[용접기사 필기] 11년 1회차 기출문제 정답·해설 페이지

선반의 테이퍼 가공은 복식 공구대 회전, 테이퍼 절삭장치, 심압대 편위, 총형 바이트 사용으로 한다. 백 기어는 주축 회전수를 낮춰 저속 강력절삭을 얻는 감속장치여서 테이퍼 가공과는 무관하다.

경화된 작은 강구를 공작물 표면에 고속으로 분사해 두드리는 가공이 숏 피닝이며, 표면에 압축 잔류응력이 남아 피로강도가 크게 올라간다. 액체 호닝은 연마제를 액체와 함께 분사해 표면을 다듬는 가공이라 기계적 성질 향상이 목적이 아니다.

덧붙임(stop-off)은 두께가 고르지 않거나 형상이 복잡한 주물이 냉각될 때 내부응력으로 변형·파손되는 것을 막으려고 임시로 덧대는 부분으로, 주조가 끝나면 잘라낸다. 코어 프린트는 코어를 받쳐 주는 자리, 목형구배는 목형을 빼기 쉽게 주는 기울기다.

역장력을 걸면 다이에 작용하는 면압과 마찰이 줄어들어 다이에 실제로 걸리는 정미(net) 인발력은 오히려 감소하고 다이 수명이 길어진다. 치수 정밀도 향상, 마찰저항 감소, 인발 반대방향으로 인발력보다 작은 장력을 거는 것이 역장력이라는 나머지 설명은 모두 옳다.

압하율은 롤 통과 전후의 두께 감소량을 처음 두께로 나눈 값이다. $\text{압하율}=\dfrac{50-40}{50}\times 100 = 20\%$

피복제 성분 중 이산화망간(MnO2)이 산화제로 쓰여 용융금속의 탄소나 불순물을 산화시켜 제거한다. 알루미늄·페로망간·페로실리콘은 반대로 산소를 빼앗는 탈산제다.

기체를 수천 ℃로 가열해 전자와 양이온으로 이온화시킨 플라스마를 열원으로 쓰는 것이 플라스마 아크용접이다. 테르밋 용접은 알루미늄과 산화철의 화학반응열, 일렉트로 슬래그 용접은 용융 슬래그의 저항열을 열원으로 한다.

맞댄 면에 대전류를 흘려 접촉저항열로 단접온도까지 올린 뒤 축방향으로 큰 압력을 주어 붙이는 저항용접이 업셋 용접이다. 퍼커션 용접은 축적한 전기에너지를 순간 방전시켜 붙이고, 프로젝션·심 용접은 겹치기 이음에 쓴다.

Al·Cr·Mo처럼 질소와 친화력이 큰 원소를 넣은 질화용강을 암모니아 가스나 염욕 속에서 약 500℃로 장시간 가열해 표면에 질소를 확산 침투시키는 것이 질화법이다. 칼로라이징은 Al, 크롬 침투법은 Cr을 침투시키는 금속침투법이다.

래크 커터를 왕복시키며 창성법으로 기어를 깎는 기계가 마그(Maag) 기어 셰이퍼다. 호빙 머신은 호브, 펠로우즈 기어 셰이퍼는 피니언 커터를 절삭공구로 쓴다.

실제로 소재에 전달되는 하중은 프레스 용량에 기계효율을 곱한 값이다. $\sigma = \dfrac{3000\,\mathrm{kgf}\times 0.8}{500\,\mathrm{mm^2}} = 4.8\,\mathrm{kgf/mm^2}$

굽힘 하중을 제거하면 탄성 변형분만큼 되돌아가 굽힘각이 다시 벌어지는 현상이 스프링백이다. 재료의 항복강도가 높고 굽힘 반지름이 클수록 커진다.

담금질 냉각능은 소금물이 가장 크고 물, 기름, 공기 순으로 작아지므로 보기 중에서는 10% NaCl 수용액이 가장 우수하다. 소금이 강재 표면의 증기막 형성을 방해해 냉각속도를 높이기 때문이다.

브라운샤프형 분할대는 웜과 웜휠의 잇수비가 40:1이라 분할 크랭크를 40회전시켜야 주축이 1회전한다. 따라서 크랭크를 1회전시키면 주축은 $\dfrac{1}{40}$회전한다.

