기술지도사 기계분야 2018년 제 33차 기출문제 기계공작법(풀이)

기술지도사 기계분야 2018년 제 33차 기출문제

 

기계공작법

 

1. 특수용접에 관하여 다음 물음에 답하시오 (30점)

(1) 서브머지드 아크용접(submerged arc welding) 방법에 관하여 설명하고 적용되는 대상 2가지만 쓰시오.(10점)

원리 : 아크가 보이지 않는 상태에서 용접이 진행된다고 일명 잠호용점이라고 한다.

입상의 미세한 용제를 용접부에 산포하고, 그 속에 전극 와이어를 연속적으로 공급하여 용제 속에서 모재와 와이어 사이에 아크를 발생하면서 이동 대차에 의해 주행하는 자동 용접 방식이다.

적용 : 선박용접, 제관, 교량, 차량,

정점:① 산화나 질화 방지

② 균질하게 비드가 형성되므로 고품질

③ 와이어에 대전류가 흐를 수 있고, 열의 발산이 적어 수동용접에 비하여 용입이 깊고, 매우 능률적이다.(수동용접의 10배 정도)(후판의 용접에 적당하다.)

 

(2) MIG 용접방법에 관하여 설명하고 장점 3가지만 쓰시오 (10점)

불활성 가스 금속 아크 용접

: 소모성 와이어를 일정한 속도로 모재에 송급하면서 와이어를 통해 전류를 통전하여 와이어와 모재 사이에 아크를 발생시켜 용접하는 방법으로 아르콘 가스와 같은 불활성 가스분위기 속에서 용접을 한다.

장점 : ① 용접봉을 갈아 끼우는 작업이 불필요하기 때문에 능률적이다

② 슬래그 제거 시간이 절약된다.

③ 용접 재료의 손실이 적으며, 용착효율이 95% 이상이다.

④ 전류 밀도가 높기 때문에 용입이 깊다.

⑤ 용착 금속의 기계적 성질 및 금속학적 성질이 우수하다.

⑥ 가시 아크이므로 시공이 편리하다.

⑦ 산화, 질화등을 방지 할 수 있다.

⑧ 아크가 극히 안정되고, 스패터가 적다.

단점 : ① 용접장비가 무거우며 이동이 불편하다.

② 구조가 복잡, 고장이 비교적 많고, 가격이 비교적 비싸다.

③ 토치가 용접부에 접근하기 곤란한 조건에서는 용접이 불가능할 경우도 있다.

④ 옥외 작업 시 별도의 방풍 장치를 하여야 한다.

 

(3) TIG 용접방법에 관하여 설명하고 장점 3가지만 쓰시오(10점)

불활성가스 텅스텐 아크용접 (일명 TIG용접)

: 아르콘이나 헬륨 등 고온에서도 금속과 반응하지 않는 불활성 가스 분위기 속에서 텅스텐 전극봉과 모재 사이에 아크를 발생시키고, 요가재를 공급하여 용접하는 방식

장점 : ① 피복제 및 플럭스가 필요하지 않다.

② 열의 집중이 좋아 용접능률이 높다

③ 용접의 품질이 우수하다.

④ 전극의 수명이 비교적 길다.

⑤ 아크가 극히 안정되고 스패터가 없다.

⑥ 산화 질화등을 방지할 수 있다.

단점 : ① 슬래그가 생성되지 않아 냉각속도가 빨라 금속의 조직 및 기계적 성질의 변화가 생길 수 있다.

② 옥외 작업 시 풍속의 영향을 받을 수 있다(방풍대책 필요)

③ 용접 속도가 비교적 느리다.

 

 

2. 컴퓨터응용가공에 관하여 다음 물음에 답하시오(30점)

(1) CNC 공작기계를 범용 공작기계와 비교하여 장점 5가지만 쓰고 설명하시오(15점)

장점 : ① 다품종 소량생산에 적합하다.

② 숙련이 불필요하고, 미숙련자도 작업이 가능하다.

