前回の記事では、 PEEKのCNC加工を用いて高性能部品を製造する方法について解説しました。高い引張強度、優れた寸法安定性、そして優れた耐摩耗性を備えた熱可塑性樹脂部品の製造を計画しているなら、デルリン加工が最適な選択肢となるでしょう。
この記事では、デルリンの機械加工の利点と欠点について説明します。さらに、さまざまな業界での機械加工されたデルリン部品の使用に焦点を当て、効率的な機械加工プロセスのための貴重なヒントを提供します。
デルトリンを理解する | ポリオキシメチレン(POM)
デルリンは、ポリマー鎖に結晶領域と非晶領域の両方を持つ熱可塑性樹脂の一種を指すブランド名です。したがって、デルリンは半結晶性の熱可塑性樹脂であり、化学名はポリオキシメチレン（POM）です。別名として、アセタールホモポリマー、ポリアセタール、またはポリホルムアルデヒドとも呼ばれます。
POM はラピッドプロトタイピングで広く使用されているほか、さまざまな用途の幅広い部品を製造するために機械加工されています。
デルリン加工プロセスでは、さまざまな用途のニーズに合わせて、さまざまなグレードの材料を見つけることができます。これらは、シートまたはバーの形で入手できます。
一般的なデルリン樹脂のグレードについては、こちらをご覧ください。
デルリン加工 – 利点と欠点
製造プロジェクトで機械加工されたデルトリン部品が必要な場合は、手動加工または高精度CNC加工を選択できます。どちらのPOM製造方法を選択するにしても、それぞれに一般的な利点と制約があり、それらを十分に理解しておく必要があります。詳しく見ていきましょう。
Deltrin 部品加工の利点。
軽量 | 高引張強度
プロジェクトで約 7000 ～ 9000 PSI の高引張強度を備えた軽量コンポーネントが求められる場合、POM 熱可塑性プラスチックは金属の完璧な代替品です。ほとんどの金属と比較して、その優れた強度対重量比により、高応力アプリケーション部品の加工に最も適しており、コスト効率も優れています。
長期使用への適合性
場合によっては、動作などのストレスの多い条件下での長期動作に耐えられる熱可塑性プラスチックが製造工程で必要になることがあります。デルリンは優れた耐疲労性を備えているため、機械加工された部品は、変形のリスクが低く、ストレスの多い作業条件に長期間耐えることができます。
優れた断熱性
POM は優れた誘電特性でも知られています。このため、デルリン加工は一部の電気絶縁体の製造に非常に適しています。
摩耗や摩擦に強い | 天然の潤滑性
デルリンは摩擦係数が低いため、耐摩耗性に優れた機械加工可動部品を製造する場合に最適な材料です。
デルリンは硬度が高いため、耐摩耗性に優れています。そのため、デルリン加工は、高摩擦環境で動作する部品を製造する場合に適しています。このような部品には、ギア、ベアリング、および高い耐摩耗性が求められるその他の部品が含まれます。
天然の潤滑性 | 一部の化学物質に対する耐性
デルリン素材は自己潤滑性があるため、可動部品の製造に使用すると、金属部品に必要な潤滑要件がなくなります。
そのため、乾燥した高衛生環境で稼働する機器や機械に使用する部品の製造に最適です。
デルリンは、潤滑剤やガソリン、アルコール、一般的な溶剤などの化学物質に対しても耐性があります。そのため、デルリンの部品は、そのような環境にさらされても最適に動作します。
加工の容易さ
POM は、さまざまなアルミニウム合金や真鍮合金に比べて加工性に優れています。送り速度を遅くすると、ほとんどの熱可塑性プラスチックよりも高い切削速度を実現できます。
さらに、デルリン加工では、切断プロセスを容易にするために必ずしも水や油を塗布する必要はありません。
ただし、穴あけ作業の際には、過度の熱の蓄積を避けるために適切な冷却剤を使用してください。
比類のない寸法安定性
デルトリンは寸法安定性に優れたプラスチックです。そのため、デルトリンを使用すれば、圧力や温度といった加工条件が部品の形状や寸法に悪影響を与える心配はありません。この特性から、デルトリンの加工は高精度なエンジニアリング部品の製造に最適です。
