09년 2회차

펀칭력은 전단되는 면적(원둘레 × 판 두께)에 전단저항을 곱한 값이다. $P=\pi d t \tau=\pi\times100\times2\times30=18850\,\mathrm{kgf}$이므로 약 18850kgf가 필요하다. 원의 면적이 아니라 둘레가 전단면을 만든다는 점이 핵심이다.

공구 현미경은 피측정물을 확대 투영해 윤곽 형상, 좌표, 나사의 유효지름·산 각도 등을 한 번에 읽는 광학 측정기다. 피치 게이지·나사 마이크로미터·센터 게이지는 각각 피치, 유효지름, 바이트 각도 하나만 보는 단독 요소 측정구다.

떨림은 숫돌의 불평형, 숫돌축 편심, 연삭기 자체 진동처럼 진동원이 있을 때 생긴다. 숫돌의 결합도가 낮으면 무디어진 입자가 쉽게 탈락해 자생작용이 활발하므로 떨림이 오히려 줄고, 결합도가 너무 높을 때가 떨림의 원인이 된다.

삼침법은 나사홈에 지름 d인 침 3개를 넣고 바깥 치수 M을 재므로, M에서 침이 차지하는 몫 3d를 빼고 나사산 각도에 따른 보정값을 더해야 유효지름이 된다. 나사산 각도 60°인 미터나사는 $d_2=M-3d+0.866025P$이며, 계수 $0.866025=\dfrac{\sqrt{3}}{2}$는 60° 나사산 형상에서 유도된 값이다.

에이프런은 선반에서 새들 앞쪽에 붙어 이송기구가 들어 있는 상자로, 밀링 머신에는 없는 부분이다. 수직 밀링 머신은 컬럼·니·새들·테이블·주축 헤드로 구성된다.

숏 피닝은 작은 강구를 고속으로 두들겨 표면에 압축 잔류응력을 남기므로 균열의 발생과 진전을 억제해 피로강도를 크게 높인다. 배럴·슈퍼피니싱·래핑은 표면을 매끈하게 다듬을 뿐 압축 잔류응력을 주지 못한다.

이음매 없는 강관은 만네스만 천공법으로 중심을 뚫은 뒤 압출·인발·압연으로 성형한다. 맞대기 심 용접은 강판을 말아 이음매를 용접하는 방식이라 이음매 있는 관을 만드는 방법이다.

스프링백은 탄성 회복량이므로 탄성한계·강도가 클수록, 두께가 얇을수록, 굽힘 반지름이 클수록 커진다. 따라서 굽힘 반지름이 작을수록은 소성변형 비율이 늘어 스프링백이 오히려 작아지는 조건이다.

카운터 싱킹은 접시머리 나사가 묻히도록 구멍 입구를 원뿔(테이퍼) 모양으로 깎는 가공이다. 카운터 보링은 같은 목적이지만 원통형으로 깎아 둥근머리 볼트를 묻는 가공이라 형상이 다르다.

압하율은 $\text{압하율}=\dfrac{H_0-H_1}{H_0}\times100$으로 구한다. 대입하면 $\dfrac{20-15}{20}\times100=25\%$다.

다이캐스팅은 용융금속을 금형에 고압으로 밀어 넣어 굳히므로 치수정밀도와 표면이 뛰어나고 알루미늄·마그네슘·아연 합금 주조에 주로 쓴다. 다만 금형 재질 선정이 까다롭고 값이 비싸 대량 생산에서만 경제성이 있다.

구성인선은 칩이 공구 경사면에 압착·응착해 생기므로 고속으로 절삭할수록 감소하고, 임계속도 이상에서는 거의 사라진다. 경사각을 크게, 마찰계수를 작게, 칩 두께를 얇게 하는 것도 함께 쓰이는 방지책이다.

공기 마이크로미터는 기준 게이지와의 차이를 공기의 유량·압력 변화로 읽는 비교 측정기다. 마이크로미터·버니어캘리퍼스·측장기는 눈금에서 치수를 그대로 읽는 직접 측정기다.

서브제로(심랭)처리는 담금질 후에도 남은 잔류 오스테나이트를 0℃ 이하까지 더 냉각시켜 마르텐사이트로 변태시키는 처리다. 경도가 오르고 경년 변화가 줄어 게이지류·베어링 등 치수 안정성이 중요한 부품에 쓴다.