블랭킹의 전단면적은 잘리는 둘레에 판 두께를 곱한 값이다. $P=\tau\,\pi d t = 250 \times \pi \times 50 \times 2.5 = 98175\,\mathrm{N} \approx 98.2\,\mathrm{kN}$

경사각이 작으면 절삭저항과 구성인선이 커져 표면거칠기는 나빠지지만, 날 끝 강도가 커지므로 공구수명은 오히려 길어진다. 연속형(유동형) 칩은 경사각이 클 때 잘 생기므로 경사각이 작을 때의 현상이 아니다.

가공물을 양극에 걸고 전해액 속에서 통전하면 표면의 미소 돌기부가 먼저 녹아 없어지면서 거울면이 되는데, 이것이 전해연마다. 전주가공은 반대로 음극의 모형 위에 금속을 석출시켜 형상을 복제하는 가공이다.

치공구는 위치 결정과 고정이 정해져 있으므로 제품 검사도 오히려 쉽고 단순해진다. 가공시간 단축, 정밀도·호환성 향상, 미숙련자의 정밀작업 가능은 모두 치공구의 장점이다.

마이크로미터 측정면에 절삭유나 먼지가 묻으면 그 두께만큼 그대로 오차가 되므로 측정 전에 반드시 닦아내야 한다. 사인바를 45° 이하에서만 쓰는 것, M형 버니어캘리퍼스로 작은 안지름을 재면 작게 읽히는 것, 버니어캘리퍼스에 정압장치가 없는 것은 모두 옳은 설명이다.

가공면에 남은 랩제는 오히려 마모와 부식을 촉진하므로 래핑 후에는 반드시 씻어내야 한다. 경면 획득, 높은 기하학적 정밀도, 숙련 필요는 래핑의 옳은 특징이다.

등분포하중 $w$를 받는 단순보의 최대 처짐은 스팬 중앙에서 생기며 $\delta_{max}=\dfrac{5wL^4}{384EI}$이다. 계수 5/384가 등분포하중 단순보 값이고, $\dfrac{wL^4}{8EI}$는 등분포하중 외팔보의 처짐이다.

$A=\dfrac{\pi \times 24^2}{4}=452.4\,\mathrm{mm^2}$이므로 $\sigma=\dfrac{10000}{452.4}=22.1\,\mathrm{MPa}$이다. $E=\dfrac{\sigma}{\varepsilon}=\dfrac{22.1}{0.0001}=221000\,\mathrm{MPa}=221\,\mathrm{GPa}$이며 표점길이 400 mm는 계산에 쓰이지 않는 조건이다.

모어의 제2정리에서 두 점의 접선이 이루는 각은 그 구간 $M/EI$ 선도의 면적과 같다. 굽힘모멘트 선도가 최댓값 $\dfrac{Pab}{a+b}$인 삼각형이므로 $\theta=\dfrac{1}{EI}\cdot\dfrac{1}{2}(a+b)\cdot\dfrac{Pab}{a+b}=\dfrac{Pab}{2EI}$

고정단이 받는 토크는 축에 걸린 토크들의 대수합이다. 그림에서 50 kN·m와 30 kN·m가 서로 반대방향으로 작용하므로 $T=50-30=20\,\mathrm{kN\cdot m}$

등분포하중 $w$가 걸린 단순보의 굽힘모멘트는 $M(x)=\dfrac{w}{2}\left(Lx-x^2\right)$로 x의 2차식이므로 선도가 포물선이 된다. 전단력 선도가 1차식이라 직선인 것과 대비된다.

바깥 9×10 cm 사각형에서 5×2 cm 구멍을 뺀 단면이다.
밑변(x-x)에서 도심까지는
$\bar{y}=\dfrac{90\times 5-10\times 7}{90-10}=\dfrac{380}{80}=4.75\,\mathrm{cm}$이고,
$I_{xx}=\dfrac{9\times 10^3}{3}-\left(\dfrac{5\times 2^3}{12}+10\times 7^2\right)=3000-493.3\approx 2506\,\mathrm{cm^4}$

