09년 1회차

탄소강을 냉간가공하면 연신율이 감소한다.

냉간가공으로 전위가 쌓이는 가공경화가 일어나 경도·항복점·인장강도는 증가하고 연성(연신율)은 떨어진다.

• 경도: 가공경화로 증가한다.
• 항복점: 변형 저항이 커져 증가한다.
• 인장강도: 가공경화로 증가한다.

Fe-C 평형상태도에서 S 는 공석점, C 는 공정점, J 는 포정점이다.

세 점은 반응에 참여하는 상으로 구별한다.

• S(공석점): 오스테나이트가 페라이트와 시멘타이트로 분해되는 공석 반응($\gamma\rightarrow\alpha+\mathrm{Fe_3C}$), 생성 조직은 펄라이트이다.
• C(공정점): 융액이 오스테나이트와 시멘타이트로 동시에 정출되는 공정 반응, 생성 조직은 레데뷰라이트이다.
• J(포정점): 융액과 δ 고용체가 반응해 오스테나이트가 되는 포정 반응($L+\delta\rightarrow\gamma$)이다.

세 반응 가운데 가장 낮은 온도에서 일어나는 것이 공석, 가장 높은 온도에서 일어나는 것이 포정이다.

탄소량이 감소하면 경도는 낮아지므로, 탄소량 감소로 경도가 증가한다는 설명이 옳지 않다.

탄소가 늘면 시멘타이트가 많아져 강도·경도는 증가하고 연성은 감소한다. 탄소가 줄면 그 반대이다.

• 탄소량 증가 시 연신율 감소: 옳다.
• 탄소량 감소 시 내식성 증가: 탄화물이 줄어 국부 전지 작용이 약해지므로 옳다.
• 탄소량 증가 시 단면수축률 감소: 연성이 줄어 옳다.

판재로 이음매 없는 국그릇 모양 몸체를 만드는 가공법은 스피닝(spinning)이다.

스피닝은 선반에 성형틀과 판재를 함께 회전시키며 롤러나 막대로 눌러 축대칭 용기를 이음매 없이 만든다.

• 컬링: 판 가장자리를 둥글게 말아 보강한다.
• 비딩: 판에 좁은 돌기(비드)를 내어 강성을 높인다.
• 플랜징: 판 가장자리를 굽혀 테두리를 만든다.

속이 찬 봉재에서 이음매 없는 긴 강관을 만드는 방법은 만네스만(Mannesmann) 가공이다.

경사진 두 롤로 가열한 봉재를 회전·전진시키면 중심부에 인장응력으로 구멍이 생기고, 이를 맨드릴(플러그)로 넓혀 이음매 없는 관을 만든다.

• 프레스가공: 판재를 금형으로 전단·굽힘·성형하는 가공이다.
• 전조가공: 다이로 눌러 나사·기어 등을 성형한다.
• 드로잉가공: 판재로 용기를 만들거나 선재를 다이로 뽑아 가늘게 한다.

호빙(hobbing)은 호브라는 절삭공구로 기어 이를 깎는 절삭가공이라 정밀 입자가공이 아니다.

정밀 입자가공은 숫돌·랩제 등 미세 연삭 입자로 표면을 다듬는 가공이다.

• 래핑: 랩과 랩제로 다듬는 입자가공이다.
• 슈퍼 피니싱: 미세 숫돌을 진동시켜 다듬는 입자가공이다.
• 호닝: 혼(숫돌)으로 구멍 내면을 다듬는 입자가공이다.

최대·최소 허용 치수를 정해 부품이 그 범위 안에 드는지 검사하는 게이지는 한계 게이지이다.

한계 게이지는 통과측과 정지측을 갖추어 통과측은 들어가고 정지측은 들어가지 않으면 합격으로 판정한다.

• 블록 게이지: 길이의 기준이 되는 표준 게이지이다.
• 간극 게이지: 얇은 강편으로 틈새를 잰다.
• 다이얼 게이지: 변위를 지침으로 읽는 비교 측정기이다.

노크는 연소 후반 미연소가스가 급격히 자연 연소하며 생긴 충격파가 실린더 벽을 때리는 현상이다.

화염이 도달하기 전에 압축·가열된 끝단 가스가 스스로 착화해 압력이 급상승하면서 금속성 타격음과 출력 저하를 일으킨다.

• 점화 없이 연소가 시작되는 현상: 조기 점화(자연발화)에 대한 설명이다.
• 흡입공기 압력을 높여 출력을 높이는 것: 과급에 대한 설명이다.
• 혼합비를 조절해 혼합기를 만드는 것: 기화(연료 공급)에 대한 설명이다.

리벳 작업에서 코킹(caulking)은 기밀을 유지하기 위해 한다.

보일러·압력용기의 리벳 이음에서 판 가장자리를 코킹 정으로 두드려 틈새를 밀착시키면 유체가 새지 않는다. 판 끝을 경사지게 깎은 뒤 작업한다.

• 패킹 삽입: 코킹은 패킹 없이 판끼리 밀착시킨다.
• 파손 수리: 코킹의 목적이 아니다.
• 부식 방지: 코킹의 주목적이 아니다.

어닐링(풀림)은 재료 전체를 연화·균질화하는 열처리이므로 표면경화법이 아니다.

표면경화법은 내부의 인성은 유지하면서 표면만 단단하게 만드는 처리이다.

• 질화법: 질소를 침투시켜 질화물로 표면을 경화한다.
• 침탄법: 탄소를 침투시킨 뒤 담금질해 표면을 경화한다.
• 고주파경화법: 유도 전류로 표면만 가열한 뒤 급랭한다.

