기술지도사 기계분야 2015년 제 30차 기출문제 기계공작법(풀이)

기술지도사 기계분야 2015년 제 30차 기출문제

 

기계공작법

 

1. 주조와 주물사에 관하여 다음 물음에 답하시오. (30점)

 

(1) 주조, 원형, 조형(molding) 에 관하여 각각 설명하시오.( 10점)

① 주조 : 금속재료를 가열 용해한 것을 주형 내에 주입하여 냉각, 응고시켜 소정의 형태로 만드는 것

② 원형 : 주조 공정에서 주형을 만드는 모형

③ 조형 : 원형을 주물사에 묻고 다진 후 원형을 제거하여 공간을 만들고 이 공간에 용융금속이 들어갈 통로나 기타 주조에 필요한 부분을 설치하여 주형을 만드는 과정

 

(2) 주조의 장점과 단점을 각각 5가지 쓰시오. (10점)

장점

① 형상과 치수가 동일한 제품의 대량생산

② 복잡한 형상, 다른 가공에서 불가능한 내부형상의 제품 제작이 가능

③ 제품의 이음새가 없고, 비교적 견고함

④ 크기, 모양, 무게 제약이 별로 없다.

⑤ 니켈, 크롬, 몰리브덴 등의 합금원소를 용융단계에서 추가할 수 있다.

⑥ 생산 공정이 단순하다.

⑦ 2차 가공이 거의 필요없는 제품을 생산

⑧ 대량생산이 가능하기 때문에 가공비 절감

단점

① 기계적 성질이 저하

② 응고 시 수축에 의해 치수 정밀도 저하

③ 재질이나 설질이 불균일한 상태로 생산될 수 있음

④ 작업 환경이 좋지 않은 3D 산업

⑤ 표면이 거칠다.

⑥ 단조품에 비해 기계적 성질이 떨어짐

⑦ 소량 생산 시 제조원가가 높다

 

 

(3) 주물사의 구비조건 5가지를 쓰고 그 개념을 설명하시오. (10점)

① 내화성,

: 고온의 용융된 금속에 견딜수 있고, 고온에도 화학적인 변화가 없어야 한다.

② 통기성

: 냉각 중에 발생하는 개스의 배출이 용이하도록 통기성이 좋아야 한다.

③ 보온성

: 열전도율이 낮아 서냉 할 수 있도록 열을 보호해야한다.

④ 강도와 경도

: 용융된 금속은 중량이 무거워서 그 압력을 견딜 수 있는 강도와 경도를 가지고 있어야 한다.

⑤ : 주물 표면에서 이탈 용이,

주물이 냉각된 후 모래를 털어낼 때 잘 털어지고, 아름답고 매끈한 주물표면이 얻어질 수 있는 재질

⑥ 성형성

: 주형제작이 용이하여야 한다.

⑦ 저렴한 가격

: 반복적으로 사용이 가능하고 구입이 용이하여 원가를 줄일 수 있는 재료

 

 

 

2. 프레스 가공에 관하여 다음 물음에 답하시오. (30점)

 

(1) 프레스 가공의 특징 3가지만 쓰시오. (9점)

장점

① 제품의 강도가 높고 경량이다.

② 제품의 정도가 높고 균일

③ 생산성이 높다

④ 정밀한 제품을 대량 생산이 가능

⑤ 다른 생산법에 비해 높은 기량이 필요치 않아 가공이 쉽다.

단점

① 고가의 프레스 금형이 필요하다.

② 금형 제작기간이 길어 제작기간이 오래 걸린다.

③ 다품종 소량생산에서는 생산원가가 높다

④ 위험성이 높은 작업이기 때문에 안전대책이 필요하다.

⑤ 부품의 종류에 따라 적합한 프레스 기계가 필요하다.

