[용접기사 필기] 11년 2회차 기출문제 정답·해설 페이지

기공은 주형과 쇳물 속 가스가 빠져나가지 못해 생기므로 쇳물 받이(탕구·탕도)는 크게 만들어 가스가 빠져나갈 여유를 주어야 한다. 주형의 통기성을 높이고 수분을 줄이며 주입온도를 필요 이상 높이지 않는 것은 모두 올바른 대책이다.

헤딩은 봉재의 끝부분을 축 방향으로 눌러 굵게 만드는 업셋 단조의 일종으로 볼트·스크루·리벳의 머리를 만든다. 코이닝은 표면에 무늬를 압인하는 작업, 허빙은 펀치를 눌러 금형 오목부를 만드는 작업, 스웨이징은 단면을 가늘게 줄이는 작업이다.

담금질한 마텐자이트를 A1 변태점 이하로 다시 가열해 인성을 주고 잔류응력을 없애는 열처리가 뜨임이다. 풀림·불림은 변태점 이상으로 가열하는 열처리이고, 침탄법은 표면에 탄소를 침투시키는 표면경화법이다.

산화철 분말과 알루미늄 분말의 테르밋 반응열을 이용하는 것은 원자수소용접이 아니라 테르밋 용접이다. 원자수소용접은 수소 분자가 아크열로 원자로 해리되었다가 모재면에서 다시 분자로 결합할 때 내는 열을 이용하며, 백금·이리듐 같은 고융점 금속 용접에 쓴다.

펀칭에서 전단면적은 구멍 둘레 × 판 두께이다. $P = \pi d t \tau = \pi \times 20 \times 2 \times 250 = 31416\,\mathrm{N}$이므로 약 31.42kN이다.

3차원 측정기를 조작 방식으로 나누면 수동형·조이스틱형·모터구동형·CNC형이다. 겐트리형은 브리지형·캔틸레버형과 함께 구조(형상)에 따른 분류여서 조작상 분류에 들어가지 않는다.

MIG 용접은 직류 역극성(DCRP)을 쓴다. 와이어가 양극(+)이 되어 용적 이행이 안정되고, 아르곤 분위기에서 산화막을 깨뜨리는 청정작용을 얻을 수 있기 때문이다.

정면 밀링 커터는 외주와 정면 모두에 절삭날이 있어 커터축에 수직인 평면을 넓고 능률적으로 깎으며 주로 수직 밀링에 쓴다. 메탈 소는 절단용, 총형 커터는 특정 단면 형상 가공용, 플라이 커터는 바이트 한 개를 끼워 쓰는 간이 커터이다.

리밍은 드릴로 뚫은 구멍을 리머로 다듬어 진원도와 내면 거칠기를 좋게 하는 가공이다. 스폿 페이싱은 자리 평면 깎기, 카운터 보링은 볼트 머리를 묻는 단붙이 구멍, 카운터 싱킹은 접시머리 자리 가공이다.

습식 윤활은 소재를 윤활액 속으로 통과시켜 냉각·윤활 효과가 커서 고속 인발(세선 인발)에 주로 쓰인다. 저속 인발에 쓰인다는 설명이 틀리다. 석회·흑연·이황화몰리브덴 같은 고체 윤활제를 묻히는 건식 윤활이 비교적 저속의 굵은 소재 인발에 쓰인다.

인덱싱 지그는 분할판으로 공작물을 일정 각도씩 돌려 고정하므로 일정 거리·각도의 구멍이나 기어처럼 분할이 필요한 가공에 적합하다. 리프 지그는 뚜껑을 여닫아 착탈하는 지그, 플레이트 지그는 판에 부시를 붙인 기본형 지그이다.

눈메움은 칩이 숫돌 기공을 메우는 현상으로 입도가 미세하거나 조직이 치밀할 때, 연한 금속을 깎을 때, 연삭 깊이가 클 때 생긴다. 원주속도가 너무 크면 자생작용이 나빠져 눈메움이 아니라 눈무딤(글레이징)이 생기므로 원인과 거리가 멀다.

다이캐스팅은 용융금속을 정밀 금형에 압입해 치수 정밀도와 표면이 좋은 주물을 얻으므로 기계가공을 대부분 생략할 수 있다. 다만 금형 재질 선택이 까다롭고 값이 비싸 대량 생산에서만 경제성이 있다. 인베스트먼트법은 왁스 모형을 쓰는 정밀주조법이다.

