[용접기사 필기] 12년 1회차 기출문제 정답·해설 페이지

창성법은 공구와 소재를 서로 맞물려 굴리듯 상대운동시켜 이를 깎아내는 방식으로, 래크 커터·피니언 커터·호브가 여기에 속한다. 총형 커터는 이홈 모양을 그대로 새겨 넣은 공구로 이 사이를 하나씩 깎는 성형(총형) 절삭공구여서 창성식이 아니다.

비피복봉은 아크가 스스로 유지되어야 쓸 수 있으므로 극성이 일정한 직류에서만 사용이 가능하다. 교류는 1주기에 두 번 전류가 0이 되어 아크가 꺼지므로 아크 안정제가 든 피복봉이 반드시 필요하다. 따라서 교류에서 비피복봉을 쓸 수 있다는 서술이 틀리다.

ISO 초경합금 재종은 P계(강·탄소강용), M계(스테인리스 등 난삭재), K계(주철·비철)로 나뉘고, 뒤 숫자가 클수록 인성이 커져 중절삭에 적합하다. 강재·탄소강의 중절삭이므로 P20이 가장 적합하다.

액체 호닝은 연마재를 섞은 가공액을 압축공기로 분사하는 방식이라 가공시간이 짧고, 형상이 복잡해도 처리되며 표면에 압축응력이 남아 피로강도가 10% 정도 올라간다. 다만 표면의 산화막과 거스러미를 벗겨낼 뿐이어서 진원도·직진도 같은 형상정밀도는 개선되지 않는다.

다이캐스팅은 고온·고압을 견디는 정밀 금형(다이)을 만들어야 하므로 금형비가 비싸 대량생산에서만 경제적이다. 급냉 응고로 조직이 치밀하고 치수정도·표면이 좋으며 Al·Mg 합금을 주로 쓰는 나머지 서술은 옳다.

충격압출은 펀치로 순간적인 충격을 주어 소재가 펀치와 다이 틈으로 밀려 올라가게 하는 냉간 압출로, 납·주석·알루미늄처럼 연한 비철금속에 쓴다. 얇은 튜브나 건전지 케이스처럼 바닥이 막힌 용기를 한 번에 성형한다.

세라다이징은 아연(Zn)을 침투시키는 금속침투법이며 Ce를 침투시키는 것이 아니다. 크로마이징은 Cr, 칼로라이징은 Al, 보로나이징은 B, 실리코나이징은 Si를 침투시킨다.

SLA는 액상 광경화성 수지 표면에 레이저광을 주사하면 주사된 부분만 경화되는 원리를 이용해 한 층씩 쌓아 올리는 방식이다. FDM은 열가소성 수지를 녹여 압출, SLS는 분말을 레이저로 소결, LOM은 시트를 잘라 적층한다.

광절단법은 가는 광속을 비스듬히 비춰 생긴 절단상으로 요철을 읽으므로 무접촉 측정이 가능하고, 연질재료도 잴 수 있으며 조작이 간단하고 빠르다. 그러나 측정할 수 있는 거칠기 범위가 한정되어 있어 많은 범위의 거칠기를 한 번에 측정하지는 못한다.

형상과 가공공정이 비슷한 부품을 묶어 부품군으로 분류하고 그 유사성을 설계·생산에 활용하는 기법이 그룹기술(GT)이다. CAPP는 공정계획 자동화, CIMS는 설계부터 생산·관리까지의 통합 시스템이다.

아들자 한 눈금은 $\dfrac{12}{25}=0.48\,\mathrm{mm}$이고, 최소 읽음값은 어미자 눈금과 아들자 눈금의 차다. $0.5-0.48=0.02\,\mathrm{mm}$이므로 0.02mm까지 읽을 수 있다.

스프링 백은 하중을 없앤 뒤 되돌아오는 탄성 회복량이므로 판이 얇을수록, 탄성한계·강도가 클수록, 굽힘 각도가 예리할수록 커진다. 굽힘 반지름은 클수록 스프링 백이 커지므로, 반지름이 작을수록 커진다는 것은 해당하지 않는다.

경화된 작은 강구를 고압으로 분사해 표면층에 압축 잔류응력을 남겨 경도와 피로강도를 높이는 가공이 숏 피닝이다. 버핑·전해연마는 광택 다듬질, 버니싱은 공구로 눌러 다듬는 소성 가공이다.