최대 전단응력은 약 25.5kPa이다.
$Z=\dfrac{bh^2}{6}=\dfrac{8\times 12^2}{6}=192\,\mathrm{cm^3}$이므로
$M=\sigma_{max}Z=85\times 192=16320\,\mathrm{N\cdot cm}=163.2\,\mathrm{N\cdot m}$, 여기서 $w=\dfrac{8M}{l^2}=81.6\,\mathrm{N/m}$다.
최대 전단력은 $\dfrac{wl}{2}=163.2\,\mathrm{N}$이고 직사각형 단면은 평균의 1.5배이므로
$\tau_{max}=1.5\times\dfrac{163.2}{96}=2.55\,\mathrm{N/cm^2}=25.5\,\mathrm{kPa}$

신장율은 표점거리 증가량을 원래 표점거리로 나눈 값이다. $\varepsilon=\dfrac{250-200}{200}\times 100=25\%$ 지름 12 mm는 단면수축률을 구할 때 쓰는 조건이라 여기서는 필요 없다.

한쪽 끝에서 0, 반대쪽에서 $w$가 되는 삼각형 분포하중을 받는 단순보는 $x=\dfrac{L}{\sqrt{3}}$ 지점에서 최대 굽힘모멘트가 생기며 그 크기는 $M_{max}=\dfrac{wL^2}{9\sqrt{3}}$이다. 굽힘모멘트는 차원상 $L^2$에 비례해야 하므로 $L^3$이 든 보기는 성립하지 않는다.

순수 굽힘에서는 $\dfrac{1}{\rho}=\dfrac{M}{EI}$이므로 곡률은 굽힘모멘트에 비례하고 굽힘강성 EI, 곧 단면2차모멘트 I에는 반비례한다. 곡률반경 $\rho=\dfrac{EI}{M}$은 모멘트에 반비례하고 굽힘응력 $\sigma=\dfrac{M}{Z}$은 모멘트에 비례하므로 나머지 보기는 모두 틀렸다.

전단은 키 폭 $b=8$, 압축은 키 높이의 절반 $h/2=2$가 받으므로 τ = 3.34, σ = 13.37 MPa다.
$T=\dfrac{P}{\omega}=\dfrac{7350}{2\pi\times 1750/60}=40.1\,\mathrm{N\cdot m}$이고 키에 걸리는 접선력은
$F=\dfrac{T}{d/2}=\dfrac{40100}{25}=1604\,\mathrm{N}$이다.
$\tau=\dfrac{1604}{8\times 60}=3.34\,\mathrm{MPa}$, $\sigma=\dfrac{1604}{2\times 60}=13.37\,\mathrm{MPa}$

중실 원형축의 극단면2차모멘트는 $I_p=\dfrac{\pi r^4}{2}$이므로 $\theta=\dfrac{M_t L}{G I_p}=\dfrac{2M_t L}{\pi G r^4}$이다. 비틀림각은 길이 $L$에 1차로 비례하므로 $L^2$이 든 보기는 성립할 수 없다.

두 처짐량의 비는 $\dfrac{1}{4}$이다 — 양단고정보의 최대처짐이 단순보의 $\dfrac{1}{4}$이라는 뜻이다.
그림 위쪽은 한쪽이 힌지, 반대쪽이 롤러로 받쳐진 단순보이고 아래쪽은 양단이 벽에 물린 양단고정보이며, 두 경우 모두 하중 P가 스팬 중앙($\ell/2$ 지점)에 걸린 같은 조건이다.
중앙 집중하중일 때 최대처짐은 각각 다음과 같다.
단순보 $\delta=\dfrac{P\ell^3}{48EI}$
양단고정보 $\delta=\dfrac{P\ell^3}{192EI}$
따라서 $\dfrac{\delta_{\text{고정}}}{\delta_{\text{단순}}}=\dfrac{48}{192}=\dfrac{1}{4}$ 로, 단순보 쪽이 4배 더 많이 처진다.
고정단에 단부모멘트 $\dfrac{P\ell}{8}$가 생겨 중앙 휨모멘트가 $\dfrac{P\ell}{4}$에서 $\dfrac{P\ell}{8}$로 절반이 되기 때문에, 구속이 많은 고정보 쪽 처짐이 훨씬 작아진다고 이해하면 된다.
※ 발문의 첨자 순서($\delta_1/\delta_2$ = 단순보 ÷ 고정보)를 문자 그대로 계산하면 4가 되지만 보기에 4는 없다. 보기와 정답은 고정보 ÷ 단순보 기준이므로 $\dfrac{1}{4}$로 푼다.

