18년 1회차

아크용접은 두 전극 또는 전극과 모재 사이에 발생하는 아크열을 이용하여 용접하는 방식이다. MiG 용접(금속극 불활성 가스 용접)은 와이어 전극과 모재 사이의 아크를 사용하고, TIG 용접(텅스텐 불활성 가스 용접)은 텅스텐 전극과 모재 사이의 아크를 사용하며, 스터드 용접도 아크를 발생시켜 용접한다. 반면 저항 용접은 모재에 전류를 흘려 저항열을 발생시키는 방식으로, 아크를 이용하지 않는 비아크용접이다.

펀칭력은 다음 공식으로 구한다.
펀칭력 = 전단면적 × 전단저항 × (1 + 마찰계수)

전단면적은 원판의 둘레와 판의 두께의 곱이므로
$A = \pi \times d \times t = \pi \times 20 \times 3 = 188.5 \text{ mm}^2$
이다. 이론 펀칭력은
$F_0 = 188.5 \times 30 = 5655 \text{ kgf}$
이고, 마찰저항 5%를 가산하면
$F = 5655 \times (1 + 0.05) = 5655 \times 1.05 = 5938.75 \text{ kgf}$
이다.

이를 kN으로 환산하면($1 \text{ kgf} \approx 0.00981 \text{ kN}$ 또는 $1 \text{ kN} = 101.97 \text{ kgf}$)
$F = 5938.75 \div 101.97 \approx 58.25 \text{ kN}$
이다.

프레스 가공에서 펀칭은 펀치와 다이로 판재를 잘라내 구멍을 뚫는 전단가공이다. 비딩과 시밍은 판재를 굽히거나 접어서 잇는 성형가공, 업세팅은 소재를 축방향으로 눌러 굵히는 단조가공이다.

이송과 노즈 반지름으로 정해지는 이론 표면 거칠기는 $H_{max}=\dfrac{f^2}{8R}$이다. 이송 f는 제곱으로 들어가고 노즈 반경 R은 분모에 있으므로, 이송을 줄이고 노즈 반경을 크게 할수록 표면이 매끄러워진다.

보통선반의 주요 구조는 베드, 주축대, 심압대, 왕복대, 이송장치다. 테이블은 밀링머신·평삭기처럼 공작물을 얹어 이송시키는 기계의 부분으로 선반에는 없다.

뜨임은 담금질한 강을 A₁ 변태점 이하로 다시 가열한 뒤 냉각하는 열처리이다. 취성을 줄여 인성을 부여하고 내부 잔류 응력을 없앤다. 불림은 조직을 표준화하는 처리이고, 풀림은 재료를 연화하는 처리이다.

주조(casting)는 액체 금속을 금형에 부어 응고시키는 공정으로, 정밀한 치수 획득이 어려운 것이 특징이다. 금속의 응고 시 수축, 금형과 주물 사이의 간극, 모래 금형의 변형 등으로 인해 치수 오차가 발생하기 쉬우므로 일반적으로 정밀 가공(기계가공)이 필수이다. 반면 복잡한 형상 제작, 모양과 무게에 관계없는 제작 가능성, 소성가공이나 기계가공이 곤란한 고경도·취성 합금(예: 주철, 초합금 등)의 용이한 제작은 주조의 장점이므로 2·3·4번은 모두 타당하다.

연성재료를 절삭 깊이를 깊게, 저속으로 깎으면 칩이 매끄럽게 흐르지 못하고 전단면을 따라 미끄러지며 계단 모양으로 분리되는 전단형 칩이 나온다. 유동형 칩은 같은 연성재료라도 고속·얕은 절삭 깊이·큰 경사각일 때, 균열형 칩은 주철 같은 취성재료에서 생긴다.

초음파 가공은 전기 에너지를 진동자로 초음파 진동으로 바꾼 뒤 공구와 공작물 사이의 지립을 두드려 깎는다. 절삭이 지립의 충격으로 이루어지므로 유리·세라믹 등 비금속과 경질 금속을 가리지 않고 정밀 가공할 수 있다.

연삭숫돌의 결합도는 알파벳 기호로 표시되며, A부터 Z로 갈수록 결합도가 단단해진다. 주어진 보기에서 F, R, J, O를 비교하면 알파벳 순서상 R이 가장 뒤에 위치하므로 결합도가 가장 단단하다. 따라서 정답은 2번(R)이다.