목형의 모서리를 둥글게 하면 주형 모래의 날카로운 모서리가 부서져 떨어지는 것을 막을 수 있다. 각진 모서리는 조형이나 목형을 빼낼 때 쉽게 무너져 그대로 주물 결함이 된다.

연삭숫돌 표시는 입자─입도─결합도─조직─결합제 순서로 적는다. 그림의 ‘WA 46 H 8 V’에서 WA는 백색 알루미나 연삭입자의 종류, 46은 입도, H는 결합도, 8은 조직, V는 비트리파이드 결합제를 뜻한다.

TIG와 MIG는 모두 아르곤·헬륨 같은 불활성 가스로 아크와 용융지를 보호하는 불활성가스 아크 용접이다. TIG는 녹지 않는 텅스텐 전극, MIG는 와이어가 곧 소모전극인 점만 다르다.

초음파 가공은 공구의 진동으로 연삭입자를 때려 재료를 깎아내는 기계적 가공이라 전기가 통할 필요가 없다. 따라서 유리·세라믹·보석 같은 부도체도 잘 가공되며, 도체만 가공할 수 있는 것은 방전가공이다.

강 표면에 규소(Si)를 고온에서 확산 침투시키는 표면경화법은 실리코나이징이다. 크로마이징은 크롬(Cr), 질화법은 질소(N), 청화법은 탄소와 질소를 동시에 침투시킨다.

마폼법은 두꺼운 고무를 다이 대신 쓰고 형상을 지닌 펀치로 소재를 눌러 성형하는 방법이라, 금형을 한쪽만 만들면 되어 소량·다품종 드로잉에 유리하다. 폭발 성형법·전자력 성형법은 고에너지 속도 가공이고, 엠보싱은 얕은 요철 무늬를 내는 가공이다.

이 재료의 전단 탄성계수 G는 약 81.6MPa다.

비틀림각 $\theta=\dfrac{TL}{GJ}$에서 $G=\dfrac{TL}{J\theta}$다.

$J=\dfrac{\pi d^4}{32}=6.136\times10^{-7}\,\mathrm{m^4}$, $\theta=7^\circ=0.1222\,\mathrm{rad}$를 대입하면
$G=\dfrac{30.6\times0.2}{6.136\times10^{-7}\times0.1222}=8.16\times10^{7}\,\mathrm{Pa}$이므로 약 81.6MPa다.

횡전단응력은 $\tau=\dfrac{VQ}{Ib}$이므로 단면 1차 모멘트 Q가 가장 크고 폭 b가 가장 좁은 곳에서 최대가 된다. I형 단면에서는 웨브의 중립축 위치인 D점이 두 조건을 동시에 만족하므로 전단응력이 가장 크다.

직경의 감소량은 약 0.012mm다.

축응력은 $\sigma=\dfrac{P}{A}=\dfrac{88\times10^3}{\pi\times0.04^2/4}=70\,\mathrm{MPa}$, 세로변형률은 $\varepsilon=\dfrac{\sigma}{E}=1.0\times10^{-3}$이다.

가로변형률은 $\mu\varepsilon=0.3\times1.0\times10^{-3}=3.0\times10^{-4}$이므로
$\Delta d=40\times3.0\times10^{-4}=0.012\,\mathrm{mm}$다.

외팔보 자유단 처짐은 $\delta=\dfrac{PL^3}{3EI}$이므로, 두 보의 처짐이 같으려면 $P_1L_1^3=P_2L_2^3$이어야 한다. 그림에서 $L_1=\ell,\ L_2=\dfrac{3}{5}\ell$이므로 $\dfrac{P_1}{P_2}=\left(\dfrac{3}{5}\right)^3=0.216$이다.

세장비 $\lambda=\dfrac{L}{k}$이므로 세장비가 같으면 길이비는 곧 회전반지름 비다. 원형은 $k_A=\dfrac{d}{4}=5\,\mathrm{cm}$, 정사각형은 $k_B=\dfrac{a}{\sqrt{12}}=\dfrac{20}{2\sqrt{3}}\,\mathrm{cm}$이므로 $\dfrac{L_A}{L_B}=\dfrac{k_A}{k_B}=\dfrac{\sqrt{3}}{2}$다.

탄성계수·포아송비·전단탄성계수의 관계는 $G=\dfrac{E}{2(1+\mu)}$다. 대입하면 $G=\dfrac{200}{2(1+0.3)}=76.9\,\mathrm{GPa}$이므로 약 77GPa다.

