16년 1회차

관통 구멍을 뚫을 수 없을 때 쓰며 양쪽 모두 수나사인 머리 없는 볼트는 스터드 볼트이다.

스터드 볼트는 한쪽을 기계 본체의 암나사에 박아 고정하고, 다른 쪽에 부품을 끼운 뒤 너트로 조인다.

• 관통 볼트: 두 부품에 구멍을 관통시켜 너트로 조인다.
• 아이 볼트: 머리에 고리가 있어 무거운 물체를 들어 올릴 때 쓴다.
• 나비 볼트: 손으로 돌리도록 머리가 날개 모양이다.

압력용기 내의 절대압력은 130 kPa이다.

절대압력은 대기압에 게이지 압력을 더한 값이다.
$p_{abs}=p_{atm}+p_{g}$

값을 대입한다.
$p_{abs}=100+30=130\,\mathrm{kPa}$

어닐링(annealing) 공정은 가공경화를 없애 재료를 연화시키는 열처리이므로 가공경화가 발생하는 예가 아니다.

가공경화는 재결정온도 아래의 소성변형으로 전위가 쌓여 강도·경도가 높아지는 현상이다.

• 인발 공정: 선재를 다이로 끌어 소성변형시키므로 가공경화가 생긴다.
• 볼트 머리 단조(냉간 압조): 소성변형으로 가공경화가 생긴다.
• 박판 압연(냉간): 소성변형으로 가공경화가 생긴다.

입도번호가 높을수록 입자가 고와 우수한 표면정도를 얻으므로, 입도번호가 낮을수록 표면정도가 우수하다는 설명이 옳지 않다.

입도번호는 체의 눈 수에 대응해 숫자가 클수록 입자가 작다. 거친 연삭에는 낮은 번호, 다듬질 연삭에는 높은 번호를 쓴다.

• 결합도가 높은 숫돌은 연한 재료 연삭에 쓴다: 옳다.
• 숫돌은 숫돌입자·결합제·기공으로 구성된다: 연삭숫돌의 3요소로 옳다.
• 연삭은 절삭보다 높은 비에너지를 요구한다: 큰 음의 경사각과 미소 절삭 때문에 옳다.

고온에서 경도가 높은 순서는 세라믹공구 > 초경합금 > 고속도강 > 탄소공구강이다.

공구재료의 고온경도(적열경도)는 탄화물·산화물 같은 경질상이 많고 금속 결합상이 적을수록 높다. 세라믹(A$l_{2}$$\mathrm{O}_{3}$ 등)은 금속 결합제가 없어 가장 높다.

• 초경합금을 맨 앞에 둔 순서: 세라믹이 초경합금보다 고온경도가 높다.
• 탄소공구강을 고속도강보다 앞에 둔 순서: 탄소공구강은 낮은 온도에서 연화된다.
• 고속도강을 맨 앞에 둔 순서: 고속도강은 초경합금·세라믹보다 고온경도가 낮다.

E 점의 가속도는 접선가속도 EA 방향 2,000 m/se$c^{2}$, 법선가속도 EO 방향 200 m/se$c^{2}$ 이다.

접선가속도는 반지름 × 각가속도이며, 각가속도가 반시계방향이므로 E 에서 막대에 수직인 A 쪽을 향한다.
$a_t=r\times1000=2\times1000=2000\,\mathrm{m/s^2}$

법선(구심)가속도는 반지름 × 각속도의 제곱이며, 회전 방향과 관계없이 항상 회전 중심 O 를 향한다(E→O).
$a_n=r\times10^2=2\times100=200\,\mathrm{m/s^2}$

• 법선가속도를 OE 방향으로 둔 것: 구심가속도는 바깥이 아니라 중심을 향한다.
• 접선가속도를 EB 방향으로 둔 것: 반시계방향 각가속도에 맞지 않는다.
• 접선 200·법선 2,000 으로 둔 것: 각속도와 각가속도의 값을 바꿔 계산했다.

점도지수가 높을수록 온도변화에 대한 점도변화가 작다. 점도변화가 크다는 설명이 옳지 않다.

점도지수(VI)는 온도에 따른 점도 변화 정도를 나타내며, 높을수록 온도 안정성이 좋은 윤활유이다.