굽힘 반지름이 작을수록 소성변형되는 비율이 커져 스프링 백은 작아진다. 반대로 재료의 강도가 크거나 굽힘 각도가 예리할수록, 굽힘 반지름이 클수록 스프링 백은 커진다.

절삭유제의 사용목적은 냉각·윤활·세척(칩 배출)이다. 인체에 미치는 악영향을 줄이는 것은 절삭유제를 쓸 때 관리해야 할 사항이지 사용 목적이 아니다.

초음파 가공은 공구를 초음파로 진동시켜 지립을 두드려 재료를 미세하게 부수는 방식이라 보석·유리·자기 같은 단단하고 깨지기 쉬운 비전도체 가공에 적합하다. 전해 연삭·방전 가공·전해 연마는 모두 전기가 통하는 재료에만 쓸 수 있다.

숏 피닝은 강철이나 주철의 작은 강구를 고속으로 분사해 표면에 소성변형과 압축 잔류응력을 주어 경도와 피로강도를 높이는 표면경화법이다. 하드 페이싱은 경질합금을 덧붙이는 용접, 칠드 경화법은 주물 표면을 급랭시켜 굳히는 방법이다.

하이드로포밍은 액압으로 소재를 금형에 서서히 밀착시키는 정적 성형법이라 고에너지속도 성형법이 아니다. 폭발 성형, 액중방전 성형, 자기 성형은 모두 순간적으로 큰 에너지를 방출해 성형하는 방법이다.

사인바에서 게이지 블록의 높이 차는 $H = L\sin\theta$로 구한다. $H = 300 \times \sin 29^\circ = 300 \times 0.4848 = 145.44\,\mathrm{mm}$이다.

옵티컬 플랫은 광학 평면 유리를 측정면에 겹쳤을 때 생기는 광파 간섭무늬의 수와 휘어짐으로 평면도를 측정한다. 오토콜리메이터는 미소 각도·진직도를, 공구 현미경은 형상·치수를 측정한다.

자유단에서 x만큼 떨어진 단면의 굽힘모멘트는 $M = Px$이고, 직사각형 단면이므로 $\sigma = \dfrac{6Px}{bh^2}$이다. 이를 두께에 대해 풀면 $h = \sqrt{\dfrac{6Px}{b\sigma}} = \sqrt{\dfrac{6 \times 5000 \times 250}{60 \times 65}} = 43.9\,\mathrm{mm}$로 약 44mm이다.

주평면은 전단응력이 0이 되는 면이며, 이 면에 작용하는 수직응력이 곧 최대·최소 주응력이다. 최대 전단응력이 작용하는 면은 주평면과 45°를 이루는 다른 면이다.

인장을 받는 봉의 탄성에너지는 $U = \dfrac{P^2 L}{2AE}$이다. 단면적은 $A = \dfrac{\pi \times 0.01^2}{4} = 7.854 \times 10^{-5}\,\mathrm{m^2}$이므로 $U = \dfrac{(90 \times 10^3)^2 \times 0.5}{2 \times 7.854 \times 10^{-5} \times 200 \times 10^9} = 129$ 로 약 129 N·m이다.

안지름의 한계값이 41.9mm이므로, 보기 중 이 값을 넘지 않는 최대치인 40mm가 답이다.
전달토크는 $T = \dfrac{P}{2\pi n} = \dfrac{120 \times 10^3}{2\pi \times 40} = 477.5\,\mathrm{N \cdot m}$이다.
중공축 조건 $\tau = \dfrac{16 T d_2}{\pi (d_2^4 - d_1^4)}$에 $d_2 = 46\,\mathrm{mm}$, $\tau = 80\,\mathrm{MPa}$를 넣으면 $d_1 = 41.9\,\mathrm{mm}$가 한계값이다.
안지름이 이보다 커지면 허용응력을 넘는다.

비틀림각은 약 9°이다.
비틀림각은 $\theta = \dfrac{TL}{G I_p}$이고
$I_p = \dfrac{\pi d^4}{32} = \dfrac{\pi (0.03)^4}{32} = 7.95 \times 10^{-8}\,\mathrm{m^4}$이다.
비틀림 모멘트 1000 N·m를 대입하면
$\theta = \dfrac{1000 \times 1}{80 \times 10^9 \times 7.95 \times 10^{-8}} = 0.157\,\mathrm{rad}$이고, 도로 고치면 약 9°이다.