단위 체적당 탄성에너지는 $u=\dfrac{1}{2}E\varepsilon^2$로 변형률의 제곱에 비례한다. 조건이 $\varepsilon_A=\dfrac{1}{2}\varepsilon_B$, 즉 $\varepsilon_B=2\varepsilon_A$이므로 $U_B=2^2\,U_A=4U_A$다.

묻힘 키의 전단 조건 $\tau_w=\dfrac{W}{b\,l}$에서 축 표면에 걸 수 있는 힘은 $W=55\times10\times50=27500\,\mathrm{N}$이다. 토크는 $T=W\dfrac{d}{2}=27500\times0.03=825\,\mathrm{N\cdot m}$이고 레버 길이가 1m이므로 $P=\dfrac{825}{1}=825\,\mathrm{N}$이다.

양단 고정보 중앙에 집중하중 P가 걸리면 고정단 모멘트는 $M_A=M_B=\dfrac{PL}{8}$다. 단순보의 중앙 모멘트 $\dfrac{PL}{4}$가 고정단과 중앙에 절반씩 나뉜 형태로 기억하면 된다.

하중은 A에서 270N/m, B에서 0인 삼각분포이므로 A로부터 3m인 C점의 하중강도는 $270\times\dfrac{6}{9}=180\,\mathrm{N/m}$다. C 오른쪽 6m 구간의 합력은 $\dfrac{1}{2}\times180\times6=540\,\mathrm{N}$, 작용점은 C에서 $\dfrac{6}{3}=2\,\mathrm{m}$이므로 $M_C=540\times2=1080\,\mathrm{N\cdot m}$다.

45° 로제트의 주변형률은 평균에 반경을 더하고 빼서 구한다.

$\varepsilon_{1,2}=\dfrac{\varepsilon_a+\varepsilon_c}{2}\pm\dfrac{1}{\sqrt{2}}\sqrt{(\varepsilon_a-\varepsilon_b)^2+(\varepsilon_b-\varepsilon_c)^2}$

평균은 $250\times10^{-6}$, 반경은 $\dfrac{\sqrt{100^2+200^2}}{\sqrt{2}}\times10^{-6}=158.1\times10^{-6}$이므로
$\varepsilon_1=408.1\times10^{-6}$, $\varepsilon_2=91.9\times10^{-6}$이다.

중공축의 극단면계수는 $Z_p=\dfrac{\pi(d_2^4-d_1^4)}{16\,d_2}=2.136\times10^{-5}\,\mathrm{m^3}$이므로 전달토크는 $T=\tau Z_p=50\times10^6\times2.136\times10^{-5}=1068\,\mathrm{N\cdot m}$다. $H=2\pi fT$에서 $f=\dfrac{100\times10^3}{2\pi\times1068}=14.9\,\mathrm{Hz}$이므로 약 15Hz다.

탄성 신장량은 $\lambda=\dfrac{PL}{AE}$이고 $A=\dfrac{\pi\times10^2}{4}=78.54\,\mathrm{mm^2}$다. 대입하면 $\lambda=\dfrac{8000\times15000}{78.54\times210\times10^3}=7.28\,\mathrm{mm}$이므로 약 7.3mm다.

홈을 판 n-n′ 단면은 $\dfrac{a}{2}\times a$로 줄고 그 도심이 하중선에서 $e=\dfrac{a}{4}$만큼 벗어나므로 압축응력과 굽힘응력이 겹친다. $\sigma=\dfrac{W}{A}+\dfrac{We}{Z}=\dfrac{2W}{a^2}+\dfrac{Wa/4}{a^3/24}=\dfrac{2W}{a^2}+\dfrac{6W}{a^2}=\dfrac{8W}{a^2}$다.

바닥으로부터 높이 1m 부분의 수직 응력은 약 5.78kPa다.

바닥에서 1m 높이는 전체 높이 2m의 중간이므로 그 지점 지름은 0.5m와 0.3m의 평균인 0.4m, 단면적은 $A=\dfrac{\pi\times0.4^2}{4}=0.1257\,\mathrm{m^2}$다.

그 위 원뿔대 부피는 $V=\dfrac{\pi h}{12}\left(D_1^2+D_1D_2+D_2^2\right)=0.0969\,\mathrm{m^3}$, 자중은 $7500\times0.0969=727\,\mathrm{N}$이므로
$\sigma=\dfrac{727}{0.1257}=5.78\,\mathrm{kPa}$다.

