鋳造アルミ密閉筐体はなぜ加工後に漏れるのか？ポロシティ、引け巣、加工代、漏れ試験

鋳造アルミ密閉筐体で最も分かりにくい不具合の一つは、素材では問題がなく、場合によっては素材段階の漏れ試験にも合格したのに、CNC加工後に漏れ始める現象です。これは単純な鋳造不良でも単純な加工不良でもなく、内部欠陥、加工代、最終肉厚、シール界面、検査順序が重なって発生します。

なぜ「加工後漏れ」が密閉鋳物で起きるのか

アルミ鋳物内部には各種不連続部が存在する可能性があります。ASTM E155はアルミ・マグネシウム合金鋳物の放射線参考画像、ASTM E505はアルミ・マグネシウムダイカスト向け参考画像で、PorosityやShrinkageなどを代表的な欠陥カテゴリとして扱っています。

内部欠陥が存在しても、素材段階で表面へ連通していなければ漏れないことがあります。

代表的な流れは：

内部ポロシティ存在 → 両側に健全金属が残る → 素材は漏れない → CNCで材料除去 → 欠陥が開口 → 貫通経路形成 → Final Leak NG

です。

ガスポロシティ、引け巣、亀裂を分ける

最終的にはすべてLeak NGとして現れる可能性がありますが、鋳造側の根本原因は異なります。

失敗報告では、欠陥種類、位置、最終加工面までの距離、貫通性、厚肉/熱節との関係、どの加工後に初めて漏れたかを記録することが重要です。

素材表面から欠陥が見えない理由

密閉性で重要なのは欠陥の有無ではなく連通性です。

5 mmの壁の内部に孔があっても、内外に健全な金属が残っていれば漏れない場合があります。

CNCで表面から材料を除去すると孔が開口し、内部ネットワークが内腔へつながっていれば漏れ経路になります。

したがって重要なのは：

欠陥がどこにあり、最終加工面までどれだけ材料が残っており、連続経路になり得るか

です。

加工代は大きければ安全ではない

加工代が多すぎると：

• 除去量増加；
• 加工時間増加；
• 残留応力再配分；
• 内部孔隙を開口する可能性増加；
• 最終肉厚低下；
• 薄肉変形増加；

につながります。

少なすぎても素材ばらつきを吸収できません。

正しい設定は：

鋳造能力 → 素材公差 → 欠陥分布 → 加工代 → 最終肉厚 → CTQ

で決めます。

フランジとOリング周辺が高リスクな理由

密閉筐体のフランジでは：

• 大面積仕上げ；
• Oリング溝；
• ボルト穴；
• 継手/プラグ穴；
• 最終基準；

など加工量が集中します。

ここは材料除去量が大きく、同時にシール性能が最も敏感な区域です。

フランジLeak NGでは、孔隙だけでなく：

平面度 + Oリング溝 + 表面損傷 + 貫通欠陥

を同時に確認します。

X線で何が分かるか

ASTM E155/E505は鋳造不連続部の種類と程度を判定・共有するための参考画像を提供します。

X線は内部体積欠陥、ガスポロシティ、引け巣などのスクリーニングに有効です。

ただし二次元投影では、欠陥の深さ位置が必ずしも明確ではありません。

Industrial CTが加工面との相関に向く理由

産業用CTでは：

• 欠陥の三次元位置；
• 寸法・形状；
• 欠陥間の接近/連通；
• 最終加工面までの距離；

を評価できます。

分析は：

CT欠陥データ → 最終3D形状重ね合わせ → 加工除去領域 → 開口リスク判定

という考え方が可能です。

新規金型、高価値密閉筐体、同一場所での漏れ再発、加工代最適化に有効です。

ただしCTで欠陥が見えることと、実際に漏れることは別問題なので、最終Leak Testは必要です。

Leak Testが最後に確認すること

X線/CTは内部構造を見ます。

Leak Testは：

高圧側と低圧側をつなぐ実際の貫通経路があるか

を確認します。

役割は補完関係です。

最終Leak Testを重要加工後に置く理由

素材でLeak PASSしても、その後：

フランジ加工 → Oリング溝 → 継手穴 → 薄肉加工

によって圧力境界が変わります。

工程設計では：

圧力境界を最後に変える加工は何か？

を特定し、その後にFinal Leak Gateを置きます。

後工程でOリング、継手、プラグを組み付ける場合はAssembly Leak Testが必要になることもあります。

Leak、Proof Pressure、Burstを混同しない

