初めて UHMWPE 部品を設計するエンジニアは、金属グレードの公差を指定しがちですが、その結果、見積もりが2倍になったり、納品された部品に反りが生じたりすることに驚かされます。UHMWPE は鋼鉄の13倍の熱膨張率を持ち、剛性は100分の1しかないため、加工ルールが根本的に異なります。本リファレンスでは、標準公差、設計ルール、および迅速で正確な見積もりのために必要な情報について解説します。
なぜプラスチックには金属と異なる公差が必要なのか
UHMWPE は温度が 1 °C上昇するごとに 1 メートルあたり 200 µm 膨張します。20 °Cで加工された 1 メートルの部品を 60 °Cで使用すると、長さは 8 mm も増加します。これが、ボルト穴を長穴（スロット）にしたり、ブッシュに運転隙間を設けたりする理由であり、全使用温度範囲において金属グレードの IT6 公差を維持することが物理的に不可能な理由です。プラスチックの公差規格である DIN 16742 は、まさにこの問題に対処するために存在します。ISO 2768 金属公差ではなく、こちらを基準にしてください。
UHMWPE の標準CNC公差範囲
DIN 16742 プラスチック公差クラス TG6 — 量産部品の標準的な公差です。
| 寸法サイズ | フライス公差 | 穴あけ公差 | 旋削公差 | 備考 |
|---|---|---|---|---|
| 30 mm 以下 | ±0.10 mm | +0.15 / 0 mm | ±0.10 mm | 標準生産 |
| 30–120 mm | ±0.20 mm | +0.25 / 0 mm | ±0.15 mm | 最も一般的な範囲 |
| 120–400 mm | ±0.30 mm | +0.40 / 0 mm | ±0.20 mm | 大型ブッシュ、プレート |
| 400–1000 mm | ±0.50 mm | +0.60 / 0 mm | ±0.30 mm | シート切断、大型カバー |
| 1000–2000 mm | ±0.80 mm | +1.00 / 0 mm | n/a | シートパネル、マット |
コスト増を避けるための設計ルール
CADの段階でこれらのルールを適用すれば、見積もり金額を 20–40%抑えることが可能です。
- 最小肉厚：フライス加工箇所は 3 mm 以上、穴あけ箇所は 6 mm 以上（バリの発生を防止）
- 穴の間隔：穴径の2倍以上（締結時の穴間亀裂を防止）
- 穴公差：標準は H10。H8 は不可欠かつ長さが直径の3倍未満の場合のみ指定
- 座ぐり深さ：ボルト頭の高さ + 2 mm（熱膨張による圧縮を許容）
- 表面粗さ：標準 Ra 1.6 µm。Ra 0.8 µm も可能ですが、コストが 30–50%加算されます
- 内角の鋭角を避ける：フライス加工のポケット部などは最小 R0.5 を指定
- 長穴加工：熱膨張を考慮し、部品長 1 メートルあたり 0.5 mm の余裕を持たせた長穴にする
- 表面テクスチャが重要な場合は表面・裏面を指定：ロール跡は加工面と異なります
熱サイクルを考慮した座ぐり付きボルト穴の設計
60 °C以上の温度変化にさらされるシュートライナー、地盤マット、ボラードパッドには極めて重要です。
ボルト頭より深い座ぐりを指定
ボルト頭の高さ + 2 mm。この 2 mm の隙間により、熱膨張時にポリマーが圧縮されてもボルトの張力が失われません。
皿バネ座金または T字ボルト固定を使用
皿バネ座金（Belleville washer）は、ポリマーが流動してもボルトの張力を維持します。T字ボルト固定システムは、鋼鉄レールにポリマーを引っ掛けることでボルト頭の問題を完全に解消します。
想定される膨張方向に穴を長穴にする
1 m を超えるシートの場合、長手方向に「1 mm × 長さ(m)」の余裕を持たせた長穴にします。丸穴はアンカーポイント1箇所のみに使用してください。
回転角ではなくトルク値を指定
UHMWPE は荷重下でクリープを生じます。最大トルク（通常、同等の鋼鉄用トルクの50%）を指定し、最初の熱サイクル後に増し締めを行ってください。
ステンレス製または亜鉛メッキボルトを用意
炭素鋼ボルトは腐食して UHMWPE を汚染します。ご要望に応じて、A2ステンレスまたは HDG亜鉛メッキボルトを事前に装着して提供可能です。
迅速な見積もりのための資料（DWG / DXF / PDF / STEP）送付方法
DWG、DXF、PDF および STEP ファイルに対応しています。メール (claire@jsltupe.com) または WhatsApp (+86 189 6300 3803) でお送りください。以下の情報を含めてください：(a) 全体寸法、(b) 公差クラス（未指定の場合は DIN 16742 TG6 標準）、(c) 材料グレード (PE-300 / PE-500 / PE-1000)、(d) 数量、(e) 食品グレードや帯電防止などの要件。24時間以内に回答します。MOQ は1個から。社内で切断、穴あけ、座ぐり、フライス加工に対応。接合には、機械的締結、座ぐり付きボルト締結、T字ボルト固定、実継ぎ、または隅板を使用します。
よくある質問
UHMWPE で ±0.05 mm の公差を維持できますか？
30 mm 以下の箇所であれば可能ですが、標準コストの 2–3倍かかり、かつ非常に狭い温度範囲に限定されます。標準的には ±0.10 mm を推奨します。それ以上の精度はコストが 30–50%加算され、加工後の応力除去が必要になる場合があります。
見積もりが金属部品より高いのはなぜですか？
UHMWPE は kg あたりの価格が軟鋼より高く、加工速度も遅い（送り速度が低い）ためです。また、粗加工と仕上げ加工の間に応力除去が必要な場合も多いです。ただし、摩耗や衝撃を受ける用途では、生涯コストは金属より 2–5倍低くなります。
組み立て済みパーツの提供は可能ですか？
はい。ステンレス製や亜鉛メッキのボルト、T字ボルト、スライドレール、隅板などを事前に取り付け、現場ですぐに設置できる状態で提供可能です。
対応可能な CAD フォーマットは何ですか？
DWG、DXF（2Dに推奨）、PDF（参照用）、STEP（3Dに推奨）です。ご要望に応じて IGES にも対応。単純な部品であれば寸法を記載した手書きスケッチでも受け付けています。
初品検査報告書は提供されますか？
はい。ご要望に応じて、AS9102 フォーマットの初品検査報告書 (FAIR) を提供します。これには設計値に対する実測寸法、表面粗さ、材料証明が含まれます。量産時は標準で5個の抜き取り検査を実施します。