 

(2) 전단가공(Shearing)의 종류 4가지를 쓰고 각각을 설명하시오. (12점)

① 피어싱(펀칭) : 제품을 사용하고자 하는 소재에 구멍작업

② 블랭킹 : 소재로부터 정해진 형상을 절단해내서 사용하는 작업

③ 베벨 시어링 :

④ 트리밍 : 성형된 제품의 불규칙한 가장자리를 절단하는 작업

⑤ 세이빙 : 전단된 블랭크재의 단면을 평평하게 가공하기 위해 다시 한 번 전단작업

⑥ 슬로팅 : 판재 중앙부에 가늘고 긴 홈을 절단(피어싱과 유사)

⑦ 노칭 : 소재의 가장자리로부터 원하는 형상을 절단하는 것(절단한 윤곽이 폐곡선을 이루지 않음)

⑧ 전단(샤링) : 전단기로 재료의 일부를 전단하는 작업

⑨ 슬리팅 : 판재의 일부에 가는 절입선을 가공하거나, 넓은 판재를 일정한 간격으로 좋은 코일 또는 스트립으로 가공하는 작업

 

(3) 스피닝(Spinning) 가공방법에 관하여 설명하시오. (9점)

: 선반의 주축대에 성형을 위한 형을 장착하고 여기에 소재원판을 심압대로 고정하여 회전하면서 롤 등으로 눌러 천천히 이송하므로서 형의 윤곽대로 제품을 가공하는 방법

① 재료는 연성이 있으면 되고, 순알류미늄을 가공이 쉬우며 저탄소강은 5m, 스테인레스강은 3mm 정도까지도 가능

② 판재의 두께를 훑어서 얇게 하면서 용기는 만드는 것을 시어스피닝이라고 한다.

③ ④⑤

 

참고

굽힘가공

① 컬링: 판 또는 용기의 가장자리부에 원형 단면의 테두리를 만드는 것

② 시밍 : 2장의 판재의 단부를 굽히면서 겹쳐 눌러 접합하는 가공

③ 밴딩 : 굽힘작업의 총칭으로 V형, U형, L형 굽힘, 채널굽힘, 시밍도 여기에 속함

④ 버링: 평판에 구멍을 뚫고 그 구멍보다 큰 직경을 가진 펀치를 밀어넣어 구멍에 플랜지를 만드는 가공

⑤ 플랜징 : 소재의 단부를 직각으로 굽히는 작업

 

드로잉가공

① 드로우잉 : 펀치로 소재 또는 반완성제품을 형에 밀어 넣어 용기 모양의 물체를 만드는 가공

② 재드로잉 : 용기의 직경을 감소시키며 깊이를 증가 시키는 것

③ 아이로닝 : 제품의 측벽 두께를 얇게 하면서 제품의 높이를 높게 하는것

 

성형가공

: 소재를 불규칙적으로 변형시켜 필요한 형상을 얻는 복합가공법

① 리스트라이킹 - 전공정에서 만들어진 형상을 보다 정확하게 하기 위한 작업

② 엠보싱 : 재료의 두께 변화없이 비교적 얇을 돌기를 만드는 것

③ 비딩 : 재료에 돌기를 만드는 것

④ 프렌징 : 반완성품에 엣지를 세우는 것

⑤ 엑스펜딩 : 원통의 내경을 넓히는 것

⑥ 죠글링 : 소재를 겹칠 때 표면이 평평하게 되도록 만드는 가공

⑦ 커어링 : 재료의 엣지를 둥글게 만드는 것

⑧ 시이밍 : 재료의 엣지를 둥글게 돌려서 접는 것

⑨ 벌징 : 원통형의 부품 중앙을 불룩하게 만드는 것

⑩ 버어링 : 구멍에 플랜지를 세우는 것

⑪ 네킹 : 원통형 부품의 오물게 하는 것

⑫ 플래트닝 : 재료이 표면을 평평하게 하는 것

 

압축가공

① 압인 : 재료를 밀폐된 금형 속에서 강하게 눌러 금형과 같은 모양을 재료의 표면에 만드는 정밀 단조 가공

② 마킹 : 재료의 일부분에 마크 또는 문자를 각인하는 가공

③ 업세팅 : 재료를 상하방향으로 압축하여 높이를 줄이고 단면을 넓히는 가공

④ 스웨이징 : 지랴를 반경 방향으로 압축하여 직경이나 두께를 줄여서 길이나 폭을 넓히는 작업

⑤ 헤딩 : 원기둥 재료의 일부를 상하로 압축하여 볼트, 리벳등과 같이 부품의 머리를 만드는 것(일종의 업세팅)

