타내는 것은 직육면체의 앞쪽 윗부분에 V자 홈이 파인 형상이다.

정면도는 위 모서리 양 끝에서 아래 가운데 한 점으로 모이는 두 경사선과 그 점까지 내려오는 수직선으로 그려져 있다. 이때 두 경사선이 만나는 점은 아래 모서리에 닿지 않고 조금 위에서 멈춘다 — 홈이 바닥면까지 뚫리지는 않는다는 뜻이다.

평면도는 앞쪽 두 모서리에서 뒤쪽 한 점으로 모이는 두 선과 그 점에서 앞쪽 변까지 이어지는 선으로 그려져 있는데, 이 점 역시 뒤 모서리에 닿지 않고 윗면 안쪽에서 끝난다.

두 그림을 합치면 홈은 앞면 가운데에서 가장 깊고 뒤로 갈수록 얕아져 윗면 한가운데쯤에서 사라지는 쐐기 모양이 된다. 두 경사면이 만나는 골선이 바로 앞면의 그 점과 윗면 안쪽 점을 잇는 선이다.

우측면도의 파선 대각선은 이 골선이 오른쪽 벽에 가려져 보이는 모습이다. 따라서 입체도는 앞면이 V자로 트이되 바닥까지는 트이지 않고, 윗면에는 앞쪽 두 모서리와 안쪽 한 점을 잇는 삼각형 개구부가 남는 모양이어야 한다.