[용접기사 필기] 14년 2회차 기출문제 정답·해설 페이지

구성인선은 칩이 공구 경사면에 응착되어 자라는 현상이므로, 절삭깊이를 작게 해 접촉 압력과 절삭력을 줄이면 억제된다. 나머지 셋은 방향이 반대로, 실제 대책은 경사각을 크게, 절삭속도를 임계속도 이상으로 빠르게, 인선을 날카롭게 하는 것이다.

호닝은 숫돌로 구멍 내면을 다듬어 재료를 깎아내는 입자(연삭) 가공이라 소성가공이 아니다. 컬링(가장자리 말기)·코이닝(밀폐형 압인)·엠보싱(요철 성형)은 모두 재료를 눌러 영구변형시키는 소성가공이다.

봉·선재를 다이 구멍으로 잡아당겨 뽑는 인발가공의 핵심 인자가 단면감소율·다이 각도·윤활·인발속도다. 압연은 롤로 압축하고 주조는 용융금속을 붓는 방식이라 다이 각도나 단면감소율로 조건을 규정하지 않는다.

와이어 컷 방전가공은 가는 와이어가 일정한 폭으로 방전하며 지나가므로 가공속도는 가공물의 두께에 좌우될 뿐 형상이 복잡해진다고 달라지지 않는다. 재료의 경도와 무관하게 가공되므로 담금질강·초경합금도 높은 정밀도와 양호한 표면거칠기로 가공할 수 있다.

테이퍼 1/30은 길이 30mm마다 지름이 1mm 변한다는 뜻이므로, A→B 150mm 구간의 지름 변화는 $150 \times \dfrac{1}{30}=5\ \mathrm{mm}$다. 다이얼 게이지는 윗면 한쪽 모선만 훑으므로 지시 눈금의 차는 그 절반인 $\dfrac{5}{2}=2.5\ \mathrm{mm}$가 된다.

굽힘 검사는 시험편을 실제로 구부려 연성과 결함을 확인하는 파괴시험이다. 자분·초음파·X선 투과 시험은 시험체를 손상시키지 않고 표면·내부 결함을 찾는 비파괴 검사에 속한다.

판재에서 뽑아낸 조각이 제품이면 블랭킹, 뚫린 구멍 쪽이 제품이고 뽑힌 조각이 스크랩이면 펀칭이다. 브로칭은 절삭가공, 엠보싱은 성형가공이라 전단가공 자체가 아니다.

드웰(dwell, G04)은 지령한 시간 동안 이송만 멈추고 주축은 계속 돌리는 기능으로, 홈 가공이나 구멍 바닥 다듬질에서 진원도와 표면을 좋게 하는 데 쓴다. 프로그램 스톱·옵셔널 스톱은 이송이 아니라 프로그램 실행 자체를 정지시킨다.

회전수는 $N=\dfrac{1000V}{\pi D}=\dfrac{1000 \times 62.8}{\pi \times 50} \approx 400\ \mathrm{rpm}$이다. 가공시간은 $T=\dfrac{L}{f \times N}=\dfrac{400}{0.2 \times 400}=5\ \mathrm{min}$이며, 절삭깊이 5mm는 시간 계산에 쓰이지 않는 함정 조건이다.

마폼법은 다이를 금속 대신 고무(rubber)로 만들고 금속 펀치로 눌러 성형하는 딥드로잉 방식이다. 하이드로폼법은 고무막 뒤의 액압, 폭발성형법은 폭약의 충격파, 인장성형법은 인장력을 이용한다는 점에서 다르다.

케이스 하드닝은 표면에 탄소를 침투시킨 뒤 담금질까지 마쳐 겉은 단단하고 속은 질긴 조직을 얻는 표면경화 처리 전체를 가리킨다. 고체·가스·액체 침탄법은 탄소를 넣는 방법의 분류일 뿐이라 케이스 하드닝 전체를 설명하지 못한다.

소성가공은 재료를 깎아내지 않고 눌러 형상을 만들기 때문에 절삭가공보다 생산성이 훨씬 높다. 따라서 "절삭가공이 소성가공보다 생산성이 높다"는 서술이 틀렸다. 재료 손실이 적고, 결정조직이 미세해져 강도가 오르며, 주물보다 치수가 정확한 것은 소성가공의 장점이 맞다.

방전가공은 전극과 가공물이 직접 닿지 않고 방전 불꽃의 열로 재료를 녹여 없애므로 큰 기계적 힘이 작용하지 않는다. 그 덕에 경도와 무관하게 가공되지만, 형상에 맞는 전극이 반드시 필요하고 가공면에는 열영향에 의한 변질층이 남는다.

