プロジェクト概要
2025年、Shengtao Metalは、自動化学薬品注入および流体分配システムを専門とするヨーロッパの産業機器メーカーと提携しました。顧客は、自動化された生産環境内で複数の化学薬品の流れを制御および分配するために設計された、高精度ステンレス鋼製マニホールドブロックを必要としていました。
マニホールドシステムは、工業用水処理およびプロセス制御用途で使用される、より大規模な薬品混合・投与プラットフォームの中核となる構成要素であった。その性能は、流量の安定性、投与精度、およびシステムの安全性に直接影響を与えた。
このプロジェクトでは、連続的な圧力条件下で複数の入口および出口チャネルを管理し、漏れのない性能と長期的な耐腐食性を維持できる、コンパクトでありながら非常に複雑なCNC加工マニホールドブロックが必要とされた。
顧客の要求事項と技術的な課題
マニホールドブロックの設計は、いくつかの製造上の課題をもたらした。
最初の課題は、マルチチャネル内部加工でした。この部品には相互接続された流路があり、深穴加工、ポート間の位置合わせ、および正確な交差制御が必要でした。チャネルの位置合わせに少しでもずれがあると、流量の不均衡や内部圧力の低下につながる可能性がありました。
2つ目の課題は、シール性能の信頼性でした。マニホールドには複数のねじ込み式ポートとシールインターフェースがあり、8～20バールの様々な圧力条件下で漏れのない性能を維持する必要がありました。
3つ目の課題は、複数のポートにわたる加工精度の均一性でした。1つのブロックに最大12個の出口チャネルがあるため、システム全体にわたってバランスの取れた流量分布を確保するには、各ポートで同一の寸法精度が必要でした。
4つ目の課題は、生産規模の拡大でした。顧客は、世界各地の複数の施設で使用されるモジュール式投与システムに組み込むため、1,200台以上の製品をバッチ生産することを求めていました。
以前、顧客はポートの位置ずれ、圧力試験中の漏れ、異なるベンダーから供給されるバッチ間の流量性能の大きなばらつきといった問題に悩まされていた。
材料選定とエンジニアリング最適化
Shengtao Metal社は、運転条件と化学物質への曝露要件を評価した結果、マニホールドブロックの主要材料として316Lステンレス鋼を選定した。
このグレードが選ばれたのは、塩化物、酸、および水処理やプロセス産業で一般的に使用される工業用化学薬品に対する耐性が非常に高いためです。
材料の検証には、製粉所証明書による完全なトレーサビリティ、化学組成の検証、および機械的特性試験が含まれていました。
技術レビューの過程で、いくつかの最適化の機会が特定された。内部流路構造を再設計し、流路間の急激な変化を低減することで、加工効率と流体力学的性能の両方を向上させた。
さらに、完全な機能性能を維持しながら、不要な加工時間を削減するために、一部の外部形状を簡素化しました。
CNC加工プロセスと精密制御
マニホールドブロックは、複雑な内部形状を一度の段取りで加工できる高精度多軸CNC加工センターを使用して製造された。
主な機械加工工程は以下のとおりです。
達成された重要な許容誤差：
| 特徴 | 仕様 |
|---|---|
| ポート位置精度 | ±0.03 mm |
| チャネルアライメント | 0.04 mm以下の偏差 |
| 平面度（取付面） | ≤0.02 mm |
| ねじ規格 | ISO 6H |
| 表面粗さ（シール部） | Ra 0.8 μm |
すべての排出口で一貫性を確保するため、同期されたツールパスと標準化された加工シーケンスを使用してCNCプログラムを最適化しました。これにより、チャネル間のばらつきが低減され、均一な流量分布性能が保証されました。
フロー性能と機能検証
マニホールドは薬品注入用途で使用されるため、流量の安定性は重要な性能要件であった。
エンジニアリング検証には、すべてのチャネルにわたってバランスの取れた分配を確保するためのシミュレーションによる流れ解析が含まれていました。内部チャネルの形状は、乱流を低減し、すべての出口点で一定の圧力を維持できるように最適化されました。
物理的検証テストには以下が含まれる：
結果は、すべてのチャネルにおいて流量偏差が3%未満という一貫した結果を示し、顧客の投薬精度に関する運用要件を満たしていることが確認された。
表面処理と耐食性
機械加工後、すべてのマニホールドブロックは表面仕上げおよび化学処理工程を経た。
シール面は、ガスケット式シールシステムに適した低粗度レベルを実現するために精密加工された。内部流路は、薬品の流れを妨げたり、投与システムを汚染したりする可能性のある微粒子を除去するために、バリ取りと洗浄が行われた。
耐食性を高め、化学的に攻撃的な環境下での長期安定性を向上させるため、完全な不動態化処理を施した。
この工程は、マニホールドが水処理薬品や工業用添加剤と継続的に接触した状態で稼働することが想定されていたため、特に重要だった。
品質管理および検査システム
各マニホールドユニットは、一貫性と信頼性を確保するために、多段階の品質管理プロセスを経て製造されました。
検査手順には以下が含まれます。
ポートの均一性には特に注意が払われ、各出口チャネルが同一の加工精度を維持するようにすることで、システム全体のバランスの取れた性能が保証された。
生産実績と業績
統合されたCNC加工と品質管理プロセスにより、優れた生産実績が得られました。
顧客は、マニホールドを投与プラットフォームに組み込んだ後、組み立て効率とシステム信頼性が大幅に向上したと報告した。
エンジニアリングおよび運用上の影響
マニホールドブロックの寸法精度が向上したことで、顧客は複数の生産ラインにわたる組立工程を標準化することができた。
流量性能のバランスが取れたことで、システム試運転時の校正時間が短縮され、シール性能の向上により圧力試験の失敗率が大幅に低下した。
運用面から見ると、機械加工、仕上げ、検査が単一の生産ワークフローに完全に統合されたため、顧客はサプライヤー管理の複雑さが軽減されるというメリットも享受できた。
この合理化されたアプローチにより、自動化学薬品注入システムに対する世界的な需要の高まりに対応するため、生産能力をより迅速に拡大することが可能になった。
結論
このプロジェクトは、産業オートメーションで使用される複雑なステンレス鋼製マニホールドシステムの製造において、精密CNC加工が果たす重要な役割を浮き彫りにするものです。
Shengtao Metalは、多軸加工技術、最適化された工具経路戦略、厳格な公差管理、そして包括的な品質保証を組み合わせることで、技術的機能性と生産効率の両方を向上させる高性能ソリューションを提供しました。
化学薬品注入システムや流体分配システムの製造業者にとって、精密なマニホールド製造は機械的な要件であるだけでなく、システムの精度、運用上の安全性、および長期的な信頼性を確保するための重要な要素です。
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