08년 2회차

절삭저항은 주분력·배분력·이송분력의 벡터 합이므로 세 성분 제곱합의 제곱근으로 구한다. $P=\sqrt{800^{2}+400^{2}+200^{2}}=\sqrt{840000}\approx 917\,\mathrm{kgf}$

액체호닝은 분사된 입자가 표면을 두드려 압축잔류응력을 남기므로 피로한도가 향상되지만 그 정도는 약 10%이며 40%는 과장된 수치다. 복잡한 형상 가공, 산화막(스케일)·거스러미 제거는 모두 옳은 특징이다.

중성불꽃은 산소와 아세틸렌을 1 : 1로 공급했을 때의 불꽃으로, 백심 바깥의 속불꽃에서 $\mathrm{C_2H_2}+\mathrm{O_2}\rightarrow 2\mathrm{CO}+\mathrm{H_2}$의 1차 연소가 일어난다. 여기서 생긴 일산화탄소와 수소는 겉불꽃에서 공기 중 산소와 2차 연소한다.

노즈 반지름 R인 바이트가 이송 f로 남기는 골의 깊이가 이론적 표면거칠기이므로 $h=\dfrac{f^{2}}{8R}$다. 이송을 줄이고 노즈 반지름을 크게 할수록 값이 작아져 면이 고와진다.

한쪽 판에 구멍을 뚫고 그 구멍을 용착금속으로 가득 채워 반대쪽 부재와 붙이는 이음이 플러그 용접이다. 구멍이 길쭉한 슬롯 모양이면 슬롯 용접이라 한다.

압하량은 압연 전후 두께 차이이므로 $30-24=6\,\mathrm{mm}$, 압하율은 원래 두께에 대한 비율이므로 $\dfrac{6}{30}\times 100=20\%$다. 롤 지름과 판 폭은 압하량·압하율 계산에 쓰이지 않는 미끼 조건이다.

화학가공은 부식액의 화학반응으로 재료를 녹여내므로 기계적 힘이 없어 가공경화가 없고 표면변질층도 거의 생기지 않는다 — 변질층이 크다는 설명이 틀렸다. 강도·경도와 무관하게 가공되고, 변형·거스러미가 없으며, 표면 전체를 동시에 가공할 수 있다.

소성가공은 재료에 힘을 가해 영구변형시키는 가공으로 압연·압출·단조·인발·프레스가공이 해당한다. 냉각가공이라는 소성가공은 없으며, 재결정온도를 기준으로 나눈 냉간가공과 혼동하기 쉬운 보기다.

만네스만식은 가열한 둥근 강편을 경사롤로 회전시키며 심봉(플러그)으로 중심을 뚫어 이음매 없는 관을 만드는 천공법이다. 단접관법·용접관법은 판을 말아 이음매를 붙이는 방식이라 이음매가 남는다.

주물자는 응고·냉각 시의 수축량을 미리 더해 눈금을 늘려 놓은 자이므로, 수축률이 재료마다 다른 주물(제품)의 재질에 따라 선택한다. 목형의 크기·재질이나 주물의 무게와는 관계없다.

나사 유효지름은 지름이 같은 세 개의 침을 나사홈에 끼우고 마이크로미터로 외측거리를 재는 삼침법이 가장 정밀하다. 버니어캘리퍼스와 투영기는 정밀도가 낮고, 측장기는 일반 길이 측정용이다.

평면 지정은 G17이 XY평면, G18이 ZX평면, G19가 YZ평면이다. G04는 일시정지(dwell) 지령이다.

마이크로미터 앤빌·스핀들 측정면의 평면도는 옵티컬 플랫을 밀착시켜 생기는 간섭무늬의 개수와 모양으로 판정한다. 다이얼 게이지는 흔들림·변위, 플러그 게이지는 구멍 치수 검사용이다.

박스 지그는 공작물을 상자 모양 틀에 넣고 여러 면의 부시로 공구를 안내하는 지그로, 복잡한 가공물에 여러 방향의 드릴 구멍을 뚫을 때 쓴다. 공작물을 다시 물리지 않고 상자를 돌려가며 가공하므로 구멍 위치 정밀도가 높다.