유동형 칩은 칩이 경사면을 따라 끊기지 않고 매끄럽게 흘러나오는 형태로, 연성 재료·빠른 절삭속도·작은 절삭깊이·큰 윗면 경사각일 때 생긴다. 경사각이 작으면 칩이 원활히 빠져나가지 못해 전단형이나 균열형 칩이 되므로 유동형 조건이 아니다.

게이지 블록은 단면 형상에 따라 요한슨형·호크형·캐리형으로 나뉜다. 플러그형은 구멍의 합격 여부를 판정하는 한계 게이지(플러그 게이지)의 형식이라 게이지 블록 분류에 들어가지 않는다.

가공물을 양극에 걸어 표면을 녹여내는 것은 가공물이 음극이 되는 전기도금과 정반대인 전해연마다. 전류가 돌출부에 집중되므로 미소 돌기부터 우선 용해되어 광택 있는 거울면이 얻어진다.

골격형(skeleton pattern)은 대형·소량 주물에서 재료비와 가공비를 줄이려고 뼈대(주요 단면)만 목재로 만들고 그 사이를 점토·모래로 메워 현형을 완성하는 목형이다. 부분형은 대칭 형상의 일부만 만들어 반복 사용하는 목형, 회전형은 단면판을 축 둘레로 돌려 만드는 목형이다.

파커라이징은 강재를 인산염 용액에 담가 표면에 인산염 피막을 형성시키는 방청법으로, 이 피막이 도료를 잘 붙잡아 에나멜·페인트 도장의 바탕처리로 쓰인다. 나머지는 모두 산화피막을 이용하는 방법이라 인산염과 무관하다.

세라다이징(sheradizing)은 아연(Zn) 분말 속에서 가열해 강 표면에 Zn을 확산 침투시키는 금속침투법으로, 아연이 희생양극으로 작용해 대기 중 부식을 막는다. Cr은 크로마이징, Si는 실리코나이징, Al은 칼로라이징으로 침투 원소마다 명칭이 다르다.

편석은 응고 과정에서 비중 차이와 응고 순서 때문에 불순물이나 특정 성분이 한쪽에 몰리는 현상이다. 기공은 가스가 갇혀 생긴 구멍, 수축공은 응고 수축으로 생긴 빈 공간이라 성분의 국부 편중과는 다른 결함이다.

체적탄성계수는 $K=\dfrac{E}{3(1-2\nu)}$이다. 포아송비가 0.5에 가까워질수록 분모가 0으로 수렴해 K가 무한대가 되는데, 이는 체적이 변하지 않는 비압축성 재료를 뜻한다. $\dfrac{E}{2(1+\nu)}$는 전단탄성계수 G의 식이므로 헷갈리면 안 된다.

카스틸리아노 정리는 변형에너지를 하중으로 편미분하면 그 하중 작용점의 처짐이 된다는 정리로 $\delta=\dfrac{\partial U}{\partial P}$로 쓴다. 하중 자리에 모멘트를 넣으면 $\theta=\dfrac{\partial U}{\partial M}$이 되어 같은 방식으로 처짐각을 구할 수 있다.

단순보의 한쪽 끝에만 모멘트가 작용하면 처짐각은 모멘트가 걸린 끝에서 $\dfrac{M\ell}{3EI}$, 반대쪽 끝에서 $\dfrac{M\ell}{6EI}$이다. 그림의 M은 B단에 작용하므로 먼 쪽인 A단의 처짐각은 $\theta_A=\dfrac{M\ell}{6EI}$가 된다.

삼각형의 도심축 관성모멘트는 $I_G=\dfrac{bh^3}{36}$이고, X-X축은 꼭짓점을 지나 밑변과 평행하므로 도심에서 $\dfrac{2h}{3}$만큼 떨어져 있다. 평행축 정리를 쓰면 $I_X=\dfrac{bh^3}{36}+\dfrac{bh}{2}\left(\dfrac{2h}{3}\right)^2=\dfrac{bh^3}{36}+\dfrac{2bh^3}{9}=\dfrac{bh^3}{4}$이다.

허용응력은 $\tau_a=\dfrac{210}{1.2}=175\ \mathrm{MPa}$이다. 원형축의 비틀림 응력식 $\tau=\dfrac{16T}{\pi d^3}$을 지름에 대해 풀면 $d=\sqrt[3]{\dfrac{16T}{\pi \tau_a}}=\sqrt[3]{\dfrac{16 \times 500}{\pi \times 175 \times 10^{6}}}=0.0244\ \mathrm{m}$이므로, 이를 만족하는 최소 지름은 25mm다.