仕様では試験媒体、圧力、保持時間、許容漏れ率を明確にします。

試験媒体で結果が変わる理由

代表媒体は乾燥空気、窒素、ヘリウム、水、顧客指定液体などです。

媒体により物性と検出方法が異なるため：

水で目視漏れがなくても、より厳しいガスLeak Rateを自動的に満たすとは限りません。

RFQには：

Test Medium + Pressure + Time + Allowable Leak Rate + Method

が必要です。

加工損傷でもLeak NGは発生する

したがってLeak NGは：

Casting-induced leak

と

Machining/assembly-induced leak

を分けて解析します。

鋳造か加工かをどう判断するか

8DではLeak位置と：

鋳造位置 + CNC工程 + 工具 + 素材ロット

を関連付けます。

含浸処理は使えるか

真空含浸などで鋳造ポロシティを密封する技術は存在します。

ただし標準的な逃げ道として使うべきではありません。

顧客許可、欠陥種類、温度/媒体適合性、後工程表面処理、含浸タイミング、トレーサビリティを確認します。

亀裂、重大な引け巣、肉厚不足は含浸で構造品質に置き換えることはできません。

Defect Mapを作る

安定量産では履歴データを欠陥マップ化できます。

数か月後に価値があるのは：

どこが漏れやすく、どのキャビティ、加工深さ、工程と関連するか

を答えられることです。

試作から量産までのLeak Gate

すべての部品にX-ray/CTを行う必要はありません。

一般的にはNDTで工程能力と高リスク品を管理し、Final Leak Testで完成機能を確認します。

代表品質チェーン

鋳造工程設計
→ 材料/ロット確認
→ 素材寸法・外観
→ 必要X-ray/CT
→ 粗加工
→ 欠陥露出確認
→ 重要シール/構造加工
→ バリ取り・洗浄
→ フランジ/Oリング/接口CTQ
→ Final Leak Test
→ Proof Pressure（要求時）
→ 表面処理/組立
→ Assembly Leak Test（要求時）
→ データ追跡

各Gateは具体的リスクに対応させます。

失效—原因—対策

RFQ

「漏れてはいけない」だけで試験媒体、圧力、許容Leak RateがないRFQは、製造・検査条件として不十分です。

まとめ

鋳造アルミ密閉筐体が「素材では漏れず、加工後に漏れる」本質は：

内部鋳造欠陥と最終加工境界が交差すること

です。

解決策は単純な「気孔ゼロ」要求ではありません。

欠陥種類 → 欠陥位置 → 加工代 → 最終肉厚 → シール界面 → Leak Gate

を一つの工程ロジックとして管理する必要があります。

成熟した量産ではX-ray/CT、CNC加工深さ、Leak位置、鋳造ロットを統合してDefect Mapを作り、最終検査で不良を拾うのではなく、設計・鋳造・加工段階で高リスク区域を減らしていきます。

FAQ

鋳造アルミ筐体が素材段階では漏れないのに、加工後に漏れるのはなぜですか？

鋳物内部には、表面へまだ連通していないガスポロシティ、引け巣、微小亀裂が存在することがあります。CNC加工で加工代を除去すると、それまで隔離されていた欠陥が開口し、内腔と外部をつなぐ連続経路になる可能性があります。そのため素材段階の漏れ試験だけでは最終気密を保証できません。

X線、産業用CT、漏れ試験の違いは何ですか？

X線は主に鋳物内部の体積欠陥とその程度を確認します。産業用CTでは欠陥の三次元位置、寸法、加工面との関係をさらに確認できます。漏れ試験は実際に貫通した漏れ経路が存在するかを確認します。役割が異なるため完全な代替関係ではありません。

加工代を大きくすれば鋳物漏れを防げますか？

必ずしもそうではありません。加工代が大きいほど除去量と残留応力の再配分が増え、内部のポロシティを開口させる可能性も高まります。加工代は鋳造能力、素材公差、欠陥分布、最終肉厚、CTQを合わせて設定する必要があります。

密閉鋳造アルミ部品の量産では、どの工程で漏れ試験を行うべきですか？

製品リスクに応じて、素材段階、重要粗加工後、最終加工後、組立後にGateを設定できます。高リスク密閉部品では、少なくともシール面、Oリング溝、接口など主要加工が完成した後に最終漏れ試験を行い、追加試験は顧客仕様とリスクに基づいて決めます。