테이블 이송은 $f=f_z\,z\,n$이므로 날 1개당 이송량은 $f_z=\dfrac{f}{z\,n}$이다. $f_z=\dfrac{1800}{6\times 1500}=0.2\,\mathrm{mm}$이므로 0.2mm다.

게이지 블록은 정밀도에 따라 K급·0급·1급·2급으로 구분하며 P급이라는 등급은 없다. 0급은 표준용, 1급은 검사용, 2급은 공작용으로 쓴다.

프레스 가공은 강판뿐 아니라 구리·알루미늄 등 비철금속과 비금속 판재까지 성형한다. 같은 금형으로 균일한 제품을 대량생산하고 재료를 경제적으로 쓰는 반면, 금형비 때문에 다품종 소량생산에는 맞지 않는다.

인발의 경계윤활에는 석회(라임)·비누·흑연 같은 고체 윤활제를 다이 압력에 견디도록 소재에 입혀 쓴다. 사염화탄소는 기름때를 씻어내는 세정용 용제일 뿐 윤활제가 아니다.

오스템퍼링·마템퍼링·마퀜칭은 모두 염욕에 담가 일정 온도로 유지하는 항온(등온) 변태를 이용한 열처리다. 서브제로 처리는 0℃ 이하로 냉각해 잔류 오스테나이트를 마텐자이트로 바꾸는 심냉처리여서 등온변태와 관계없다.

3중 나사이므로 공작물의 리드는 $3\times 3=9\,\mathrm{mm}$이고, 변환기어비는 $\dfrac{A}{C}=\dfrac{\text{공작물 리드}}{\text{리드스크루 리드}}=\dfrac{9}{8}$다. $\dfrac{72}{64}=\dfrac{9}{8}$이므로 A=72, C=64가 맞다.

MIG 용접은 불활성가스를 분출시키면서 지름 1~2mm의 소모성 와이어를 전극 겸 용가재로 연속 공급해 모재와의 사이에 아크를 내는 용접이다. TIG는 소모되지 않는 텅스텐 전극을 쓰고, 스터드 용접은 볼트 모양 스터드를 순간 통전해 붙인다.

단면이 달라지므로 구간별 신장량을 더하며, 봉의 신장량은 0.054cm다.
$\delta=\dfrac{PL_1}{A_1E}+\dfrac{PL_2}{A_2E}$이고
$A_1=\dfrac{\pi(0.03)^2}{4}=7.07\times10^{-4}\,\mathrm{m^2}$, $A_2=\dfrac{\pi(0.02)^2}{4}=3.14\times10^{-4}\,\mathrm{m^2}$다.
$\delta=\dfrac{100\times10^{3}\times0.2}{7.07\times10^{-4}\times200\times10^{9}}+\dfrac{100\times10^{3}\times0.25}{3.14\times10^{-4}\times200\times10^{9}}=1.41\times10^{-4}+3.98\times10^{-4}=5.4\times10^{-4}\,\mathrm{m}$이므로 0.054cm다.

하중이 좌우 대칭이므로 반력은 각각 P이고 최대 전단력도 V=P다. 사각단면의 최대 전단응력은 $\tau_{\max}=\dfrac{3V}{2A}$이므로 $20=\dfrac{3P}{2\times100\times150}$에서 $P=200\,\mathrm{kN}$이 된다.

물이 찬 강관의 자중이 등분포하중으로 걸리는 외팔보이며, 원관의 길이는 약 430cm다.
강재 $0.01131\times7800\times9.81=865\,\mathrm{N/m}$, 물 $0.02011\times1000\times9.81=197\,\mathrm{N/m}$로 $w=1062\,\mathrm{N/m}$이고,
$I=\dfrac{\pi(0.2^4-0.16^4)}{64}=4.64\times10^{-5}\,\mathrm{m^4}$다.
자유단 처짐 $\delta=\dfrac{wL^4}{8EI}$에 넣으면
$L^4=\dfrac{0.005\times8\times200\times10^{9}\times4.64\times10^{-5}}{1062}=349$, $L=4.32\,\mathrm{m}$이므로 약 430cm다.