양단 고정 기둥은 단말계수 $n=4$이고 $I=\dfrac{\pi d^4}{64}=\dfrac{\pi\times 0.02^4}{64}=7.854\times 10^{-9}\,\mathrm{m^4}$다. $P_{cr}=\dfrac{n\pi^2 EI}{L^2}=\dfrac{4\pi^2\times 200\times 10^9\times 7.854\times 10^{-9}}{1^2}\approx 62\,\mathrm{kN}$

두 막대를 핀으로 잇는다는 것은 늘어난 양의 합이 틈새 1 cm와 같아진다는 뜻이고, 연결 뒤 두 막대에는 같은 인장력이 걸린다. $\delta=\dfrac{P(L_1+L_2)}{AE}=0.01\,\mathrm{m}$에서 $P=\dfrac{0.01\times 2\times 10^{-4}\times 50\times 10^{9}}{2+1}=33.3\,\mathrm{kN}$

두 부재가 직교하므로 절점 평형에서 60° 부재는 $F_1=\dfrac{\sqrt{3}}{2}P$, 30° 부재는 $F_2=\dfrac{P}{2}$이고 길이는 각각 $\dfrac{2h}{\sqrt{3}}$, $2h$다. $U=\sum \dfrac{F^2 L}{2AE}=\dfrac{P^2 h}{4AE}\left(1+\sqrt{3}\right)$

중공축의 극단면계수는 $Z_p=\dfrac{\pi\left(d_2^4-d_1^4\right)}{16 d_2}=\dfrac{\pi\left(25^4-20^4\right)}{16\times 25}=1811\,\mathrm{mm^3}$이다. $\tau_{max}=\dfrac{T}{Z_p}=\dfrac{140\times 10^3}{1811}=77.3\,\mathrm{MPa}$

단면적을 SI 단위로 고치면 $2\,\mathrm{cm^2}=2\times 10^{-4}\,\mathrm{m^2}$다. $\sigma=\dfrac{P}{A}=\dfrac{10\times 10^3}{2\times 10^{-4}}=5\times 10^{7}\,\mathrm{N/m^2}$이며 길이 4 m는 응력과 무관한 조건이다.

구형 내압용기의 응력은 같은 조건의 원통형의 절반인 $\sigma=\dfrac{pd}{4t}$다. $d=\dfrac{4t\sigma_w}{p}=\dfrac{4\times 0.3\times 900}{20}=54\,\mathrm{cm}$

모어원의 중심은 $\dfrac{\sigma_x+\sigma_y}{2}$인데 $\sigma_y=-\sigma_x$이므로 중심이 원점에 오고 원의 반지름이 곧 최대 전단응력이 된다. $\tau_{max}=\dfrac{\sigma_x-\sigma_y}{2}=\dfrac{\sigma_x-(-\sigma_x)}{2}=\sigma_x$

한 방향으로 소성변형시킨 뒤 반대 방향으로 하중을 걸면 항복점이 낮아지는 현상이 바우싱거 효과다. 코트렐 효과는 용질 원자가 전위 주위에 모여 전위를 고착시키는 현상으로 변형 방향과는 관계가 없다.

Si(규소)는 제강에서 산소와 결합해 탈산제로 쓰이며 강의 고온강도와 내열성을 높인다. P는 상온취성, S는 적열취성을 일으키는 유해 원소이고 Ni는 인성·내식성을 높이는 원소다.

재결정 온도는 융점이 낮은 금속일수록 낮아, Pb는 약 -3℃로 상온에서 이미 재결정이 끝난다. 그래서 납은 상온 가공이 곧 열간가공이 되며, W는 약 1200℃로 가장 높다.

적열취성은 S가 FeS를 만들어 결정립계에 그물 모양으로 퍼져 고온에서 깨지는 현상이다. Mn을 넣으면 황과 먼저 결합해 융점이 높은 MnS가 되어 슬래그로 떠오르므로 적열취성이 방지된다.

