10년 1회차

봉이 늘어난 길이는 0.0001 m이다.

축하중에 의한 늘음은 훅의 법칙으로 구한다.
$\delta=\dfrac{PL}{AE}$

값을 대입한다($P=100\times10^3\,\mathrm{N}$, $E=300\times10^9\,\mathrm{Pa}$).
$\delta=\dfrac{100\times10^3\times3}{0.01\times300\times10^9}=\dfrac{3\times10^5}{3\times10^9}=1\times10^{-4}\,\mathrm{m}$

펀치와 다이로 판재에서 제품의 외형을 따내는 작업은 블랭킹(blanking)이다.

블랭킹은 따낸 쪽이 제품이고, 같은 전단 작업이라도 구멍을 뚫고 남은 쪽이 제품이면 피어싱(펀칭)이다.

• 피어싱: 판재에 구멍을 뚫는 작업이다.
• 트리밍: 성형품의 가장자리 여분을 잘라낸다.
• 플랜징: 판 가장자리를 굽혀 테두리를 만든다.

필요한 주축 회전수는 2,000 rpm이다.

절삭속도 공식 $V=\dfrac{\pi D N}{1000}$ ($V$: m/min, $D$: mm)을 회전수에 대해 정리한다.
$N=\dfrac{1000V}{\pi D}$

값을 대입한다.
$N=\dfrac{1000\times314}{3.14\times50}=\dfrac{314000}{157}=2000\,\mathrm{rpm}$

스트레이트 에지(straight edge)는 곧은 자를 면에 대어 틈새로 진직도·평면도를 검사하는 측정기이므로 옳다.

나머지 설명은 측정기의 용도나 정밀도를 잘못 짝지었다.

• 버니어 캘리퍼스가 마이크로미터보다 정밀하다: 마이크로미터의 측정정밀도가 더 높다.
• 사인 바는 내경을 측정한다: 사인 바는 블록 게이지와 함께 각도를 측정한다.
• 다이얼 게이지는 각도 측정기이다: 변위를 확대해 읽는 비교 측정기이다.

브레이크 블록(슈)이 바깥으로 벌어지며 원통 회전체 안쪽에 닿아 제동하는 것은 드럼 브레이크이다.

드럼 브레이크(내부 확장식)는 드럼 내부의 슈가 확장되어 드럼 내면을 누른다. 자동차 후륜 등에 쓰인다.

• 블록 브레이크: 블록을 드럼 바깥면에 눌러 제동한다.
• 밴드 브레이크: 강철 밴드로 드럼 바깥을 조여 제동한다.
• 원판 브레이크: 회전 원판 양면을 패드로 눌러 제동한다.

제조·기술 부문과 경영 시스템까지 컴퓨터로 통합 운영하는 생산시스템은 CIM(computer integrated manufacturing)이다.

CIM 은 설계·생산·관리·영업 정보를 하나의 통합 정보망으로 묶어 공장 전체를 운영한다.

• CAM: 컴퓨터로 가공(NC 프로그램 등)을 지원하는 제조 부문 시스템이다.
• FMS: 다품종 소량 생산을 위해 공작기계·운반장치를 유연하게 묶은 시스템이다.
• FA: 공장 자동화 전반을 가리키는 말로 경영 통합까지 뜻하지 않는다.

전달 회전력이 큰 순서는 스플라인 > 경사 키 > 평 키 > 안장 키이다.

축에 홈을 파서 끼우는 방식일수록 큰 토크를 전달한다. 스플라인은 여러 개의 키를 축과 일체로 만든 것이라 가장 크고, 축에 홈 없이 마찰로만 전달하는 안장 키가 가장 작다.

• 안장 키를 맨 앞에 둔 순서: 안장 키는 마찰력만으로 전달해 가장 약하다.
• 평 키를 경사 키보다 앞에 둔 순서: 축에 홈을 파서 묻는 경사(묻힘) 키가 축을 평평하게 깎기만 한 평 키보다 크다.

