레이저 클래딩: 조선 및 수리 분야의 "표면 강화 블랙 기술"

해양 환경에서 선박 부품은 부식과 마모와 같은 지속적인 문제에 연중내내 직면하게 됩니다. 기존 수리 방법들은 과도한 변형을 초래하거나 수리 두께가 제한되어 핵심 부품의 운용 요구 조건을 충족시키지 못합니다. 레이저 클래딩 기술의 등장은 조선 및 수리 분야에 혁신적인 돌파구를 제공하였으며, 효율적인 수리와 표면 성능 향상을 위한 강력한 도구로 자리매김하고 있습니다.

레이저 클래딩 이 기술은 고에너지 레이저 빔을 사용해 합금 분말을 용융시켜 부품 표면에 강화 코팅층을 형성하며, 기재 금속과의 야금학적 결합을 달성합니다. 이 공정은 높은 접합 강도뿐만 아니라 최소한의 열 변형을 제공합니다. 시스템은 레이저 소스, 분말 공급 장치 및 냉각 시스템과 같은 핵심 구성 요소로 이루어져 있으며, 현재 정밀도 최대 0.005mm에 이르는 로봇 보조 가공 방식으로 발전하여 선박 부품의 복잡한 수리 요구에 정확하게 대응할 수 있게 되었습니다.

수리 재료의 선택은 매우 유연합니다. 일반적으로 사용되는 니켈(Ni) 기반 및 코발트(Co) 기반 합금 분말은 마모 및 부식 저항성이 뛰어나며, 철(Fe) 기반 분말은 비용 측면에서 상당한 이점을 제공합니다. 분말 동기 공급 또는 사전 도포 방법을 통해 선박 부품의 재질과 운전 조건에 맞춘 맞춤형 코팅이 가능합니다. 예를 들어, 크랭크축 표면에 철 기반 형상 기억 합금을 클래딩 처리하면 마모를 크게 줄이고 수명을 8배 이상 연장할 수 있습니다.

조선 및 수리 분야에서 이 기술은 디젤 엔진 실린더 라이너, 크랭크샤프트, 스템 샤프트와 같은 핵심 부품에 널리 적용되어 왔습니다. 주조 철 실린더 라이너의 카본 링 긁힘 자국을 수리하든, 합금강 밸브의 밀봉면 부식을 처리하든, 레이저 클래딩은 수리 후 성능이 새 부품과 유사한 정밀한 수리를 제공합니다. 수치 시뮬레이션 기술을 활용하면 공정 파라미터를 사전에 최적화하여 수리 시간과 비용을 크게 줄일 수 있습니다.

그러나 이 기술은 여전히 큰 부품에 대한 수리 효율이 낮고, 장비의 휴대성이 부족하며, 일부 중요 부품의 수리 정밀도를 제어하기 어렵다는 과제를 안고 있습니다. 향후 고출력 기술의 발전과 함께 레이저 그리고 휴대용 장비와 산업 표준의 향상으로 인해 레이저 클래딩 기술은 선박의 현장 수리에 더욱 광범위하게 적용될 것입니다. 이는 조선 산업의 품질 향상과 효율성 제고를 위한 강력한 지원을 제공하며, 친환경 수리와 장수명 운용을 촉진할 것입니다.