비틀림 모멘트 T의 최대 허용치는 약 328N·m다.

비틀림각 $\theta=\dfrac{TL}{GJ}$를 T에 대해 풀면 $T=\dfrac{GJ\theta}{L}$다.

$J=\dfrac{\pi\times0.02^4}{32}=1.571\times10^{-8}\,\mathrm{m^4}$, $\theta=30^\circ=0.5236\,\mathrm{rad}$를 대입하면
$T=\dfrac{80\times10^9\times1.571\times10^{-8}\times0.5236}{2}\approx329\,\mathrm{N\cdot m}$이므로 약 328N·m다.

일단 고정·타단 지지보의 중앙에 집중하중이 걸리면 지지단 반력은 $R_B=\dfrac{5P}{16}$이고 고정단 반력은 $\dfrac{11P}{16}$다. 대입하면 $R_B=\dfrac{5\times4800}{16}=1500\,\mathrm{N}=1.5\,\mathrm{kN}$이다.

극관성모멘트는 서로 직교하는 두 축의 단면 2차 모멘트를 더한 값이다. 사각형은 $I_p=I_x+I_y=\dfrac{bh^3}{12}+\dfrac{hb^3}{12}=\dfrac{bh}{12}\left(h^2+b^2\right)$가 된다.

외팔보 자유단의 최대 처짐은 약 0.317cm다.

최대 처짐은 $\delta=\dfrac{PL^3}{3EI}$이고, $I=\dfrac{bh^3}{12}=\dfrac{6\times10^3}{12}=500\,\mathrm{cm^4}=5\times10^{-6}\,\mathrm{m^4}$다.

대입하면 $\delta=\dfrac{10^4\times1^3}{3\times210\times10^9\times5\times10^{-6}}=3.17\times10^{-3}\,\mathrm{m}$, 즉 약 0.317cm다.

열전도도가 큰 금속은 아크 열이 모재 쪽으로 빠르게 방산되어 용융지가 잘 만들어지지 않고 냉각속도도 빨라진다. 그래서 구리·알루미늄처럼 열전도도가 높을수록 용접성이 나빠지며 예열이나 큰 입열이 필요하다.

탄소강의 표준조직은 서냉시켜 얻는 평형조직인 페라이트·펄라이트·시멘타이트(고온에서는 오스테나이트)이다. 솔바이트는 담금질한 뒤 뜨임하거나 항온변태로 얻는 열처리 조직이므로 표준조직에 들어가지 않는다.

저수소계 용접봉은 피복제가 흡습하기 쉬워 사용 전에 300~350℃에서 1~2시간 건조해야 한다. 70~100℃에서 30분~1시간은 일반 연강용 용접봉의 건조 조건이다. 건조로에서 꺼낸 뒤에도 대기 중 수분을 다시 빨아들이므로 재건조가 필요하다.

전위론(轉位論)으로 설명하는 균열 형성 기구는 탄성적 크랙, 경사경계에서의 크랙, 전위가 결정입계에 쌓여 생기는 입계집적에 의한 크랙이다. 밀도에 의한 크랙은 전위 이론상의 균열 형성 기구로 분류되지 않는다.

18Cr-8Ni 오스테나이트계 스테인리스강을 600~800℃로 가열하면 결정입계에 Cr 탄화물(Cr₂₃C₆)이 석출되고 그 주변이 크롬 결핍층이 되어 입계를 따라 부식이 진행된다. 이 현상이 입계부식(예민화)이며, 용체화처리·저탄소(L)강·Ti·Nb 첨가강으로 방지한다.

단위시간에 대해 실제로 아크가 발생한 시간의 백분율을 아크 타임(아크 시간율)이라 하며 용접 능률을 나타내는 지표이다. 수동 피복아크 용접에서는 낮고 자동·반자동 용접일수록 높아진다.

주철 성장의 원인은 펄라이트 중 Fe₃C의 분해에 따른 흑연화, 페라이트 중 규소(Si)의 산화, 흡수 가스에 의한 팽창, A₁ 변태 반복으로 생기는 미세균열이다. 산화되는 것은 펄라이트가 아니라 페라이트 중의 Si이므로 ②의 서술이 틀렸다.

연강용 피복아크 용접봉의 심선은 탄소·황·인이 매우 적은 저탄소 림드강을 쓴다. 탄소가 많으면 용착금속이 경화되어 균열이 생기기 쉽고, 림드강은 값이 싸고 신선(伸線) 가공성이 좋아 심선으로 적합하다.