좌측 절반의 합력 $\dfrac{wL}{2}$는 A에서 $\dfrac{L}{4}$, 우측 절반의 합력 $wL$은 A에서 $\dfrac{3L}{4}$ 지점에 작용한다.
A점 모멘트 평형에서
$R_B=\dfrac{1}{L}\left(\dfrac{wL}{2} \cdot \dfrac{L}{4}+wL \cdot \dfrac{3L}{4}\right)=\dfrac{7}{8}wL$,
연직 평형에서
$R_A=\dfrac{3}{2}wL-\dfrac{7}{8}wL=\dfrac{5}{8}wL$이다.
하중이 큰 오른쪽 지점의 반력이 더 크다는 점으로도 보기를 좁힐 수 있다.

변형량은 $\delta=\dfrac{PL}{AE}$이고 단면적은 $A=\dfrac{\pi \times 0.01^2}{4}=7.854 \times 10^{-5}\ \mathrm{m^2}$다. 대입하면 $\delta=\dfrac{8000 \times 15}{7.854 \times 10^{-5} \times 210 \times 10^{9}}=7.28 \times 10^{-3}\ \mathrm{m}$, 즉 약 7.3mm다.

AB=5m, AC=4m, BC=3m이므로 C점이 직각인 3:4:5 삼각형이고, 두 봉이 서로 수직이라 하중 P를 두 봉 방향으로 그대로 분해하면 된다. 힘의 삼각형이 형상 삼각형과 닮음이므로 $T_1=800 \times \dfrac{4}{5}=640\ \mathrm{N}$(AC는 인장), $T_2=800 \times \dfrac{3}{5}=480\ \mathrm{N}$(BC는 압축)이다.

전단응력은 $\tau=\dfrac{V}{A}=\dfrac{25 \times 10^{3}}{\pi \times 0.022^2 / 4}=65.8\ \mathrm{MPa}$다. 전단탄성계수는 응력을 전단변형률로 나눈 값이므로 $G=\dfrac{\tau}{\gamma}=\dfrac{65.8 \times 10^{6}}{0.00075}=87.7 \times 10^{9}\ \mathrm{Pa}$, 즉 약 87.7GPa다.

횡전단응력은 $\tau=\dfrac{VQ}{Ib}$이므로 단면1차모멘트 Q가 크고 폭 b가 좁은 곳에서 최대가 된다. I형 단면에서는 웨브 위의 중립축에서 Q가 최대이면서 폭도 가장 얇으므로, 중립축에 놓인 D점의 전단응력이 가장 크다.

두 차륜의 합력은 두 바퀴의 중앙, 즉 앞 차륜에서 $\dfrac{d}{2}$ 떨어진 곳에 있다. 최대 굽힘모멘트는 합력과 해당 차륜이 보 중앙에서 같은 거리에 놓일 때 그 차륜 아래에서 생기므로 $x+\dfrac{d}{4}=\dfrac{\ell}{2}$, 정리하면 $x=\dfrac{\ell}{2}-\dfrac{d}{4}$이다.

외팔보 자유단의 최대 처짐은 집중하중일 때 $\delta_1=\dfrac{PL^3}{3EI}$, 등분포하중일 때 $\delta_2=\dfrac{wL^4}{8EI}$다. $P=wL$을 넣으면 $\delta_2=\dfrac{PL^3}{8EI}$이므로 $\dfrac{\delta_2}{\delta_1}=\dfrac{1/8}{1/3}=\dfrac{3}{8}$이 된다. 같은 총하중이라도 분포시키면 처짐이 작아진다.

세장비는 기둥 길이를 단면의 회전반지름으로 나눈 값이다. 회전반지름이 $k=\sqrt{\dfrac{I}{A}}$이므로 세장비는 $\lambda=\dfrac{L}{k}=\dfrac{L}{\sqrt{\dfrac{I}{A}}}$가 된다.

봉에는 두 하중의 합 $P=5000\ \mathrm{N}$에 의한 인장과, 편심에 의한 $M=3000 \times 0.3-2000 \times 0.2=500\ \mathrm{N \cdot m}$의 굽힘이 동시에 작용한다.
$A=0.01\ \mathrm{m^2}$, $Z=\dfrac{0.1 \times 0.1^2}{6}=1.667 \times 10^{-4}\ \mathrm{m^3}$이므로
$\sigma_{\max}=\dfrac{5000}{0.01}+\dfrac{500}{1.667 \times 10^{-4}}=0.5+3.0=3.5\ \mathrm{MPa}$다.