耐湿性/低吸湿性
デルリンは最も安定した熱可塑性プラスチックの 1 つです。デルリンで加工された部品が湿気にさらされても、その性能にはほとんど影響がありません。
したがって、デルリン加工は、屋外用途の部品を製造したり、湿気や高湿度の環境で使用したりする場合に最適なオプションです。
さまざまな温度範囲で安定したパフォーマンス
デルリン加工は、さまざまな温度範囲で効果的に機能するプラスチック部品を必要とするプロジェクトの場合、最適な選択肢となります。この材料は、-40～90℃（-40～190°F）の温度で安定した性能を維持できます。
デルリン加工の限界/欠点
多彩な利点があるにもかかわらず、POM プラスチックを使用してプロジェクト部品を加工する場合、次のような制限があります。
酸などの腐食性化学物質に対する耐性が低い
デルリンは強酸、強塩基、酸化剤に対する耐性が低い。そのため、部品がそのような過酷な環境で使用される場合は、PCTFE加工などの他の選択肢を検討してください。
紫外線暴露には耐性がありません。
機械加工されたデルリン部品を紫外線に過度にさらすと、長期的には色と機械的強度の両方に影響を及ぼします。そのため、屋外で長期間使用する熱可塑性部品を機械加工する場合、POM 加工は最適な選択肢ではありません。
高温に弱い | 自己消火性はありません
POM プラスチックは高温に耐えることができますが、過度の温度を管理しないと部品が変形する可能性があります。
したがって、耐火性または自己消火性のプラスチック部品を必要とするプロジェクトの場合、デルリンは最適な加工材料とは言えません。
他の素材との接着が難しい
POM プラスチックは表面摩擦が低く、化学物質に敏感であるため、ほとんどの接着剤を使用して接着することは困難であり、乾燥すると簡単に剥がれてしまいます。
したがって、コンポーネントを正常に動作させるには表面に接着する必要があり、より高度な接着剤ソリューションに余分な費用をかけなければなりません。
デルリン加工を成功させるための貴重なヒント
したがって、POM 加工を採用してさまざまな業界のニーズに対応する部品を製造したい場合は、加工効率を高めるための貴重なヒントを以下に示します。
POM部品加工の正しい設計
POM は半結晶性の熱可塑性樹脂であるため、冷却プロセス中にわずかに収縮します。したがって、均一な冷却と部品の寸法安定性を維持するために、部品の設計は均一な厚さにする必要があります。
壁厚設計の考慮事項
壁が薄い設計は反りやすいため、機械加工には適していません。また、大きなコンポーネントの設計も避けてください。大きなワークピースは、機械加工の高温にさらされた後、冷却が不均一になります。その結果、部品が反ることがあります。
デルリンスレッドデザイン
部品にねじ山がある場合は、丸みを帯びたねじ山の設計を選択してください。これにより、応力が分散され、ねじ山が安定します。V 字型のねじ山を持つ部品は、応力レベルが高いためにねじ山が剥がれるリスクが高いため、設計しないでください。
サポートの検討
Delrin 部品の剛性を高めるには、該当する場合は設計にリブを含めることを検討してください。
鋭角を避ける | 面取りされたエッジのデザイン
均一で安全な応力分散を実現するために、設計には鋭角ではなくフィレットを使用する必要があります。さらに、デルリン部品は、輸送リスクを軽減するために、ベベルエッジではなく面取りエッジを使用する必要があります。
POMワークピースを清潔に保つ
Delrin 部品は、精度と衛生が重要となるような要求の厳しい用途向けに設計されています。
したがって、高品質で安全な製品を確実に生産するには、POM ワークピースと切削工具を汚染物質から守る必要があります。
衛生状態を良好に保つことで、研磨性汚染物質による摩耗のリスクがなく、加工ツールが最適に機能することが保証されます。
逃げ角の大きい鋭利な工具の使用