염기도는 슬래그 속 염기성 성분의 총합을 산성 성분의 총합으로 나눈 값이므로 $A_s=\dfrac{B}{A}$로 나타낸다. 이 값이 1보다 크면 염기성 슬래그로, 탈황·탈인 능력이 좋고 용착금속의 인성이 높아진다.

본드에 가까운 열영향부는 용융점 바로 아래까지 가열되어 결정립이 크게 자라 조립화된다. 조립화된 조직은 인성이 떨어져 취성이 커지므로 열영향부 중 가장 취약한 부위가 된다.

수소는 언더비드 크랙(비드밑 균열)·은점·선상조직과 기공, 헤어크랙의 원인이 된다. 석출경화는 질소·산소가 시효 과정에서 질화물·산화물로 석출되며 일어나는 현상이므로 수소의 영향이 아니다.

A₃ 변태점 이상으로 가열해 오스테나이트화한 뒤 염욕 등에 넣어 일정 온도로 유지하면서 펄라이트 변태를 끝내는 항온열처리가 항온풀림(등온 어닐링)이다. 노냉하는 완전풀림보다 처리 시간이 짧고 조직이 균일해 절삭성 개선에 쓰인다.

용접금속에 녹아든 산소·질소는 석출경화(시효경화)·변형시효·청열취성을 일으켜 연성과 인성을 떨어뜨린다. 질량효과는 재료의 굵기에 따라 담금질 냉각속도가 달라져 경화 정도가 변하는 현상으로 가스의 영향과는 무관하다.

은점은 파단면에 나타나는 은백색 원형 반점으로, 주된 원인은 수소에 의한 취화이다. 인장강도에는 거의 영향이 없으나 연신율을 떨어뜨린다. S·P의 편석은 고온균열이나 적열취성의 원인이지 은점의 원인이 아니다.

산소는 FeO 등 산화물로 용착금속 안에 남아 조직을 취화시키므로 연신율과 충격치를 모두 감소시킨다. 그래서 피복제에 Fe-Mn, Fe-Si 같은 탈산제를 넣어 산소를 제거한다.

용접 열효율은 아크에서 발생한 열 중 모재와 용접봉이 실제로 흡수하는 비율이므로 아크 길이(아크 전압), 용접속도, 모재 두께 같은 발열·방열 조건에 좌우된다. 용접봉의 길이는 아크 열의 발생이나 전달과 관계가 없어 열효율 인자가 아니다.

결정을 미세화하려면 자기교반·초음파 진동으로 성장 중인 수지상정을 부러뜨리거나, 합금원소(접종제)를 넣어 핵 생성 수를 늘리고 급냉시킨다. 반대로 고온에서 오래 가열하면 결정립이 성장해 조대화되므로 미세화 방법이 될 수 없다.

열영향부의 냉각속도는 용접입열 $H=\dfrac{60EI}{v}$, 즉 용접전류·아크전압·용접속도와 판두께·예열온도로 결정된다. 아크 분포는 정량적으로 설정하는 용접 조건이 아니어서 냉각속도를 좌우하는 인자로 다루지 않는다.

면심입방격자(FCC)에는 Al, Ni, Cu와 Ag, Au, Pt, Pb 등이 속한다. V·W·Cr·Mo는 체심입방격자(BCC), Mg·Zn·Cd·Ti는 조밀육방격자(HCP)여서 나머지 보기는 격자가 서로 섞여 있다.

슬래그 생성제는 산화철·일미나이트·산화티탄·석회석·규사·장석 등으로, 용융금속을 덮어 산화와 질화를 막고 급냉을 방지하며 비드를 곱게 한다. 페로망간은 산소를 제거하는 탈산제(겸 합금 첨가제)이므로 슬래그 생성제가 아니다.

안전율은 $S=\dfrac{\sigma_u}{\sigma_a}$로 정의되므로 허용응력은 인장강도를 안전율로 나눈 값이다. $\sigma_a=\dfrac{80}{6}=13.33\ \mathrm{kgf/mm^2}$이므로 약 13.3이다.

자분탐상의 자화방법에는 축통전법·직각통전법·프로드법·전류관통법(관통법)·코일법·극간법이 있다. 펄스 반사법은 초음파를 보내 반사파로 결함을 찾는 초음파탐상의 방식이므로 자화방법이 아니다.

