高圧流体システム用精密加工ステンレス鋼製ポンプハウジング

ポンプハウジングの設計には、いくつかのエンジニアリングおよび製造上の課題があった。

最初の課題は、高い内部圧力耐性でした。ポンプシステムは、22～28バールの圧力下で動作するように設計されており、システム起動時には30バールを超えるピーク負荷が発生することもありました。そのため、負荷がかかった状態でも変形しないよう、材料の完全性と精密な構造形状の両方が求められました。

2つ目の課題は、内部流路の精度に関するものでした。ハウジングには、流体を入口からインペラ室へと導く複雑な内部通路が設けられていました。わずかな加工誤差でも、流体の流れ効率を阻害し、ポンプの性能を低下させる可能性がありました。

3つ目の課題は、シール面の精度でした。ポンプハウジングの各セクション間の接合面は、高圧条件下で漏れのない組み立てを保証するために、極めて平坦で滑らかな仕上げが求められました。表面にわずかな欠陥があるだけでも、ガスケットの破損や圧力漏れにつながる可能性がありました。

4つ目の課題は、生産の一貫性でした。顧客は800個以上の製品を一括生産することを要求しており、最終組み立て時の互換性を確保するため、すべての製品が同一の寸法と性能特性を維持する必要がありました。

以前、顧客は複数のサプライヤーとの間で、加工品質のばらつき、表面の凹凸、ロット間の寸法ばらつきなど、様々な問題に直面していた。

技術評価の結果、Shengtao Metal社は、優れた耐食性、機械的強度、および高圧流体システムへの適合性から、ポンプハウジング部品の主要材料として316Lステンレス鋼を選定しました。

材料検証が含まれています：

• 各バッチのミルテスト証明書（MTC）
• クロムおよびモリブデン含有量の化学組成検証
• 引張強度と降伏性能に関する機械的特性試験
• すべての原材料のロット番号のトレーサビリティ追跡

運転圧力下での応力分布を解析するため、3D CADシミュレーションを用いた工学的検証を実施した。シール界面および内部流路周辺の高応力領域を特定するために、有限要素解析（FEA）を用いた。

シミュレーション結果に基づき、材料の厚さを大幅に増やすことなく長期的な耐久性を向上させるため、特定の領域に小規模な構造補強を導入した。

表面仕上げと腐食防止

機械加工後、すべてのポンプハウジングは、それぞれの機能要件に合わせた表面仕上げ処理を受けた。

シール面は、ガスケットとの適合性を高めるために、低粗度値となるよう精密研削および研磨された。内部の流体流路は、微細なバリを除去し、流量効率を向上させるために処理された。

ステンレス鋼表面の酸化クロム層を強化することで耐食性を向上させるため、化学的不動態化処理を施した。

この処理は、ポンプが化学的に腐食性の高い環境で使用されることを想定している場合に特に重要でした。そのような環境では、湿気や溶解した化学物質に長期間さらされると、性能が低下する可能性があるためです。