• SAE 번호가 높을수록 점도가 높다: 옳다.
• SAE 번호는 사용 가능한 외기온도의 지표가 된다: 옳다.
• 절대점도 단위로 Pa·s 또는 Poise 를 쓴다: 옳다.

탄소강은 탄소함유량이 높을수록 비중이 감소하므로, 비중이 증가한다는 설명이 옳지 않다.

탄소가 늘면 비중·열팽창계수·열전도율은 감소하고 비열·전기저항·항자력은 증가한다.

• 탄소함유량이 높을수록 비열과 전기저항이 증가한다: 옳다.
• 탄소함유량이 높을수록 연성이 감소한다: 옳다.
• 탄소 0.2 % 이하 탄소강은 산에 대한 내식성이 있다: 탄소가 적을수록 내식성이 좋아 옳다.

냉간가공으로 생긴 선택적 방향성(집합조직)은 재결정 후에도 남는 경우가 많으므로, 재결정 온도에서 등방성으로 회복된다는 설명이 옳지 않다.

재결정은 변형된 결정립을 새 결정립으로 바꾸지만, 새 결정립이 특정 방위로 정렬된 재결정 집합조직이 생겨 이방성이 유지될 수 있다.

• 재결정은 강도를 낮추고 연성을 높인다: 옳다.
• 냉간가공도가 클수록 재결정 온도는 낮아진다: 옳다.
• 가공도가 일정하면 온도가 높을수록 재결정 시간이 줄어든다: 옳다.

불림(normalizing)은 결정립을 조대화하는 것이 아니라 미세화하는 열처리이므로 이 설명이 옳지 않다.

불림은 $\mathrm{A}_{3}$·$\mathrm{A}_{cm}$ 이상으로 가열한 뒤 공기 중에서 냉각해 가공 조직을 균일하게 하고 결정립을 미세화해 기계적 성질을 개선한다.

• 구상화 풀림: 탄화물을 구상화해 기계가공성과 인성을 높여 옳다.
• 침탄법: 표면층만 고탄소로 만들어 표면 내마멸성과 중심부 인성을 함께 얻어 옳다.
• 심냉처리: 잔류 오스테나이트를 마르텐사이트로 바꾸어 옳다.

축과 보스(풀리) 양쪽에 홈을 파서 박는, 가장 널리 쓰는 키는 묻힘 키(sunk key)이다.

묻힘 키는 축과 보스에 모두 키 홈이 있어 큰 토크를 정밀하게 전달한다.

• 평 키: 축을 평평하게 깎아 대는 키로 묻힘 키보다 전달 토크가 작다.
• 안장 키: 축에 홈 없이 마찰로만 전달해 토크가 작다.
• 접선 키: 큰 토크나 역회전이 있는 축에 쓰는 특수 키로, 가장 널리 쓰는 키가 아니다.

마찰패드에 축방향 힘을 가해 제동하는 축압 브레이크는 디스크 브레이크이다.

디스크 브레이크는 회전 원판 양면을 패드로 축방향으로 눌러 제동하며 방열이 좋다.

• 블록 브레이크: 블록을 드럼에 반지름 방향으로 누른다.
• 밴드 브레이크: 밴드로 드럼 외주를 조인다.
• 드럼 브레이크: 슈를 반지름 방향으로 벌려 드럼 내면을 누른다.

펠턴 수차는 고낙차·소수량에 적합하므로, 수량이 많은 곳에 적합하다는 설명이 옳지 않다.

펠턴 수차는 노즐에서 분사한 물을 버킷에 부딪혀 돌리는 충동수차로, 수량이 적어도 높은 낙차의 속도에너지를 이용한다.

• 프란시스 수차는 반동수차이다: 옳다.
• 프란시스 수차는 고정깃·안내깃을 거친 물이 회전차를 돌리고 축방향으로 나간다: 옳다.
• 프로펠러 수차는 축류형 반동수차로 대수량·저낙차에 쓴다: 옳다.

시편의 초기 길이는 20.0 cm이다.

연신율은 늘어난 길이를 초기 길이로 나눈 값이므로, 파단 길이는 초기 길이의 1.2배이다.
$\varepsilon=\dfrac{L-L_0}{L_0}\;\Rightarrow\;L=L_0(1+\varepsilon)$

값을 대입한다.
$L_0=\dfrac{24}{1+0.2}=20\,\mathrm{cm}$

㉠은 분말사출성형, ㉡은 소결이다.