일렉트로슬래그용접은 모재와 용가재를 녹이는 융접이므로 고상용접이 아니다.

일렉트로슬래그용접은 용융 슬래그의 전기저항열로 와이어와 모재를 녹여 두꺼운 판을 수직으로 용접한다. 고상용접은 모재를 녹이지 않고 고체 상태에서 접합한다.

• 확산용접: 가압·가열로 원자를 확산시켜 고체 상태에서 접합한다.
• 초음파용접: 초음파 진동과 압력으로 고체 상태에서 접합한다.
• 마찰용접: 마찰열과 압력으로 녹이지 않고 접합한다.

보기 가공법 가운데 표면거칠기가 가장 우수한 것은 래핑가공이다.

래핑은 미세한 랩제로 극소량씩 깎아 거울면에 가까운 다듬질면을 얻는 정밀 입자가공이다.

• 내면연삭가공: 연삭은 래핑보다 거친 면을 남긴다.
• 평면연삭가공: 래핑 전 단계의 다듬질에 해당한다.
• 호닝가공: 구멍의 정밀 다듬질이지만 래핑보다 거칠다.

두 단면의 인장응력 비는 $\sigma _{1}$:$\sigma _{2}$ = 4:1 이다.

같은 인장력 $P$ 가 두 단면을 지나므로 응력은 단면적에 반비례하고, 원형 단면적은 지름의 제곱에 비례한다.
$\sigma=\dfrac{P}{\frac{\pi}{4}d^2}\propto\dfrac{1}{d^2}$

지름비 1:2 를 대입한다.
$\dfrac{\sigma_1}{\sigma_2}=\left(\dfrac{d_2}{d_1}\right)^2=2^2=4$

3줄 나사의 암나사가 1회전하면 리드만큼, 즉 나사 피치의 3배 이동한다.

리드 $L$ 은 1회전당 축방향 이동 거리이며, 줄 수 $n$ 과 피치 $p$ 의 곱이다.
$L=np=3p$

• 피치의 1/3배: 줄 수를 곱해야 하는데 나눴다.
• 리드의 1/3배·리드의 3배: 1회전 이동량은 리드 그 자체이다.

눈메움·무딤이 생긴 숫돌 표면을 깎아 새 날을 내는 작업은 드레싱(dressing)이다.

드레서로 숫돌 표면의 막힌 층과 무뎌진 입자를 제거해 예리한 새 입자가 나오게 한다. 숫돌 모양을 바로잡는 트루잉과 구별한다.

• 폴리싱: 연마포·연마재로 공작물 표면을 광택 내는 가공이다.
• 연삭액 교환: 막힘을 제거하지 못한다.
• 연삭속도 변경: 이미 생긴 눈메움·무딤을 없애지 못한다.

SM35C 의 35C 는 탄소 함유량이 약 0.35 %임을 뜻하므로, 3.5 %라는 설명이 옳지 않다.

기계구조용 탄소강재 기호에서 숫자는 탄소 함유량의 100배로 표시한다. 3.5 % 탄소라면 강이 아니라 주철 영역이다.

• SM 은 기계구조용 탄소강재: 옳다.
• SC 는 탄소강 주강품: 옳다.
• SC350 의 350 은 인장강도 350 N/m$m^{2}$ 이상: 옳다.

양초(왁스)나 합성수지로 모형을 만들고 내화재료를 도포해 가열경화시키는 주조법은 인베스트먼트 주조법이다.

모형을 가열해 녹여 내면 일체형 세라믹 주형이 남아, 복잡하고 정밀한 주물을 만들 수 있다(로스트 왁스법).

• 셸몰드법: 가열한 금속 모형에 수지 결합 모래를 덮어 얇은 셸 주형을 만든다.
• 다이캐스팅: 금형에 용탕을 고압으로 주입한다.
• 원심주조법: 회전 주형의 원심력으로 주조한다.

가공물 온도가 일정하게 유지되는 것은 정상 절삭 상태이므로 공구 수명 판정 기준이 아니다.

공구 수명은 마모나 손상으로 공구가 제 기능을 못 하게 된 시점으로, 마모량·절삭저항·가공면 상태·치수 변화 등으로 판정한다.

• 공구날 마모가 일정량에 달했을 때: 대표적 판정 기준이다.
• 절삭저항이 급격히 증가했을 때: 날 무딤의 징후이다.
• 가공 직후 표면에 반점이 나타날 때: 다듬질면 악화로 판정한다.

사각나사가 저절로 풀리는 조건은 $Q\tan(\rho-\alpha)\lt0$ 이다.

나사를 푸는 데 필요한 회전력은 $P'=Q\tan(\rho-\alpha)$ 이다. 이 값이 음수이면 힘을 주지 않아도 풀리고, 이는 마찰각이 리드각보다 작을 때($\rho\lt\alpha$)이다.

• $Q\tan(\rho+\alpha)$ 를 쓴 식: 조일 때의 회전력이다.
• $Q\tan(\rho-\alpha)\gt0$: 풀 때 힘이 필요한 자립(self-locking) 조건이다.

직각인 두 축 사이에서 잇수가 같은 한 쌍의 원추형 기어는 마이터 기어(miter gear)이다.

마이터 기어는 속도비 1인 베벨 기어로, 회전 방향만 직각으로 바꾼다.

• 스퍼어기어: 평행축 사이의 원통 기어이다.
• 나사기어: 엇갈린 축 사이에 쓰는 헬리컬 기어 쌍이다.
• 헬리컬기어: 이가 비스듬한 원통 기어이다.