중앙 집중하중이므로 전단력은 $V=\dfrac{P}{2}=400\ \mathrm{N}$, 단면의 관성모멘트는 $I=\dfrac{0.1 \times 0.15^3}{12}=2.81 \times 10^{-5}\ \mathrm{m^4}$다.
접착면은 중립축에서 25mm 위이므로
$Q=(0.1 \times 0.05) \times 0.05=2.5 \times 10^{-4}\ \mathrm{m^3}$이고,
$\tau=\dfrac{VQ}{Ib}=\dfrac{400 \times 2.5 \times 10^{-4}}{2.81 \times 10^{-5} \times 0.1}=3.56 \times 10^{4}\ \mathrm{Pa}$로 값은 35.5(단위는 kPa)가 된다.

비틀림 응력은 $\tau=\dfrac{T}{Z_p}$이고 중실 원형축의 극단면계수는 $Z_p=\dfrac{\pi d^3}{16}$이므로 $\tau=\dfrac{16T}{\pi d^3}$이다. 굽힘의 단면계수 $Z=\dfrac{\pi d^3}{32}$와 혼동해 $\dfrac{32T}{\pi d^3}$를 고르지 않도록 주의한다.

주응력은 $\sigma_{1,2}=\dfrac{\sigma_x+\sigma_y}{2} \pm \sqrt{\left(\dfrac{\sigma_x-\sigma_y}{2}\right)^2+\tau_{xy}^2}$로 구한다.
평균응력은 55MPa, 모어원 반지름은 $\sqrt{5^2+30^2}=30.4\ \mathrm{MPa}$이므로
$\sigma_1=55+30.4 \approx 85.4$, $\sigma_2=55-30.4 \approx 24.6\ \mathrm{MPa}$이다.

중공축의 극관성모멘트는 $I_p=\dfrac{\pi(d_2^4-d_1^4)}{32}=\dfrac{\pi(0.06^4-0.04^4)}{32}=1.021 \times 10^{-6}\ \mathrm{m^4}$다.
비틀림각식 $\theta=\dfrac{TL}{GI_p}$에 $\theta=1^\circ=0.01745\ \mathrm{rad}$을 넣으면
$T=\dfrac{0.01745 \times 80 \times 10^{9} \times 1.021 \times 10^{-6}}{3}=475\ \mathrm{N \cdot m}$이고,
$H=T\omega=475 \times \dfrac{2\pi \times 400}{60} \approx 1.99 \times 10^{4}\ \mathrm{W}$로 약 20kW다.

신장률은 표점거리의 증가량을 원래 표점거리로 나눈 값이므로 $\varepsilon=\dfrac{250-200}{200} \times 100=25\ \%$다. 지름 12mm는 계산에 쓰이지 않는 조건이다(단면수축률을 물었다면 필요하다).

축적된 탄성에너지는 $U=\dfrac{AE}{2L}\delta^2$이므로 $\delta=\sqrt{\dfrac{2UL}{AE}}$다. $A=6 \times 10^{-4}\ \mathrm{m^2}$, $AE=1.26 \times 10^{8}\ \mathrm{N}$이므로 $\delta=\sqrt{\dfrac{2 \times 42 \times 1.5}{1.26 \times 10^{8}}}=1 \times 10^{-3}\ \mathrm{m}$, 즉 0.1cm다.

격자 결함은 차원으로 나뉜다. 점 결함은 원자공공, 선 결함은 전위, 면 결함은 결정립계와 적층결함(stacking fault)이며, 적층결함은 원자면이 쌓이는 순서가 어긋나 생긴 2차원 결함이다. 수축공·기공은 격자 차원이 아니라 체적(부피) 결함이다.

CO2 아크 용접은 보호가스가 고온에서 분해되어 산화성을 띠므로, 솔리드 와이어에는 산소를 잡아 주는 탈산제가 반드시 들어간다. 대표 탈산 원소가 Mn과 Si이며 Ti, Al도 쓰인다. O, N, H는 오히려 제거 대상인 유해 가스다.

금속은 전성·연성이 커서 소성변형과 소성가공이 잘 되는 것이 공통 특성이므로, 가공성이 없다는 서술이 틀렸다. 비중이 크고 금속광택이 있으며 열·전기의 양도체이고, 수은을 뺀 나머지는 상온에서 결정질 고체라는 설명은 모두 옳다.

탄소당량은 열영향부 최고경도와 저온균열 감수성을 가늠하는 지표로, 일반적으로 $C_{eq}\le 0.4\%$이면 양호한 용접성을 갖는 것으로 본다. 이 값을 넘으면 열영향부 경화가 심해져 예열·후열 등 별도 관리가 필요하다.