구리선 2개와 강선 1개가 같은 길이·같은 단면적으로 강체를 매달고 있으므로 세 선의 변형률이 같다. 따라서 $\sigma_c = \dfrac{E_c}{E_s}\sigma_s$이고, 힘의 평형 $2\sigma_c A + \sigma_s A = W$에 넣으면 $\sigma_s = \dfrac{E_s}{2E_c + E_s}\cdot\dfrac{W}{A}$가 된다.

n-n축에 대해 좌우 플랜지(13 × 150) 두 개와 중앙 웨브(198 × 13)로 나누어 더한다. $I = 2 \times \dfrac{13 \times 150^3}{12} + \dfrac{198 \times 13^3}{12} = 7.31 \times 10^6 + 3.6 \times 10^4$ 이므로 약 7.35×106 mm4 = 7.35×10-6 m4이다.

편심하중이므로 압축응력과 굽힘응력을 더해야 한다. $\sigma = \dfrac{P}{bh} + \dfrac{6Pe}{bh^2} = \dfrac{1200}{3 \times 4} + \dfrac{6 \times 1200 \times 1}{3 \times 4^2} = 100 + 150$ 이므로 최대 압축응력은 250 N/cm2이다.

두 하중의 최대 처짐이 모두 보 중앙에서 생기므로 중첩하면 된다. $\delta = \dfrac{Pl^3}{48EI} + \dfrac{5\omega l^4}{384EI}$에 $\omega l = 2P$를 넣으면 $\delta = \dfrac{Pl^3}{48EI} + \dfrac{10Pl^3}{384EI} = \dfrac{9Pl^3}{192EI} = \dfrac{3Pl^3}{64EI}$이다.

강철자에 발생하는 최대응력은 약 220 MPa이다.
원호의 곡률반지름은 $R = \dfrac{L}{\theta} = \dfrac{0.3}{\pi/3} = 0.2865\,\mathrm{m}$이다.
순수굽힘이므로 $\sigma = \dfrac{Ec}{R}$이고 $c = \dfrac{0.0006}{2} = 0.0003\,\mathrm{m}$이므로
$\sigma = \dfrac{210 \times 10^9 \times 0.0003}{0.2865} = 2.2 \times 10^8\,\mathrm{Pa}$, 약 220 MPa이다.

자유단에 집중하중을 받는 외팔보의 자유단 처짐각은 $\theta = \dfrac{PL^2}{2EI}$이다. 굽힘모멘트 선도의 면적 $\dfrac{1}{2}L \cdot PL$을 $EI$로 나눈 값과 같다. 같은 조건의 처짐량은 $\dfrac{PL^3}{3EI}$이므로 지수(2제곱)로 구분하면 된다.

포아송비는 가로변형률을 세로변형률로 나눈 값이다. 세로변형률은 $\dfrac{300}{500 \times 10^3} = 6 \times 10^{-4}$, 가로변형률은 $\dfrac{2.4}{16 \times 10^3} = 1.5 \times 10^{-4}$이므로 $\nu = \dfrac{1.5 \times 10^{-4}}{6 \times 10^{-4}} = 0.25$이다.

굽힘 변형에너지는 $U = \int_0^L \dfrac{M^2}{2EI}dx$이고 외팔보 자유단 하중에서는 $M = Px$이므로 $U = \dfrac{P^2 L^3}{6EI}$이다. 하중과 처짐으로 검산해도 $U = \dfrac{1}{2}P\delta = \dfrac{1}{2}P \cdot \dfrac{PL^3}{3EI}$로 같은 값이 나온다.

1000N을 성분으로 나누면 $F_x = 1000\cos 60^\circ = 500\,\mathrm{N}$, $F_y = 1000\sin 60^\circ = 866\,\mathrm{N}$이다. B점까지 수평거리 0.2m, 수직거리 0.16m를 각 성분에 곱해 더하면 $M_B = 866 \times 0.2 + 500 \times 0.16 = 253.2\,\mathrm{N \cdot m}$이다.

그림은 아래는 고정, 위는 자유로운 기둥이므로 유효길이가 2L이고 단말계수 $n = \dfrac{1}{4}$이다. 따라서 $P_{cr} = \dfrac{n\pi^2 EI}{L^2} = \dfrac{\pi^2 EI}{4L^2}$로 네 가지 지지조건 중 좌굴하중이 가장 작다.