굽힘성형가공은 판재를 구부려 형상을 만드는 시밍·컬링·벤딩 등이다. 브로칭은 다인 공구를 밀거나 당겨 구멍·홈을 깎아내는 절삭가공이므로 굽힘성형가공이 아니다.

스프링 백은 하중 제거 시 탄성회복으로 되돌아가는 현상이므로, 같은 판재라도 경도(항복강도)가 높을수록 탄성회복량이 커져 스프링 백은 커진다 — 작아진다는 설명이 틀렸다. 굽힘반경이 클수록, 판이 얇을수록 스프링 백은 커진다.

순철의 변태점은 A₂=768℃, A₃=910℃, A₄=1400℃다. A₂는 강자성이 상자성으로 바뀌는 자기변태(퀴리점)이고, A₃(α↔γ)와 A₄(γ↔δ)는 결정격자가 바뀌는 동소변태다.

담금질 후 남은 잔류 오스테나이트를 0℃ 이하로 냉각해 마텐자이트로 변태시키는 열처리가 심냉처리(서브제로 처리)다. 게이지·베어링처럼 사용 중 치수 변화를 막아야 하는 부품에 쓴다.

메탈 쏘는 얇은 원판형 밀링커터로 절단이나 좁고 깊은 홈 가공에 쓰이며 곡면 가공용이 아니다. 엔드밀(홈·윤곽·좁은 평면), 정면커터(평면), 더브테일 커터(더브테일 홈)는 옳은 설명이다.

가공 온도가 재결정 온도보다 높으면 열간가공, 낮으면 냉간가공이다. 열간가공은 가공경화가 즉시 회복되어 큰 변형을 쉽게 줄 수 있고, 냉간가공은 가공경화로 강도와 치수정밀도가 높아진다.

축하중에 의한 탄성 변형 에너지는 $U=\dfrac{P^{2}L}{2AE}$이므로 하중·길이·단면적이 같으면 탄성계수에 반비례한다. $\dfrac{U_{Al}}{U_{st}}=\dfrac{E_{st}}{E_{Al}}=\dfrac{210}{70}=3$

세장비 $\lambda=\dfrac{L}{k}$에서 최소 회전반경은 직사각형이 짧은 변 기준 $k_1=\dfrac{8}{\sqrt{12}}=2.309\,\mathrm{cm}$, 원형이 $k_2=\dfrac{d}{4}=5\,\mathrm{cm}$다. 세장비가 같으므로 $\dfrac{L_2}{L_1}=\dfrac{k_2}{k_1}=\dfrac{5}{2.309}\approx 2.16$

자유단에 모멘트만 받는 외팔보는 굽힘모멘트가 전 구간에서 일정해 고정단으로부터 거리 x인 점의 처짐이 $y=\dfrac{Mx^{2}}{2EI}$, 즉 x의 제곱에 비례한다. 따라서 $\dfrac{y_C}{y_B}=\dfrac{L^{2}}{(L/2)^{2}}=4$배다.

변형률 모어원의 세로축이 $\gamma/2$이므로, 최대 전단변형률은 반지름의 2배가 된다.

모어원의 반지름은 $R=\sqrt{\left(\dfrac{\varepsilon_x-\varepsilon_y}{2}\right)^{2}+\left(\dfrac{\gamma_{xy}}{2}\right)^{2}}$이다.

즉 $\gamma_{\max}=2\sqrt{\left(\dfrac{\varepsilon_x-\varepsilon_y}{2}\right)^{2}+\left(\dfrac{\gamma_{xy}}{2}\right)^{2}}$

비틀림각 $\theta=\dfrac{TL}{GI_p}$이므로 재질·길이·토크가 같으면 극단면 2차모멘트에 반비례한다. 내경 $d$, 외경 $1.5d$로 두면 $\dfrac{\theta_{\text{중공}}}{\theta_{\text{중실}}}=\dfrac{(1.5d)^{4}}{(1.5d)^{4}-d^{4}}=\dfrac{5.0625}{4.0625}\approx 1.25$

같은 비틀림각을 주는 토크는 $T=\dfrac{GI_p\theta}{L}\propto\dfrac{d^{4}}{L}$이다. $\dfrac{T_1}{T_2}=\dfrac{d^{4}/(2L)}{(2d)^{4}/L}=\dfrac{1}{2\times 16}=\dfrac{1}{32}$

이 재료의 전단 탄성계수 G는 약 26.2 GPa이다.