선형 스프링에서 하중이 한 일은 $U=\dfrac{1}{2}k\delta^2$ 이므로, 처짐과 스프링 상수의 곱과 같다는 설명이 옳지 않다.

하중이 0부터 $k\delta$ 까지 선형으로 늘어나므로 일은 하중-처짐 선도의 삼각형 넓이가 된다.

• 병렬 연결 시 스프링 상수가 커진다: $k=k_1+k_2$ 이므로 옳다.
• 직렬 연결 시 스프링 상수가 작아진다: $\dfrac{1}{k}=\dfrac{1}{k_1}+\dfrac{1}{k_2}$ 이므로 옳다.
• 같은 하중에서 처짐이 커지면 스프링 상수가 작아진다: $k=\dfrac{W}{\delta}$ 이므로 옳다.

압력유지 곤란은 점도가 지나치게 낮아 누설이 늘 때의 현상이므로, 점도가 높을 때의 현상이 아니다.

점도가 너무 높으면 유동저항과 내부 마찰이 커져 동력 손실·온도 상승·작동 둔화가 생긴다.

• 기기류 작동이 불활성이 된다: 점성 저항으로 응답이 둔해진다.
• 유동저항이 커져 에너지 손실이 증대한다: 관로 손실이 늘어난다.
• 내부 마찰 증대와 온도 상승: 점성 마찰열이 커진다.

압축비는 디젤기관이 가솔린기관보다 크다. 가솔린기관의 압축비가 더 크다는 설명이 옳지 않다.

가솔린기관은 노킹 때문에 압축비를 높이기 어렵고, 디젤기관은 공기만 압축해 압축열로 연료를 자기착화시키므로 높은 압축비가 필요하다.

• 디젤기관은 공기만 압축한 뒤 연료를 분사한다: 옳다.
• 열효율은 디젤기관이 크다: 압축비가 높아 옳다.
• 디젤기관은 저속 성능과 회전력이 우수하다: 옳다.

베릴륨은 고하중·고속 회전축용 합금강의 일반적인 합금 성분이 아니다.

고하중·고속 회전축에는 Ni-Cr 강, Cr-Mo 강, Ni-Cr-Mo 강 같은 구조용 합금강을 쓴다.

• 니켈: 강인성을 높인다.
• 몰리브덴: 뜨임 취성을 줄이고 고온 강도를 높인다.
• 크롬: 경화능과 내마모성을 높인다.

E4301 에서 43은 용착 금속의 최저 인장강도를 나타낸다.

연강용 피복 아크 용접봉 기호는 E(전극) + 최저 인장강도(kgf/m$m^{2}$) 두 자리 + 피복제 계통 두 자리로 구성된다. 끝의 01 은 일미나이트계 피복제를 뜻한다.

• 피복제의 종류: 마지막 두 자리가 나타낸다.
• 용접 자세: 별도 숫자로 표시하지 않는다.
• 사용 전류: 기호에 표시되지 않는다.

보기 가운데 열영향부(HAZ)를 가장 좁게 할 수 있는 용접은 마찰 용접이다.

마찰 용접은 모재를 녹이지 않고 접합면의 마찰열과 압력만으로 짧은 시간에 접합해 열이 넓게 퍼지지 않는다.

• TIG 용접: 아크로 모재를 녹이는 융접이라 열영향부가 생긴다.
• MIG 용접: 아크 융접으로 열영향부가 넓다.
• 서브머지드 용접: 대전류로 입열량이 커서 열영향부가 넓다.

홈이 깊어 축이 약해지지만 가공이 쉽고, 작은 축과 테이퍼 축에 편리한 키는 반달 키(woodruff key)이다.

반달 키는 반원형이라 홈 안에서 기울어지며 자동으로 자리를 잡으므로 테이퍼 축에 쓰기 좋다. 대신 키 홈이 깊어 축 강도가 떨어진다.