용접 열 사이클을 규정하는 인자는 최고 가열온도, 가열(승온) 속도, 고온에서의 유지시간, 냉각속도다. 용접 전의 최초 온도 자체는 열 사이클 곡선을 나타내는 인자에 들어가지 않는다.

용착부에 남은 비금속 개재물이 슬래그로, 피복제나 플럭스가 녹아 생긴 산화물이 위로 떠오르지 못하고 갇힌 것이다. 스패터는 용접 중 튀어 모재 표면에 붙은 금속 입자여서 용착부 내부의 비금속 물질이 아니다.

면심입방격자의 슬립면은 {111}면 4개, 각 면마다 슬립방향이 3개이므로 슬립계는 $4\times 3=12$개다. 슬립계가 많아 FCC 금속은 전연성이 뛰어나다.

크레이터 처리는 크레이터 균열을 막기 위한 대책이지 고온균열의 원인이 아니다. 아크길이 과대, 구속된 상태에서의 용접, 모재 오염은 모두 오스테나이트계 스테인리스강의 고온균열을 부르는 조건이다.

부식전류와 반대방향의 방식전류를 흘려 금속 전체를 음극으로 만드는 것이 전기방식(음극방식)이며, 보기 중 전류를 이용한 방식법은 유전양극 방식법뿐이다. 산화철 피복법·금속 용사법·부식억제제 첨가법은 부식환경을 차단하거나 반응을 억제하는 방법이다.

상온에서 강자성을 띠는 금속은 Fe, Ni, Co 세 가지뿐이며, 자기변태점(퀴리점) 위로 가열하면 상자성으로 바뀐다. Cu·Ag·Au·Zn·Sb·Bi는 강자성체가 아니다.

불림(normalizing)은 A3 또는 Acm 위로 가열한 뒤 공기 중에서 냉각해 조대해진 조직이나 냉간가공 조직을 미세하고 균일한 표준조직으로 되돌리는 열처리다. 담금질은 경화, 뜨임은 인성 회복, 침탄법은 표면 경화가 목적이다.

MnO는 CaO·MgO·FeO와 함께 염기성 산화물로 분류된다. SiO2는 대표적인 산성 산화물이고 Al2O3·Fe2O3는 중성(양쪽성) 산화물이다.

18Cr-8Ni를 기본으로 하는 오스테나이트계가 스테인리스강 중 내식성이 가장 좋고, 조직이 오스테나이트라 비자성이다. 마텐자이트계와 페라이트계는 모두 자성을 띤다.

담금질한 강을 급냉시켜 경화시킨다는 것은 담금질 자체의 설명이다. 뜨임은 담금질한 강을 변태점 이하에서 다시 가열해 잔류응력을 줄이고 인성을 되찾게 하는 처리이므로 급냉 경화와는 반대 방향이다.

핵 발생속도 N이 클수록 핵이 많이 생겨 결정립이 잘게 나뉘고, 성장속도 G가 클수록 결정립이 크게 자란다. 즉 결정립 크기는 G에 비례하고 N에 반비례하므로 보기 4는 관계가 뒤바뀌었다.

산화티탄은 아크 안정과 슬래그 생성을 맡는 성분이지 용착금속의 성분을 바꾸는 합금 첨가제가 아니다. 망간·실리콘·니켈 등은 용착금속의 강도와 인성을 조정하려고 피복제에 넣는 합금 첨가제다.

금속은 최외각 전자를 잃기 쉬워 이온화하면 양(+)이온이 된다. 열·전기의 양도체, 소성변형이 쉬움, 큰 비중과 금속광택은 금속의 공통 성질이 맞다.

원자 반지름이 아주 작은 C·N·H·B는 철 원자 사이의 빈틈에 끼어들어가 침입형 고용체를 만든다. Mn·Ni·Cr은 철 원자와 자리를 바꾸는 치환형 고용체다.

용접속도를 일정하게 유지하면 결정립 성장속도는 오히려 균일화 경향을 나타낸다. 성장속도는 본드부에서 거의 0이고 비드 중심선에 가까워질수록 커져 중심선에서 용접속도와 같아진다.

힐 균열(heel crack)은 필릿 용접 이음부의 루트 부분에 생기는 저온균열로, 모재의 열팽창·수축에 따른 회전변형(비틀림)이 주원인이다. 토 균열은 비드 지단부에, 루트 균열은 루트부 노치에 수소가 겹쳐 생긴다.