세로변형률 $\varepsilon=\dfrac{0.219}{300}=7.3\times10^{-4}$, 응력 $\sigma=\dfrac{100\times10^{3}}{\pi\times 50^{2}/4}=50.9\,\mathrm{MPa}$이므로 $E=69.8\,\mathrm{GPa}$다.

가로변형률로 푸아송비 $\nu=\dfrac{0.01215/50}{7.3\times10^{-4}}=0.333$을 구하면
$G=\dfrac{E}{2(1+\nu)}=\dfrac{69.8}{2\times1.333}\approx 26.2\,\mathrm{GPa}$

절점 A의 힘 평형을 풀면 두 봉이 각각 크기 $P$의 축력을 받는다(수평 성분은 상쇄되고 연직 성분이 $2P\sin 30^{\circ}=P$). 변형에너지 $U=2\times\dfrac{P^{2}\ell}{2AE}$에 카스틸리아노 정리를 적용하면 $\delta=\dfrac{\partial U}{\partial P}=\dfrac{2P\ell}{AE}$다.

구간별 축력은 양 끝 길이 a 구간이 $P=10\,\mathrm{kN}$, 가운데 길이 $\ell$ 구간이 $P-Q=5\,\mathrm{kN}$이다.

$\delta=\dfrac{2Pa+(P-Q)\ell}{AE}=\dfrac{2\times10^{4}\times0.3+5\times10^{3}\times0.6}{4\times10^{-4}\times210\times10^{9}}=1.07\times10^{-4}\,\mathrm{m}=0.0107\,\mathrm{cm}$

자유단 처짐 $\delta=\dfrac{PL^{3}}{3EI}$에서 $P=\dfrac{3EI\delta}{L^{3}}$이고 최대 굽힘모멘트는 $M=PL$이다.

$I=\dfrac{\pi d^{4}}{64}$, $Z=\dfrac{\pi d^{3}}{32}$를 넣어 정리하면 $\sigma=\dfrac{3E\delta d}{2L^{2}}$가 된다.
$\sigma=\dfrac{3\times200\times10^{9}\times0.02\times0.02}{2\times1^{2}}=1.2\times10^{8}\,\mathrm{Pa}=120\,\mathrm{MPa}$

피스톤은 원통 벽과 붙어 있지 않고 하중 F가 유체를 거쳐 왼쪽 벽에 지지되므로, 원통 벽에는 축방향 힘이 전달되지 않아 $\sigma_1=0$이다. 내압은 $p=\dfrac{F}{\pi r^{2}}$이므로 원주방향(후프) 응력은 $\sigma_2=\dfrac{pr}{t}=\dfrac{F}{\pi r t}$다.

자중만 받는 봉의 최대 응력은 매단 지점에서 $\sigma=\gamma L$이므로 허용 최대길이는 $L=\dfrac{\sigma_w}{\gamma}$다. $L=\dfrac{12\times10^{6}}{7.85\times10^{4}}\approx 153\,\mathrm{m}$이므로 보기 중 152m가 맞다.

매끄러운 경사면의 반력은 면에 수직이므로 수평과 $35^{\circ}$를 이루고, 케이블은 수평과 $75^{\circ}$를 이룬다.

두 방향 평형식을 풀면
$T=\dfrac{100}{\sin75^{\circ}+\cos75^{\circ}\cot55^{\circ}}\approx 87.2\,\mathrm{N}$
따라서 $\sigma=\dfrac{87.2}{2\times10^{-4}}=4.36\times10^{5}\,\mathrm{Pa}=0.436\,\mathrm{MPa}$

도심축에 대한 원의 단면 2차 모멘트 $\dfrac{\pi d^{4}}{64}$에 평행축 정리를 적용한다. 원주에 접하는 축까지의 거리가 $\dfrac{d}{2}$이므로 $I=\dfrac{\pi d^{4}}{64}+\dfrac{\pi d^{2}}{4}\left(\dfrac{d}{2}\right)^{2}=\dfrac{5\pi d^{4}}{64}$가 되어 도심축 값의 5배다.