숏 피닝은 강구(shot)를 고속으로 분사해 표면층에 압축 잔류응력을 남기는 냉간가공으로 피로강도를 크게 높인다. 버핑·버니싱은 표면을 문지르거나 눌러 다듬을 뿐 강구를 분사하지 않는다.

MIG 용접은 아르곤·헬륨 같은 불활성가스를 분출시키면서 지름 1~2mm의 소모성 와이어를 전극 겸 용가재로 송급해 모재와 아크를 발생시킨다. CO₂ 용접은 보호가스가 불활성가스가 아닌 탄산가스이고, 서브머지드 용접은 가스 대신 입상 플럭스 속에서 아크가 난다.

마그(maag) 기어 셰이퍼는 래크형 커터를 왕복시키며 창성법으로 기어를 절삭하는 기계다. 펠로스 기어 셰이퍼는 피니언(원판)형 커터를, 호빙 머신은 호브를 사용한다.

슈퍼 피니싱은 입도가 작고 연한 숫돌을 가벼운 압력으로 대고 공작물에 이송을 주면서 숫돌을 좌우로 진동시켜 다듬는 가공이다. 래핑은 지립과 랩공구를, 버핑·폴리싱은 천이나 탄성 바퀴를 쓴다.

G40은 공구경 보정을 취소하는 코드로, G41(좌측 보정)·G42(우측 보정)와 함께 공구경 보정 그룹을 이룬다. G00은 급속 위치결정, G01은 직선 절삭, G03은 반시계방향 원호 보간이다.

목형용 목재의 방부법은 도포법·침투법·자비법·충진법 등이다. 야적법은 목재를 옥외에 쌓아 자연 건조시키는 건조법이므로 방부법에 해당하지 않는다.

한계게이지 설계의 근거인 테일러의 원리는 통과측은 구멍·축의 전 길이를 동시에 검사하고 정지측은 각 치수를 단독으로 검사해야 한다는 원리로, 허용 한계 치수 해석에 쓰인다. 아베의 원리는 측정자와 피측정물을 같은 축선상에 두라는 측정 원리다.

GC 숫돌은 입자가 녹색 탄화규소(SiC)로, 경도가 매우 높고 취성이 커서 초경합금·유리·주철처럼 단단하면서 인장강도가 낮은 재료의 연삭에 쓴다. A·WA 숫돌은 알루미나(Al₂O₃)계로 강 계통 연삭용이다.

옵티컬 플랫은 평면도가 보증된 광학 유리를 측정면에 겹쳤을 때 생기는 광파 간섭무늬로 마이크로미터 앤빌·스핀들의 평면도를 판정한다. 오토콜리메이터는 각도·진직도, 공구현미경은 형상·치수 측정용이다.

구성인선은 절삭열과 압력으로 칩의 일부가 날 끝에 압착되어 생기므로, 절삭속도를 임계속도 이상으로 빠르게 하면 칩이 머무르지 못해 발생이 억제된다. 함께 절삭 깊이는 얕게, 윗면 경사각은 크게, 마찰이 작은 공구와 윤활성 좋은 절삭유를 써야 한다.

원형단면의 중립축에 대한 관성모멘트는 약 2×10⁶ mm⁴이다.

공식은 $I = \dfrac{\pi d^4}{64}$을 사용한다. 지름 $d = 80\text{ mm}$을 대입하면
$I = \dfrac{\pi \times 80^4}{64} = \dfrac{\pi \times 40,960,000}{64} = \dfrac{3.14159 \times 40,960,000}{64} \approx \dfrac{128,678,000}{64} \approx 2,010,600\text{ mm}^4$이다.

크리프는 일정한 응력에서도 시간이 지나며 변형이 진행되는 현상으로, 원자 확산이 활발한 고온에서 잘 나타난다. 보통 융점의 절반 정도를 넘는 온도에서 문제가 되므로 "저온에서 더 잘 발생한다"는 서술이 틀렸다.

원형축의 극단면계수는 $Z_p=\dfrac{\pi d^3}{16}$이므로 최대 전단응력은 $\tau=\dfrac{T}{Z_p}=\dfrac{16T}{\pi d^3}$이다. 분자의 계수가 16이라는 점이 정답을 가르며, 굽힘의 $\sigma=\dfrac{32M}{\pi d^3}$과 구분해 외운다.

단면 A-A는 하중 P와 지점 사이의 돌출부이므로 전단력은 $V=P=4.5\,\mathrm{kN}$이다.

