15년 1회차

항복점에서는 하중이 거의 늘지 않아도 변형이 크게 증가하므로, 하중이 증가해도 변형이 일어나지 않는다는 설명이 옳지 않다.

항복은 재료가 소성변형을 시작하는 지점으로, 연강에서는 응력이 일정하거나 오르내리는 동안 변형률만 늘어난다.

• 비례한도까지 응력과 변형률이 정비례한다: 훅의 법칙 구간으로 옳다.
• 탄성한도까지는 하중을 제거하면 원상태로 돌아간다: 옳다.
• 극한응력은 선도상의 최대 응력이다: 인장강도로 옳다.

접촉부를 상온 또는 가열 상태에서 압력을 가해 결합시키는 용접은 저항 용접이다.

저항 용접은 접촉부에 전류를 흘려 생기는 전기저항열로 가열하면서 가압하는 압접이다(점·심·프로젝션·플래시 용접 등).

• 가스 용접: 가스 불꽃으로 모재를 녹이는 융접이다.
• 아크 용접: 아크열로 녹이는 융접이다.
• 전자빔 용접: 전자빔 에너지로 녹이는 융접이다.

V벨트는 홈에 끼워 쓰므로 엇걸기(십자걸기)를 할 수 없다. 바로걸기와 엇걸기에 사용한다는 설명이 옳지 않다.

V벨트는 쐐기 작용으로 마찰력이 커서 작은 장력으로 큰 동력을 전달하지만, 벨트가 꼬이는 엇걸기에는 쓰지 못한다.

• 미끄럼이 적고 속도비를 크게 할 수 있다: 옳다.
• 운전이 정숙하고 충격을 잘 흡수한다: 옳다.
• 작은 장력으로 큰 동력을 전달한다: 쐐기 작용으로 옳다.

이 재료의 탄성계수는 5 GPa이다.

늘음 공식 $\delta=\dfrac{PL}{AE}$ 를 탄성계수에 대해 정리한다.
$E=\dfrac{PL}{A\delta}$

값을 대입한다.
$E=\dfrac{50000\,\mathrm{N}\times100\,\mathrm{mm}}{500\,\mathrm{mm^2}\times2\,\mathrm{mm}}=5000\,\mathrm{N/mm^2}=5000\,\mathrm{MPa}=5\,\mathrm{GPa}$

브리넬 경도는 압입자국의 깊이가 아니라 압입자국의 지름(표면적)으로 구하므로 이 짝이 옳지 않다.

브리넬 경도는 강구를 눌러 생긴 자국의 지름을 재어 하중 ÷ 압입자국 표면적으로 계산한다. 깊이로 측정하는 것은 로크웰 경도이다.

• Vickers: 다이아몬드 사각뿔 압입자, 압입자국 대각선 길이로 옳다.
• Shore: 다이아몬드 추를 떨어뜨려 반발 높이로 옳다.
• Rockwell C: 다이아몬드 원뿔 압입자, 압입 깊이로 옳다.

㉠은 퀜칭(quenching, 담금질), ㉡은 마르텐사이트(martensite)이다.

강을 오스테나이트 영역까지 가열한 뒤 물·기름에 급랭하면 탄소가 확산할 시간이 없어 과포화 고용된 마르텐사이트가 생겨 매우 단단해진다.

• 어닐링(풀림): 가열 후 서랭해 연화시키는 처리로 급랭이 아니다.
• 오스테나이트: 가열 상태의 조직이며 급랭 후 얻는 조직이 아니다.

미끄럼 베어링은 유체 윤활로 고속회전에 적합하고, 구름 베어링은 전동체의 원심력·발열 때문에 고속에 한계가 있다. 미끄럼 베어링 저속·구름 베어링 고속이라는 비교가 옳지 않다.

미끄럼 베어링은 유막이 하중을 받아 고속·고하중·충격에 유리하다.

• 미끄럼은 자체 제작이 많고 구름은 표준 양산품: 옳다.
• 미끄럼은 강성이 작고 구름은 강성이 크다: 유막으로 하중을 받는 미끄럼 베어링보다 금속 전동체가 직접 받는 구름 베어링의 강성이 커서 옳다.
• 미끄럼은 진동·소음이 적고 구름은 발생하기 쉽다: 옳다.