전달토크는 극단면계수에 비례한다. 중실축은 $Z_{pA} = \dfrac{\pi d^3}{16}$, 안지름이 d/2인 중공축은 $Z_{pB} = \dfrac{\pi d^3}{16}\left(1 - \left(\dfrac{1}{2}\right)^4\right) = \dfrac{15}{16}Z_{pA}$이다. 따라서 $\dfrac{T_A}{T_B} = \dfrac{16}{15}$이다.

단면적은 $20 \times 30 = 600\,\mathrm{mm^2}$이므로 $\sigma = \dfrac{P}{A} = \dfrac{60 \times 10^3}{600} = 100\,\mathrm{N/mm^2}$이다. $1\,\mathrm{N/mm^2} = 1\,\mathrm{MPa}$이므로 100 MPa이다.

필요한 단면적은 $A = \dfrac{P}{\sigma} = \dfrac{1000 \times 10^3}{100} = 10^4\,\mathrm{mm^2}$이다. 정사각형이므로 한 변은 $\sqrt{10^4} = 100\,\mathrm{mm}$, 즉 10cm이다.

양단 고정보 중앙에 집중하중이 작용하면 중앙과 양 고정단의 굽힘모멘트 크기가 모두 $\dfrac{PL}{8}$이다. 따라서 $M = \dfrac{PL}{8}$에서 $P = \dfrac{8M}{L}$이다.

자유단에서 굽힘모멘트가 0이고 5kN 집중하중 때문에 고정단 쪽으로 갈수록 (-)값이 직선으로 커진다. 우력 30kN·m가 걸린 지점에서는 그 크기만큼 계단 모양의 불연속이 생기고, 등분포하중이 실린 구간은 2차 곡선이 되어 고정단에서 최대가 된다. 이 세 가지 형태를 모두 만족하면서 전 구간이 (-)쪽에 그려진 선도가 답이다.

주상정은 용융지 경계에서 열이 빠져나가는 방향, 즉 최대 온도구배 방향으로 자란다. 용접속도가 빠를수록 용융지가 눈물방울 모양으로 길어져 양쪽 응고선이 비드 중심선에서 급하게 마주치고, 비드 두께가 클수록 판 두께 방향 냉각이 커져 중심부 주상정이 직립에 가까워진다. 속도가 느리면 용융지가 넓은 타원형이 되어 주상정이 완만하게 휘며 모인다.

냉간가공한 금속을 가열할 때 결정입자의 모양은 그대로인 채 전위 등 격자결함만 재배열·소멸되어 내부응력이 풀리는 단계가 회복이다. 더 높은 온도로 가열해 변형이 없는 새 결정핵이 생기고 조직 자체가 바뀌는 것이 재결정이고, 그 뒤 입자가 커지는 것이 결정립 성장이다.

가단주철은 백주철을 장시간 풀림해 템퍼카본(흑연)을 석출시킨 열처리 조직에 성질을 전적으로 의존한다. 용접열로 재가열·급랭되면 이 조직이 깨지고 다시 백선화(시멘타이트화)되어 가단화 처리 효과가 사라지므로 야금학적으로 용접이 가장 어렵다. 회주철·구상흑연주철·미하나이트주철은 예열과 전용 용접봉으로 보수용접이 가능하다.

은점은 용착금속에 녹아든 수소가 개재물 주변에 모여 생기는 결함이다. 따라서 저수소계 용접봉, 예열, 용접 후 풀림으로 수소를 밖으로 빼내야 하며, '수소 방출을 방지한다'는 것은 수소를 금속 안에 가두는 셈이라 은점을 오히려 조장한다.

테르밋 용접은 산화철과 알루미늄 분말의 반응 $\mathrm{Fe_2O_3} + 2\mathrm{Al} \to 2\mathrm{Fe} + \mathrm{Al_2O_3}$으로 약 2800℃의 열을 낸다. 환원된 철은 비중이 커서 아래로 가라앉아 용착금속이 되고, 비중이 작은 알루미나(Al2O3)가 위로 떠올라 슬래그가 된다.

피복제의 주요 성분은 아크 안정제·가스 발생제·슬래그 생성제·탈산제·합금 첨가제·고착제로 분류한다. 탈황제는 제강 공정에서 쓰는 용어이며 피복제 성분 분류에는 들어가지 않는다.

