複雑なCNC部品を圧力試験する3つの実証済み手法

カスタムCNC加工の仕組みについて十分な実務知識があるかもしれません：

• テクノロジー、最先端設備、ロボティクスのスマートな活用
• DFM（設計のための製造）と設計/治具製作を支援するエンジニア
• 正しく繰り返し可能な部品製造を可能にするGコード・Mコードプログラミング
• 厳格な仕様公差を満たす驚異的な精度

しかし、複雑なCNC部品をどう試験するかご存知ですか？ あのハードワークと先進プロセスが仕事を果たし、顧客期待を超えているか知る必要があります。この記事では、品質保証の重要な側面である圧力試験を探ります。

複雑なCNC部品の圧力試験には主に3つの方法があります：

1. エアディケイ（圧力降下）法
2. マスフロー法
3. 水中エア法

圧力試験：品質保証のキー要素

CNC加工の品質試験と聞いて、技術的に高度な検査ツールを連想するかもしれません。これらは評判の良いCNC工場の品質マネジメントシステムの基盤です。CMM検査、ミリポア試験、硬度試験、真円度試験、表面粗さ試験等。これらは全てISO 9001:2015およびIATF 16949:2016認証と相まって機能します。

しかし、加圧流体やガスを保持する部品に特化した試験方法もあります。気孔（鋳造品のボイド）により流体やガスが部品から漏れる可能性があります。これは部品を耐圧不良にし性能を損なうだけでなく、内部腐食や表面欠陥の原因にもなります。

複雑なCNC加工部品は、十数個の部品がボルト締めされたフルアセンブリの一部であることもあります。製造者が、検証が実施され最終製品への信頼が確保されていることを知ることは不可欠です。

いつ圧力試験を行うか？

圧力試験は、加工後、組立後、または真空含浸（鋳造品の気孔と漏れパスをシーラントで圧力下封止し、流体・ガス漏れを防ぐプロセス）後に実施できます。

組立後（最も一般的な圧力試験ポイント）に実施すると、ポカヨケ手法により組立プロセスが正しく遵守されたか、CNC加工部品が許容可能か判定できます。メリットはアセンブリ全体が圧力試験で検証されることです。

顧客要求により、常に良品であることを保証するため100%試験となる場合もありますが、もちろん生産コスト増になります。多くはコスト/価値の判断を、製品品質を維持しながら行う必要があります。

複雑CNC機械部品の圧力試験タイプ

エアディケイ（圧力降下）法

圧力試験制御ユニットが部品内の空気圧変化を測定します。部品が治具にしっかりクランプされると、加圧空気が導入され部品内部が充填されます。空気圧は部品内の気孔サイズにより5 psi〜90 psiの範囲、20〜25 psiが最も一般的です。

約30秒後、空気分子の動きが止まった時点で測定を行い、圧力低下量が顧客許容仕様内か判定します。部品の複雑さにより試験時間は決定され、部品内部体積が大きく顧客が要求すれば数分かかることもあります。

実例：エンジンのエアインレット/エアインテーク、オイルが充填されるエンジンケース等。

マスフロー法

再び、約20 psiの空気を部品へ導入。ゲージが圧力を監視し、部品が完全に充填され20 psiに達した時点でゲージはゼロを示します。この時点でこれ以上空気が入らなければゼロのまま。もし気孔から空気が漏れれば、ゲージが空気流入を記録し、リークがあることを示します。

部品とその性能要求により、ゼロが必ずしも目標とは限りません。多くの場合、±5 sccm（標準立方センチメートル/分）程度の微小リークレートが許容されます。

水中エア法

より「泥臭い」試験法——ゲージではなく目視観察に頼るため——ですが、便利で正確、実施はシンプルです。空気を充填し全開口を封止した部品を水槽へ沈めます。検査員は、シャンパンの泡のような微細な泡から大きな気泡まで、水面へ達するまで泡が出るか観察します。

目視検査に依存するため、水中ライトで全てが見えるよう確保します。

何が圧力試験されるか？

部品によります。トラクターのブラケット？ 不要。エンジンコンポーネント？ 絶対必要！ そして、最初に試験するほど重要なら、おそらく常に試験され続けます。それほど重要な部品だからです。

トップクラスのCNC工場は、データマトリックス部品マーキングシステムをプロセスに統合しています。試験合格後、部品番号コードが付与されるため、スキャンと追跡が容易。全工程で各部品がトレーサブルであり、将来いつでもその部品の圧力試験スコア、ステーション、日付等の記録を取り出せます。

CNC工場は、生産需要に合わせて圧力試験能力も調整する必要があります。ボリュームが新たな試験を必要とすれば、工場は対応します。

Steckerの優位性＝顧客の優位性

全てのCNC機械加工工場が全圧力試験手法を自社で実施できるわけではありません。他社へ外注するか、自社能力として追加するかの二択です。水中エア法の場合、Stecker Machineは大型トランスミッションハウジングの圧力試験が必要となり、8'×10'×6'のタンクを建設して対応しました。部品が巨大（大量の空気を保持）だったため、水中へ沈めるためにスチールウェイトを追加する必要がありました。

最終的に、どこでどう試験するかは重要ではありません。重要なのはボトムライン：適正価格で高品質な複雑CNC部品を提供すること。社内に圧力試験能力を持つCNC工場は、全工程で品質をコントロールできます。外部委託不要でリードタイム短縮にもなります。

多くの顧客が必要な圧力試験（と仕様）を決定しますが、経験豊富で知識あるCNC工場が、過去プロジェクトに基づき意見を求められることもあります。

読んできた通り、CNC機械加工工場がプロセスを合理化する社内付加価値サービスを提供すれば、生活はより楽で効率的になります。工場評価時に他にどんな付加価値サービスを意識すべきか？ 付加価値サービスチェックリストをご覧ください。

著者について

2006年末、高校の工作授業以外に製造経験ゼロでSMC入社。初役割はバルブシート・ガイドの小型エンジンシリンダーヘッドへの圧入、加工、部品取付、重要寸法仕上げをバリューアドセルで担当。組立経験を経て加工へ移り、SMCの支援で熟練機械加工技師見習いを修了。数年間機械加工技師として勤務後、2023年にエンジニアリングへ異動。