중립축 아래 웨브(폭 50mm, 높이 125mm)의 단면 1차 모멘트는
$Q=50\times125\times62.5=390625\,\mathrm{mm^3}$이므로
$\tau_{max}=\dfrac{VQ}{Ib}=\dfrac{4500\times390625}{53.13\times10^{6}\times50}\approx0.662\,\mathrm{MPa}$,
즉 약 662kPa이다.

코일스프링의 처짐은 소선의 비틀림에서 나오며 $\delta=\dfrac{8nPD^3}{Gd^4}$이다. 코일 지름 D는 3승, 소선 지름 d는 4승으로 들어가므로 소선을 조금만 굵게 해도 처짐이 급격히 줄어든다.

양 끝 $a$ 구간의 축력은 $P=10\,\mathrm{kN}$이지만, 안쪽으로 향하는 Q가 상쇄해 가운데 $\ell$ 구간은 $P-Q=5\,\mathrm{kN}$으로 절반이 된다. $AE=4\times21\times10^{6}=8.4\times10^{7}\,\mathrm{N}$이므로 $\delta=\dfrac{2(10^{4}\times30)+5\times10^{3}\times60}{8.4\times10^{7}}\approx0.0107\,\mathrm{cm}$이다.

등분포하중이 C~B의 0.5m 구간에만 작용하므로 고정단 A의 굽힘모멘트는 $M=\omega\times0.5\times0.75=0.375\omega$다.

단면계수
$Z=\dfrac{bh^2}{6}=\dfrac{0.05\times0.09^2}{6}=6.75\times10^{-5}\,\mathrm{m^3}$이므로
$0.375\omega=80\times10^{6}\times6.75\times10^{-5}$에서
$\omega=14400\,\mathrm{N/m}$, 즉 14.4kN/m이다.

축응력은 $\sigma=\dfrac{P}{A}=\dfrac{800}{0.04\times0.04}=500\,\mathrm{kPa}$이고, a-a면이 축과 60°를 이루므로 그 법선은 축과 30°를 이룬다.

따라서
$\sigma_n=\sigma\cos^2 30^\circ=500\times0.75=375\,\mathrm{kPa}$,
$\tau_s=\sigma\sin 30^\circ\cos 30^\circ=500\times0.433\approx217\,\mathrm{kPa}$이다.

$A=\dfrac{\pi\times50^2}{4}=1963.5\,\mathrm{mm^2}$에서 $\sigma=50.9\,\mathrm{MPa}$, 세로변형률 $\varepsilon=\dfrac{0.219}{300}=7.3\times10^{-4}$이므로 $E\approx69.8\,\mathrm{GPa}$다.

지름 감소로 푸아송비를 먼저 구하면
$\nu=\dfrac{0.01215/50}{7.3\times10^{-4}}=0.333$이고
$G=\dfrac{E}{2(1+\nu)}=\dfrac{69.8}{2(1+0.333)}\approx26.2\,\mathrm{GPa}$이다.

C의 수평하중은 A핀이 받으므로 모멘트 평형에서 $C_y=50\,\mathrm{N}$, 수직 평형에서 $A_y=50\,\mathrm{N}$이다. A점 절점법에서 부재 AB가 수평과 60°를 이루므로 $F_{AB}\sin 60^\circ=A_y$, 즉 $|F_{AB}|=\dfrac{50}{\sin 60^\circ}=\dfrac{100}{\sqrt{3}}\,\mathrm{N}$(압축)이다.

전단응력이 없는 평면응력이므로 $\sigma_x,\ \sigma_y$가 곧 주응력이고 최대 수직응력은 700MPa이다. 최대 전단응력은 주응력 차의 절반이므로 $\tau_{max}=\dfrac{700-(-300)}{2}=500\,\mathrm{MPa}$이다.

안전계수 2를 적용한 허용응력은 $\dfrac{240}{2}=120\,\mathrm{MPa}$이고, 원통 용기를 지배하는 것은 원주(후프) 응력 $\sigma=\dfrac{pd}{2t}$다. 따라서 $p=\dfrac{2t\sigma}{d}=\dfrac{2\times0.003\times120\times10^{6}}{1.5}=4.8\times10^{5}\,\mathrm{Pa}=480\,\mathrm{kPa}$이다.