단면 극관성모멘트가 클수록 비틀림 각은 감소한다는 설명이 옳다.

원형축의 비틀림 각은 다음과 같다.
$\theta=\dfrac{TL}{GI_p}$, $I_p=\dfrac{\pi d^4}{32}$

• 전단탄성계수가 작을수록 감소한다: $G$ 에 반비례하므로 오히려 증가한다.
• 축 길이가 증가할수록 감소한다: $L$ 에 비례하므로 증가한다.
• 축 지름이 작을수록 감소한다: $d^4$ 에 반비례하므로 증가한다.

나사에 작용하는 축방향 하중은 18 N이다.

나사 효율은 1회전 동안 하중이 받은 일과 토크가 한 일의 비이다(1줄 나사이므로 리드 = 피치).
$\eta=\dfrac{Qp}{2\pi T}$

하중에 대해 정리하고 값을 대입한다.
$Q=\dfrac{2\pi T\eta}{p}=\dfrac{2\times3\times40\times0.3}{4}=\dfrac{72}{4}=18\,\mathrm{N}$

테이블의 분당 이송 속도는 200 mm/min이다.

테이블 이송 속도는 회전당 이송 × 회전수, 또는 날당 이송 × 날 수 × 회전수이다.
$f=f_z\,z\,N=0.2\times2\times500=200\,\mathrm{mm/min}$

회전당 이송으로 구해도 $0.4\times500=200\,\mathrm{mm/min}$ 으로 같다.

접시머리나사의 머리가 들어갈 자리를 원추형으로 가공하는 작업은 카운터싱킹(countersinking)이다.

카운터싱킹은 구멍 입구를 원뿔 모양으로 넓혀 나사 머리가 표면과 같은 높이에 묻히게 한다.

• 리밍: 뚫은 구멍을 정밀하게 다듬는다.
• 카운터보링: 볼트 머리가 묻히도록 원통형 단을 깎는다.
• 스폿페이싱: 볼트·너트가 닿는 자리를 평평하게 깎는다.

판상 금속을 형으로 굽혀 원하는 형상을 만드는 것은 굽힘(벤딩) 가공이다. 이를 전조라 한 설명이 옳지 않다.

전조는 회전하는 전조 다이 사이에 소재를 굴려 눌러서 나사·기어 등을 성형하는 가공이다.

• 압출: 용기 내 소재를 다이로 밀어내 봉·관을 만든다.
• 인발: 다이를 통해 잡아당겨 지름을 줄인다.
• 압연: 회전하는 두 롤 사이로 통과시켜 두께를 줄인다.

기초원 피치는 $p_b=\dfrac{\pi D}{Z}\cos\alpha$ 이다.

기초원 지름은 $D_b=D\cos\alpha$ 이므로, 기초원 둘레를 잇수로 나누면 원주피치에 cosα 를 곱한 값이 된다.
$p_b=\dfrac{\pi D_b}{Z}=\dfrac{\pi D\cos\alpha}{Z}$

• sinα 를 곱한 식: 기초원 지름은 cosα 로 줄어든다.
• $\dfrac{Z}{\pi D}$ 를 쓴 식: 피치의 역수 꼴이다.
• $D^2$ 이 들어간 식: 길이 차원이 맞지 않는다.

구슬 알갱이를 고속으로 쏘아 표면에 압축 잔류응력을 주고 피로수명을 높이는 방법은 숏피닝(shot peening)이다.

작은 강구(숏)가 표면을 두드려 표면층을 가공경화시키고 압축 잔류응력을 남겨 피로균열 발생을 억제한다.

• 샌드블라스팅: 모래를 분사해 녹·스케일을 제거하는 표면 청정 작업이다.
• 텀블링: 회전 통에 부품과 연마재를 넣어 버를 제거한다.
• 초음파세척: 초음파 진동으로 표면 오염물을 제거한다.