• 평행 키: 축과 보스에 홈을 파고 끼우는 일반 묻힘키로 테이퍼 축용이 아니다.
• 경사 키: 1/100 기울기로 박아 고정하는 키이다.
• 평 키: 축을 평평하게 깎아 대는 키로 홈이 깊지 않다.

강의 열처리 조직 가운데 경도가 가장 높은 것은 마르텐사이트(martensite)이다.

오스테나이트를 급랭하면 탄소가 빠져나가지 못한 채 과포화 고용된 마르텐사이트가 되어 가장 단단하다. 경도 순은 마르텐사이트 > 트루스타이트 > 소르바이트 > 펄라이트이다.

• 펄라이트: 서랭으로 얻는 층상 조직으로 가장 무르다.
• 소르바이트: 트루스타이트보다 연하고 인성이 크다.
• 트루스타이트: 마르텐사이트보다 경도가 낮다.

철판에 전류를 흘려 가열하면서 외력을 가해 접합하는 방법은 플래시 용접(flash welding)이다.

플래시 용접은 맞대기 저항용접의 일종으로, 두 모재 사이에 전류를 흘려 불꽃(flash)으로 가열한 뒤 강하게 눌러(업셋) 접합한다.

• 마찰 용접: 전류 대신 마찰열을 쓴다.
• 서브머지드 아크 용접: 용제 속 아크로 녹이는 융접이며 가압하지 않는다.
• 전자 빔 용접: 진공 속 전자빔으로 녹이는 융접이다.

혼합전위는 칼날전위와 나사전위가 혼합된 전위이므로, 쌍정과 나사전위가 혼합되었다는 설명이 옳지 않다.

쌍정은 전위의 종류가 아니라 결정의 일부가 경계면을 기준으로 거울 대칭으로 변형되는 소성변형 기구이다.

• 전위의 움직임에 따른 소성변형이 슬립이다: 옳다.
• 슬립은 결정면의 연속성을 파괴한다: 슬립면을 따라 원자층이 어긋나 표면에 계단(슬립선)이 생기므로 옳다.
• 전위 이동을 방해할수록 경도·강도가 증가한다: 가공경화·석출강화의 원리로 옳다.

크리프(creep)는 응력과 온도가 일정한 상태에서 시간이 지남에 따라 변형이 계속 진행되는 현상이다.

특히 고온에서 일정 하중을 오래 받는 터빈 날개·보일러 관 등에서 문제가 된다.

• 항복점을 지나 일어나는 파괴: 과하중에 의한 정적 파괴이다.
• 반복응력이 장시간 가해져 일어나는 파괴: 피로 파괴이다.
• 소성변형 없이 빠르게 일어나는 파괴: 취성 파괴이다.

원통 코일 스프링의 스프링 상수는 평균 지름 $D$ 의 세제곱에 반비례하므로, 제곱에 비례한다는 설명이 적절하지 않다.

처짐 공식에서 스프링 상수는 다음과 같다.
$k=\dfrac{Gd^4}{8nD^3}$

• 유효감김 수 $n$ 에 반비례: 식과 맞다.
• 전단 탄성계수 $G$ 에 비례: 식과 맞다.
• 소선 지름 $d$ 의 네제곱에 비례: 식과 맞다.

절삭깊이를 줄이면 구성인선이 감소해 표면조도가 좋아진다는 설명이 옳다.

구성인선은 연한 재료를 저속·큰 절삭깊이로 깎을 때 칩이 날끝에 용착해 생기므로, 절삭깊이를 줄이고 절삭속도를 높이면 억제된다.

• 경질재료일수록 절삭저항이 감소한다: 단단할수록 절삭저항은 커진다.
• 절삭속도를 높이면 절삭저항이 증가해 조도가 나빠진다: 고속에서는 구성인선이 사라져 조도가 좋아진다.
• 절삭속도를 낮추면 구성인선이 감소한다: 저속에서 구성인선이 오히려 잘 생긴다.