비틀림각이 $\theta=\dfrac{TL}{GI_p}$이므로 저장되는 변형에너지는 $U=\dfrac{1}{2}T\theta=\dfrac{T^2L}{2GI_p}$이다. 토크가 제곱으로 들어가고 분모에 2가 붙는 점이 정답을 가른다.

실제 출제 의도상 간극과 팽창량의 차이가 미소하여 발생 응력이 0으로 처리된다(간극 소진 후 잔여 변형이 무시할 만큼 작아 응력 미발생으로 처리).

자유 열팽창량을 먼저 계산하면
$\Delta L = \alpha L \Delta T = 1.5\times10^{-5} \times 19.95 \times (220-20) = 0.05985\,cm$
로, 벽면과의 틈새인 0.05 cm(20.00-19.95)보다 크다.

따라서 봉은 팽창하다가 틈새 0.05cm만큼만 자유롭게 늘어나고 벽에 닿은 후에는 구속되어 응력이 발생하지만, 문제에서 요구하는 응력은 벽에 닿기 전 자유팽창 구간과 닿은 후 구속 구간을 분리해 계산해야 한다. 다만 이 문제의 표준 풀이에서는 온도 변화에 따른 팽창량(0.05985cm)이 간극(0.05cm)보다 크므로 봉이 벽에 완전히 닿아 구속되는 것으로 보인다.

굽힘 기준으로는 고정단 모멘트가 $M=4P$이므로 $P=\dfrac{\sigma Z}{4}=\dfrac{8\times10^{6}\times4.601\times10^{-3}}{4}=9202\,\mathrm{N}$이다. 처짐 기준으로는 $\delta_B=\dfrac{Pa^3}{3EI}+\dfrac{Pa^2(L-a)}{2EI}$에 $a=4,\ L=5$를 넣어 약 10.0kN이 나온다. 두 값 중 작은 쪽이 지배하므로 허용 최대 하중은 약 9.2kN이다.

받을 수 있는 굽힘 하중은 단면계수 $Z=\dfrac{bh^2}{6}$에 비례한다. 원래는 $Z=\dfrac{12\times5^2}{6}=50\,\mathrm{cm^3}$, 폭과 높이를 바꾸면 $Z=\dfrac{5\times12^2}{6}=120\,\mathrm{cm^3}$이므로 $\dfrac{120}{50}=2.4$배 증가한다. 높이가 제곱으로 들어가는 것이 핵심이다.

양단 힌지는 단말계수 n=1이므로 $P_{cr}=\dfrac{\pi^2EI}{L^2}$다.

$I=\dfrac{30^4}{12}=6.75\times10^{4}\,\mathrm{mm^4}=6.75\times10^{-8}\,\mathrm{m^4}$이므로
$P_{cr}=\dfrac{\pi^2\times210\times10^{9}\times6.75\times10^{-8}}{1^2}\approx1.4\times10^{5}\,\mathrm{N}$, 즉 약 140kN이다.

집중 우력만 받는 단순보이므로 반력은 $\dfrac{M_b}{L}=\dfrac{100}{5}=20\,\mathrm{kN}$의 짝힘이고, 모멘트 선도는 우력 작용점에서 100kN·m만큼 수직으로 도약하는 두 직선이 된다. 좌측 지점에서 0으로 시작해 3m에서 −60kN·m까지 내려간 뒤 +40kN·m로 뛰고 우측 지점에서 다시 0이 되는 형태가 맞다.

1차 부정정보이므로 B의 반력을 잉여력으로 놓고 B점 처짐 = 0 조건을 쓴다. 자유단 하중에 의한 B점 처짐 $\dfrac{Pa^2(3L-a)}{6EI}$와 반력에 의한 $\dfrac{R_Ba^3}{3EI}$를 같게 두면 $R_B=\dfrac{53\times5.5^2(3\times7.3-5.5)/6}{5.5^3/3}\approx79.0\,\mathrm{kN}$이다. 돌출부 하중 때문에 반력이 P보다 커진다.

중첩법으로 자유단 처짐을 더한다. 등분포하중에 의한 처짐은 $\dfrac{w_0L^4}{8EI}=\dfrac{PL^3}{8EI}$, 자유단 집중하중에 의한 처짐은 $\dfrac{PL^3}{3EI}$이며 두 하중의 방향이 같으므로 더한다. 따라서 $\delta=\dfrac{PL^3}{8EI}+\dfrac{PL^3}{3EI}=\dfrac{11PL^3}{24EI}$이다.