분말사출성형(PIM)은 금속·세라믹 분말을 결합제와 섞어 플라스틱처럼 사출해 생형을 만들고, 결합제를 제거(탈지)한 뒤 고온 소결로 치밀한 제품을 얻는다. 금속 분말만 쓰면 금속사출성형(MIM)이라 한다.

• 인베스트먼트 주조: 왁스 모형과 세라믹 주형에 용탕을 붓는 주조법이다.
• 경화: 결합제를 제거한 분말 성형체는 가열 소결로 결합시키며, 경화가 공정 이름이 아니다.
• 금속사출성형: 금속 분말만 다루므로 세라믹까지 포함한 설명과 맞지 않는다.

절삭속도 300 m/min 일 때 공구 수명은 48 min이다.

테일러 공구수명식 $VT^n=C$ 에 두 시험값을 넣어 지수 $n$ 을 구한다.
$60\times1200^n=600\times12^n\;\Rightarrow\;100^n=10\;\Rightarrow\;n=0.5$

같은 식을 300 m/min 과 60 m/min 사이에 적용한다.
$300\,T^{0.5}=60\times1200^{0.5}\;\Rightarrow\;T^{0.5}=\dfrac{\sqrt{1200}}{5}\;\Rightarrow\;T=\dfrac{1200}{25}=48\,\mathrm{min}$

디젤기관은 압축압력·연소압력이 가솔린기관보다 높아 튼튼하게 만들어야 하므로, 출력당 중량이 크고 제작비가 비싸다. 압력이 낮아 가볍고 싸다는 설명이 옳지 않다.

디젤기관은 높은 압축비로 자기착화시키는 기관이라 구조 강도가 커야 한다.

• 연료소비율이 낮고 열효율이 높다: 옳다.
• 평균유효압력 차이가 크지 않아 회전력 변동이 작다: 옳다.
• 연소속도가 느린 경유·중유를 써서 고속화가 어렵다: 옳다.

전해가공은 공구(음극)가 용해되지 않아 공구 소모가 거의 없다. 공구 소모가 크다는 설명이 옳지 않다.

전해가공에서는 양극인 공작물만 전기화학적으로 녹아 나가므로 공구 하나로 많은 부품을 가공할 수 있다.

• 방전가공의 방전액은 냉각제 역할을 한다: 절연·냉각·칩 배출을 맡아 옳다.
• 초음파가공 시 공작물은 연삭입자에 의해 미소 치핑·침식을 받는다: 옳다.
• 전자빔 가공은 전자의 운동에너지에서 얻는 열에너지를 쓴다: 옳다.

M8 의 8 은 호칭지름(바깥지름)이 8 mm 라는 뜻이므로, 유효지름이 8 mm 라는 설명이 옳지 않다.

2N M8×1 은 2줄 미터 가는 나사로, 호칭지름 8 mm·피치 1 mm 이다. 유효지름은 바깥지름보다 작다.

• 리드는 2 mm 이다: 줄 수 × 피치 = 2 × 1 이므로 옳다.
• 오른나사이다: 왼나사 표시(L, LH)가 없으므로 옳다.
• 피치는 1 mm 이다: ×1 이 피치이므로 옳다.

옳지 않은 것은 수축을 성형수지 온도를 낮춰 해결한다는 설명이다.

사출성형의 수축은 금형 안에서 수지가 냉각·고화되며 부피가 줄어드는 현상이므로, 기본 대책은 보압(유지압력)과 보압 시간을 늘려 줄어드는 만큼 수지를 계속 보충하는 것이다.

오히려 수지 온도를 낮추면 점도가 높아지고 게이트가 일찍 굳어 보압이 공동까지 전달되지 못하므로 수축 보충이 불리해진다. 성형 온도를 적정하게 높여 점도를 낮추면 더 많은 수지를 충전·보압할 수 있어 수축이 줄어든다.

• 플래싱(flashing)은 분리면 틈으로 수지가 새어 나오는 결함이므로 금형 체결력을 높이면 줄어든다.
• 주입부족(short shot)은 수지가 공동을 다 채우기 전에 굳는 결함이므로 성형 압력을 높이면 개선된다.
• 용접선(weld line)은 갈라져 흐른 수지가 다시 만나는 경계의 강도 저하이므로 게이트 위치를 바꿔 합류 위치와 조건을 조정하면 개선된다.