결정 미세화는 응고 중 핵 생성을 늘리거나 자라는 수지상을 부러뜨려 얻는다. 자기교반·초음파 진동은 수지상을 파쇄해 핵 수를 늘리고, 합금원소 첨가는 이종 핵을 공급한다. 반면 Ar 실드 가스는 용융지를 대기에서 차단하는 보호가 목적이라 결정립 크기와는 직접 관계가 없다.

CO2 아크 용접용 솔리드 와이어에는 산소와 친화력이 큰 Si·Mn·Ti·Al을 탈산제로 넣어, CO2가 분해되며 나온 산소를 잡아 기공과 산화를 막는다. 텅스텐(W)은 산소 친화력이 낮은 고융점 원소여서 탈산 작용을 하지 못하며 TIG 전극 재료로 쓰인다.

고온균열은 응고 말기에 입계에 남은 저융점 액막이 수축응력으로 갈라져 생기므로 파면이 고온에서 산화되어 있고 크레이터부에 잘 나타난다. 비드 밑 균열은 수소와 경화조직 때문에 열영향부에서 뒤늦게 생기는 저온균열의 전형이라 고온균열의 설명이 될 수 없다.

모재가 녹지는 않았으나 급열·급랭을 받아 조직이 조대화되거나 마텐자이트로 경화되는 곳이 열영향부(HAZ)다. 현미경 조직과 기계적 성질이 가장 크게 변해 인성이 떨어지고 취성이 커지며, 저온균열도 대부분 여기서 시작된다.

용제는 산화물과 비금속 개재물을 녹여 융점이 낮은 슬래그로 만들어 용융금속 위로 떠오르게 해야 한다. 용융 온도가 높은 슬래그가 되면 떠오르지 못하고 용착금속 안에 갇혀 오히려 결함이 되므로 이 서술이 틀렸다.

전율고용체를 빠르게 냉각하면 고상 내 확산이 따라가지 못해 먼저 굳은 부분과 나중에 굳은 부분의 조성이 달라진다. 결정립 안에서 두 원소의 농도가 층상으로 어긋나는 이 현상이 편석(코어링)이다. 공정·공석·편정은 특정 온도에서 일어나는 평형 반응의 이름이라 성격이 다르다.

침탄법은 침탄제의 상태에 따라 고체(상자)·액체(청화)·가스 침탄법 세 가지로 나뉜다. 화염은 탄소를 침투시키는 것이 아니라 표면만 급가열한 뒤 급랭해 담금질하는 화염경화법이므로 침탄법에 속하지 않는다.

철-탄화철계의 공정점은 4.3%C·약 1130℃이고, 이 온도에서 액체가 오스테나이트와 시멘타이트의 미세 혼합조직으로 굳는데 이를 레데부라이트라 한다. 펄라이트는 0.77%C·약 723℃의 공석반응으로 생기는 페라이트+시멘타이트 층상조직이라 구별된다.

은점(fish eye)은 용착금속에 녹아든 수소가 개재물·기공 주변에 모여 생기는 결함이다. 질소는 시간이 지나며 경화되는 변형시효와 200~300℃에서 취약해지는 청열취성을 일으키지만 은점의 원인은 아니다.

탄소강의 표준조직은 불림 상태에서 나타나는 페라이트·펄라이트·시멘타이트다. 레데부라이트는 탄소 2.0% 이상인 주철 영역에서 공정반응으로 생기는 조직이므로 탄소강에는 존재하지 않는다.

원자 반지름이 매우 작은 H·B·C·N·O만 철 격자 사이의 빈틈에 끼어들어 침입형 고용체를 만든다. 텅스텐(W)은 철보다 원자가 커서 틈에 들어가지 못하고 철 원자 자리를 대신 차지하는 치환형 고용체가 된다.

설퍼 크랙은 황이 층상으로 편석된 림드강을 용접할 때 용접선을 따라 생기며, 용착금속에 수소가 들어가면 훨씬 쉽게 트인다. 그래서 저수소계 용접봉을 건조해 쓰고 예열해 수소 흡수를 막는 것이 가장 실효 있는 대책이다. 림드강 사용은 오히려 황 편석의 원인이라 대책이 될 수 없다.

용접입열은 $H=\dfrac{60EI}{v}$로 구한다($E$: 아크전압 V, $I$: 용접전류 A, $v$: 용접속도 cm/min). 대입하면 $H=\dfrac{60\times 30\times 200}{15}=24000\ \mathrm{J/cm}$이다.