용입은 모재 표면에서 용융이 이루어진 가장 깊은 곳까지의 깊이이므로, 모재 표면선 아래로 파고든 (2)가 용입이다. (1)은 표면 위로 솟은 덧살(여성) 높이, (3)은 덧살과 용입을 합한 용접부 전체 두께, (4)는 비드 폭이다.

아크 용접의 재해요소는 아크 광선과 감전, 스패터·슬래그 비산, 중독성 가스와 흄이다. 컴비네이션 스퀘어는 직각·각도·중심을 재는 측정공구이므로 재해요소와 거리가 멀다.

다층용접에서 층을 쌓는 방법은 덧살올림법(빌드업)·전진블록법·캐스케이드법 세 가지이다. 스킵법(비석법)은 용접부를 띄엄띄엄 건너뛰며 진행하는 용착 방향(순서) 방법이므로 층 쌓기 방법이 아니다.

각변형은 수축될 방향을 예상해 미리 반대로 굽혀 놓고 용접하는 역변형 시공으로 막는다. 구속 지그는 오히려 적극 활용하고, 개선(홈) 각도와 용착량은 작게, 용착속도는 빠른 용접법을 택해야 변형이 줄어든다.

홈 각도가 크면 용착금속량이 늘어 수축·변형과 잔류응력이 커지므로, 용접이 가능한 범위에서 홈 각도는 되도록 작게 잡는다. 루트 간격이 좁을 때는 루트면을 작게 하고 루트 반지름은 되도록 크게 하는 것이 홈 설계의 기본이다.

침투탐상은 표면으로 열린 결함이면 재질이나 모양에 관계없이 검사할 수 있어 제품의 크기·형상에 제한을 거의 받지 않는 것이 장점이다. 따라서 제한을 받는다는 서술이 틀렸다. 미세 균열 검출, 국부 시험 가능, 낮은 숙련도 요구는 실제 장점이 맞다.

형광침투탐상은 세척(전처리) → 침투 → 수세 → 현상제 살포와 건조 → 검사(자외선등) 순서로 진행한다. 표면의 기름·녹을 먼저 제거해야 침투액이 결함 속으로 들어가므로 세척이 가장 먼저이고, 잉여 침투액을 씻어낸 뒤에 현상제를 뿌린다.

용접의 시작점과 끝점은 아크가 불안정해 용입 부족·크레이터 같은 결함이 생기기 쉬우므로, 모재와 같은 홈을 가공한 엔드탭을 양단에 붙여 그 위에서 아크를 일으키고 끝맺은 뒤 잘라낸다. 크레이터 필러는 아크를 끊을 때 크레이터를 채워 주는 기능이지 양단에 붙이는 판이 아니다.

굽힘시험은 시험편을 구부려 표면 균열 발생 여부로 연성과 결함을 판정하는 시험으로, 용접사 기량 검정(자격시험)의 표준 시험법으로 쓰인다. 표면굽힘·이면굽힘·측면굽힘으로 나뉜다.

스테인리스강의 열전도율은 약 16W/m·K로 연강(약 50)의 3분의 1 수준이고, 알루미늄(약 237)이나 구리(약 400)와는 비교할 수 없이 작다. 열이 잘 퍼지지 않아 국부적으로 과열되고 변형과 잔류응력이 커진다.

가접은 단면이 급변해 응력이 집중되는 부품의 끝·모서리를 피해서 배치해야 균열의 시작점이 되지 않는다. 가접도 본용접과 같은 기량의 용접사가 해야 하고, 예열은 본용접보다 높게, 용접봉은 본용접보다 가는 것을 쓴다.

용접 균열은 급냉에 따른 경화와 수소, 응력집중이 원인이므로 예열하고 서냉시켜 냉각속도를 늦추는 것이 가장 효과적인 대책이다. 황이 많은 강은 오히려 고온균열을 일으키고, 노치나 응력집중부는 균열의 출발점이 되므로 피해야 한다.

용접부 주위에 수냉 동판이나 물에 적신 석면을 대어 열을 빼앗아 모재로 열이 퍼지는 것을 막는 변형 방지법이 도열법이다. 억제법은 지그로 구속하는 방법, 역변형법은 미리 반대 방향으로 굽혀 놓고 용접하는 방법이다.

용접이음은 홀더와 용접봉이 들어가 작업할 수 있도록 충분한 공간을 두고 설계해야 한다. 응력 흐름이 좋은 맞대기 용접을 우선하고, 판두께가 다르면 경사 테이퍼를 두어 단면 급변을 없애며, 용접선이 한곳에 교차·집중되지 않게 배치한다.