A단 반력은 $R_A=\dfrac{400\times0.2}{0.6}=133.3\,\mathrm{N}$이므로 A에서 0.2m 지점의 굽힘모멘트는 $M=133.3\times0.2=26.7\,\mathrm{N\cdot m}$다. 단면계수 $Z=\dfrac{bh^{2}}{6}=\dfrac{0.01\times0.02^{2}}{6}=6.67\times10^{-7}\,\mathrm{m^{3}}$이므로 $\sigma=\dfrac{M}{Z}=40\,\mathrm{MPa}$

주응력은 전단응력이 0이 되는 면에 작용하는 수직응력이므로 “주응력은 전단응력이다”는 설명이 틀렸다. 그 면에서 수직응력은 극대·극소가 되고, 평면응력 상태에서는 나머지 한 방향의 제3주응력이 0이다.

원형 단면에서 최대 전단응력은 중립축에서 나타나며 평균 전단응력의 $\dfrac{4}{3}$배다. $\tau_{\max}=\dfrac{4}{3}\cdot\dfrac{V}{A}=\dfrac{4}{3}\cdot\dfrac{1.5\times10^{3}}{\pi\times0.02^{2}/4}=6.37\,\mathrm{MPa}$

원형 단면의 최대 전단응력 $\tau_{\max}=\dfrac{4V}{3A}$는 단면적에 반비례하고, 단면적은 지름의 제곱에 비례한다. 따라서 지름을 3배로 하면 $\tau_{\max}$는 $\dfrac{1}{3^{2}}=\dfrac{1}{9}$배가 된다.

비틀림각 조건 $\theta=\dfrac{TL}{GI_p}\le 2.5^{\circ}$에서 $I_p\ge\dfrac{25\times10^{3}\times3}{85\times10^{9}\times0.0436}=2.02\times10^{-5}\,\mathrm{m^{4}}$가 필요하다.

외경 146mm·내경 124mm이면 $I_p=2.14\times10^{-5}\,\mathrm{m^{4}}$로 $\tau=\dfrac{T r_o}{I_p}=85.3\,\mathrm{MPa}$, $\theta=2.36^{\circ}$가 되어 허용 전단응력 90MPa와 비틀림각 2.5도를 모두 만족한다.

나머지 보기는 전단응력이 100MPa 이상으로 허용값을 넘는다.

열영향부는 최고 가열온도에 따라 조립역·세립역·입상펄라이트역·취화역·원질역으로 나뉜다. 200~750℃를 받은 취화역은 현미경 조직상의 변화는 거의 없지만 열응력과 변형시효로 인성이 떨어져 취성화된다. 조립역·세립역은 A₁ 변태점 이상으로 가열되어 조직 자체가 바뀐 부분이다.

T형 필릿 이음은 모재가 3방향으로 붙어 있어 열이 빠져나가는 통로가 많으므로 맞대기 이음보다 냉각 속도가 빠르다. 같은 이유로 후판이 박판보다 빨리 식고, 열전도율이 클수록 냉각이 빠르며, 예열은 냉각 속도를 늦춘다.

용착금속은 모재와 접한 바닥·측면에서 먼저 굳어 중앙 위쪽으로 결정이 자라므로, 최후에 응고하는 중앙 상부에 황·인 같은 불순물이 밀려 모인다. 먼저 응고한 부분은 비교적 순수하고, 다층용접에서 앞 층은 다음 층의 열로 재가열되어 주조조직이 미세화된다.

보기의 융점은 주석 232℃, 마그네슘 650℃, 알루미늄 660℃, 티탄 1668℃이다. 주석이 압도적으로 낮아 납땜용 저융점 금속으로 쓰인다.