중앙 집중하중을 받는 단순보의 최대 처짐은 $\delta=\dfrac{PL^3}{48EI}$이고, $I=\dfrac{bh^3}{12}=\dfrac{0.05\times0.12^3}{12}=7.2\times10^{-6}\,\mathrm{m^4}$다. $\delta=\dfrac{25\times10^{3}\times5^3}{48\times210\times10^{9}\times7.2\times10^{-6}}=0.043\,\mathrm{m}$이므로 약 43mm다.

회전수와 동력이 같으면 전달 토크가 같으므로, 비틀림각 $\theta=\dfrac{TL}{GI_p}$의 비는 극단면 2차 모멘트의 역비가 된다. 외경이 내경의 1.5배이므로 $\dfrac{\theta_{\text{중공}}}{\theta_{\text{중실}}}=\dfrac{d_2^4}{d_2^4-d_1^4}=\dfrac{1}{1-\left(\dfrac{1}{1.5}\right)^4}=1.25$다.

A점은 보의 윗면이라 인장 쪽이므로 축응력과 굽힘응력이 더해져 7.46MPa의 인장응력이 생긴다.
하중을 분해하면 축방향 인장 $P\cos10^\circ=3.94\,\mathrm{kN}$, 굽힘을 일으키는 성분 $P\sin10^\circ=0.695\,\mathrm{kN}$이다.
$\sigma=\dfrac{3.94\times10^{3}}{0.05\times0.1}+\dfrac{0.695\times10^{3}\times0.8}{\dfrac{0.05\times0.1^2}{6}}=0.79+6.67=7.46\,\mathrm{MPa}$로 인장이다.

양단 고정보는 두 끝에서 $\dfrac{PL}{8}$의 고정단 모멘트가 처짐을 되잡아 주므로, 같은 조건의 단순보 처짐 $\dfrac{PL^3}{48EI}$의 1/4만 남는다. 따라서 중앙 최대 처짐은 $\delta_{\max}=\dfrac{PL^3}{192EI}$다.

오일러 임계응력은 $\sigma_{cr}=\dfrac{n\pi^2E}{\left(\dfrac{L}{k}\right)^2}$이고, 양단 고정이므로 단말계수 n=4, 원형단면의 회전반경은 $k=\dfrac{d}{4}$다. $L=10d$이면 $\dfrac{L}{k}=40$이므로 $\sigma_{cr}=\dfrac{4\pi^2E}{1600}=0.0247E$다.

반력은 $R_A=\dfrac{5\times1}{2}+1\times\dfrac{0.4}{1}=2.9\,\mathrm{kN}$이고, 굽힘모멘트는 전단력이 0인 점에서 최대가 된다. $2.9-5x=0$에서 $x=0.58\,\mathrm{m}$이고 $M_{\max}=2.9\times0.58-\dfrac{5\times0.58^2}{2}=0.841\,\mathrm{kN\cdot m}$이므로 A점에서 58cm 지점의 841N·m다.

스프링이 자유길이 240mm에서 200mm로 40mm 압축되어 있으므로 밸브를 누르는 힘은 $F=k\delta=100\times0.04=4\,\mathrm{kN}$이다. 이 힘을 밸브 지름 10mm의 단면적으로 나눈 값이 밸브가 열리는 압력이다. $p=\dfrac{4}{\dfrac{\pi(0.01)^2}{4}}=\dfrac{16}{\pi}\times10^{4}\,\mathrm{kN/m^2}$

하중이 대칭이므로 반력은 $\dfrac{W}{2}$이고 최대 굽힘모멘트는 중앙에서 생긴다. $M_{\max}=\dfrac{W}{2}\cdot\dfrac{L}{2}-\dfrac{W}{3}\cdot\dfrac{L}{4}=\dfrac{WL}{4}-\dfrac{WL}{12}=\dfrac{WL}{6}$

소선이 받는 비틀림 모멘트는 $T=PR$, 한 바퀴분 소선 길이는 $L=2\pi R$, 극단면 2차 모멘트는 $I_p=\dfrac{\pi d^4}{32}$다. 이를 $\phi=\dfrac{TL}{GI_p}$에 넣으면 $\phi=\dfrac{PR\cdot 2\pi R}{G\cdot\dfrac{\pi d^4}{32}}=\dfrac{64PR^2}{Gd^4}$다.

