개념 한 쪽
차체에 쓰이는 비금속계 재료는 판금 가공성과 냉간·열간 가공에 따른 조직 변화, 알루미늄 계열 합금의 경량성 및 비철금속의 용도 매칭을 중심으로 이해해야 한다고 본다.
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출제기준 단원 「차체 비금속재료」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 판금 재료 구비조건 판별 | 1 | 판금 가공에 적합한 재료 특성을 가리기 |
| 냉간가공 조직 판단 | 1 | 냉간 가공 시 결정립의 조직 변화를 설명하기 |
| 알루미늄 특성 비교 | 1 | 알루미늄의 물성(경량·용융점 등) 옳고 그름 판단하기 |
판금 가공용 재료는 소성 변형이 잘되고 전연성이 풍부해야 하며 항복점이 낮아야 가공성이 좋다고 본다. 반대로 탄성이 풍부하면 변형 후 원래대로 돌아가려는 스프링백이 발생하므로 판금 가공 재료의 구비 조건이 될 수 없다고 본다.
금속 판재를 냉간 가공하면 결정립이 가공 방향을 따라 길게 늘어나 섬유 조직을 형성한다고 본다. 이 섬유 조직은 가공 방향에 따른 이방성 및 가공 경화와 연관되므로 냉간 가공 후 재료의 성질 변화를 이해하는 핵심 개념이라고 본다.
알루미늄은 철보다 가볍고 열전도성과 전기전도성이 높은 금속이며 용융점은 철보다 낮아 약 660℃ 전후라고 설명한 바 있으므로, 알루미늄의 경량성과 상대적 낮은 용융점이 차체 재료로서의 선택 기준이 된다고 본다. 알루미늄에 구리·마그네슘·망간을 합금한 두랄루민은 비중에 비해 강도가 커 항공기나 자동차 구조재에 활용되는 대표적 합금이라고 본다.
스테인리스강은 철(Fe)에 크롬(Cr)을 12% 이상 합금하면 표면에 부동태 피막이 형성되어 부식 방지 특성을 갖는 강으로 정의된다고 본다. 이 성질은 차체에서 부식 저항이 요구되는 부위의 재료 선정에서 중요한 판단 기준이 된다고 본다.
재료기호 표기에서는 예로 SM40C의 '40'이 탄소 함량 0.40%를 의미한다고 정리된 바 있으므로, 재료 기호의 숫자가 탄소 함량을 나타낼 때가 있음을 숙지해야 한다. 또한 경도는 재료가 다른 물체에 의해 긁히거나 압입되는 데 저항하는 단단한 정도로 정의된다고 본다.
판금가공 관련 보기에서 '탄성이 풍부해야 한다'는 선지가 나오면 이는 스프링백을 유발하므로 정답이 될 수 없다고 본다. 냉간 가공 관련 문항에서는 섬유 조직 형성이 핵심 포인트이므로 입상 조직, 편상 조직 등과 대비하여 섬유 조직을 선택해야 한다고 본다. 알루미늄 특성 관련 보기에서 용융점이 철보다 높다고 쓰여 있으면 이는 알루미늄 특성과 반대되므로 오답으로 처리해야 한다고 본다.
판금가공용 재료의 구비조건이 될수 없는 것은?
정답 ② · 판금 가공용 재료는 가공 시 가해지는 외부의 힘에 의해 파괴되지 않고 소성 변형을 일으켜 원하는 형태로 쉽게 변형되어야 하므로, 소성과 전연성이 풍부하고 항복점이 낮아야 합니다. 반면에 탄성이 풍부한 재료는 외부 하중을 제거했을 때 원래의 형태로 되돌아가려는 성질(스프링백 현상)이 강하여 판금 성형 작업을 어렵게 만듭니다.
판금 가공 재료는 변형 후 원래대로 돌아가려는 탄성이 적어야 하므로 탄성이 풍부한 것은 구비 조건이 아니다.
금속 판재를 냉간 가공하면 결정입자는 어떤 조직으로 되는가?
정답 ② · 문항은 금속 판재를 냉간 가공했을 때 결정립 조직이 어떻게 변하는지를 묻고 있다. 냉간 가공은 결정립을 가공 방향으로 늘려서 길게 변형시키므로 섬유 조직이 형성된다.
금속 판재를 냉간 가공하면 결정립이 변형 방향을 따라 길게 늘어나 섬유 조직을 형성합니다.
알루미늄의 특성으로 틀린 것은?
정답 ① · 문항은 알루미늄의 물성에 대해 옳지 않은 설명을 찾는 문제이다. 알루미늄은 철보다 용융점이 현저히 낮아(약 660℃) 용융점이 더 높다는 서술은 틀리다.
알루미늄은 철보다 용융점이 낮고(약 660℃), 무게는 약 1/3이며 열전도율과 전기전도도도 철보다 높은 편이다.
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