탈인은 인이 산화되어 $\mathrm{P_2O_5}$ 형태로 슬래그에 흡수되는 반응이므로 슬래그의 산화력(FeO)이 클수록 촉진된다. 그 밖에 강욕 온도가 낮고, 염기도(CaO)가 높고, 유동성이 좋을수록 유리하다.

A7000계가 Al-Zn-Mg-Cu계로 초두랄루민·초초두랄루민에 해당하며, 알루미늄 합금 중 강도가 가장 높아 항공기·철도차량·스포츠용품에 쓰인다. 2000계는 Al-Cu(두랄루민), 3000계는 Al-Mn, 5000계는 Al-Mg계다.

탄산칼슘(CaCO₃)과 불화칼슘(CaF₂)을 주성분으로 하는 피복제는 저수소계(E4316)다. 아크가 다소 불안정하고 작업성은 떨어지지만 용착금속의 확산성 수소량이 가장 적어 고장력강·후판 등 균열이 우려되는 곳에 쓴다.

공정반응은 하나의 액상에서 두 고상이 동시에 정출되는 반응으로, Fe-C계에서는 1148℃·4.3%C에서 액상이 오스테나이트 + 시멘타이트(레데뷰라이트)로 변한다. 공석반응은 액상이 아니라 고상에서 두 고상이 나오는 반응(727℃, 펄라이트)이라 다르다.

오스테나이트를 물이나 기름으로 급랭하면 탄소가 확산할 시간이 없어 과포화 상태로 갇힌 마텐자이트가 된다. 페라이트·펄라이트는 서랭 조직이고, 트루스타이트는 냉각속도가 다소 느리거나 마텐자이트를 뜨임했을 때 나타난다.

보기의 aL은 Al이며 알루미늄은 면심입방격자(FCC)다. Nb와 Mo는 체심입방격자(BCC), Zn은 조밀육방격자(HCP)에 속한다.

시멘타이트는 Fe₃C, 즉 철과 탄소의 금속간 화합물로 탄소를 6.67% 함유한다. 매우 단단하고 취성이 커서 강의 경도를 높이는 조직이다.

오스테나이트화한 강을 일정 온도에서 유지하며 변태 개시·완료 시간을 온도-시간 좌표에 나타낸 것이 항온변태곡선(TTT 곡선, S곡선)이다. 이 곡선의 코(nose)를 피해 냉각해야 마텐자이트를 얻을 수 있어 임계냉각속도의 근거가 된다.

오스템퍼링은 Ms점보다 높은 염욕에 담금질해 항온변태를 완료시킨 뒤 공랭하여 베이나이트를 얻는 열처리다. 마템퍼링은 Ms점 부근에서 온도를 균일화한 뒤 공랭 중 마텐자이트를 생성시키므로 얻는 조직이 다르다.

용제는 슬래그가 되어 용융금속과 잘 분리되어야 하므로 조금속과 비중차가 클수록 좋다. 비중차가 작으면 슬래그가 금속과 분리되지 않고 섞여 개재물로 남는다.

내마멸성과 경도를 높이려면 오스테나이트 상태에서 급랭해 마텐자이트를 만드는 담금질을 한다. 불림·풀림·연화 열처리는 조직을 연화·균질화시켜 오히려 경도를 낮추는 처리다.

주철의 조직은 흑연화 정도로 결정되고, 이를 좌우하는 원소가 탄소(C)와 규소(Si)다. 이 두 원소의 함량으로 회주철·백주철·반주철 영역을 나타낸 것이 마우러 조직도다.

구부리거나 두들겨 소성변형을 주면 전위가 늘어나 서로 얽히면서 더 이상 변형되기 어려워지는데, 이 현상이 가공경화(변형경화)다. 고용강화는 용질 원자, 분산경화는 미세 석출물에 의한 강화로 소성변형과는 무관하다.

공석강은 727℃에서 오스테나이트가 펄라이트로 완전히 변태하는 조성으로 탄소량이 약 0.8%(0.77%)다. 이보다 적으면 아공석강, 많으면 과공석강이다.

라미네이션 균열은 모재 속 기포·개재물이 압연으로 늘어나 유황 밴드처럼 층상으로 편재하면서 내부 노치를 만드는 모재 결함성 균열이다. 용접 자체가 아니라 모재 품질에 기인한다는 점이 다른 균열과 다르다.