처짐이 최소이려면 단면 2차 모멘트 $I=\dfrac{bh^3}{12}$가 최대여야 하고, 지름 d인 원에 내접하므로 $b^2+h^2=d^2$다. $I\propto b(d^2-b^2)^{3/2}$를 b로 미분해 0으로 두면 $d^2-4b^2=0$, 즉 $b=\dfrac{d}{2}$, $h=\dfrac{\sqrt{3}}{2}d$이므로 $\dfrac{h}{b}=\sqrt{3}$이다.

양단이 고정되어 수축이 완전히 구속되면 열응력은 $\sigma=E\alpha\Delta T$로 구한다. $\sigma=210\times10^{9}\times0.000012\times15=37.8\times10^{6}\,\mathrm{Pa}$이므로 37.8MPa다.

1축 응력에서 경사각 $\theta$인 단면의 응력은 $\sigma_n=\sigma\cos^2\theta$, $\tau_n=\dfrac{\sigma}{2}\sin2\theta$다. 그림의 Z-Z 단면은 45° 경사이므로 $\sigma_n=\dfrac{\sigma}{2}$, $\tau_n=\dfrac{\sigma}{2}$로 두 값이 같아진다.

지름의 변화량은 약 0.003mm다.
축방향 $\sigma_z=-40\,\mathrm{MPa}$, 반경·원주방향 $\sigma_r=\sigma_\theta=-10\,\mathrm{MPa}$이므로 지름 방향 변형률은
$\varepsilon_\theta=\dfrac{1}{E}\left[\sigma_\theta-\nu(\sigma_r+\sigma_z)\right]$로 구한다.
$\varepsilon_\theta=\dfrac{-10+0.25\times50}{100\times10^{3}}=2.5\times10^{-5}$이고
$\Delta d=2.5\times10^{-5}\times120=0.003\,\mathrm{mm}$다.

탄성곡선의 기본식이 $\dfrac{1}{\rho}=\dfrac{M}{EI}$이므로 곡률은 굽힘모멘트 M에 비례한다. 곡률반경 $\rho=\dfrac{EI}{M}$은 E에 비례하고 곡률의 역수이며, 곡률은 I에 반비례하므로 나머지 서술은 옳다.

양단 고정축은 m-n 단면에서 좌우 두 구간의 비틀림각이 같아야 하므로 $\dfrac{T_A\,a}{GI_p}=\dfrac{T_B\,b}{GI_p}$가 성립한다. 즉 저항 비틀림 모멘트는 거리에 반비례해 $T_A=T\dfrac{b}{a+b}$, $T_B=T\dfrac{a}{a+b}$이므로 그 비는 $\dfrac{a}{b}$다.

진응력은 하중을 변형된 실제 단면적으로 나눈 값이고 체적이 일정하다고 보면 $\sigma_T=\sigma_n(1+\varepsilon_n)$이 된다. 진변형률은 그 순간의 길이로 나눈 변형 증분을 적분한 값이므로 $\varepsilon_T=\ln(1+\varepsilon_n)$이다.

도르래 양쪽 줄의 장력이 같으므로, 두 물체의 경사면 방향 분력이 서로 같아야 어느 쪽도 내려가지 않는다. $W_1\sin30^\circ=W_2\sin45^\circ$이므로 $W_1:W_2=\sin45^\circ:\sin30^\circ$이다.

비중 약 4.5를 경계로 그보다 무거운 금속이 중금속이며 Fe(7.87)·Ni(8.9)·Cr(7.19)이 여기 속한다. Mg는 비중 1.74로 Al(2.7)과 함께 대표적인 경금속이다.

결정립계는 방위가 다른 결정이 맞닿아 원자 배열이 흐트러지고 격자결함이 몰린 곳이라 에너지가 크고 불안정하다. 그래서 부식·확산·석출이 결정립계에서 먼저 일어나고 고온에서는 립계가 먼저 파괴된다.

수소는 흡열반응으로 용융금속에 많이 녹았다가 응고 때 빠져나오지 못해 기공과 은점(fish eye), 헤어크랙·지연균열을 일으킨다. 산소는 산화물과 기공, 질소는 시효취화의 원인이어서 은점과는 구분된다.