피복제의 염기도가 높을수록 용착금속의 산소·수소량이 줄어 인성과 내균열성이 좋아진다. 연강용 용접봉 가운데 염기도가 가장 높은 것이 저수소계여서 후판·고장력강처럼 균열이 우려되는 곳에 쓴다.

용접 홈의 형상 기호는 I·V·X·U·H·J·K형이다. 보기 중 네 개가 모두 실제 홈 형상인 것은 I형·V형·U형·H형뿐이며, 다른 보기에 섞인 Z·L·T·G·P·B·M형은 홈 형상 명칭이 아니다.

면외 변형은 판 두께 방향으로 휘거나 뒤틀리는 변형으로 각변형·세로 굽힘 변형·좌굴 변형·비틀림 변형이 여기 속한다. 수축 변형은 판 면 안에서 길이가 줄어드는 면내 변형이라 면외 변형에 들어가지 않는다.

조립·용접 순서는 잔류응력과 변형을 줄이는 방향으로 정한다. 구속을 크게 하면 수축이 막혀 잔류응력이 커지고 균열 위험이 높아지므로, 오히려 부재가 자유롭게 수축할 수 있도록 구속이 적은 순서를 택해야 한다.

응력 이완법은 시험편을 절단하거나 구멍을 뚫어 풀려나온 변형량을 스트레인 게이지로 읽고 이를 응력 값으로 환산하므로 정량적 방법이다. 부식법·자기적 방법·경도에 의한 방법은 응력의 유무나 대소 경향만 파악하는 정성적 방법이다.

비커스 경도 시험은 대면각이 136°인 다이아몬드 사각뿔 압입자를 눌러 생긴 압흔의 표면적으로 하중을 나누어 경도를 구한다. 120°는 로크웰 C스케일에 쓰는 다이아몬드 원뿔 압입자의 각도다.

용접 자세 기호는 아래보기 F, 수직 V, 수평 H, 위보기 O(OH)다. 수평(horizontal) 자세는 H로 표기한다.

이동하는 열원의 앞쪽은 아직 차가운 모재와 바로 맞닿아 좁은 거리에서 온도가 급변하므로 온도구배가 매우 가파르다. 이미 가열되어 식어가는 뒤쪽이 완만한 구배를 보이므로 '열원 전방에서 온도구배가 완만하다'는 서술이 틀렸다.

와전류탐상은 표피효과 때문에 표면과 표면 바로 아래의 결함만 검출되고, 강자성체는 투자율 변화가 신호를 크게 교란해 적용이 어렵다. 따라서 '깊은 내부결함과 강자성금속도 탐상 가능'은 와전류탐상의 장점이 될 수 없다.

용착효율은 쓴 용접봉 중량 가운데 실제로 모재에 붙은 양의 비율이므로 $\text{용착효율}=\dfrac{\text{용착금속의 중량}}{\text{용접봉의 사용중량}}\times 100$이다. 스패터·슬래그·연소분·꽁초로 없어지는 만큼 값은 항상 100%보다 작다.

폭 $t$, 높이 $h$인 직사각형 단면의 밑변 X-X 축에 대한 단면 2차 모멘트는 $I_x=\dfrac{t h^3}{12}+t h\left(\dfrac{h}{2}\right)^2=\dfrac{t h^3}{3}$이다. 문제는 단위 목 두께, 즉 $t=1$일 때의 값을 물었으므로 $I_x=\dfrac{h^3}{3}$이 된다.

용착속도는 단위 시간에 붙은 용착금속의 양이다. 용접 후 무게에서 용접 전 무게를 뺀 $W_1-W_o$가 용착금속의 중량이고 이를 소요시간 합계 $\Sigma T$로 나누므로 $d=\dfrac{W_1-W_o}{\Sigma T}$(g/분)이다.

취약한 래커(와니스)를 표면에 발라 두면 응력이 커진 곳에서 도막이 주응력선에 직각으로 갈라지는데, 이 균열 무늬로 응력 분포를 읽는 방법이 응력 와니스법이다. 응력 이완법은 절단·천공 뒤 변형량을 게이지로 재는 정량법이라 원리가 다르다.

피로강도를 높이려면 단면 급변과 응력집중을 없애고 잔류응력을 줄여야 한다. 기계가공(그라인딩·비드 지단 다듬질)은 노치를 제거해 강도를 높이려는 조치이므로, '기계적인 강도를 낮출 것'은 방향이 정반대라 틀렸다.