가열온도를 A₃ 또는 A_cm보다 30~50℃ 높게 한 뒤 공랭시켜 표준조직(미세 펄라이트)을 얻는 열처리가 불림(노멀라이징)이다. 풀림은 노랭으로 연화, 담금질은 급랭으로 경화, 뜨임은 담금질 후 인성을 되찾는 것이 목적이다.

구리는 재결정 온도가 낮아 가공경화된 것을 450~600℃로 가열하면 충분히 재결정·연화된다. 200~300℃로는 연화가 불충분하고, 700℃ 이상에서는 결정립이 조대해져 오히려 성질이 나빠진다.

결정립의 크기는 성장속도 G에 비례하고 핵발생속도 N에 반비례한다. 보기는 이를 정반대로 서술했다. 그래서 G가 크면 조대한 결정립, N이 크면 미세한 결정립이 된다.

오스테나이트는 면심입방격자의 γ고용체이며, α고용체는 체심입방격자의 페라이트다. 담금질 조직의 일종(잔류 오스테나이트)으로 비자성이고 전기저항이 크다는 설명은 옳다.

냉간가공을 하면 결정입자가 가공 방향으로 길게 늘어나 섬유상 조직이 되고 동시에 가공경화가 일어난다. 이 조직은 풀림으로 재결정시키면 다시 등축의 입상조직으로 돌아간다.

먼저 굳은 부분과 나중에 굳은 부분의 성분 농도가 달라지는 현상이 편석이다. 잉곳에서는 불순물이 최종 응고부에 몰려 중심부·상부 편석으로 나타난다.

인(P)은 Fe₃P로 결정립계에 편석되어 상온에서 충격값을 크게 떨어뜨리므로 상온취성(냉간취성)의 원인이 된다. 황(S)은 FeS를 만들어 적열취성을, 수소는 백점·헤어크랙을 일으켜 원인이 다르다.

심선은 그대로 용착금속이 되므로 불순물이 적어야 하며, 연강용 피복봉에는 저탄소 림드강이 사용된다. 탄소가 많으면 용착금속이 경화·취화되어 균열이 생기기 쉽다.

구리는 대기·물에 잘 견디는 내식성(화학적 저항력)이 큰 금속이므로 "화학적 저항력이 작다"는 틀린 설명이다. 전기·열전도도가 은 다음으로 우수하고 전연성이 좋아 가공이 쉬우며 귀금속적 성질을 가진다.

산소는 강에 거의 녹지 않아 1350℃에서도 용해도가 약 0.002%에 지나지 않는다. 그 이상의 산소는 녹아 있지 못하고 FeO 등 산화물 개재물로 남아 용착금속의 인성을 떨어뜨린다.

옹스트롬은 원자 크기 수준의 길이 단위로 $1\,\text{Å}=10^{-10}\,\mathrm{m}=10^{-8}\,\mathrm{cm}$이다. 야금적 접합은 두 금속 원자가 10^-8cm 정도까지 접근해 원자 간 인력이 작용할 때 이루어진다.

용접금속 내부에 갇힌 기포가 기공(블로홀)이고, 그 기포가 표면까지 나와 오목하게 팬 것이 피트다. 은점은 수소 때문에 파단면에 생기는 흰 반점, 언더필은 덧살이 모자란 형상 결함이다.

설퍼 균열은 황이 층상으로 편석된 강을 용접할 때 용착금속에 생기는 고온균열이라 열영향부 균열이 아니다. 비드 밑 균열·토 균열·힐 균열은 모두 열영향부에 생기는 저온(지연)균열이다.

연강용 피복봉에서 E4326이 철분저수소계다. E4301은 일미나이트계, E4313은 고산화티탄계, E4316은 저수소계이며 여기에 철분을 넣어 능률을 높인 것이 E4326이다.

Ar 등 보호가스량을 늘리는 것은 대기 차단이 목적이며 결정립 미세화와는 관계가 없다. 자기 교반이나 초음파 진동은 성장 중인 수지상정을 부러뜨려 핵을 늘리고, 합금 원소 첨가는 핵생성을 촉진해 결정을 미세화한다.

