[9급 지방직 기계일반] 12년 1회차 기출문제 정답·해설 페이지

오스테나이트 상태에서 급랭하면 마르텐사이트(martensite)가 생성된다.
급랭하면 탄소가 확산할 시간이 없어 고용된 채 무확산 변태(전단형 변태)가 일어나고, 과포화 고용체인 단단하고 취약한 조직이 된다.
시멘타이트(cementite): 철과 탄소의 화합물($\mathrm{Fe_3C}$)로, 급랭으로 생기는 변태 조직이 아니다.
펄라이트(pearlite): 서서히 냉각(서랭)할 때 페라이트와 시멘타이트가 층상으로 석출된 조직이다.
베이나이트(bainite): 펄라이트 생성 온도와 마르텐사이트 생성 온도 사이에서 항온 유지(항온변태)할 때 생기는 조직이다.

옳지 않은 것은 냉간가공도가 클수록 재결정 온도가 높아진다는 설명이다.
냉간가공도가 클수록 내부에 축적된 변형 에너지가 커서 재결정의 구동력이 증가하므로 재결정 온도는 낮아진다.
가공도가 클수록 재결정 핵 생성 자리가 많아져 재결정 입자는 작아진다.
재결정은 원자 확산에 의해 진행되므로 온도뿐 아니라 유지 시간의 함수이다.
가공으로 생긴 선택적 방향성(집합조직)은 재결정 후에도 유지되는 경향이 있다.

옳지 않은 것은 기어 B의 전달 동력이 기어 A의 2배라는 설명이다.
맞물린 기어는 손실을 무시하면 전달 동력이 같다. 회전속도가 2배가 되는 대신 토크가 절반이 되어 동력 $H=T\omega$는 변하지 않는다.
피치원 원주속도가 같으므로 $\omega_A D_A=\omega_B D_B$에서 지름이 절반인 B의 각속도는 A의 2배이다.
서로 맞물리는 기어는 이의 크기가 같아야 하므로 모듈이 같다.
$D=mZ$이고 모듈이 같으므로 지름이 절반인 B의 잇수는 A의 절반이다.

전위기어의 목적이 아닌 것은 최소잇수 증가이다.
전위기어는 언더컷을 방지하여 더 적은 잇수까지 사용할 수 있게(최소잇수 감소) 하는 것이 주된 목적 중 하나이다.
전위량을 조절하면 표준 중심거리와 다른 중심거리로 자유롭게 맞출 수 있다.
이뿌리가 두꺼워져 이의 굽힘 강도가 증가한다.
물림 조건을 조절하여 물림률을 증가시키는 것도 사용 목적으로 꼽힌다.

관재 내부에 액체 압력을 가해 성형하는 방법은 하이드로포밍(hydroforming)이다.
강관이나 압출튜브를 금형에 넣고 내부에 고압의 액체를 가해 금형 형상대로 팽창시키므로, 자동차 프레임 등 복잡한 중공 부품을 일체로 만들 수 있다.
롤포밍(roll forming): 여러 단의 롤 사이로 판재를 연속 통과시켜 단면 형상을 만드는 방법이다.
인베스트먼트 주조(investment casting): 왁스 모형에 내화물을 입혀 주형을 만드는 정밀 주조법이다.
플랜징(flanging): 판재의 가장자리를 굽혀 테두리(플랜지)를 만드는 굽힘 가공이다.

옳지 않은 것은 가단주철이 시간과 비용이 적게 드는 공정이라는 설명이다.
가단주철은 백주철을 장시간 풀림 열처리하여 시멘타이트를 분해·흑연화시켜 얻으므로, 열처리 시간이 길고 비용이 많이 든다.
열처리로 시멘타이트가 줄거나 없어져 백주철보다 연성이 좋아진다.
흑연이 회주철의 날카로운 편상이 아닌 덩어리(괴상) 모양이라 응력집중이 작아 연성이 증가한다.
주철 중에서 파단 시 단면감소율이 상당할 정도로 연성이 우수하다.

옳지 않은 것은 질화법이 침탄경화법보다 가열 온도가 높다는 설명이다.
질화법은 침탄법보다 낮은 온도(변태점 이하)에서 처리하므로 변형이 적은 것이 장점이다.
질화층은 질화물에 의해 침탄층보다 경도가 높다.
질소의 확산이 느려 경화층이 침탄법보다 얇다.
질화 자체로 경화되므로 처리 후 담금질이 필요 없다.

비틀림 각은 원래의 1/8배로 줄어든다.
비틀림 각 공식은 $\theta=\dfrac{TL}{GJ}$이고, 원형 단면의 극단면 2차 모멘트는 $J=\dfrac{\pi r^4}{2}$로 반지름의 4제곱에 비례한다.
길이 2배, 반지름 2배를 대입하면 $\dfrac{\theta_2}{\theta_1}=\dfrac{2}{2^4}=\dfrac{2}{16}=\dfrac{1}{8}$이다.

처짐은 1/8배, 최대 전단응력은 1/2배가 된다.
처짐 공식은 $\delta=\dfrac{8PD^3n}{Gd^4}$로 평균 지름의 세제곱에 비례하므로 $\left(\dfrac{1}{2}\right)^3=\dfrac{1}{8}$이다.
전단응력 공식은 $\tau=\dfrac{8PD}{\pi d^3}$로 평균 지름에 비례하므로 $\dfrac{1}{2}$배이다.