노치는 응력집중을 일으켜 균열의 출발점이 되므로 불연속부나 단면이 급변하는 곳에 노치를 두어서는 안 된다. 용접선의 집중·교차 회피, 중앙에서 바깥으로 향하는 용접순서, 압연 방향 고려는 모두 옳은 설계 지침이다.

샤르피 충격시험은 인성(취성 파괴에 대한 저항)을 재는 시험이라 연성 시험법에 들지 않는다. 코머렐 시험과 킨젤 시험은 노치를 준 용접부를 굽혀 연성을 평가하는 대표적인 용접 연성 시험이다.

토 균열은 비드 지단부(toe)의 언더컷과 응력집중에서 출발하는 저온균열이다. 따라서 언더컷이 생기지 않게 용접하고, 예열하거나 강도가 낮아 연성이 큰 용접봉을 써서 지단부의 변형 능력을 확보하는 것이 방지대책이다.

인장시험기로는 인장강도·항복점·연신율·단면수축률을 얻는다. 충격값은 샤르피나 아이조드 충격시험기로 시편을 단번에 때려 흡수에너지를 재야 하므로 인장시험기로는 측정할 수 없다.

점가열법은 이미 생긴 변형을 바로잡는 교정법이지 변형 방지법이 아니다. 용접 전에 쓰는 방지법은 억제법, 역변형법, 도열(냉각)법이다.

한 부분에서 몇 층을 쌓은 뒤 옆 부분으로 옮겨 전체가 계단(캐스케이드) 모양으로 이어지게 용착하는 방법이 캐스케이드법이다. 스킵(비석)법은 용접선을 여러 구간으로 나눠 띄엄띄엄 용접하는 방법이다.

완전 용입 맞대기 용접부는 길이 $l$, 두께 $t$인 직사각형 단면으로 보므로 $Z=\dfrac{l t^2}{6}=\dfrac{20\times 2^2}{6}=13.33\,\mathrm{cm^3}$이다. $\sigma_b=\dfrac{M_b}{Z}=\dfrac{9500}{13.33}=712.5\,\mathrm{N/cm^2}$

회전 변형은 판이 판면 안에서 벌어지거나 오므라드는 면내 변형이다. 가로 굽힘(각변형)·좌굴 변형·비틀림 변형은 판이 판면 밖으로 휘어지는 면외 변형이다.

응력이완법은 스트레인 게이지로 절단 시 해방되는 변형량을 재어 잔류응력의 크기를 수치로 구하는 정량적 방법이다. 부식법·경도에 의한 방법·자기적 방법은 잔류응력의 유무나 분포 경향만 알 수 있는 정성적 방법이다.

응력집중계수가 커지면 그 자리에서 피로균열이 시작되므로, 기계가공으로 비드 지단부를 매끄럽게 다듬어 응력집중계수를 낮춰야 피로강도가 올라간다. 잔류응력 완화, 외력과 반대방향의 응력 부여, 냉간가공에 의한 강도 상승은 모두 유효한 대책이다.

성질상 결함은 강도·연성·내식성 같은 재질 특성이 요구치에 못 미치는 결함으로, 강도 부족이 여기에 해당한다. 균열·기공·언더컷은 형상이나 조직에 나타나는 구조상 결함이다.

열특성 시험은 물리적 시험이지 조직을 들여다보는 시험이 아니다. 파면 시험, 현미경 조직 시험, 설퍼프린트법은 모두 조직과 성분 분포를 관찰하는 야금학적 시험법이다.

완전 용입 맞대기 이음은 목두께를 판 두께와 같게 보므로 $\sigma=\dfrac{P}{t\,l}$이다. $l=\dfrac{P}{t\,\sigma_a}=\dfrac{30000}{12\times 100}=25\,\mathrm{mm}$

용착금속 속에 갇힌 수소가 응고 후에도 빠져나가지 못해 파단면에 생기는, 물고기 눈처럼 반짝이는 둥근 부분이 은점(fish eye)이다. 피트는 비드 표면에 뚫린 작은 구멍, 선상조직은 파면이 서릿발 모양으로 나타나는 조직이다.