저온균열은 용접부가 약 200℃ 이하로 식은 뒤 확산성 수소 때문에 시간이 지나 나타나는 지연균열로, 대부분 응고 후 48시간 이내에 발생한다. 그래서 고장력강 용접부는 용접 직후가 아니라 일정 시간이 지난 뒤 비파괴검사를 한다.

그림은 용접선을 여러 구간으로 나눠 1·2·3·4를 한 칸씩 건너뛰며 먼저 놓고, 남은 자리를 5·6·7로 채우는 순서이므로 스킵법(비석법)이다. 열이 한곳에 집중되지 않아 잔류응력과 변형이 가장 적다. 전진법은 한 방향으로 연속, 대칭법은 중앙에서 좌우로 대칭 진행한다.

변형은 제품 치수가 설계와 달라지는 치수상 결함이지 구조상 결함이 아니다. 구조상 결함은 언더컷·용입 불량·균열·기공·슬래그 혼입처럼 용접부 자체의 형상·조직 결함을 가리킨다.

면내 변형은 판 평면 안에서 일어나는 횡 수축·종 수축·회전 변형이고, 좌굴 변형은 판이 평면 밖으로 휘어 나오는 면외 변형이다. 각 변형·종 굽힘 변형도 면외 변형에 속한다.

샤르피 충격시험은 노치를 준 시험편을 한 번에 때려 흡수에너지를 재는 시험으로, 재료의 인성과 취성(특히 저온취성 천이온도)을 판정한다. 인장강도나 압축성·반복하중 특성은 이 시험으로 알 수 없다.

용접 길이가 길수록 수축·변형과 잔류응력, 용접 공수가 커지므로 필요한 강도를 만족하는 범위에서 가능한 한 짧게 해야 한다. 나머지 세 보기는 모두 올바른 용접 설계 원칙이다.

모재를 정반에 고정하거나 가설 보조재를 붙여 구속력으로 변형을 물리적으로 막는 방법이 억제법이다. 역변형법은 생길 변형량만큼 미리 반대로 굽혀 두는 방법이라 구속과는 다르다.

취성이 큰 래커(니스)를 표면에 바르고 응력을 변화시켜 주응력선과 직각으로 생기는 균열로 잔류응력을 판정하는 방법이 응력 와니스법(니스법)이다. 응력 이완법은 시험편을 잘라 풀려난 변형을 스트레인 게이지로 재는 정량적 방법이다.

납땜은 모재보다 융점이 낮은 용가재만 녹여 모세관 현상으로 이음면에 퍼지게 하는 방법이므로 모재는 녹지 않는다. 플라즈마·미그 용접은 모재를 녹이는 융접이고, 심 용접도 저항열로 모재를 녹여 너깃을 만든다.

킨젤 시험은 시험편에 세로 비드를 놓고 노치를 준 뒤 굽히는 노치 굽힘 시험으로, 비드를 놓지 않은 모재 그대로도 시험할 수 있다. 샤르피는 충격시험, 카안 인열 시험은 인열 저항을 보는 시험이다.

피로강도를 높이려면 기계적 강도를 높이고 응력집중을 줄여야 하므로 "강도를 낮출 것"은 정반대다. 잔류응력 완화, 단면 급변부 제거, 응력집중부에 이음을 두지 않는 것은 모두 유효한 방법이다.

각 변형은 판 두께 방향의 수축량 차이로 생기므로 미리 반대로 굽혀 두는 역변형 시공이 가장 확실한 방지책이다. 용착속도가 빠른 용접법을 쓰고 구속 지그를 활용하며, 개선 각도와 용착량은 작게 해야 한다.

두께가 다른 이형 이음에서는 부재의 중심선을 일치시켜 편심에 의한 부가 굽힘응력을 없애고, 이음은 단면이 변하는 테이퍼부가 아니라 두께가 일정한 평행부에 두어 응력집중을 피한다. 중심선이 어긋나면 인장하중만 걸려도 굽힘모멘트가 함께 발생한다.

절연 홀더라도 맨손 작업은 금지이며 마른 가죽장갑 등 보호구를 반드시 착용해야 한다. 무부하 전압이 걸린 상태에서 땀이나 물에 젖은 몸은 저항이 낮아져 전격 위험이 급격히 커진다.

