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공학 문제해결/재료*제작

주물사의 통기도 구하는 문제 풀이






기계공학 中, 기계공작법 단원에서 나오는 '주물사의 통기도'를 구하는 문제를 2개 가져와서 풀어보았습니다. 검색을 통해서 들어오신 분께 도움이 되면 좋겠습니다. 공무원이나 공기업에서 나온 기출문제입니다.



우선, 통기도에 대해서 간략하게 알려드리겠습니다.

* 통기도 (mold permeability) : 주물사가 기체를 통과시키는 정도를 말하며 통기성이라고도 한다. 사형은 주형 내의 공기나 가스를 충분히 배출시키지 않으면 블로홀(blow hole)이 생기기 쉽다. 그 때문에 사형에서는 주물사의 입도를 눌러서 다진 정도에 따라 통기도가 변화한다. - 도해 기계용어사전

* 통기도의 단위 : [] (기체를 통과시키는 정도를 뜻합니다.)

* 통기도 공식


* 통기도 시험기 예시

- 출처 : 네이버 지식백과




[문제 ①]
주물사의 표준시편(50mm x 50mm)을 써서 통기도 시험을 했는데, 공기 2000cc가 배출되는데 걸린 시간은 7분이었고, 수주의 높이는 8mm였다. 이 주물사의 통기도(cm/min)는 얼마 정도인가?

[①번 문제풀이]

ⓐ 우선, 위에서 알려드렸듯이 통기도의 공식은  입니다.

ⓑ 위 식에 대입하기 위한 문제의 조건들은 다음과 같습니다. 통기도 공식에 바로 적용하기 위해 단위도 변환하였습니다.

- V : 통과하는 공기량 = 공기 2000cc
- h : 시료 높이 = 50mm = 5cm
- P : 공기압력차 = 8mm = 0.8cm
- A : 시료 단면적 = π x 5^2 / 4
- t : V가 통과하는데 필요한 시간 = 7min

ⓒ 그럼 이제 위 공식에 해당 조건들을 대입하여 줍니다.


즉, 정답은 91 cm/min가 됩니다.

ⓓ 마지막으로 단위가 맞는지 살펴보겠습니다.


* 이때, V의 단위인 cc 는 cm^3 입니다. ( 1 cc = 1 cm^3)



아래는 다음 문제입니다.


- 출처 : 오마이뉴스 '주물사를 이용해 조형된 밥솥뚜껑에 도랑물처럼...'



[문제 ②]
주물사의 통기도를 조사하였다. 통과한 공기량 2000cc에 대한 배기시간이 15분이었다면 통기도는 몇 cm/min인가?
(단, 압력차는 수주로 10 mm이고, 시험편의 지름은 50.8mm, 높이는 75mm이다.)

[②번 문제풀이]

ⓐ 문제에서 주어진 조건들을 공식에 적용하기 위해 요약해보겠습니다.

- V : 통과하는 공기량 = 공기 2000 cc
- h : 시료 높이 = 75 mm = 7.5 cm
- P : 공기압력차 = 10 mm = 1 cm
- A : 시료 단면적 = π x 5.08^2 / 4 cm^2
- t : V가 통과하는데 필요한 시간 = 15 min

ⓑ 위 조건들을 통기도 공식에 적용해 보겠습니다.


위와 같이 통기도 K 는 46.36 cm/min으로 구할 수 있습니다.


* 참고로, 주물사는 '통기도' 외에 내화성, 내열성, 청결성, 화학적 안정성 등등도 좋아야하고 흡착성(들러붙는 성질)은 나빠야합니다.