③ 복잡한 형상의 가공이 용이

④ 정밀도 향상

⑤ 특별한 치공구의 불필요

⑥ 공정관리가 용이

⑦ 가공 시간의 단축 (범용의 1/10~1/50)

⑧ 불량률 감소

⑨ 설계치수의 변경이 용이

⑩ 작업자 한 명이 여러대의 기계를 운전 가능

 

(2)서보기구 (servo mechanism)회로방식 4가지를 쓰고 설명하시오. (10점)

① 개방회로 방식 : 피드백 장치 없이 스태핑 모터를 사용한 방식

② 반 폐쇄회로 방식 : 타코 제너레이터에서 속도를 검출, 엔코더에서 위치를 검출하여 피드백하는 제어방식, 오차보정 불가능

③ 폐쇄회로 방식 : 타코 제너레이터에서 속도를 검출, 스케일에서 위치를 검출하여 피드백시키는 방식, 오차보정이 가능, 대형기계에 주로 사용

④ 복합회로 방식: 반폐쇄회로 방식과 폐쇄회로 방식을 결합, 고정밀도로 제어하는 방식, 고정밀도를 요구하는 기계에 사용

 

(3) 절대지령과 증분지령에 관하여 설명하시오(5점)

절대지령 : 프로그램의 원점을 기준으로 직교좌표계의 좌표값을 입력하는 방식(G90)

증분지령 : 현재의 공구 위치를 기준으로 끝점까지의 X, Y, Z의 증분값을 입력하는 방식이다. (G91)

 

 

 

3. 원심주조법(centrifugal casting) 의 방법에 관하여 설명하고 장점 4가지만 쓰시오(10점)

회전하는 원통주형내에 용탕을 넣고, 300~3000rpm으로 회전시켜 원심력에 의하여 주형 내면에 압착응고하도록 하여 관, 실린더 라이너 피스톤링, 브레이크 링, 차륜과 같은 중공주물을 만드는 주물법

장점 :

① 코어가 필요없다

② 합금의 선택에 제한이 거의 없다.

③ 큰 원심력의 작용하에 응고하기 때문에 조직이 치밀하다.

④ 기포나 용재의 개입이 적다

⑤ 탕구, 라이져, 압탕구가 필요없다.

⑥ 응고중 수축을 억제하는 것이 없기 때문에 잔류응력이 거의 없다.

단점

① 주형을 회전시키기 위한 장치가 필요하다.

② 주물의 내측부에 불순물이 포함된다.

 

 

 

4. 연삭숫돌에 발생하는 눈메움(loading) 현상에 관하여 설명하고 발생원인 3가지만 쓰시오(10점)

눈메꿈: 결합도가 높은 숫돌에 구리와 같이 연한 금속을 연삭할 때, 숫돌의 기공에 칩과 숫돌의 부스러기가 들어가 기공이 막혀 연삭작업의 불량이 일어나는 현상

발생원인

① 숫돌의 결합도가 단단하다. - 무른 결합도의 숫돌로 한다.

② 입도가 작다 - 거친 입도의 숫돌 사용

③ 조직이 치밀하다. - 거친 조직의 숫돌 선택

④ 드레싱이 불충분 - 더욱 예리한 다이아몬드 사용하여 드레싱

⑤ 절삭유가 부적당하다. - 절삭유를 바꾼다.

⑥ 공작물의 원주속도가 부적당하다. - 원주속도를 적당하게 조정한다.

 

 

5. 주조공정에서 모형제작 시 고려사항에 관하여 다음 물음에 답하시오.(10점)

(1) 수축여유 (shrinkage allowance) 에 관하여 설명하시오(5점)

용융금속은 주형내부에서 응고, 냉각 과정에서 수축하게 된다 그러므로 주형을 수축량만큼 크게 만들어야 하므로 수축여유를 고려한 연척이라고 하는 주물자를 사용하여 모형을 제작하여야 한다. 수축률은 재질에 따라 다르며 주철의 경우 0.8~1.0%, 주강의 경우 1.5~2.0 정도이다.

(2) 덧붙임(stop off) 에 관하여 설명하시오. (5점)

주물의 두께가 균일하지 않거나 형상이 복잡하여 용융금속의 응고, 냉각 속도가 달라지므로 내부응력의 차이가 생겨 변형되거나 균열이 발생한다. 이를 방지하기 위해 덧붙임을 두어 주형을 제작하고 주조 후에는 이를 제거한다

 

 

 

6 프레스 가공에서 스프링백 (spring back)에 관하여 설명하시오(10점)

프레스 가공 시 가공이 완료되어 외력을 제거하면 소성이 일어났다 하여도 탄성에 의하여 원형으로 회복되려는 현상으로 굽힘각이 다소 감소하게 된다.

스프링백은 일반적인 조건에서 아래와 같을 때 크다

① 경도가 클수록

② 굽힘 반지름이 클수록

③ 구부림 각도가 클수록

④ 판재의 두께가 얇을 수록