순철은 상온에서 α철, 즉 체심입방격자(BCC)다. 912~1394℃ 구간의 γ철은 면심입방격자이고, 그 위 δ철은 다시 체심입방격자로 돌아간다.

담금질 후 남은 잔류 오스테나이트를 마텐자이트로 바꾸려면 Mf점 아래까지 식혀야 하므로 0℃ 이하로 냉각한다. 이 처리가 서브제로(심랭) 처리이며, 게이지·베어링처럼 경시 변형을 막아야 하는 부품에 쓴다.

킬드강은 Si·Al 등 강력한 탈산제로 완전히 탈산시킨 강괴여서 기공이 없고 성분이 균일하다. 그래서 고급 구조용강과 고합금강 제조에 쓴다. 림드강은 탈산이 불충분하고 세미킬드·캡드강은 그 중간이다.

탄소강은 200~300℃에서 강도·경도는 오히려 올라가지만 연신율과 단면수축률이 떨어져 깨지기 쉬운데, 이때 표면 산화막이 청색을 띠어 청열취성이라 한다. 적열취성은 900℃ 부근에서 S 때문에, 저온취성은 상온 이하에서 나타난다.

페라이트는 탄소 고용량이 극히 적은 α철 고용체로 연하고 전연성이 크며 상온에서 강자성을 띤다. Fe3C 금속간화합물은 시멘타이트이고, 페라이트는 시멘타이트보다 훨씬 무르다.

대표적인 강자성체는 Fe, Ni, Co 세 가지다. Cu, Ag, Au, Zn, Bi 등은 상자성 또는 반자성이라 자석에 붙지 않는다.

Fe-C 상태도의 공정점은 4.3%C, 1148℃이고 이때 생기는 조직이 레데뷰라이트다. 0.025%는 페라이트의 최대 탄소 고용량, 0.8%는 공석점, 2.1%는 강과 주철을 나누는 경계다.

소성변형을 거의 동반하지 않고 특정 결정면을 따라 쪼개지는 벽개(cleavage) 파괴가 취성파괴의 전형이다. 파면은 결정 입자가 빛을 반사해 은백색으로 빛나고 굴곡이 거의 없다. 연성파괴는 반대로 잘록해지며 회색 섬유상 파면을 보인다.

금속의 대표 결정격자는 체심입방격자·면심입방격자·조밀육방격자 세 가지다. 세밀이방격자라는 격자는 존재하지 않는 용어다.

가공한 금속을 일정 온도로 유지하면 고용된 C·N 원자가 전위로 확산해 고착하면서 시간이 갈수록 경도와 항복강도가 올라간다. 이것이 변형시효(strain aging)다. 석출시효는 가공과 무관하게 과포화 고용체에서 석출물이 생겨 경화하는 현상이다.

항온변태곡선은 온도·시간·변태량을 나타낸 S곡선(C곡선)으로, 항온열처리로 얻는 조직은 펄라이트·베이나이트·마텐자이트다. 레데뷰라이트는 4.3%C 공정반응으로 생기는 주철 조직이라 항온변태와 관계가 없다. 탄소량이 적을수록 Ms점이 올라간다는 설명은 옳다.

오스테나이트계 스테인리스강의 입계부식은 입계에 Cr 탄화물이 석출되는 예민화가 원인이므로, 탄소와 먼저 결합하는 Ti·Nb·Ta를 넣어 안정화시킨다. W는 안정화 원소가 아니다. 탄소량을 0.03% 이하로 낮춘 저탄소계 사용도 방지법이다.

풀림은 가열 후 노 안에서 서냉해 조직을 연화시키는 처리이므로 경도를 낮춘다. 경도를 높이는 것은 급냉하는 담금질이다. 뜨임은 인성 부여, 불림(normalizing)은 공냉으로 조직을 표준화하는 것이 맞다.

슬래그의 염기도가 높을수록, 즉 CaO 같은 염기성 산화물이 많을수록 황·인 등 유해원소가 슬래그에 흡수되어 빠져나가는 정련반응이 잘 진행된다. 산성 슬래그에서는 이 반응이 억제된다.

용융금속에 녹아 있던 가스가 응고할 때 빠져나가지 못하고 갇힌 결함이 기공(blow hole)이다. 편석은 성분 불균일, 은점은 수소에 의한 백점, 선상조직은 응고 시 결정이 한 방향으로 늘어선 조직이다.