옳지 않은 것은 피니언공구로는 내접기어 가공이 불가능하다는 설명이다.
기어 모양의 피니언 커터를 쓰는 기어 셰이퍼(펠로즈식)는 공구가 왕복하며 창성하므로 내접기어도 가공할 수 있다. 오히려 호브로는 내접기어를 가공하기 어렵다.
주조법은 제작비가 저렴하지만 치형 정밀도가 떨어진다.
전조법은 전조공구로 소재를 압박하며 회전시켜 소성변형으로 치형을 만든다.
호빙은 호브가 회전하며 기어축 방향으로 이송하고, 소재 기어는 이에 맞추어 회전하며 창성 절삭된다.

칩이 날 끝에 응착하여 단단해진 것은 구성인선(built-up edge)이다.
연성 재료를 절삭할 때 날 끝의 고온·고압으로 칩 일부가 가공경화된 채 붙어 발생→성장→분열→탈락을 반복하며, 치수 정밀도와 표면 거칠기를 나쁘게 한다.
채터링(chattering): 절삭 중 공구와 공작물 사이에 생기는 떨림(진동)이다.
치핑(chipping): 충격 등으로 날 끝이 미세하게 깨져 떨어지는 공구 손상이다.
플랭크(flank): 공구의 여유면을 가리키는 명칭으로, 응착 현상이 아니다.

축압기의 기능이 아닌 것은 유속의 증가이다.
축압기는 유압유를 압력 상태로 저장하는 용기로, 에너지 축적과 압력 변동 흡수가 주 기능이며 관로의 유속을 높이는 장치가 아니다.
펌프 토출의 압력 맥동을 흡수하여 완화한다.
밸브 급폐쇄 등으로 생기는 충격압력(서지압)을 흡수한다.
유압 에너지를 축적해 두었다가 보조 동력원이나 비상 동력원으로 사용한다.

옳지 않은 것은 주형재료보다 용융점이 높은 금속에도 적용할 수 있다는 설명이다.
다이캐스팅은 금속 금형에 용탕을 고압으로 주입하므로, 금형보다 용융점이 높은 금속은 금형을 손상시켜 적용할 수 없고 주로 알루미늄·아연·마그네슘 등 저융점 합금에 쓰인다.
금형 표면이 정밀하게 전사되어 치수 정밀도와 표면이 좋아 후가공이 줄어든다.
고압으로 가압 응고되므로 조직이 치밀하다.
고가의 금형과 기계 용량 때문에 제품 크기와 금형 구조에 한계가 있다.

필요한 최소 제동력은 150 N이다.
드럼 표면의 제동력과 토크의 관계는 $T=F\times\dfrac{D}{2}$이므로 최소 제동력은 $F=\dfrac{2T}{D}$이다.
단위를 맞추면 $T=4500\,\mathrm{N\cdot cm}$, $D=600\,\mathrm{mm}=60\,\mathrm{cm}$이다.
$F=\dfrac{2\times4500}{60}=150\,\mathrm{N}$

전극이 소모되지 않는 아크 용접법은 TIG(tungsten inert gas) 용접법이다.
TIG 용접은 융점이 매우 높은 텅스텐 전극으로 아크만 발생시키고, 필요하면 용가재를 따로 공급하는 비소모식 용접이다.
피복 아크 용접법: 피복제를 바른 용접봉이 전극이자 용가재로 녹아 소모된다.
서브머지드 아크 용접법: 용제 속에서 연속 공급되는 와이어 전극이 녹아 소모된다.
MIG 용접법: 연속 공급되는 금속 와이어가 전극이자 용가재로 소모된다.

공작물과 공구 모두 회전하지 않는 것은 브로칭 머신이다.
브로칭은 많은 날이 단계적으로 배열된 브로치를 직선 운동으로 밀거나 당겨 키홈·스플라인 등을 한 번에 가공한다.
밀링 머신: 다인 공구인 밀링 커터가 회전하며 절삭한다.
호닝 머신: 혼(숫돌)이 회전 운동과 왕복 운동을 함께 한다.
원통 연삭기: 숫돌과 공작물이 모두 회전한다.

하향절삭에 대해 옳지 않은 것은 날 끝의 마모가 크다는 설명이다.
하향절삭은 날이 두꺼운 칩부터 파고들어 상향절삭처럼 미끄러지는 구간이 없으므로 날 끝 마모가 적어 공구수명이 길다.
절삭력이 공작물을 테이블 쪽으로 눌러 주므로 공작물 고정이 간단하다.
날의 미끄럼이 적어 절삭면이 깨끗하다.
절삭 저항이 작아 동력 소비가 적다.

옳은 것은 방전가공은 부도체, 전해가공은 양도체의 가공액을 쓴다는 설명이다.
방전가공은 전극과 공작물 사이 절연액이 절연 파괴되며 생기는 스파크 방전을 이용하므로 등유·탈이온수 같은 부도체 가공액이 필요하다.
전해가공은 공작물을 양극으로 하여 전기화학적 용해로 가공하므로 전류가 흐르는 전해액(양도체)을 사용한다.

최소 절삭동력은 0.1π kW이다.
절삭속도는 $v=\dfrac{\pi DN}{60}=\dfrac{\pi\times0.05\times2000}{60}=\dfrac{5\pi}{3}\,\mathrm{m/s}$이다.
절삭동력은 $H=Fv=60\times\dfrac{5\pi}{3}=100\pi\,\mathrm{W}=0.1\pi\,\mathrm{kW}$이다.

옳지 않은 것은 작동유가 압축성이어야 한다는 설명이다.
유압은 압력을 즉시 전달해야 하므로 작동유는 비압축성이어야 하며, 압축성이 크면 응답이 늦고 동력 전달 효율이 떨어진다.
화재 위험을 줄이기 위해 인화점과 발화점이 높아야 한다.
원활히 유동하고 누설을 막을 수 있도록 적절한 점도가 유지되어야 한다.
산화·변질이 적도록 화학적으로 안정해야 한다.