투과사진의 상질(감도)이 규정 수준 이상인지 확인하려고 시험체와 같은 재질의 판에 지름이 다른 구멍을 뚫거나 굵기가 다른 선을 넣어 만든 시험편이 투과도계(상질지시기)다. 계조계는 두께 차이에 따른 사진 농도 변화를 보는 별개의 시험편이다.

인장·굽힘·충격 시험은 하중을 걸어 강도·연성·인성을 재는 기계적 시험이다. 부식 시험은 부식 환경에 노출시켜 내식성을 평가하는 화학적 시험에 속하므로 기계적 시험법이 아니다.

용접 저온균열은 대체로 300℃ 이하에서 수소·경화조직·구속응력이 겹칠 때 발생한다. 응고 후 상당 시간이 지나 나타나는 지연균열도 저온균열의 특징이고 설퍼 크랙은 고온균열이므로, 나머지 보기는 고온·저온을 뒤바꾼 서술이다.

땜납은 모재를 녹이지 않고 틈에 스며들어 접합해야 하므로 융점이 모재보다 낮아야 한다. 모재보다 융점이 높으면 납이 녹기 전에 모재가 먼저 녹아 납땜 자체가 성립하지 않는다.

양면 겹치기 필릿 이음이므로 목 두께는 $a=0.707t=0.707\times 10=7.07\ \mathrm{mm}$이고 용접선이 2개소라 $\sigma=\dfrac{P}{2al}$이다. 정리하면 $l=\dfrac{80000}{2\times 7.07\times 50}\approx 113.1\ \mathrm{mm}$이다.

용접은 수축이 자유롭게 일어나도록 구속이 큰 고정단에서 시작해 자유단 쪽으로 진행해야 잔류응력과 균열을 줄일 수 있다. 반대로 자유단에서 고정단으로 진행하면 마지막 구간이 강하게 구속되어 응력이 집중된다.

잔류응력은 용착금속이 식으며 수축하는 데서 생기므로 용착금속의 양이 많을수록 커진다. 따라서 홈 단면을 줄여 용착량을 적게 하는 것이 옳고, 예열·풀림·적절한 용착법과 용접순서 선택은 실제로 잔류응력을 줄이는 방법이다.

강재 표면의 흠·개재물·탈탄층을 넓은 폭으로 얇게 벗겨내는 가스 가공이 스카핑이다. 가스 가우징과 아크 에어 가우징은 홈을 파거나 뒷면을 따내는 데 쓰이고, 산소창 가공은 두꺼운 강괴에 구멍을 뚫는 절단법이라 목적이 다르다.

연강용 피복 아크 용접봉 심선은 C·Si·Mn·P·S·Cu의 함유 한도를 규정한 저탄소 림드강 선재를 쓴다. Al은 심선의 규정 성분에 들어 있지 않으며, 강한 탈산·질화 작용으로 아크를 불안정하게 만들어 심선 재료로 쓰지 않는다.

산소용기는 세워서 운반·보관해야 하며, 눕히거나 굴리면 넘어져 밸브가 파손되어 고압 산소가 분출할 위험이 크다. 밸브에 기름·그리스가 묻으면 고압 산소와 만나 발화하므로 금지하고, 이동 전에는 반드시 밸브를 잠근다.

핫 와이어 TIG는 연속 공급되는 용가 와이어에 별도 전원으로 전류를 흘려 예열한 뒤 용융지에 넣는 방식이다. 와이어가 이미 뜨거워 아크 열을 덜 뺏기므로 용착속도가 크게 올라간다. 와이어는 어디까지나 용가재이고 전극은 텅스텐 그대로다.

기공은 용융금속에 녹은 가스가 빠져나가기 전에 응고될 때 갇혀 생긴다. 급속한 응고, 과대 전류, 모재의 유황 과다는 모두 이를 조장하지만, 용접속도가 느리면 용융지가 오래 유지되어 가스가 떠오를 시간이 생기므로 기공 원인과는 거리가 멀다.

전기저항 용접의 겹치기 계열은 점(spot)·심(seam)·돌기(projection) 용접이고, 맞대기 계열은 업셋·플래시·퍼커션 용접이다. 퍼커션 용접은 콘덴서에 모은 전기를 순간 방전시키며 두 부재의 단면을 충격적으로 맞대어 붙이는 맞대기 용접이다.