실루민은 Al-Si계 대표 주조용 알루미늄 합금으로, 나트륨 개량처리로 조직을 미세화해 사용한다. Al-Mg계는 하이드로날륨, Al-Cu-Mg계는 두랄루민이다.

인장시험기로는 인장강도·항복점·연신율·단면수축률을 얻는다. 충격값은 노치를 낸 시험편을 해머로 때려 흡수에너지를 재는 샤르피·아이조드 충격시험기로 측정하므로 인장시험기로는 알 수 없다.

용접 입열량이 과대하면 열영향부가 고온에 오래 머물러 결정립이 조대화되고 냉각속도도 느려져 인성이 크게 떨어진다. 그 결과 샤르피 충격값이 규정값보다 낮게 나온다. 실드가스 불량이나 청소 불량은 주로 기공·슬래그 혼입 같은 결함으로 나타난다.

용접부 다듬질 방법 보조기호는 C(치핑)·G(연삭)·M(절삭)으로 지정하고, 다듬질 방법을 특별히 지정하지 않을 때는 F를 쓴다.

면외 변형은 판 두께 방향으로 휘거나 뒤틀리는 변형으로 각변형, 종굽힘변형, 좌굴변형이 여기 속한다. 가로수축·세로수축·회전변형은 판 평면 안에서 일어나는 면내 변형이다.

브리넬 경도는 하중을 압입 자국의 표면적으로 나눈 값이고, 지름 D인 강구가 깊이 t만큼 파고들었을 때 그 구면의 면적은 $\pi D t$다. 따라서 $H_B=\dfrac{P}{\pi D t}$가 된다. 분모에 없는 계수가 붙거나 분자·분모가 뒤집힌 나머지 보기는 정의에 맞지 않는다.

홈 설계는 용착금속이 적게 들도록 단면적을 작게, 루트 반지름은 되도록 크게 잡는 것이 원칙이다. 다만 홈 안에서 용접봉을 움직일 공간은 있어야 하므로 최소 10° 정도의 여유 홈 각도가 필요하다. 루트 간격도 무작정 좁히면 용입 불량이 생긴다.

용착금속량이 많아질수록 수축·변형과 잔류응력, 용접 비용이 모두 커지므로 용착금속량이 적게 드는 이음 형상을 선택한다. 루트 간격과 홈 각도는 필요한 최소로 하고, 후판에서는 V형보다 X형이 용착량이 적어 유리하다.

플라즈마 용접은 키홀 효과로 TIG보다 용입이 깊으므로 같은 판두께에서 루트면을 크게 잡을 수 있다. 서브머지드 아크 용접의 루트 간격 0.8mm 이하 기준은 뒷댐판이 없는 경우의 값이고, MIG는 피복 아크 용접보다 용입이 깊어 루트면을 오히려 크게 한다.

방사선 투과사진의 상질은 시험체와 함께 촬영한 투과도계(상질 지시기)가 필름에서 얼마나 식별되는지로 판정한다. 규정된 선지름이나 구멍이 보이면 요구 상질을 만족한 사진으로 본다.

응력제거 풀림의 유지시간은 판 두께 25mm당 1시간이 기준이므로, 두께와 무관하게 1시간 이내로 한다는 서술이 틀렸다. 후열처리로 잔류응력을 없애고 저온균열의 원인인 확산성 수소를 방출시키며, 저온 어닐링은 조직 변화를 피하려고 A1 변태점 이하에서 한다.

용접 이음의 피로강도는 형상 불연속에 의한 응력집중과 용접결함, 용착금속과 모재의 재질 차이에 크게 좌우된다. 반면 응력제거 풀림으로 잔류응력을 없애도 피로강도 개선 효과는 거의 없다.

탄소강과 마텐자이트계 스테인리스강은 풀림 후 노 안에서 서냉해야 연화되므로 급냉이라는 짝이 틀렸고, 오스테나이트계는 Cr 탄화물 석출을 막기 위해 급냉해야 하므로 서냉이라는 짝도 틀렸다. 크롬량이 많은 스테인리스강 역시 천천히 식히면 475℃ 취성이나 σ상 석출로 취화되므로 급냉한다.

X선법은 격자면 간격의 변화를 회절로 측정해 잔류응력의 크기를 수치로 구하는 정량적 방법이다. 부식법, 경도에 의한 방법, 자기적 방법은 응력의 유무나 분포 경향만 파악하는 정성적 방법이다.

그림에서 A는 두 개선면이 이루는 홈 각도, C는 루트 면, D는 루트 간격으로 짝이 맞다. B는 개선면과 판 두께 방향이 이루는 베벨 각도를 가리키므로 개선 깊이라는 설명이 틀렸다.

