アルミ製フランジ製作のポイント

配管の接続や機器の取り付け部に用いられるフランジのなかでも、軽量化・耐食性へのニーズの高まりからアルミ製フランジの需要が増えています。一方でアルミは、鉄やステンレスと切削特性が大きく異なり、加工の勘所を外すと面粗度・寸法精度・コストで思わぬ課題が生じやすい素材でもあります。本記事では、アルミ製フランジを高精度かつ安定して製作するためのポイントを、材質選定から切削加工、公差管理、歪み対策、表面処理、ロット規模に応じたコスト最適化まで整理して解説します。

1. アルミ製フランジが選ばれる理由（特徴・メリット）

鉄やステンレスではなくアルミ製フランジが採用される背景には、素材としての明確なメリットがあります。

軽量化：比重は約2.7で、鉄（約7.8）の約1/3。装置・搬送系の軽量化や可搬性の向上に貢献します。
耐食性：表面に緻密な酸化被膜を形成するため錆びにくく、アルマイト処理でさらに耐食性を高められます。
加工性：被削性に優れ、複雑形状や量産にも対応しやすい素材です。
熱・電気伝導性：放熱部品や導電部品としての用途にも適します。
非磁性・リサイクル性：磁気を嫌う環境でも使いやすく、環境負荷低減の面でも評価されています。

特に精密機器の配管接続部などでは、軽量で錆びにくいという特長を活かし、アルミ製フランジが採用される場面が増えています。

2. アルミ製フランジに使われる代表的な材質

ひとくちにアルミといっても合金の種類は多く、強度・耐食性・被削性・後工程（アルマイトの仕上がり）が異なります。アルミ製フランジで多く用いられる代表的な材質は次のとおりです。

材質	特徴	主な用途の傾向
A5052	耐食性・加工性・溶接性のバランスに優れる汎用材	一般的なフランジ・構造部品に広く使用
A5056	切削性と耐食性に優れ、丸棒材からの旋盤加工に好適	精密な旋削部品（後述の事例で使用）
A6061	熱処理（T6）で高強度。耐食性・溶接性も良好	強度が必要な構造部品
A2017（ジュラルミン）	高強度で被削性も良いが、耐食性はやや劣る	機械部品・治具
A7075（超々ジュラルミン）	アルミ系で最高強度クラス	高負荷がかかる部品

材質は、要求される強度・耐食性・コストに加え、アルマイトなど後工程の仕上がりも踏まえて選定することが、アルミ製フランジの品質を左右する最初のポイントになります。

3. アルミ製フランジ製作の7つのポイント

3-1. 構成刃先・溶着への対策（面粗度の確保）

アルミは軟らかく延性が高いため、切削時に工具へ材料が溶着して「構成刃先（こうせいはさき）」が発生しやすく、面粗度の悪化や寸法ばらつきの原因になります。高い切削速度、すくい角を大きく取った鋭利な工具、適切な切削油剤、表面を平滑化・コーティングした工具などを組み合わせることで、安定した仕上げ面を確保します。シール面を持つアルミ製フランジでは、この面品質の確保が機能性に直結します。

3-2. 切りくず処理とバリ対策

延性が高い分、切りくずが伸びて絡みやすく、エッジにバリも発生しやすい素材です。切りくずを適切に分断する工具・条件設定と、シール面や穴のエッジに残るバリを除去するバリ取り・仕上げ工程の作り込みが、品質安定の鍵になります。

3-3. 寸法精度・公差管理（熱膨張への配慮）

アルミの熱膨張係数は鉄の約2倍と大きく、加工熱や室温変化で寸法が変動しやすい点に注意が必要です。フランジのように嵌合部（内径・外径）やシール面に厳しい公差が求められる場合は、加工中の発熱管理や測定環境の安定化が精度確保のポイントになります。当社の事例では、アルミ製フランジを精度0.05、アルミキャップを±0.05で製作しています。

3-4. 薄肉・歪み対策（フランジ形状特有の課題）

フランジは径方向に対して板厚が薄い円盤形状が多く、剛性が低いため、クランプ力や切削力、残留応力の解放によって変形・反りが生じやすい部品です。治具設計の工夫、荒加工と仕上げ加工の分離、加工順序の最適化により、平面度・平行度を安定して出すことが求められます。

3-5. シール面・取付け部の作り込み

フランジの機能上、シール面の平面度、ボルト穴のピッチ円精度（PCD）、内径と外径の同軸度、Oリング溝などの精度が性能を大きく左右します。配管接続や機器固定といった用途に応じて、必要な幾何公差を明確にし、管理することが重要です。

3-6. 表面処理（アルマイト処理など）

耐食性・耐摩耗性・絶縁性・意匠性を高めるために、アルミ製フランジにはアルマイト処理（陽極酸化）が広く用いられます。硬質アルマイトや各種メッキにも対応可能です。アルマイト被膜は数µm〜十数µmの厚みを持ち寸法に影響するため、最終寸法を狙う場合は被膜厚を見込んだ加工が必要です。材料調達から切削加工、表面処理・熱処理までを一貫して対応できれば、工程間のばらつきを抑え、品質と納期を安定させやすくなります。

3-7. ロット規模に応じたコスト最適化

NC自動旋盤による加工は繰り返し精度が高く、月産1,000個程度の小〜中ロット量産にも適しています。また少量生産では、金型を要するプレス加工よりも切削加工のみで仕上げる方が、金型費（イニシャルコスト）を抑えられ、結果的にトータルコストと納期で有利になるケースがあります。生産数量に応じて最適な工法を選定することが、アルミ製フランジのコスト最適化の重要なポイントです。

4. アルミ製フランジ・関連部品の製作事例

事例1：アルミ製フランジ

アルミ製フランジ φ63×24t×5t の製作事例

サイズ：φ63×24t×5t ／材質：アルミ／精度：0.05 ／加工工程：NC旋盤

軽量で錆びにくいというアルミの特長を活かし、精密機器の配管接続部品などに用いられるアルミ製フランジの製作事例です。アルミ以外にも鉄・銅・ステンレス・チタン・真鍮などに対応し、各種熱処理・表面処理（メッキ処理、アルマイト処理など）も可能です。

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事例2：アルミキャップ φ44.5×16L M40×2 六角穴H19

アルミキャップ φ44.5×16L M40×2 六角穴H19（A5056B）の製作事例

材質：A5056B ／精度：±0.05 ／加工工程：NC旋盤＋マシニング

切削性と耐食性に優れるアルミニウム合金「A5056B」の丸棒材から削り出した高精度部品の事例です。NC旋盤で外径仕上げ・溝切り・ねじ切りまでを連続して行い、その後マシニングセンタで正確な六角穴を加工しました。本案件のポイントは、少量生産という特性に合わせた工法の最適化です。六角穴の成形には一般的にプレス加工が検討されますが、生産数量を考慮し、あえてすべての工程を切削加工のみで完結。高額な金型製作によるイニシャルコストを排除し、小ロット製造における大幅なコスト最適化と短納期化を実現しました。アルミ製フランジの製作においても活かせる、工法選定の好例です。

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そのほかのフランジ・アルミ加工品の事例は、フランジ・カラー・ボスの製品事例、アルミ素材の製品事例からもご確認いただけます。