불용착부가 있는 T형 이음은 중공 단면으로 보아 단면계수를 구하며, 최대굽힘응력은 12.0 kgf/mm²이다.

바깥 두께 $t$에서 미용착 폭 $t-2h$를 뺀 단면이므로
$Z=\dfrac{\ell\left(t^{3}-(t-2h)^{3}\right)}{6t}$이다.

$Z=\dfrac{240\left(36^{3}-12^{3}\right)}{6\times 36}=49920\ \mathrm{mm^{3}}$, $M=P\,L=5000\times 120=6\times 10^{5}\ \mathrm{kgf\cdot mm}$이므로
$\sigma_b=\dfrac{M}{Z}=12.0\ \mathrm{kgf/mm^2}$이다.

냉각속도는 열이 빠져나가는 속도이므로 같은 입열이면 열전도율이 클수록 빨라진다. 구리가 연강보다 빨리 식고, 열 방산 경로가 많은 필릿 이음이 맞대기보다 빠르며, 판이 두꺼울수록(박판보다 후판이) 빠르므로 나머지 보기는 반대로 서술되어 있다.

각변형 교정에는 변형된 반대쪽 표면을 띠 모양으로 가열해 판 두께 방향의 수축 차를 만들어 되돌리는 선상가열법을 쓴다. 점가열법은 박판의 오목한 변형 교정에, 피닝법은 표면을 두드려 잔류응력과 수축을 줄이는 데 쓰인다.

쇼어 경도는 다이아몬드 해머를 일정 높이에서 떨어뜨려 튀어 오른 높이로 경도를 재는 반발식 시험이라 시험면에 오목자국이 거의 남지 않는다. 브리넬·비커스·로크웰은 압입자를 눌러 자국을 남기는 압입식이어서 정밀 제품에는 부적합하다.

횡 직렬식은 두 전극을 마주 보게 배치해 전극 사이에서 아크를 발생시키고 그 복사열로 모재를 녹이므로 용입이 매우 얕다. 그래서 스테인리스강 등의 덧붙이(오버레이) 용접에 적합하다. 탠덤식과 횡 병렬식은 용입이 깊고 능률 위주의 방식이다.

산소 결핍(산소농도 18% 미만) 위험 장소는 측정자라도 송기마스크·공기호흡기 등 호흡용 보호구를 착용하고 감시인을 배치한 상태에서 출입해야 한다. 농도 측정 자체가 위험 장소 진입이므로 보호구 없이 들어가는 것은 금지된다.

펄스 주파수가 높은 고주파 펄스 용접은 아크가 가늘게 집중되어 경직성이 좋아지므로, 소전류 영역에서도 아크가 흔들리지 않아 박판 용접에 유리하다. 저주파 펄스는 용융지의 응고를 주기적으로 제어해 전자세 용접 등에 주로 쓴다.

플라스마 제트 절단은 아크를 좁은 노즐과 냉각가스로 압축해 열적 핀치효과로 에너지 밀도와 온도를 극도로 높인 플라스마 기류로 재료를 녹여 불어낸다. 산소와의 연소 반응이 필요 없어 알루미늄·스테인리스 등 비철금속 절단에 쓰인다.

정격보다 낮은 전류로 쓰면 허용사용률이 커지며 $\text{허용사용률}=\left(\dfrac{\text{정격 2차 전류}}{\text{실제 용접 전류}}\right)^{2}\times \text{정격사용률}$이다. $\left(\dfrac{200}{150}\right)^{2}\times 40=71.1\%$이므로 1시간 중 $60\times 0.711=42.7\ \text{분}$ 동안 아크를 발생시킬 수 있다.

아르곤 분위기에서 임계전류 이상의 높은 전류를 쓰면 용적이 아주 미세한 입자로 분사되듯 이송되는 스프레이 이행이 나타난다. 단락 이행은 저전류·박판에서, 입상(글로뷸러) 이행은 CO₂처럼 아르곤이 아닌 분위기에서 주로 생긴다.

인체를 통과하는 전류가 50~100mA에 이르면 심실세동이 일어나 순간적으로 사망할 수 있다. 8~15mA는 고통을 느끼지만 스스로 이탈할 수 있는 정도, 20~50mA는 근육이 수축해 이탈이 곤란한 정도이다.