얇은 판의 점 수축법, 형재의 직선 수축법, 후판을 가열 후 가압·수냉하는 방법은 모두 국부 가열로 소성 변형을 일으켜 변형을 잡는 방법이다. 롤러에 의한 법은 가열 없이 힘으로 눌러 펴는 기계적 교정법이다.

필릿 용접의 목두께는 목길이 f에 대해 $a=0.707f$이고 응력은 $\tau=\dfrac{P}{a\,l}$로 계산한다. 목길이가 커지면 목두께, 곧 유효 단면적이 커지므로 같은 하중에서 단위면적당 평균응력은 작아진다. 허용응력은 재료와 설계기준으로 정해지는 값이라 목길이와 무관하다.

피복 아크 용접봉 기호의 마지막 두 자리가 피복제 계통을 뜻하며 01이 일미나이트계다. 따라서 인장강도 50kgf/mm2급 고장력강용에서는 E5001이 일미나이트계이고, E5016은 저수소계, E5026은 철분 저수소계다.

개선 가공 정밀도가 떨어져 루트 간격과 루트 면이 고르지 않으면 용입 불량·용락·기공 같은 결함이 생긴다. 개선 단면적은 작을수록 용착량이 줄어 유리하고, 슬래그 혼입과 용입 불량은 개선 각도가 너무 작을 때 생긴다. 정밀도를 높이면 품질은 좋아지지만 개선 준비비는 오히려 늘어난다.

그림은 용접 비드를 가로질러 노치를 낸 판재를 두 롤러로 받치고 위에서 하중 P로 굽히는 노치 굽힘 시험 장치다. 이렇게 최대하중을 걸어 굽힘강도·흡수에너지·파면 상태를 함께 검사하는 시험이 킨젤 시험(Kinzel test)이다. 리하이 시험은 구속 균열 시험, 엣소 시험은 취성 균열 전파·정지 시험이다.

E4327은 철분 산화철계 용접봉으로 피복제에 철분이 많아 용착 효율이 높고 아래보기·수평 필릿 자세에 쓴다. 용접봉이 자중으로 미끄러져 내려가며 자동으로 진행되는 그래비티(중력) 용접에 주로 사용된다. E4311은 고셀룰로스계, E4313은 고산화티탄계, E4316은 저수소계다.

아크출력은 $30\times250=7500\ \mathrm{W}=7.5\ \mathrm{kW}$이고, 소비전력은 내부손실을 더해 $7.5+2.5=10\ \mathrm{kW}$다. 효율은 $\dfrac{7.5}{10}=0.75$이므로 75%다. 전원입력은 무부하 전압을 기준으로 $80\times250=20\ \mathrm{kVA}$이므로 역률은 $\dfrac{10}{20}=0.5$, 즉 50%다.

구리와 구리합금은 열전도도가 매우 크고 산화·가스 흡수로 기공이 생기기 쉬워 대기 차단이 확실한 불활성 가스 아크 용접(TIG·MIG)이 가장 적합하다. CO2 아크나 서브머지드 아크는 분위기가 산화성이라 구리 용접에는 맞지 않는다.

차광유리 번호는 용접 전류가 클수록 커진다. 30A 이하는 5~6번, 100A 안팎은 8~9번, 100~300A 구간은 11~12번, 300A를 넘으면 13번 이상을 쓰므로 250~300A에는 11~12번이 적합하다.

테르밋 용접은 산화철과 알루미늄 분말의 화학반응열로 용접하므로 전기가 필요 없고 장비가 간단해 현장 이동이 자유롭다. 따라서 이동할 수 없고 전기가 필요하다는 설명이 틀렸다. 용접 시간이 짧고 변형이 적어 레일이나 차축 등 큰 단면을 잇는 데 쓴다.

전자빔 용접은 가속된 전자가 공기 분자와 부딪혀 산란되지 않도록 진공 챔버 안에서 해야 하므로, 대기압 하에서 용접한다는 설명이 틀렸다. 에너지 밀도가 높아 정밀 용접과 깊은 용입이 가능하고 텅스텐 같은 고융점 재료도 녹일 수 있다.

아세틸렌(C2H2)은 산소와 연소할 때 약 3430℃로 연료가스 중 불꽃 온도가 가장 높아 가스 용접의 표준 연료로 쓴다. 수소는 약 2900℃, 프로판은 약 2820℃, 메탄은 약 2700℃로 이보다 낮다.

