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ジュラコン® POM 燃料系部品における寿命予測技術

 

ジュラコン® POMは、燃料系部品に使用可能な耐燃料性、耐熱性を有していることに加え、長期耐久性に優れたPOM材料です。また、燃料環境下における豊富な材料データと製品寿命予測技術により、長期信頼性のある製品設計を実現します。

 

耐燃料性や組み立て性に優れるPOM「ジュラコン」シリーズ

POM「ジュラコン」シリーズは燃料系部品として必要な機械特性はもちろんのこと、耐燃料性・熱的特性などバランスの取れた材料であり、成型加工性に優れていることから自動車・電機・電子分野の機構部品等で広く活用されています。特に、耐燃料性が良好で長期耐久性に優れることから、フューエルポンプモジュールなど多くの燃料系部品に使われています。

図1 燃料系部品での使用例

製品設計に必要な各種燃料環境下での材料データを積極的に蓄積しています。

燃料系部品として樹脂を使用する際には、燃料環境下での材料特性を考慮した部品設計が必要であり、様々な耐薬品性・長期特性データが必要となります。当社では、図2で示した空気中の材料測定はもちろんのこと、燃料環境下においても正確な設計を可能とするために、各種燃料環境下における材料データ測定を積極的に行っております。図3では、ガソリン系燃料下における長期特性を示しています。燃料環境により材料特性は大きく変化しており、各種燃料下での材料データの蓄積が必要不可欠となっております。

図2 空気中における材料物性評価例
図3 ガソリン/軽油中のクリープ破壊曲線(60℃)

さらに昨今では、燃料をとりまく環境は著しく変化しており、ガソリン系/ディーゼル系と共にバイオ燃料の検討が世界的に本格化しています。当社においても、多種多様なバイオ燃料に対応した材料面及び設計面での技術支援に取り組んでいます。例えば、図4(左)は、トルエン/エタノール中に浸漬したジュラコンの膨潤による重量増加分の比率をエタノール体積分率に対してプロットしたものです。燃料混合比による比例関係は成り立っておらず、混合により浸漬量が一度増加しており、実際に測定してみないと傾向がつかめないこともあります。また、図4(右)は軽油と菜種油(RME)環境下における引張り強度保持率に関する長期特性を示しています。このように、当社では製品設計に必要な材料データの蓄積を積極的に実施しております。

図4 バイオ燃料環境下における材料物性評価例

燃料環境下での長期特性の評価の代替となる予測技術を確立しています。

燃料系部品は一般的に応力が作用している環境下で使用されます。積極的に行なう材料データ蓄積は、製品寿命の正確な予測のために必要となります。また、燃料部品はガソリン燃料に限らず、将来的には多種多様なバイオ燃料中で使用されることが想定され、その度に破壊までの寿命を評価するには、多くの時間と工数を要します。また、潜在的な事故・故障を設計段階で予測・抽出し、安全対策を行なうためには、寿命に関わる要因を定量的に把握することが重要となります。当社では、図5で示すようなCAE技術などを駆使し、豊富な材料データを用いた精度の高い製品寿命予測(図6)が可能です。

図5 CAE技術を用いた応力解析

図6 各燃料環境下での寿命予測曲線



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