⑥ 압출 : 다이 속에 재료를 넣고 펀치로 재료를 압축하면 다이의 구멍(전방압출) 또는 펀치와 다이사이의 틈 (후방압출)로 재료가 유동하여 원하는 형상을 만드는 가공

⑦ 충격압출 : 치약 튜브와 같은 얇은 벽의 깊은 용기를 만들 때 적용하는 후방압출일종

 

 

3. 바이트의 절삭날 형상에서 경사각(rack angle)과 여유각(relef angle) 에 관하여 설명하시오 (10점)

① 경사각 : 수평면(바이트의 수평면)과 절삭날의 상면과 이루는 각으로 상면경사각과 측면 경사각이 있다. 상면경사각이 크면 칩의 유동이 원활하고 침이 균이함녀 가공면의 정밀도가 높고, 측면 경사각이 크면 절인이 예리하게 되어 칩이 절인으로부터 멀리 유동한다. 경사각이 크면 가공면은 양호하나 절인이 약해진다.

② 여유각 : 저면에 수직인 평면과 바이트가 이루는 각으로 전면 여유각과 측면여유각이 있으며 가공물과의 마찰을 방지해 준다. 여유각이 크면 절인이 약해진다.

 

4. 절삭가공의 연삭작업에서 입자. 결합제, 기공을 연삭숫돌의 3요소라고 하고, 3요소는 5가지의 인자로 구성되어 있는데, 그 구성 인자 5가지를 쓰시오. (10점)

구성인자 = 품질표시법

① 입자(의 종류) : 탄화규소(SiC-G,GC), 산화 알류미늄(AL2O3-WA,A),다이야몬드 등

② 입도 : 입자의 굵기로 메시로 표시, 숫자로 나타내며 숫자가 높을수록 미세하다.

③ 결합도: 입자의 결합상태 알파벳 E~Z까지, E쪽이 무르고, Z쪽이 단단하다.

④ 조직 : 단위 체적당 입자의 수로 표시, 0~12로 표시, 0쪽이 치밀, 12쪽이 황조

⑤ 결합제 : 숫돌입자를 결합는 본드의 종류, (비트리파이트-V, 실리케이트-S 외)

 

 

5. 일반적인 용접 특징의 장점과 단점을 각각 5가지 쓰시오. (10점)

장점

① 이음 효율이 높고, 기밀유지가 용이하다.

② 재료가 절약되면 제품 경량화가 가능

③ 복잡한 구조물의 제작이 용이하며 제작비를 절감

④ 용접작업 시 소음이 적다.

⑤ 두께에 관계없이 가능하다(두꺼우면 작업 난이도가 있다.)

⑥ 작업이 비교적 간단하여 작업자동화가 용이하다.

⑦ 소량생산에 적합하며 제작기간이 단축된다.

⑧ 제작비 설비비가 상대적으로 저렴하다.

⑨ 용접공 양성이 비교적 쉽다.

단점

① 잔류응력이 발생

② 열에 의한 변형과 수축 발생

③ 작업자의 능력에 따라 품질 좌우

④ 저온 취성이 생길 우려가 많다.

⑤ 용접부의 품질검사가 곤란

⑥ 응력집중이 발생하거나 노치부에 균열 발생이 쉽다.

⑦ 진동을 감쇠하는 능력 부족

⑧ 고열이 발생하기 때문에 보호장구 필요

 

 

6. 절삭유제 (cutting fluids)의 기능(작용)과 구비조건에 관하여 각각 5가지를 쓰시오. (10점)

기능

① 마찰을 감소시키고 (윤활성)

② 절삭부의 온도를 낮추고 (냉각성)

③ 칩의 제거 (세척성)

④ 가공면 조도 향상

⑤ 공구수명 연장

⑥ 구성인성 방지

⑦

 

구비조건

① 냉각성이 커야 한다.

② 윤활성이 커야 한다.

③ 부식성이 없어야 한다.

④ 화학적, 물리적 안정성

⑤ 냄새 및 독성이 없어야 한다.

⑥ 고온에서 쉽게 연소하지 않고 연기를 발생하지 않아야 한다.

⑦ 칩과 쉽게 분리될 수 있도록 저 점도 이어야 한다.