청열취성은 200~300℃에서 강도는 올라가고 연신율이 급격히 떨어지는 현상으로, 원인은 고용된 질소다. 산소는 질소의 석출을 도와 청열취성을 조장하는 작용을 한다.

용체화 처리는 결정립계에 석출한 Cr 탄화물(Cr23C6)을 오스테나이트에 다시 고용시킨 뒤 고온에서 급냉해 재석출을 막는 열처리이며, 그 결과로 입계부식과 응력부식균열 저항을 얻는다. Cr2O3 산화물은 이 온도에서 고용되지 않으므로 용체화의 목적이 될 수 없다.

점 수축법은 500~600℃로 지름 20~30mm의 점을 약 30초 가열한 뒤 즉시 물로 급냉해 그 부분을 오그라들게 함으로써 박판의 변형을 잡는다. 공기 중에서 서냉하면 수축량이 생기지 않아 교정 효과가 없다.

루트 균열·토 균열·마이크로 균열은 모두 열영향부에 생기는 균열이다. 블로홀은 응고 중 가스가 갇혀 생긴 기공이므로 균열에 속하지 않는다.

E4326은 저수소계에 철분을 넣은 철분 저수소계로, 용착속도가 크고 작업능률과 슬래그 박리성이 좋아 아래보기와 수평 필릿 자세에 한정해 쓴다. E4301(일미나이트)·E4303(라임티타니아)·E4316(저수소계)은 전자세용이다.

노즈를 거치지 않고 급냉했으므로 펄라이트는 생기지 않고, 250℃는 대개 Ms점 부근이라 냉각 도중 일부가 마르텐자이트로 변태한다. 남은 오스테나이트는 250℃ 항온 유지 중 하부 베이나이트로 변태하므로 최종 조직은 둘이 섞인 상태가 된다.

600~800℃에서 Cr이 결정립계에 탄화물로 석출하면 그 주변에 Cr 부족층이 생기는 예민화가 일어나고, 부식이 입계를 따라 진행하는 입계(입간) 부식이 발생한다. 용체화 처리, 저탄소(L)강, Ti·Nb 안정화강으로 막는다.

Mn은 용강 중 산소와 결합해 탈산제로 작용하고 S를 MnS로 고정하면서 강의 강도·경도·인성을 함께 높인다. P는 상온취성, S는 적열취성을 일으키는 유해원소다.

용착금속은 차가운 모재 쪽 벽면에서 중심을 향해 열이 빠져나가므로, 온도구배 방향으로 길게 자란 주상결정이 대표적인 응고 조직이 된다. 이 결정이 중앙에서 맞부딪히는 면에 불순물이 몰리면 응고균열이 생기기 쉽다.

냉간가공한 강을 100℃ 정도로 가열하면 고용된 C·N이 전위로 모여드는 변형시효가 촉진되어 경도가 올라가고 연신율은 떨어진다. 상온에 오래 두어도 같은 변화가 서서히 일어나므로 나머지 서술은 옳다.

비드 밑 균열은 저온균열이라 확산성 수소의 집중, 급냉으로 인한 오스테나이트에서 마르텐자이트로의 변태, 용착금속과 열영향부의 수축응력이 겹칠 때 생긴다. 산소는 기공이나 산화물 개재물의 원인일 뿐 비드 밑 균열의 원인이 아니다.

티탄계(루틸계) 피복제의 주성분은 산화티탄 광물인 루틸(TiO2)이다. 석회석은 저수소계의 주성분, 형석은 저수소계의 슬래그 조정제, 일미나이트는 일미나이트계 용접봉의 주성분이다.

슬래그는 용융금속보다 비중과 용융점이 낮고 응고 온도범위가 넓어야 비드를 고르게 덮어 서냉시키고 박리도 잘 된다. 표면장력이나 점성이 크면 비드를 제대로 덮지 못하고 가스 배출을 방해해 기공이 생긴다.

용접후열처리의 목적은 잔류응력 제거, 확산성 수소 방출에 의한 균열 방지, 조직 연화와 인성·부식저항 향상이다. 이미 생긴 변형을 원상 복원하는 것은 기계적 교정이 할 일이지 후열처리로 되는 것이 아니다.