CO2 용접은 와이어를 일정 속도로 보내면서 아크 길이가 변하면 전류가 즉시 바뀌어 길이를 되돌려야 하므로 정전압(또는 상승) 특성 전원을 쓴다. 따라서 정전류 특성으로 연결한 것이 잘못이다. 손으로 아크 길이를 조절하는 피복 아크·TIG는 전류가 일정한 수하 특성을 쓴다.

펄스 TIG는 피크와 베이스 전류를 번갈아 흘려 평균 입열이 낮으므로 전극봉 소모가 오히려 적다. 저전류·박판에서도 아크가 꺼지지 않고 좁은 홈에서 아크 쏠림이 적은 것이 장점이다.

피복제는 슬래그로 용착금속을 덮어 급랭을 막아 주는 역할을 하므로 급랭을 촉진한다는 설명은 잘못이다. 그밖에 아크 안정, 스패터 감소, 슬래그 박리성 개선, 합금원소 첨가가 피복제의 역할이다.

CO2 아크 용접은 보호가스가 고온에서 분해되어 산화성을 띠므로 심선에 Mn, Si 같은 탈산제를 넣어 산소를 제거한다. CaF2(형석)와 CaO는 플럭스의 조재제 성분이고, H2는 기공을 유발하는 유해 가스다.

연강 가스 용접에는 산소와 아세틸렌을 약 1:1로 공급해 산화도 침탄도 일으키지 않는 중성 불꽃을 쓴다. 산화 불꽃은 산소 과잉이라 금속을 산화시키고, 탄화 불꽃은 아세틸렌 과잉이라 탄소를 침투시켜 스테인리스·모넬 등에만 제한적으로 쓴다.

분말 절단은 철분이나 용제 분말을 절단 산소와 함께 뿜어 산화물을 제거하며 자르는 방법이라 절단면이 일반 가스 절단면보다 거칠다. 스테인리스강·주철·콘크리트처럼 보통 가스 절단이 어려운 재료에 쓰며, 철분 절단과 용제 절단으로 나뉜다.

와이어 송급 속도가 일정할 때 아크가 짧아지면 전류가 커져 와이어가 더 빨리 녹고, 아크가 길어지면 전류가 줄어 원래 길이로 돌아온다. 이 아크 길이 자기제어는 전류가 커질수록 전압이 높아지는 상승 특성 전원에서 얻어진다. 수하 특성은 손으로 아크를 조절하는 피복 아크 용접용이다.

고주파 발생장치는 고전압·고주파를 겹쳐 걸어 전극을 모재에 대지 않고도 공기의 절연을 뚫어 주므로 아크 발생이 쉽고 아크가 안정된다. 덕분에 전극 소모와 아크 손실이 줄고, 무부하 전압을 낮게 잡을 수 있어 전격 위험도 오히려 작아진다.

밀폐 공간을 고압 산소로 청소하거나 환기하면 산소 농도가 높아져 기름·의복에 쉽게 불이 붙어 화재·폭발로 이어지므로 절대 금지다. 환기는 신선한 공기 공급과 국소배기장치로 하고, 방진·방독 마스크 착용과 감전 예방 조치를 함께 해야 한다.

연소(화재)의 3요소는 점화원, 산소공급원, 가연성 물질이다. 인화점과 발화점은 물질의 성질을 나타내는 온도일 뿐 구성요소가 아니고, 질소는 오히려 연소를 억제한다.

일렉트로 슬래그 용접은 용융 슬래그의 저항열로 와이어와 모재를 녹여 홈을 채우므로 용착 효율이 거의 100%다. 따라서 용착량이 90%라는 설명이 틀렸다. 홈 가공이 I형으로 간단해 준비가 쉽고 각변형이 적으며, 아크가 없어 스패터도 생기지 않는다.

E4303에서 E는 전기 용접봉(Electrode)을 뜻한다. 이어지는 43은 용착금속의 최저 인장강도 $43\ \mathrm{kgf/mm^2}$, 마지막 03은 피복제 계통(라임티타니아계)을 나타낸다.

산소가스 절단은 예열 후 철이 산소와 반응해 타면서 생기는 화학반응(연소)열로 금속을 제거한다. 마그 절단, 플라즈마 절단, 아크 톱 절단은 모두 전기 아크의 열을 이용하므로 산소가스 절단만 에너지원이 다르다.

산소는 기름·그리스와 만나면 급격히 산화해 발화하므로 산소병 밸브나 도관, 취부구를 기름 묻은 천으로 닦아서는 안 된다. 반드시 기름기 없는 마른 천으로 닦고 손이나 장갑에도 기름이 묻지 않게 관리한다.