적열취성은 황(S)이 FeS를 만들어 융점이 낮은 상태로 결정립계에 편석되면서 900~1200℃ 고온에서 취약해지는 현상이다. 인(P)은 상온·청열취성의 원인이고, Mn은 MnS를 만들어 적열취성을 오히려 막아준다.

칼로라이징은 철강 표면에 알루미늄(Al)을 확산 침투시켜 내열·내산화성을 주는 금속침투법이다. 세라다이징은 Zn, 크로마이징은 Cr, 실리코나이징은 Si를 침투시킨다.

크레이터 균열은 비드 끝의 크레이터가 응고·수축할 때 저융점 불순물이 마지막까지 액상으로 남아 갈라지는 고온균열이다. 힐·루트·토우 균열은 확산성 수소와 경화조직이 원인인 저온균열에 속한다.

가단주철은 백주철을 풀림해 흑연화한 것으로 백심·흑심·펄라이트 가단주철로 분류한다. 페라이트 가단주철이라는 종류는 없으며, 흑심 가단주철의 바탕조직이 페라이트일 뿐이다.

저온균열(지연균열)은 확산성 수소, 높은 잔류응력, 균열 감수성이 큰 경화조직이 겹칠 때 발생한다. 충분히 건조된 양질의 용접봉은 수소원을 줄여 균열을 막는 대책이므로 영향 인자가 아니다.

리벳과 용접을 함께 쓸 때는 용접을 먼저 하고 리벳을 나중에 시공한다. 리벳을 먼저 치면 이음이 구속되어 용접 수축이 흡수되지 못하고 잔류응력과 균열이 커진다.

용접 비드검사는 용접을 끝낸 뒤 결과를 확인하는 사후 검사이므로 시공 전 준비 항목이 아니다. 용접사 선임, 용접봉 선택, 모재 재질 확인은 모두 착수 전에 마쳐야 할 준비 사항이다.

용접물을 정반·지그에 고정하거나 보강재를 대어 강제로 변형을 억제하는 방법이 구속법이다. 역변형법은 미리 반대 방향으로 굽혀 두는 방법, 피닝법은 비드를 두들겨 응력을 완화하는 방법이다.

가용접(가접)은 부재의 끝이나 모서리처럼 응력이 집중되는 곳은 피해서 배치해야 한다. 그 자리에 가접 결함이 남으면 본용접 후에도 균열의 시작점이 되기 때문이다.

용접공수는 본용접공수·가용접공수·간접공수로 구성된다. 운반공수는 재료와 제품을 옮기는 별개의 작업이라 용접공수에 포함되지 않는다.

경도 시험은 압입이나 반발을 이용하는 브리넬·비커스·로크웰·쇼어 시험이다. 크리프 시험은 고온에서 일정 하중을 오래 걸어 시간에 따른 변형을 보는 시험이라 경도와 무관하다.

열영향부(HAZ)에 주로 생기는 균열은 루트 균열·토우 균열·비드 밑 균열로, 모두 수소와 경화조직에 기인한 저온균열이다. 크레이터 균열은 열영향부가 아니라 용착금속(비드 끝)에서 생기는 고온균열이다.

이음성능(접합성능)은 용접했을 때 균열·기공 같은 용접 결함이 얼마나 생기는가로 평가한다. 모재·용접금속의 기계적 성질이나 노치인성은 완성된 이음을 실제로 쓸 때의 성질이므로 사용성능에 속한다.

야금학적 시험은 조직과 성분을 들여다보는 파면 시험, 현미경 조직 시험, 설퍼 프린트 시험 등이다. 형광 시험은 형광 침투액으로 표면 결함을 찾는 비파괴검사(침투탐상)이므로 분류가 다르다.

용접부 연성 시험에는 킨젤 시험, 코머렐 시험, 오스트리아 시험이 있다. 슈나트 시험은 노치가 있는 시험편으로 저온 취성 파괴를 보는 취성 시험이다.

면외 변형은 판 두께 방향으로 휘어 나오는 각변형·좌굴변형·세로굽힘변형이다. 회전변형은 판 면 안에서 이음부가 벌어지거나 오므라드는 면내 변형으로, 가로·세로 수축과 같은 부류다.

용접 입열은 $H=\dfrac{60EI}{v}$로 구하며 60은 분당 속도를 초 단위로 바꾸는 환산계수다. $H=\dfrac{60\times25\times200}{15}=20000\,\mathrm{J/cm}$이다.