용접선이 교차하면 그 부분에 열영향과 잔류응력이 겹쳐 균열이 생기기 쉬우므로 교차는 피해야 한다. 뒷면 용입 부족 방지, 아래보기 자세 우선, 필릿보다 맞대기 이음 선택은 모두 옳은 지침이다.

투과도계(상질 지시기, IQI)는 지름이 조금씩 다른 가는 철사 7~10개를 나란히 배열한 게이지로, 사진에 몇 번째 선까지 나타나는지로 투과사진의 상질을 판정한다. 계조계는 농도차(콘트라스트)를 확인하는 기구다.

TIG 용접에서 판 두께 6~20 mm의 V형 맞대기 이음은 홈 각도를 보통 60~75°로 가공한다. 각도가 이보다 작으면 용가재를 넣을 공간과 아크 접근성이 부족해 용입 불량이 생기기 쉽다.

필릿 용접부를 선(line)으로 보면 폭 5 cm, 높이 10 cm인 직사각형 윤곽이다. 위·아래 용접선이 $2\times b\left(\dfrac{d}{2}\right)^2=2\times 5\times 5^2=250$, 좌·우 용접선이 $2\times \dfrac{d^3}{12}=\dfrac{2\times 10^3}{12}=166.7$이므로 $I=250+166.7\approx 416.7\,\mathrm{cm^3}$

피복제에 산화티탄을 약 35% 넣은 것은 고산화티탄계(E4313)이고, 저수소계는 석회석(CaCO3)과 형석을 주성분으로 한다. 저수소계는 수소량이 다른 봉의 1/10 수준이라 내균열성이 좋지만 흡습에 약해 300~350℃에서 1~2시간 건조해 써야 한다.

「산업안전보건기준에 관한 규칙」 제291조 제1항은 가스집합장치를 화기를 사용하는 설비로부터 5m 이상 떨어진 장소에 설치하도록 규정한다. 같은 규칙은 가스집합장치로부터 5m 이내에서 흡연·화기 사용·불꽃 발생 행위도 금지하고 있어 기준 거리가 동일하다.

테르밋 용접은 산화철 분말과 알루미늄 분말을 약 3~4:1로 섞은 테르밋제에 점화해, 알루미늄이 산화철을 환원하며 내는 반응열(약 2,800℃)로 생긴 용융철을 주형에 부어 접합한다. 전원이 필요 없어 레일·차축 등 대형 단면의 현장 보수에 쓴다.

압력조정기는 감압할 때 단열팽창으로 온도가 크게 내려가므로 빙결되지 않아야 한다. 나머지는 요구사항과 반대로, 조정기 동작은 예민해야 하고 조정압력은 용기 내 가스량이 줄어도 일정하게 유지되어야 하며, 조정압력과 방출압력의 차이는 작아야 한다.

아크출력은 $P_a = EI = 25 \times 400 = 10\,\mathrm{kW}$이고, 소비전력은 여기에 내부손실을 더한 $10+4=14\,\mathrm{kW}$이다. 따라서 $\eta = \dfrac{10}{14}\times 100 = 71.4\%$이며, 무부하 전압 80V로 계산한 43.8%는 효율이 아니라 역률이다.

플라스마 아크 용접은 직류 정극성을 주로 써서 모재 표면의 산화막을 깨뜨리는 청정작용이 없다. 그래서 융점이 높고 치밀한 산화피막이 덮이는 알루미늄합금에는 부적합하고, 탄소강·스테인리스강·니켈합금·티탄 등에는 널리 쓰인다.

용접전류가 만드는 자기장이 아크 주위에서 평형을 잃으면 아크가 한쪽으로 밀려 용접점을 벗어나는데, 이를 자기불림(아크쏠림, magnetic blow)이라 한다. 교류를 쓰거나 접지점을 용접부에서 멀리 두고 짧은 아크를 유지하면 줄일 수 있다.

일렉트로 가스 아크 용접은 CO2를 주 보호가스로 쓰고 Ar·He도 함께 쓴다. N2는 고온에서 용융금속에 녹아 질화물과 기공을 만들어 인성을 크게 떨어뜨리므로 보호가스로 쓰지 않는다.