마찰용접은 회전 마찰열로 접합면을 연화시킨 뒤 축방향으로 강하게 눌러 붙이는 압접이다. 전자빔·미그·테르밋 용접은 모두 금속을 녹여 붙이는 융접에 속한다.

현미경 조직 시험은 시험편을 잘라내 연마·부식시킨 뒤 관찰하므로 제품이 손상되는 파괴시험이다. 와류·자기(자분)·침투 시험은 제품을 그대로 두고 검사하는 비파괴시험이다.

전면 필릿 이음의 이론 목두께는 다리길이의 0.707배이고 용접부가 2곳이므로 $\sigma=\dfrac{P}{2\times0.707\,h\,l}=\dfrac{6000}{2\times0.707\times15\times100}\approx2.83\ \mathrm{kgf/mm^2}$이다. 0.707을 빼고 판 두께 그대로 계산하면 2.0이 나오므로 반드시 목두께로 환산해야 한다.

완전용입 맞대기 이음의 목두께는 판 두께와 같으므로 $\sigma=\dfrac{P}{t\,l\,\eta}$에서 $l=\dfrac{P}{\sigma\,t\,\eta}=\dfrac{3080}{7\times10\times0.8}=55\ \mathrm{mm}$이다. 이음효율 80%를 빠뜨리면 44mm가 되어 오답이 된다.

화학적 시험의 부식시험은 습부식·건부식(고온부식)·응력부식 세 가지로 분류한다. 피로부식 시험은 여기에 포함되지 않는다.

정답 그림은 수평판 양면을 모두 개선(K형)해 완전용입시킨 T형 이음으로, 목두께가 판 두께 전체와 같아 인장과 굽힘 모두에 대해 신뢰도가 가장 높다. 나머지는 필릿만으로 붙였거나 한쪽 면만 용접해, 용입되지 않은 루트가 노치로 작용하며 그 부분에 응력이 집중된다.

그래비티(중력) 용접은 홀더가 슬라이드 바를 따라 자중으로 내려가며 수평 필릿을 자동으로 이어 붙이는 반자동 장치다. 아크가 붙으면 작업자가 붙어 있을 필요가 없어 한 명이 여러 대를 동시에 관리할 수 있는 고능률 용접법이다.

탈산제는 용융금속의 산소를 빼앗는 규소철·망간철·알루미늄·티탄철 등이다. 산화티탄은 이미 산화된 물질로 아크 안정제·슬래그 생성제 역할을 하므로 탈산제가 될 수 없다.

텅스텐 전극과 모재 사이에 아크를 발생시키는 것은 이행형이고, 전극과 노즐 사이에서 발생시켜 플라스마 기류만 뿜어내는 것이 비이행형(플라스마 제트)이다. 비이행형은 모재가 전기를 통할 필요가 없어 비금속 절단에도 쓸 수 있다.

전광선 안염(아크 안염)은 아크에서 나오는 자외선이 각막·결막을 상하게 해 생기며, 보통 노출 몇 시간 뒤 통증과 이물감으로 나타난다. 차광유리를 낀 헬멧·보안경으로 눈을 가려야 예방된다.

MIG는 가는 와이어에 큰 전류를 흘리므로 전류밀도가 피복금속 아크 용접의 약 6배, TIG의 약 2배에 이른다. 그만큼 용융속도가 빨라 후판을 능률적으로 용접할 수 있다.

전원설비 용량은 개로전압·평균 사용전류·사용률·대수를 모두 곱해 구한다. $P=80\times150\times0.4\times20=96{,}000\ \mathrm{VA}=96\ \mathrm{kVA}$이므로 약 96kVA의 변압기가 필요하다.

교류 아크 용접기는 구조가 간단하고 값이 싸며 고장이 적은 것이 장점이므로 "구조가 복잡하다"는 틀렸다. 구조가 복잡한 쪽은 직류기이며, 교류기는 아크가 다소 불안정하고 극성을 바꿀 수 없으며 무부하 전압이 높아 전격 위험이 크다.