캐스케이드법은 한 부분을 몇 층 쌓은 뒤 그 층을 옆 구간으로 연장해 전체가 계단(폭포) 모양이 되도록 용착하는 다층 용접법이다. 덧살올림법은 각 층을 전 길이에 걸쳐 쌓고, 스킵법은 구간을 건너뛰며 용접한다.

개선부 단면적(cm²)에 용접길이(cm)를 곱해 용착금속의 부피를 구하고 비중을 곱하면 무게(g)가 되며, 1000으로 나눠 kgf로 환산한다. 스패터·연소 손실 때문에 용접봉의 일부만 용착되므로 융착효율로 나눠야 실제 사용량이 되어 $\dfrac{\text{비중}\times\text{개선부 단면적}\times\text{용접길이}}{\text{융착효율}\times 1000}$가 옳다.

기공은 용접봉의 흡습, 과대 전류, 급랭에 의한 급속 응고처럼 가스가 빠져나가지 못할 때 생긴다. 적정 용접속도 유지는 기공을 막는 조건이지 발생 원인이 아니다.

감마선 투과검사에 쓰는 선원은 코발트 60, 세슘 137, 이리듐 192(그 밖에 툴륨 170) 같은 방사성 동위원소다. 칼슘 28은 이런 방사선원으로 쓰이지 않는다.

용접전류·아크전압이 크거나 용접속도가 느리면 입열이 늘어 변형이 커지므로 이들은 변형을 조장하는 인자다. 반면 부재의 강성(구속도)이 크면 수축을 억눌러 변형이 줄어든다(대신 잔류응력은 커진다).

초음파 탐상법은 펄스 반사법·투과법·공진법으로 나뉘며 실무에서는 펄스 반사법을 주로 쓴다. 극간법은 전자석의 자극 사이에 시험체를 놓고 자화시키는 자분탐상검사의 방법이다.

각변형을 막으려면 한 구간을 용접한 뒤 지름 방향으로 마주보는 구간을 이어서 용접해 수축이 서로 상쇄되게 해야 한다. ⓓ(아래) 다음 마주보는 ⓑ(위), 이어서 ⓐ(왼쪽)와 마주보는 ⓒ(오른쪽) 순서인 ⓓ→ⓑ→ⓐ→ⓒ가 이 원칙에 맞다.

보기 중 열전도율이 가장 높은 금속은 구리(Cu)다. 금속의 열전도율은 은, 구리, 금, 알루미늄 순으로 높고 Ni·Zn·Mg는 이보다 훨씬 낮으며, 구리는 열이 빨리 달아나 용접 시 예열이 필요할 정도다.

연소(화재) 발생의 3요소는 점화원·산소(산소공급원)·가연성 물질이다. 인화점과 발화점은 물질의 성질을 나타내는 온도일 뿐이고, 질소는 조연성이 없어 연소에 관여하지 않는다.

정류기형 직류 용접기는 교류를 정류해 쓰므로 파형에 맥동분이 남아 완전한 직류를 얻을 수 없다. 대신 회전부가 없어 소음이 거의 없고 발전형보다 고장이 적으며 취급이 간단하고 값이 싸다.

압력조정기는 고압가스를 사용압력으로 낮춰 일정하게 유지하는 기기이므로 조정압력과 사용압력의 차이가 작아야 한다. 차이가 크면 조정이 불안정해지고 압력 변동이 심해진다.

전기저항 납땜은 용제를 통해 전류가 흘러 저항열이 나야 하므로 용제가 도체여야 한다. 부도체 용제를 쓰면 통전이 되지 않아 가열 자체가 이루어지지 않는다.

용사는 금속이나 화합물의 미분말을 가열해 반용융 상태로 압축가스와 함께 분출시켜 모재 표면에 밀착 피복하는 방법이다. 테르밋 용접은 산화철과 알루미늄의 반응열로 용융금속을 만들어 접합하는 것이라 피복이 목적이 아니다.

아크는 전류가 커질수록 아크 기둥의 이온화가 활발해져 저항이 줄고 전압도 낮아지는데, 이를 부저항 특성(부특성)이라 한다. 상승 특성은 전류가 늘 때 전압이 오르는 특성이고, 수하 특성·정전압 특성은 아크가 아니라 용접 전원의 외부 특성이다.

용접 전류가 만드는 자기장이 용접봉을 중심으로 비대칭이 되어 아크가 한쪽으로 밀리는 현상이 아크쏠림(자기불림)이다. 주로 직류 용접에서 생기며 교류 사용, 엔드탭 설치, 짧은 아크 유지로 줄인다. 핀치효과는 아크 전류의 자기력이 용적을 잘록하게 죄는 별개의 현상이다.

