フランジ加工・特注フランジ製作｜切削から溶接一体品まで
フランジ加工は、配管や容器、装置部品どうしをボルトで締結するためのつば状の部品を、旋盤やマシニングセンタで製作・仕上げする加工です。規格品では寸法や材質が合わない場合、特注フランジの製作や、溶接構造と一体になったフランジ部品の加工が必要になります。本ページでは、フランジの種類、素材と製法、加工工程、精度を出すポイントを解説し、協力会社と連携して溶接一体品まで一括で対応するエヌテックのフランジ加工をご紹介します。
フランジ加工とは
フランジとは、管や軸、容器の端部に設けるつば状の部分、またはその部品のことです。ボルト穴とシール面（座面）を持ち、ガスケットやOリングを挟んで締結することで、流体の漏れを防ぎながら分解・組立を可能にします。フランジ加工では、外径・内径・厚みの旋削、座面の仕上げ、ボルト穴の穴あけを中心に、用途に応じて溝加工やねじ加工を行います。
規格フランジと特注フランジ
配管用フランジにはJIS規格などで寸法が定められた規格品があり、一般的な配管ではこれを購入して使います。一方、装置メーカーの部品では次のような理由で特注フランジが必要になります。
- 規格にない外径・内径・厚み・ボルト穴配置が必要
- 装置の取り付け面に合わせた位置決め用のインロー（段差によるはめあい）や溝が必要
- チタンや特殊なステンレスなど、規格品では入手しにくい材質を使いたい
- パイプや容器、ブラケットなどと溶接して一体の部品にしたい
フランジの主な種類
接続方法による分類（差込み溶接・突合せ溶接・ねじ込み・ルーズ）
- 差込み溶接式（スリップオン）：フランジの内径に管を差し込み、すみ肉溶接で固定する形式です。構造が簡単で、幅広く使われます。
- 突合せ溶接式（ウェルドネック）：フランジの首部分と管の端を突き合わせて溶接する形式です。強度に優れ、高温・高圧の配管に用いられます。
- ねじ込み式：フランジの内径にねじを切り、管をねじ込んで接続します。溶接が使えない場所や小径配管に使われます。
- ルーズ式（遊合形）：管端のつばにフランジを遊合させる形式で、ボルト穴の位置合わせがしやすく、管と異なる材質のフランジを使えるのが特徴です。
シール面（座面）の形状
座面の形状はシールの方式によって選ばれます。全面で受ける全面座、ボルト穴の内側を一段高くした平面座のほか、凹凸ではめ合うはめ込み形、溝と突起を組み合わせる溝形、金属リングを溝に入れるリングジョイント形などがあります。Oリングを使う場合は、座面にOリング溝を加工します。
真空フランジ（ICF・ISO・KF）
真空装置では、真空用に設計された専用のフランジが使われます。
- ICF（コンフラット形）：ナイフエッジと呼ばれる刃状の突起で銅ガスケットを押しつぶしてシールする形式で、超高真空に用いられます。ナイフエッジの形状と面の仕上げが性能を左右します。
- ISOフランジ：Oリングとセンタリングリングを使い、クランプやボルトで締結する形式で、比較的大口径の配管に使われます。
- KFフランジ：センタリングリング付きOリングをクランプで締める小口径用の形式で、着脱が簡単です。
真空フランジは座面のキズ一つでリークの原因になるため、加工だけでなく取り扱いや梱包にも注意が必要です。
フランジの素材と製法
板材からの切り出し
厚板からレーザーやガスで円盤状に切り出し、旋盤で仕上げる方法です。大径で薄めのフランジに向いており、材料を手配しやすいのが利点です。ただし中央部を大きく抜くため、材料の歩留まりは低くなります。
丸棒・パイプ材から
小・中径のフランジは丸棒やパイプ材から削り出します。首付きのフランジや、フランジと筒部が一体になった部品も削り出しで製作できます。大径になるほど材料費と加工時間が増えるため、サイズによって製法を選びます。
鍛造リング・鋳物から
大径で厚みのあるフランジや、強度が求められるフランジでは、リング状に鍛造した素材を使うことがあります。複雑な形状のフランジ付き部品では、鋳物素材を追加工する方法もあります（→ 鋳物・鍛造品の切削のページ）。
フランジの主な材質
一般構造用の鋼材や機械構造用炭素鋼のほか、耐食性が必要な配管や食品・医薬・半導体分野ではステンレス（SUS304・SUS316/316Lなど）がよく使われます。軽量化が必要な装置ではアルミ合金、耐食性と軽さを両立したい用途や化学プラントではチタンが選ばれます。材質ごとに削りやすさや変形のしやすさが異なるため、加工方法もそれに合わせて調整します（→ チタン切削加工のページ）。
フランジ加工の工程
一般的な特注フランジは、次の流れで製作します。
- 材料手配・切断：板材・丸棒・パイプ・鍛造リングなどの素材を準備します。
- 荒旋削：外径・内径・両端面を荒削りし、取り代を均一にします。