응력제거 풀림·프로세스(중간) 풀림·재결정 풀림은 모두 A1 변태점 아래에서 하는 저온 풀림이다. 확산 풀림은 1100~1200℃까지 올려 편석을 균질화하는 고온 풀림이다.

Si는 시멘타이트를 분해시켜 흑연화를 촉진하는 대표 원소로, 주철을 회주철 조직으로 이끈다. Cr·Mo·W는 안정한 탄화물을 만들어 흑연화를 막고 백선화시킨다.

두랄루민은 Al-Cu-Mg-Mn계 합금으로 용체화 후 시효경화로 강도가 크게 올라가 항공기 구조재에 쓰인다. 화이트메탈은 베어링용, 도우메탈은 Mg 합금, 콘스탄탄은 Cu-Ni 저항재료다.

계조계 값은 계조계에 근접한 시험체 농도 A와 계조계 중앙부 농도 C의 차를 시험체 농도 B로 나눈 값으로 정한다. 즉 $\dfrac{A-C}{B}$이며, 이 값이 규정치 이상이어야 투과사진의 농도 대비가 합격이 된다.

용접전류·용접속도·용접층수는 입열량과 수축량을 좌우하는, 변형을 일으키는 쪽 인자다. 가용접(가접)의 크기와 피치는 모재를 미리 붙들어 움직임을 막으므로 변형을 억제하는 인자다.

냉각속도는 열이 빠져나갈 통로가 많을수록 빨라지므로 박판보다 후판이, 맞대기보다 T형·십자 이음이 더 빠르다. 따라서 T형 이음보다 맞대기 이음이 빠르다는 서술이 틀리다.

전진법(전진 용착법)은 이음의 한쪽 끝에서 다른 끝까지 한 방향으로 죽 이어 나가는 방법으로, 용접 길이가 짧고 변형·잔류응력이 문제되지 않을 때 쓴다. 길이가 길면 수축이 한쪽으로 누적되므로 후퇴법·대칭법·비석법을 쓴다.

용접선을 두께 $t=1$인 선으로 보면 길이 d의 세로선이고, 그림의 x-x축은 그 아래 끝을 지난다. 따라서 $I_{x\text{-}x}=\int_0^{d} y^2\,t\,dy=\dfrac{t\,d^3}{3}=\dfrac{d^3}{3}$이다.

마찰 용접은 접촉면을 회전 마찰열로 가열한 뒤 압력을 가해 붙이는 압접이다. 전자빔·미그·테르밋 용접은 모두 모재를 녹여 붙이는 융접에 속한다.

U형 홈은 홈 밑이 둥글게 파여 있어 좁은 루트까지 용착금속이 들어가므로, 두꺼운 판을 한쪽에서만 용접해 충분한 용입을 얻을 때 쓴다. X형·K형은 양면 용접용이고, V형은 같은 두께에서 개선각이 커져 용착량이 훨씬 많이 든다.

선상조직은 파단면에 서릿발 모양으로 나타나는 주상 조직으로, 냉각속도가 너무 빠르고 용착금속의 수소 용해량이 많을 때 생긴다. 저수소계 용접봉과 예열로 수소량과 냉각속도를 낮추면 막을 수 있다.

용접선이 한곳에 집중·접근·교차하면 입열과 잔류응력이 겹쳐 균열이 생기기 쉬우므로 서로 충분히 떨어뜨려 배치해야 한다. 노치와 급격한 단면 변화를 피하고 수축이 자유롭도록 순서를 정하는 나머지 서술은 옳다.

고온균열 시험법에는 바레스트레인트, Murex, 피스코, 가변변형속도 시험법 등이 있다. 슬릿형 균열시험법은 리하이형·y형(테켄) 시험과 함께 저온균열을 보는 구속 균열시험이다.

완전 용입 맞대기 이음은 목두께가 판 두께 t와 같으므로, 굽힘을 받는 단면은 길이 $\ell$, 높이 t인 직사각형이 된다. 따라서 단면계수는 $Z=\dfrac{\ell t^2}{6}$다.

변형 교정법으로는 롤러 가공, 가열 후 해머링(피닝), 절단 후 성형·재용접, 박판의 점 수축법, 형재의 직선 수축법 등을 쓴다. 후판을 교정할 때는 가열한 뒤 압력을 주고 수냉하는 것이지 가열 전에 압력을 주는 것이 아니다.