서브머지드 아크 용접은 용제 속에서 아크가 보이지 않아 홈 가공 정밀도가 결과를 좌우한다. 그래서 시험편의 홈 각도는 ±5° 이내, 루트 간격은 0.8mm 이하로 관리해 용락과 용입 불량을 막는다.

퓨즈 용량은 용접기의 1차 입력을 1차 전압으로 나눈 1차 전류를 기준으로 정한다. $I=\dfrac{27000}{300}=90\ \mathrm{A}$이므로 90A짜리 퓨즈를 설치한다.

발전형은 엔진이나 전동기로 발전기를 돌려 완전한 직류를 얻지만, 회전부가 있어 소음이 크고 고장이 잦으며 보수·점검이 어렵다. 정류기는 발전형이 아니라 정류기형 직류 용접기의 부품이므로 '정류기 파손에 주의'는 발전형의 특징이 아니다.

공기의 평균 분자량은 약 29인데 프로판(C3H8)은 44로 이보다 커서 누설되면 바닥에 깔린다. 아세틸렌 26, 메탄 16, 수소 2로 나머지는 모두 공기보다 가벼워 위로 확산된다.

아르곤 분위기의 MIG 용접에서 전류를 임계전류 이상으로 올리면 용적이 와이어 지름보다 작은 미세한 방울로 잘게 쪼개져 아크 기둥을 따라 날아가는 스프레이 이행이 된다. 단락 이행은 저전류·저전압에서, 입상(글로뷸러) 이행은 그 중간 영역이나 CO2 분위기에서 큰 방울이 떨어지는 형태다.

저수소계는 석회석·형석 계통 피복으로 용착금속의 산소·수소량이 적어 인성과 내균열성이 뛰어나다. 다만 피복제의 흡습성이 커서 습기에 약해 사용 전 300~350℃에서 1~2시간 건조해야 하므로, '산소량이 많아 습기에 강하다'는 서술은 사실과 정반대다.

산소–아세틸렌 불꽃은 백심 바로 앞 속불꽃이 가장 뜨거워 최고온도가 약 3200~3500℃로 3000~3500℃ 범위에 든다. 산소–수소 약 2900℃, 산소–프로판 약 2820℃보다 높아 가스용접·절단의 표준 불꽃으로 쓰인다.

용접기는 비바람이 치는 옥외, 휘발성 기름·가스가 있는 곳, 폭발성 가스가 있는 곳에는 설치할 수 없다. 온도 제한은 주위 온도가 영하 10℃ 이하인 곳을 피하는 것이므로 0℃ 정도인 장소는 설치해도 무방하다.

용접성 시험에는 용접경화성·용접연성·용접균열·노치취성 시험이 들어간다. 설퍼 프린트는 인화지를 눌러 황의 편석 분포를 찍어 보는 야금적 조직 검사여서 용접성 시험 분류에 속하지 않는다.

중력식 용접은 긴 용접봉이 자중으로 내려가며 접촉 아크로 스스로 진행하므로, 피복이 두껍고 용착속도가 큰 철분 계통(철분산화철계) 용접봉이 가장 알맞다. 저수소계나 고셀룰로오스계는 접촉 아크 유지와 자동 송급에 적합하지 않다.

가스용접봉 성분 중 탄소(C)는 강도와 경도를 높이는 대신 연신율·굽힘성을 떨어뜨리고 용접성을 나쁘게 해 함유량을 낮게 제한한다. 규소는 기공을 막지만 강도를 떨어뜨리고, 인과 유황은 각각 상온취성과 균열을 일으키는 유해 원소다.

경납땜은 450℃ 이상에서 하므로 고온에서 산화물을 녹여 줄 붕사·붕산·불화물 계통을 용제로 쓴다. 염화아연·염산·인산은 저온에서 작용하는 연납용 용제라 경납땜에는 쓰지 않는다.

땜납의 융점 450℃를 경계로 그보다 낮으면 연납땜, 높으면 경납땜으로 구분한다. 주석–납 합금은 연납, 황동납·은납은 경납에 해당한다.

역률은 소비전력을 전원입력으로 나눈 값이다. 소비전력은 아크출력과 내부손실의 합인 $40\times 300+4000=16000\ \mathrm{W}$, 전원입력은 $80\times 300=24000\ \mathrm{VA}$이므로 $\dfrac{16000}{24000}=0.667$, 즉 약 67%다.