- （必要に応じて）応力除去・溶接：溶接一体品は、この段階で管や容器と溶接し、ひずみ取りを行います。
- 仕上げ旋削：座面、インロー、Oリング溝、ナイフエッジなどを仕上げます。
- 穴あけ・ねじ加工：マシニングセンタでボルト穴、タップ穴、ピン穴などを加工します。
- バリ取り・洗浄・検査：寸法・平面度・面粗さを確認します。
- 表面処理・梱包：必要に応じてめっきや研磨などの処理を行い、座面を保護して出荷します。
フランジ加工の精度のポイント
座面の平面度・面粗さ
シール性能は座面の平面度と面粗さで決まります。ガスケットやOリングの種類によって必要な面粗さは異なり、細かすぎても粗すぎても漏れの原因になることがあります。加工後の扱いでキズを付けないことも大切です。
ボルト穴のピッチ精度
ボルト穴はピッチ円径（PCD）上に等間隔で配置されます。相手側のフランジと合わなければ組み付けできないため、ピッチと位相（基準からの角度）を正確に加工します。座面や内径の基準との関係を図面で明確にしておくことも重要です。
薄肉・大径品のひずみ対策
大径で薄いフランジは、チャックの把握力や加工熱、材料の残留応力によって変形しやすくなります。つかみ方を工夫して把握力を分散させる、荒加工後に一度クランプを緩めて変形を逃がしてから仕上げる、表裏を交互に削って応力のバランスをとる、といった対策をとります。
溶接一体のフランジ部品は「溶接後加工」が鍵
パイプやチャンバー、ブラケットにフランジを溶接した部品では、溶接の熱でひずみが生じ、座面の平面度やフランジどうしの平行度・直角度が崩れることがあります。そのため、精度が必要な面は溶接前に仕上げるのではなく、溶接後に機械加工で仕上げる「溶接後加工」が基本になります。
溶接後加工では、溶接で生じたひずみ量を見込んで溶接前の取り代を決めておくこと、溶接構造物全体をどう固定して基準を取るかを計画しておくことが重要です。溶接と機械加工を別々の会社に発注すると、この取り代や基準の調整が難しく、手戻りが起きやすくなります。工程全体を一つの窓口で管理することで、品質とリードタイムの両方を安定させやすくなります。
エヌテックのフランジ加工
切削＋溶接の複合品を品質管理込みで一括
エヌテックは、溶接と機械加工を組み合わせた部品を得意としています。溶接は協力会社と連携して行い、材料調達から溶接、溶接後の仕上げ加工、表面処理、検査までの工程を当社が一括で手配・管理します。売上の6〜7割は外部委託工程を含む案件で、複数の工程をまたぐ部品の工程・品質の管理を強みとしています。工程はバーコードで管理し、20℃恒温の検査室と三次元測定機2台を使って、専任検査員が出荷前検査を行います。
SUS・チタン・アルミなど材質のご相談
ステンレス、アルミをはじめ、チタン（純チタン・64チタン）、ニッケル合金など難削材の加工実績があります。半導体・液晶製造装置の真空部品や、重工・エネルギー分野の部品など、用途に応じた材質のフランジをご相談ください。
大径は立旋盤で
大径のフランジは立旋盤で加工します。丸物はφ800×400mmまで対応可能です（形状により異なります）。マシニングセンタでのボルト穴加工と組み合わせて仕上げます（→ 長尺旋盤加工のページ（立旋盤））。
フランジを含むユニット部品の組立にも対応しています（→ スピンドル加工・ユニット組立のページ）。
よくある質問
Q. 規格にない特注フランジを1個から製作できますか？
A. はい、1個から承ります。お客様の図面に基づき、外径・内径・ボルト穴配置・座面形状などを指定どおりに製作します。数千個規模の中量産にも対応しています。
Q. フランジとパイプを溶接した部品をまとめて依頼できますか？
A. はい、協力会社と連携して溶接を行い、溶接後の仕上げ加工、表面処理、検査まで当社で一括して管理します。窓口が一つになるため、取り代や基準の調整もスムーズです。
Q. チタンフランジの加工は可能ですか？
A. 純チタン・64チタンの加工実績があり、チタンフランジもご相談いただけます。材料の手配からお任せいただくことも可能です。
Q. 大径フランジは何ミリまで加工できますか？
A. 立旋盤で丸物φ800×400mmまでが目安です。形状や材質によって条件が変わるため、図面をお送りいただければ対応可否を確認します。
Q. 溶接すると座面がゆがむのはなぜですか？
A. 溶接の熱で部材が局所的に膨張・収縮し、ひずみが残るためです。精度が必要な座面は溶接後に機械加工で仕上げるのが一般的です。
お問い合わせ
特注フランジや溶接一体のフランジ部品の製作をご検討中の方は、お気軽にご相談ください。図面または現物写真、材質、数量、希望納期をお送りいただければ、内容を確認してご連絡いたします。溶接や表面処理を含む工程の組み方からご相談いただけます。