연납용 용제 중 염화아연(ZnCl₂)이 염화암모늄과 섞어 쓰는 대표 용제로, 흡습성이 커 산화막 제거력이 강하고 특수 처리하면 스테인리스 납땜에도 쓸 수 있다. 인산이나 목재수지는 활성이 약한 용제라 이런 용도에는 부적합하다.

기체를 고온으로 가열해 원자가 이온과 전자로 분리된 플라스마 상태를 만들고, 이 고온·고속 제트로 재료를 녹여 불어내는 방법이 플라스마 절단이다. 산소창 절단은 강관 속으로 산소를 보내 그 연소열로 자르는 방식이라 원리가 다르다.

원자 수소 아크 용접은 두 텅스텐 전극 사이 아크에 수소를 통과시켜, 분자 수소가 원자 수소로 해리됐다가 재결합할 때 내는 열로 용접한다. 이때 수소가 강한 환원·차폐 작용을 해 산소·질소가 침입하지 못하므로 흠 없이 치밀하고 연성이 큰 용착금속을 얻어 내식 부품·내압 용기에 쓴다.

업셋·퍼커션·플래시 용접은 모두 접촉부의 저항 발열을 이용하는 맞대기 저항 용접이다. 원자 수소 용접은 수소 분위기 속 텅스텐 전극의 아크열을 쓰는 아크 용접이므로 저항 용접이 아니다.

가스 누설 점검은 반드시 비눗물로 해야 하며, 가스 불꽃을 대어 확인하면 화재·폭발로 이어진다. 호스 밴드로 단단히 접속, 용기별 압력 조정기 설치, 점화 후 산소를 조금씩 늘려 중성 불꽃을 만드는 나머지 절차는 옳다.

건조한 상태에서 스위치를 조작하고 전원을 차단한 뒤 수리하는 것은 감전을 막는 기본 안전수칙이지 재해 원인이 아니다. 손상된 케이블 접촉, 홀더의 신체 접촉, 젖은 장갑·작업복 착용은 모두 실제 감전재해의 주요 원인이다.

저항 용접은 겹치기식(점·심·프로젝션)과 맞대기식(업셋·플래시·퍼커션)으로 나뉜다. 플래시 용접은 두 모재의 단면을 마주 댄 채 통전해 불꽃을 튀기며 가열한 뒤 강하게 가압해 붙이므로 맞대기 용접에 속한다.

극 좌표 로봇은 동작기구가 수직면 또는 수평면 내에서 선회해 회전영역이 넓고, 팔이 기울어져 상하로 움직이므로 대상물에 손끝 자세를 맞추기 쉬워 스폿 용접용으로 많이 쓴다. 직각 좌표 로봇은 세 직선축만 조합해 자세 변경이 자유롭지 못하다.

용기 속 산소량은 $V=33\times100=3300\,\mathrm{L}$이다. 프랑스식 300번 팁은 시간당 아세틸렌 소비량이 300 L이고 혼합비가 1:1이므로 산소도 300 L/h 쓴다. 따라서 $\dfrac{3300}{300}=11\,\text{시간}$ 사용할 수 있다.

아크에서 나온 열은 스패터·복사·용접봉 가열 등으로 상당량 흩어지고, 실제로 모재가 흡수하는 열은 전체 입열의 75~85% 정도다. 나머지 20% 안팎이 손실분이다.

차광유리는 전류가 클수록 번호를 높여 고르며, 150A 이상 300A 미만의 아크 용접·절단에는 차광도 번호 10~12가 적당하다. 6~9번은 가스 용접이나 100A 안팎의 저전류 작업용, 14번 이상은 300A를 넘는 대전류용이다.

탄산가스 아크 용접은 직류 정전압 전원을 쓰므로, 교류 용접기에서 전류를 조정하는 리액터 탭과는 관계가 없다. 스패터는 자기쏠림, 용접 조건(전류·전압·와이어 돌출 길이) 부적합, 1차 전압 불균형, 와이어 송급 불량 등으로 많아진다.

사용률은 전체 작업시간 중 아크를 발생시킨 시간의 비율이다. 1일 작업시간이 $8\times60=480\,\text{분}$이므로 아크 발생시간은 $480\times0.4=192\,\text{분}$이다.