高品質の表面仕上げの部品を製造するには、鋭利で本物のツールのみを使用してください。
POM加工を行う際は、切削工具のクリアランス切削角度を大きくする必要があります。これにより、工具とデルリン製ワークピースとの接触を最小限に抑え、スムーズな切削作業が可能になります。
さらに、角度が高いため、工具の摩耗や裂け目が減り、加工プロセス中の余分な熱の蓄積も減ります。
デルリン加工を効率的かつ長期的に行うには、適切なタングステン カーバイドまたは多結晶ダイヤモンド (PCD) カッターに投資してください。
セラミックカッターは熱を多く発生し、ワークピースからチップを簡単に除去できないため、使用しないでください。
デルリンワークピースを締めすぎないでください。
エンジニアリングプラスチックの加工力は金属よりも低く、締め付けが強すぎると変形しやすくなるため、締め付け圧力を下げる必要があります。
デルリン部品の加工には大きな切削力は必要ありません。そのため、ワークピースをしっかりと固定して変形のリスクを負う必要はありません。
安全で安定した加工位置を維持するために、軽いクランプ力を加えるだけで済みます。
安全な加工温度を維持する
温度が 121 度 (華氏) を超えると、機械加工された POM コンポーネントの機械的完全性に悪影響を与える可能性があります。
液体冷却剤の代わりに圧縮空気を使用することで、安定した温度を維持し、切りくずを効果的に除去して高品質の切断を実現します。
デルリン加工部品の産業応用
以下は、デルリンの機械加工部品やコンポーネントを利用する最も一般的な分野と産業の一部です。用途には次のようなものがあります。
産業用アプリケーション
製造業、工場、エンジニアリング業界など、さまざまな業界の企業が、機械や設備の稼働にデルリン製の部品を幅広く利用しています。こうした部品の例としては、ブッシング、ベアリング、ロボットギア、ホイール、バルブ、ハウジングなどが挙げられます。
医療/ヘルスケア分野におけるデルリン加工
デルリンは、特定の医療機器部品の製造にも使用されています。滅菌が容易なため、医療・保健分野での用途に適しています。
医療・保健分野で一般的に使用されているデルリン加工部品の例としては、義肢、用量計付き吸入器、自動注射ペン、ステント送達システム、パイプクランプ、チューブレスインスリンポンプまたはパッチポンプなどが挙げられる。
自動車産業
デルリンの加工は、自動車の自動ドアロックシステム、ウィンドウシステム部品、モーター、ギアなど、幅広い自動車部品の製造にも使用されています。
消費者部門
家電製品や電子機器分野では、デルリンの加工技術を用いて、引き出しのラッチ、家庭用工具や機器のギア、引き出しローラーなど、幅広い製品が製造されています。また、取っ手や錠前といった家具部品の一部も、デルリン素材から加工されています。
電子・電気産業におけるデルリン加工部品
POM 加工は、電子・電気業界で幅広い製品の製造にも使用されています。デルリン加工で製造できる電気部品の例としては、電気コネクタや絶縁体などがあります。
結論
デルリン素材は、引き裂きや摩耗に対する耐性、優れた寸法安定性などの優れた特性を備えているため、さまざまな機械加工部品の製造に最適な素材です。
プロジェクトのニーズに応じて、さまざまなグレードのデルリンから選択できます。
Delrin 機械加工部品の品質は、部品の設計、使用するツール、および機械加工の専門知識によって決まります。
また、POM 素材は 121°C (249.8°F) を超える温度にさらされると変形しやすくなることにも留意する必要があります。したがって、加工プロセス中に効果的な圧縮空気冷却システムを備えることが重要です。
HM には、PEEK や Delrin などのさまざまな金属や熱可塑性プラスチックを使用して CNC 加工プロジェクトを推進するための専門知識、経験、テクノロジーがあります。
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