전류는 용접기 → 홀더 → 용접봉 → 아크 → 모재 순으로 흘러 다시 용접기로 돌아온다. 아크는 용접봉 끝과 모재 사이에서 생기므로 아크가 모재보다 뒤에 오거나 홀더가 용접기보다 앞설 수 없다.

초음파 용접은 진동에너지로 접합면의 산화막을 깨뜨려 붙이는 방식이라 판이 두꺼워지면 에너지 전달이 나빠져 용접강도가 크게 달라진다. 따라서 "두께에 따른 강도가 일정하다"는 틀렸고, 가압력이 작아 변형이 적고 필름처럼 얇은 재료나 이종금속도 접합된다는 설명은 옳다.

마찰용접은 한쪽을 회전시켜 마찰열을 내는 방식이라 회전 가능한 원형 단면이 기본이고, 형상·치수·길이·무게에 제한을 받는다. 이종금속 접합이 가능하고 국부 가열이라 열영향부가 좁으며 변형이 적다는 설명은 옳다.

퓨즈 용량은 1차 측에 흐르는 전류에 맞춘다. $I=\dfrac{25{,}000}{200}=125\ \mathrm{A}$이므로 125A 퓨즈가 적당하다. 이보다 큰 것을 끼우면 과부하가 걸려도 끊어지지 않아 위험하다.

레이저 용접은 빛을 한 점에 모으므로 에너지밀도가 매우 높은 것이 특징이며, 그 덕분에 고융점 금속도 녹일 수 있다. 원격 조정, 전자부품 같은 미세 정밀 용접, 진공 중 용접이 가능하다는 설명은 옳다.

교량공사처럼 옥외·개방된 장소의 용접은 흄과 유해가스가 저절로 확산되므로 환기장치 필요성이 가장 낮다. 아연도금재(아연 흄), 불화물 용제(불화수소 가스), 밀폐 용기 내부 작업은 중독·산소결핍 위험이 커 강제 환기가 필수다.

아크를 시작하는 부분과 끝나는 크레이터부는 용입 불량·균열이 생기기 쉬우므로, 모재 양 끝에 같은 개선을 가공한 엔드 탭을 붙여 결함이 그쪽에 남게 한 뒤 잘라낸다. 이면 받침대·세라믹 뒷댐재는 루트부 용락을 막는 용도로 목적이 다르다.

가스 호스는 색으로 구분하며 아세틸렌은 적색, 산소는 녹색(흑색)을 쓴다. 색을 혼동해 반대로 연결하면 역화·폭발 위험이 있다.

플라스마 제트 용사는 플라스마 기류가 분말만 녹여 뿜어내고 모재 자체는 거의 가열되지 않으므로, 유기 플라스틱이나 유리처럼 열에 약한 재료에도 용사할 수 있다. 같은 이유로 모재 변형이 작고 제품 크기·형상의 제한도 거의 없으며, 입자 간 열전달도 양호하다.

심 용접은 롤러 전극으로 너깃을 겹쳐 만들어 이음이 선으로 연속되므로 기밀·수밀·유밀이 필요한 용기·관에 쓴다. 점 용접·프로젝션 용접은 접합점이 떨어져 있어 기밀을 얻을 수 없다.

피복제가 가스화하면서 그 분출력으로 미세한 용적이 아크 기둥을 통해 뿌려지듯 모재로 옮겨가는 것이 스프레이형(분무상 이행)이다. 단락형은 용적이 모재에 닿아 단락되며 이행하고, 글로뷸러형은 와이어 지름보다 큰 용적이 맺혔다가 떨어진다.

고압 산소는 유지류와 만나면 단열압축으로 발화·폭발할 수 있으므로 기름 묻은 손이나 장갑으로 취급해서는 안 된다. 용기는 직사광선과 화기를 피해 40℃ 이하에서 세워서 보관하고 가연성 물질과 함께 두지 않는다.

선상조직은 용착금속이 급랭될 때 수소가 개재물 주위에 모여 서릿발 모양으로 생기는 조직으로, 냉각속도와 수소량이 원인이지 전류 세기와는 직접 관계가 없다. 용입 불량과 오버랩은 전류가 낮을 때, 언더컷은 전류가 과대할 때 생긴다.