Motor Shaft 저온육성가공, 수명 연장과 비용 절감하는 방법

Motor Shaft 저온육성가공, 수명 연장과 비용 절감하는 방법

 

 

 

 

1. 저온육성가공의 개념
- 저온육성가공은 손상되거나 마모된 Motor Shaft(축)의 표면을 복원할 때 사용되는 비용접성 보수 가공기술임
- 일반적으로 용접이나 고온 열처리 없이, 비교적 낮은 온도에서 금속 분말이나 금속막을 축 표면에 증착하거나 

  부착한 후 기계 가공을 통해 정확한 치수로 복원함
- 이 공정은 열 변형이 거의 발생하지 않기 때문에 정밀도와 기계적 안정성 확보에 유리함
- 주로 대형 전동기, 고압모터, 터빈, 발전기 등의 회전체 수리에 사용됨

 

 

2. 일반적인 고온 보수공정과의 차이점
- 기존의 축 복원 공정은 용접(Arc Welding) 또는 고온 용사(Thermal Spraying) 방식이 주를 이룸
- 이러한 고온 공정은 축의 기계적 조직에 열적 영향을 주어 경도 변화, 잔류응력, 축불균형, 열변형을 유발할 수 있음
- 반면, 저온육성가공은 약 100~300℃ 이하의 온도에서 진행되며, 축의 재질 특성을 손상시키지 않음
- 열로 인한 왜곡 없이 복원할 수 있어 고속 회전축의 정밀성과 동적 균형을 유지하기에 매우 적합함

 

 

3. 저온육성가공의 적용 목적
- Motor Shaft는 회전력 전달의 핵심 부품으로, 베어링, 커플링, 인페러 등과의 접촉면에서 반복적인 하중을 받음
- 이로 인해 다음과 같은 문제가 발생할 수 있음
  → 키홈(Keyway) 또는 저널(Journal) 부위 마모
  → 베어링 접촉면의 균열 및 침식
  → 윤활유 부족으로 인한 미세 손상
- 저온육성가공은 이러한 마모 및 손상 부위의 치수 복원과 내마모성 향상을 목표로 함
- 동시에 설비 교체 없이 축 자체를 재활용할 수 있기 때문에 비용 절감 효과도 매우 큼

 

 

4. 가공 절차

1) 손상 진단 및 측정
- 샤프트 외경, 동심도, 흔들림(TIR), 표면 상태 등을 측정하여 손상 범위 확인
- 비파괴검사(NDT)를 통해 미세 균열이나 내부 결함도 진단함

2) 표면 준비
- 오염물, 녹, 산화층 등을 제거하고 기초 표면을 조도 있게 준비함
- 필요시 그루브(Groove) 가공을 통해 부착력을 강화

3) 저온 보수 가공 수행
- 대표적으로 Cold Spray, Brush Plating, Laser Cladding(저온화) 등이 적용됨
- 금속 분말 또는 박막을 축 표면에 증착하고 가공함
- 용접봉이나 고열이 필요한 소재 없이 기계적 접착 또는 저온 융착 방식 사용

4) 정밀 가공 및 마감
- 복원된 표면을 기준 치수까지 가공(연삭 또는 선반 가공)
- 베어링 조립치수, 축 경사, 동심도 등을 고려한 정밀 마감 수행

5) 최종 점검
- 치수 측정, 축 흔들림(TIR), 밸런싱 확인 등 최종 검사
- 필요 시 회전체 밸런싱 시험 또는 무부하 시험 수행

 

 

5. 주요 적용 사례
- 고압모터에서 베어링 접촉면의 마모로 인한 유격 발생 시
- 축 표면에 흠집 또는 국부식(Corrosion)이 발생한 경우
- Shaft가 고속 회전 중 진동 이상을 유발하는 편심이 발견된 경우
- 설비 교체 없이 최소 정비 기간 내에 축 성능을 복원해야 하는 경우

 

 

6. 장점

1) 정밀도 유지

  - 고온 용접보다 가공 공정이 안정적이며, 열변형이 거의 없어 치수 및 형상 정밀도 유지에 유리함

2) 열 영향 최소화

  - 금속 조직의 변화나 잔류 응력 발생 가능성이 낮아 기계적 성질 유지 가능

3) 재사용성 확보

  - 파손된 축을 폐기하지 않고 재가공하여 사용 가능, 비용 절감 및 자원 절약

4) 설비 가동 중단 시간 최소화

  - 교체 대비 정비 시간 단축 가능

5) 다양한 재질 적용 가능

  - 탄소강, 합금강, 스테인리스강 등 다양한 재질에 적용 가능

 

 

7. 유의사항
- 복원층의 접착 강도와 내마모성이 충분히 확보되어야 함
- 가공 후 정밀 측정 장비를 통한 축 흔들림, 정렬, 치수 허용차 검사가 필수적임
- 정비 이력과 함께 재가공 여부, 재질 정보, 수행 조건을 명확히 기록해야 차기 정비 시 문제가 발생하지 않음

 

 

8. 결론
- Motor Shaft의 저온육성가공은 고온 용접의 대안으로 정밀성과 안정성을 동시에 확보할 수 있는 선진 정비기술임.

- 특히 고압모터와 같이 고속·고정밀 구동이 필요한 장비에 있어, 저온육성가공은 설비의 수명을 연장하고

  유지보수 비용을 절감할 수 있는 매우 효과적인 방법임.

- 이러한 기술은 단순한 수리의 개념을 넘어, 설비 자산의 재생(Rehabilitation)과 가용성 향상을 위한 전략적 수단으로

  인식되고 있음.