표면산화물은 고온에서 가공하는 열간가공에서 더 많이 생기므로, 냉간가공이 더 많다는 설명이 옳지 않다.

열간가공은 재결정온도 이상에서 하므로 변형저항이 작지만, 산화 스케일이 생겨 표면이 거칠고 치수 정밀도가 떨어진다.

• 냉간가공은 가공면이 깨끗하고 치수가 정확하다: 옳다.
• 재결정온도 이상의 가공이 열간가공이다: 옳다.
• 열간가공은 변형저항이 작아 소성가공이 쉽다: 옳다.

점성계수의 차원은 M$\mathrm{L}^{-1}$$\mathrm{T}^{-1}$이다.

뉴턴의 점성 법칙 $\tau=\mu\dfrac{du}{dy}$ 에서 $\mu=\dfrac{\tau}{du/dy}$ 이다. 전단응력은 M$\mathrm{L}^{-1}$$\mathrm{T}^{-2}$, 속도구배는 $\mathrm{T}^{-1}$ 이다.

나누면 $\dfrac{ML^{-1}T^{-2}}{T^{-1}}=ML^{-1}T^{-1}$ 이며, 단위로는 $\mathrm{Pa\cdot s}=\mathrm{kg/(m\cdot s)}$ 이다.

• M$\mathrm{L}^{-1}$$\mathrm{T}^{-2}$: 압력·응력의 차원이다.
• ML$\mathrm{T}^{-1}$: 운동량의 차원이다.

측정값은 12.45 mm이다.

아들자 한 눈금은 $\dfrac{39}{20}=1.95\,\mathrm{mm}$ 로, 어미자 2 눈금(2 mm)과의 차이 0.05 mm 가 최소 읽음값이다.

아들자 0 눈금이 어미자 12 mm 와 13 mm 사이에 있으므로 12 mm 를 읽고, 아들자 아홉 번째 눈금이 어미자 눈금과 일치하므로 $9\times0.05=0.45\,\mathrm{mm}$ 를 더한다.
$12+0.45=12.45\,\mathrm{mm}$

세 열효율의 크기 관계는 제동(순)열효율 < 도시열효율 < 이론열효율이다.

이론열효율은 이상 사이클의 효율이고, 실제 실린더 안의 손실(열손실·불완전연소 등)을 빼면 도시열효율, 여기서 다시 기계 마찰 손실을 빼면 제동열효율이 된다.

• 이론열효율을 가장 작게 둔 순서: 이상 사이클이 상한이므로 틀리다.
• 제동열효율을 가장 크게 둔 순서: 축 출력은 손실을 모두 뺀 값이라 틀리다.

고유진동수는 질량과 강성만으로 정해지므로 가진력의 크기와 무관하다. 가진력이 클수록 고유진동수가 증가한다는 설명이 옳지 않다.

1자유도계의 고유진동수는 다음과 같다.
$\omega_n=\sqrt{\dfrac{k}{m}}$

• 질량이 증가하면 고유진동수가 감소한다: 옳다.
• 강성이 증가하면 고유진동수가 증가한다: 옳다.
• 감쇠가 있으면 공진 시 변위가 무한대가 되지 않는다: 옳다.

설정 압력 이상이 되면 열려 압력 상승을 막는 밸브는 릴리프 밸브이며, 그 기호는 입구 쪽 압력을 파일럿(점선)으로 받고 출구가 탱크로 연결된 상시 닫힘 밸브이다.

릴리프 밸브 기호는 사각형 안 화살표가 평소 유로와 어긋나 닫혀 있고, 반대편 스프링으로 설정 압력을 정한다. 입구 압력이 스프링 힘을 넘으면 밸브가 열려 기름을 탱크로 돌려보낸다.

• 원 안에 삼각형과 축이 있는 기호: 유압 펌프 기호이다.
• 출구 쪽 압력을 파일럿으로 받는 상시 열림 밸브: 감압 밸브 기호이다.
• 외부 파일럿과 별도 드레인을 가진 밸브: 릴리프 밸브가 아닌 다른 압력제어 밸브(시퀀스 계열) 기호이다.