테르밋 용접은 산화철 분말과 알루미늄 분말을 혼합해 점화했을 때 알루미늄이 산소를 빼앗으며 내는 반응열(약 2800℃)로 용접한다. 외부 전원이나 별도 열원이 필요 없어 레일·차축 같은 대형 부재의 현장 보수용접에 쓰인다.

아크가 길면 대기 중 산소·질소가 침입해 기공과 스패터가 늘고 아크도 불안정해지므로 되도록 짧은 아크를 유지해야 한다. 용접봉 각도는 진행각과 작업각으로 나누고, 전류·전압이 일정할 때 용접속도를 높이면 비드 폭은 좁아지고 용입은 얕아진다.

피복제는 아크를 안정시키고 슬래그와 보호가스로 대기를 차단하며, 탈산·정련 작용을 하고 슬래그가 급냉을 방지해 파형이 고운 비드를 만든다. 대기 차단은 중성 또는 환원성 분위기를 만드는 것이지 산화성 분위기가 아니고, 피복제는 절연물이라 전기를 잘 통하게 하지도 않는다.

전격방지장치는 아크를 발생시키지 않을 때 2차 무부하전압을 25~30V 정도로 낮춰 두었다가, 용접봉이 모재에 접촉하는 순간 릴레이가 작동해 정상 전압을 걸어 주는 안전장치다. 아크가 끊기면 다시 저전압으로 돌아가 감전을 막는다.

탄화불꽃은 아세틸렌이 과잉인 환원성 불꽃이어서 산화되기 쉬운 스테인리스강·모넬메탈·스텔라이트(및 알루미늄) 용접에 사용한다. 연강·주철 등 일반 강재는 중성불꽃, 황동은 산화불꽃을 쓴다.

구리·은·수은은 아세틸렌과 반응해 폭발성 화합물인 아세틸라이드를 만들므로 아세틸렌이 닿는 배관·기구에 사용할 수 없다. 그래서 아세틸렌 장치와 부속품은 구리 함유량이 62% 미만인 재료로 제한한다.

압력조정기는 동작이 예민하고 빙결되지 않으며 용기 내 가스량이 줄어도 조정압력이 일정해야 하고, 조정압력과 방출압력의 차이는 작아야 한다. 그 차이가 크면 압력이 불안정해져 불꽃이 흔들리고 역화의 원인이 된다.

스터드 용접 토치(스터드 건)는 끝부분에 스터드를 끼우는 스터드 척이 있고, 내부에는 스터드를 눌러 주는 스프링과 전자석, 스위치로 구성된다. 페룰은 토치 부품이 아니라 아크를 보호하려고 용접부에 씌우는 내열 세라믹 링이다.

단위시간에 녹아 없어지는 용접봉의 길이 또는 무게로 나타내는 것이 용융속도이며, 아크 전류에 거의 비례한다. 용착속도는 단위시간에 실제로 모재에 용착된 금속의 양을 뜻한다.

가스 가우징은 산소-아세틸렌 불꽃으로 강재 표면을 홈 모양으로 파내는 방법으로, 용접부 뒷면 따내기(백가우징)와 U형·H형 홈 가공에 쓰인다. 스카핑은 표면의 얇은 층을 넓고 얕게 벗겨내는 작업이라 홈 가공에는 맞지 않는다.

알루미늄 청동은 표면에 생기는 단단한 Al₂O₃ 산화막 때문에 대기 중 용접이 어렵다. 아르곤 분위기로 산화를 막고 청정(클리닝) 작용을 얻을 수 있는 불활성 가스 금속 아크(MIG) 용접이 가장 적합하다.

아세틸렌 용기 속의 다공물질은 아세톤에 녹인 아세틸렌을 잘게 나뉜 빈 공간에 나누어 담아 두어 분해폭발을 막는 것이 목적이다. 따라서 요구되는 성질은 가스를 안전하게 채워 넣고 붙잡아 두는 쪽이지, "가스의 방전과 방출이 쉬울 것"은 구비조건에 해당하지 않는다.

다공물질은 용기가 충격이나 진동을 받아도 무너지지 않도록 강도와 안정성을 갖추어야 하고, 아세틸렌을 녹이는 용제인 아세톤이 골고루 침윤되어야 한다.

또 아세틸렌·아세톤과 반응하지 않도록 화학적으로 안정해야 하며, 가스를 많이 담을 수 있도록 빈 공간이 많은 다공성 재질이어야 한다. 규조토·목탄 등이 이런 다공물질로 쓰인다.