가스용접봉 지름은 $D=\dfrac{T}{2}+1$로 구한다. 판 두께 2mm를 넣으면 $D=\dfrac{2}{2}+1=2\,\mathrm{mm}$다.

역변형법은 용접 후 생길 수축·변형량을 미리 내다보고 반대 방향으로 굽혀 놓은 채 용접해 완성 시 형상이 맞도록 하는 방법이다. 1번은 억제(구속)법, 2번은 도열법, 3번은 피닝법에 대한 설명이다.

잔류응력은 용접부가 냉각·수축할 때 주위 모재가 그 수축을 막아 생긴다. 가열 중에는 재료가 연화되어 응력이 오히려 완화되므로, 가열될 때 잔류응력이 발생한다는 서술이 틀리다.

알맞은 용접봉 등 소모재와 특정 용접 공정으로 건전한 용접부를 만들 수 있는가를 나타내는 재료의 성질이 용접성(weldability)이다. 용접강도·용접이음·용착능력은 이음의 세기나 작업 능률을 가리키는 별개 개념이다.

언더컷은 좁고 깊게 파인 홈이므로 가는 용접봉으로 전류를 낮춰 메워야 한다. 굵은 용접봉을 쓰면 전류가 커져 홈 바닥까지 용착되지 않고 언더컷이 더 깊어진다.

불완전 용입이므로 하중을 받는 목단면은 위아래 용입부 $h_1+h_2=6\,\mathrm{mm}$뿐이다. $\sigma=\dfrac{P}{(h_1+h_2)\ell}=\dfrac{10\times10^{3}}{6\times200}=8.3\,\mathrm{N/mm^2}$

초음파 탐상법은 초음파를 다루는 방식에 따라 펄스 반사법·투과법·공진법으로 나뉜다. 코일법은 자분탐상시험에서 시험체를 자화시키는 방법이다.

횡 직렬식은 두 전극을 나란히 놓고 전극 사이에 아크를 발생시켜 그 복사열로 모재를 녹이는 방식이다. 아크가 모재를 직접 때리지 않으므로 용입이 얕아 스테인리스강 등의 덧붙이(오버레이) 용접에 쓴다. 탠덤식은 전극을 진행방향 앞뒤로 배열해 용입과 능률을 함께 높이는 방식이다.

용접봉의 용융속도는 아크전류에만 비례하고 아크전압과는 관계가 없다. 단위시간당 소비되는 용접봉 길이로 나타내며, 같은 종류의 용접봉이면 지름이 달라도 용융속도는 전류로 결정된다.

사용률은 전체 용접작업 시간 중 실제로 아크를 발생시킨 시간의 비율이다. $\text{사용률}=\dfrac{\text{아크시간}}{\text{아크시간}+\text{휴식시간}}\times 100\%$ 로 계산하므로 분모가 전체 시간, 분자가 아크시간이어야 한다.

플라스마 용접의 작동가스로는 아르곤에 수소를 섞은 가스를 많이 쓴다. 수소는 아크열로 해리되었다가 모재면에서 재결합하며 많은 열을 내놓아 플라스마의 열에너지를 크게 높이기 때문이다. 아세틸렌·탄산가스·산소는 용융금속을 산화·오염시켜 작동가스로 쓰지 않는다.

스터드 용접은 스터드 끝과 모재 사이에 아크를 일으켜 녹인 뒤 밀어붙이는 아크 융접으로 분류한다. 마찰 용접, 유도가열 용접, 초음파 용접은 모두 재료를 녹이지 않고 가압해 접합하는 압접이다.

포지셔너는 용접물을 회전·경사시켜 항상 아래보기 자세로 만들어 주는 용접물 구동장치이다. 지그·고정구는 위치를 잡아 고정하는 장치이고, 아크발생장치와 제어부는 용접 전원·제어 계통에 속한다.

슬래그 생성제는 용융금속을 덮어 산화·질화를 막고 급랭을 방지하는 성분으로 이산화망간(MnO2), 산화철, 석회석, 규사, 일미나이트 등이 있다. 당밀은 피복제를 심선에 붙이는 고착제, 망간은 탈산제 겸 합금 첨가제이다.