설퍼프린트 시험은 브로마이드 인화지를 묽은 황산에 적셔 연마한 시험면에 밀착시키는 매크로 시험이다. 황화물이 내놓은 황화수소가 인화지의 은과 반응해 갈색 반점을 남기므로, 유황과 유화물의 함유량·분포 상태를 눈으로 판별할 수 있다.

홀더와 용접봉 심선은 충전부이므로 맨손으로 다루면 전격을 입는다. 반드시 마른 절연 가죽장갑을 끼고 취급해야 하며, 나머지 셋은 모두 옳은 전격 방지대책이다.

저수소계(E4316)는 석회석·형석을 주성분으로 해 용착금속의 수소량이 다른 계통의 약 1/10로 낮고 인성이 우수해 내균열성이 가장 좋다. 그래서 후판·고장력강·구속이 큰 이음처럼 균열이 우려되는 곳에 쓴다.

저항 납땜은 접합부에 전류를 흘려 생기는 저항열로 납재를 녹이는 방법으로, 전극으로 모재에 직접 통전하는 직접가열법과 탄소 블록 등 발열체의 열을 전하는 간접가열법 2종류가 있다. 가열 범위가 좁고 국부 가열이 되므로 스폿 용접이 어려운 금속의 접합에 적당하다.

서브머지드 아크 용접은 용제를 미리 살포한 뒤 와이어를 자동 송급하므로 직선의 긴 용접선에만 능률적이고, 용접선이 구부러지면 조작이 매우 어렵다. 나머지 셋은 SAW의 장·단점으로 모두 맞는 설명이다.

전자 빔 용접은 가속된 전자가 공기 분자와 충돌해 흩어지는 것을 막아야 하므로 $10^{-4}\,\mathrm{mmHg}$ 수준의 고진공 탱크 안에서 용접한다. 레이저 용접은 빛을 쓰므로 대기 중에서도 가능하다는 점이 다르다.

허용사용률은 $\text{허용사용률} = \left(\dfrac{\text{정격 2차 전류}}{\text{실제 용접전류}}\right)^2 \times \text{정격사용률}$로 구한다. 대입하면 $\left(\dfrac{300}{200}\right)^2 \times 40 = 2.25 \times 40 = 90\%$이다.

직류 역극성(DCRP)은 모재가 (−)극이 되어 전자가 모재에서 튀어나오면서 표면 산화피막을 깨뜨리는 청정작용을 낸다. 열의 약 30%만 모재에 들어가므로 비드 폭이 넓고 용입이 얕으며, 정극성은 반대로 용입이 깊고 비드가 좁으며 청정작용이 없다.

연삭 숫돌은 파손되면 파편이 회전 정면 방향으로 튀므로, 텅스텐 봉을 연마할 때는 보안경을 쓰고 숫돌 정면을 피해 비켜선 자세로 작업해야 한다. 나머지 셋은 모두 옳은 용접장비 취급 수칙이다.

용접 전류를 높이고 속도까지 빠르게 하면 용융지가 급랭해 용융금속 속의 가스가 미처 떠오르지 못하고 갇혀 기공이 된다. 나머지 셋(페인트 소각 제거, 용접봉 건조, 저수소계에 충분한 입열)은 모두 기공을 줄이는 조치다.

산소를 아세틸렌보다 많이 보내 $\mathrm{O_2}/\mathrm{C_2H_2}$ 비가 1보다 커지면 산화 불꽃(산소과잉 불꽃)이 된다. 불꽃 온도는 가장 높지만 산화성이라 강에 쓰면 산화물과 기공이 생기고, 아연 증발을 억제해야 하는 황동 용접에 제한적으로 쓴다.

저수소계는 피복제에 석회석·형석을 써서 흡습성이 매우 커 습기에 약하므로, 사용 전 300~350℃에서 1~2시간 건조해야 한다. 건조는 작업성을 나쁘게 하는 절차가 아니라 수소로 인한 기공·균열을 막는 필수 절차다.

아크는 전류가 커질수록 아크 기둥의 전리도가 높아져 저항이 줄고 전압이 오히려 낮아지는데, 옴의 법칙과 반대라서 부저항 특성(부특성)이라 한다. 수하 특성은 전류가 늘면 전압이 떨어지도록 만든 용접기의 외부특성이어서 아크 자체의 성질인 부특성과 구분된다.