위빙 폭이 넓으면 입열이 과대해져 언더컷·슬래그 혼입·변형이 생기므로 용접봉 지름의 2~3배 이하로 제한한다. 폭이 지나치게 좁으면 용착량이 부족하므로 이 범위 안에서 일정한 속도로 운봉한다.

납땜 강도는 접합 면적에 좌우되므로 겹치기 이음이 맞대기 이음보다 강도가 크다. 스카프 이음도 경사면을 두어 면적을 넓힌 형태여서 맞대기보다 유리하다. 이음 틈새는 모세관 현상이 잘 일어나는 적정 범위여야 하며 너무 좁거나 넓으면 강도가 떨어진다.

차광유리 번호는 사용 전류가 클수록 커진다. 100A 이상 300A 미만의 아크 용접·절단에는 10~12번을 사용한다. 100A 미만의 저전류에서는 이보다 낮은 번호를, 300A 이상에서는 13번 이상을 쓴다.

용기 속 산소량은 내용적에 게이지 압력을 곱해 $33 \times 100 = 3300\,\mathrm{L}$이다. 프랑스식 300번 팁은 시간당 아세틸렌 300L를 소비하고 혼합비가 1:1이므로 산소도 300L/h 쓴다. 따라서 $\dfrac{3300}{300}=11$ 로 11시간 용접할 수 있다.

인체에 50mA 이상의 전류가 흐르면 심실세동(심장마비)을 일으켜 사망할 위험이 있다. 20mA 정도에서는 근육이 수축해 스스로 손을 뗄 수 없고, 10mA 안팎에서는 참기 어려운 고통을 느끼는 정도이다.

정류기형은 교류를 정류해 직류를 얻는 직류 아크 용접기이다. 교류 아크 용접기는 전류 조정 방식에 따라 가동 철심형, 가동 코일형, 탭 전환형, 가포화 리액터형으로 나뉜다.

용제는 납땜하는 순간 산화막을 없애야 하므로 유효온도 범위가 납땜온도와 일치해야 한다. 유효온도가 납땜온도보다 낮으면 가열 도중 분해·증발해 버려 산화 방지 작용을 하지 못한다.

피복제는 슬래그와 보호가스로 용착금속을 덮어 냉각속도를 느리게(서냉) 하여 급랭에 의한 경화·균열을 막는다. 냉각을 빠르게 한다는 설명은 반대이다. 그 밖에 아크 안정, 스패터 감소, 전기 절연, 용적 미세화 작용을 한다.

역극성은 용접봉이 양극(+)이어서 용접봉 쪽 발열이 커 용접봉이 빨리 녹고 모재 용입은 얕다. 이때 용융금속이 넓게 퍼져 비드 폭은 오히려 넓어지므로 비드 폭이 좁다는 설명이 틀리다. 용입이 얕아 박판·주철·비철금속처럼 용락이 쉬운 재료에 쓴다.

직류 아크에서는 전자가 날아가 충돌하는 양극(+) 쪽에서 전체 발열량의 약 60~70%가 발생하고 음극 쪽은 30~40%이다. 그래서 모재를 양극에 연결하는 정극성에서 모재 용입이 깊어진다.

역률은 소비전력을 전원입력으로 나눈 값이며, 소비전력에는 아크출력과 내부손실이 모두 들어간다. 소비전력 $30 \times 300 + 4000 = 13000\,\mathrm{W}$, 전원입력 $80 \times 300 = 24000\,\mathrm{VA}$이다. 따라서 $\dfrac{13000}{24000}\times 100 = 54.2\%$이다.

압력조정기는 조정압력과 사용압력의 차이가 작아야 압력 변동 없이 일정하게 공급할 수 있다. 차이가 크면 동작이 예민하지 못하고 사용 중 압력이 흔들려 불꽃이 불안정해진다.

깨끗한 절단면을 얻으려면 산소압력을 지나치게 높이지 않고 3kgf/cm2 이하로 하며, 예열불꽃 백심 끝을 모재 표면에서 1.5~2.0mm 떨어뜨린다. 압력이 너무 높거나 백심이 멀면 절단폭이 넓어지고 드래그가 커져 절단면이 거칠어진다.