製品製造における防水エンクロージャーの設計

水は生命ですが、一部の製品、特に電子製品の周りに水を置くことは、メーカーが嫌うものです。多くの製品の身近な環境では、製品に耐久性と防水性が求められます。したがって、メーカーが製造プロセスで防水エンクロージャーの設計を使用していることがわかります。

防水エンクロージャーの設計には、多くのことを理解することが含まれます。この分野の素人または初心者として、あなたは評価システム、防水エンクロージャーの作り方、そして必要な材料について知っている必要があります。したがって、この記事では前述の要因を紹介します。評価システムの仕組み、防水クロージャーシールの設計、および防水シールの作成方法を理解するために、読み続ける必要があります。

防水グレードはどのように分けられますか？

評価システムは、その耐久性に基づいて多くの電子製品を認定する用語です。この素材に関連して、防水性に基づいて分割するのが理想的です。評価システムがなければ、頑丈さと防水性を使用することは単純なマーケティング用語です。たとえば、製品が水没したときにどの程度水に耐えられるかを知ることは不可能です。ただし、評価システムを使用すると、そのようなプロパティの範囲を知ることができます。ここで説明する2つの一般的な評価システムは、IPとNEMAの評価システムです。

IP定格システム

電子製品を使用する人々は、IP定格システムに精通しているでしょう。 IPxxを使用してデバイスに碑文を見た可能性が高いです。この碑文は、電子製品のウォーターシールの設計が効果的であるかどうか、およびその効果の程度を判断するためにメーカーが使用するものです。

IP定格は、Ingress Protection（IP）定格の略であり、上記の例から、「IP」という2つの文字と、IP67などの2桁の数字があります。最初の数字は、ほこりや汚れなどの物理的な物体に対する保護を示しています。 2番目の数字は、液体環境に対する保護を示しています。

IP定格が高いほど、シーリング設計は優れています。たとえば、IP32定格の製品は、IP67定格の同じ製品と比較した場合、保護が弱くなります。

NEMA評価システム

NEMAは、National Electrical Manufacturer Associationの頭字語であり、その評価システムは、製品がどの程度保護されているかも示します。 IPの格付けシステムとは異なり、NEMAの格付けシステムは主に工業製品向けです。 IP定格システムは、製品が水および水やほこりなどの物理的パラメータから保護されていることを推定します。ただし、NEMAレーティングシステムは、氷、腐食性物質、石油などのパラメータへの暴露を処理するため、もう少し進んでいます。

NEMAレーティングシステムを使用する前に、次のことを知っておく必要があります。

製品が屋内用か屋外用か
元素曝露
ホースで固定する場合
腐食性物質、オイル、クーラントにさらされる可能性があるかどうか

NEMAレーティングシステムは、屋内および屋外での使用に対応できます。屋内での使用については、1〜13の評価があります。これは、ほこりや感電からの保護の程度が高いことを示しています。つまり、高いほど保護が強化されます。屋外での使用には、NEMA 3、3R、および3Sがあります。 NEMA 4は、高圧水などの条件下で使用される製品に使用されます。

防水エンクロージャーシールデザイン

ウォーターシールの設計を使用するには、物事を成し遂げるためのさまざまな方法を理解する必要があります。防水シールを作成する方法は次のとおりです。

Oリング

Oリングは、ウォーターシールの設計や修理にも重要です。それらは非常に人気があり、広く使用されていることを示しています。形は1つですが、サイズが異なります。 Oリングには、内径と外径を示す2つの数字があります。 Oリングは取り付けが簡単で、静的Oリングと動的Oリングの2種類があります。

・静的Oリング

ウォーターシールの設計が円形製品用である場合は、静的Oリングを使用するのが理想的です。静的Oリングは、嵌合グランド部品が相互に移動しないシールです。したがって、シール面に動きはありません。

・動的

ダイナミックOリングは、スタティックタイプとは異なり、嵌合グランド部分に関して移動します。したがって、材料にはより多くの潤滑が必要です。材料はまた、静的Oリングの製造に使用される材料よりも丈夫でなければなりません。

静的Oリングと動的Oリングの主な違い

静的または動的シールリングの使用を理解するには、それらの違いを理解する必要があります。以下は、2つのシールを使用するときに水密シールを作成するのに役立つ主な違いです。

動的Oリングは絶えず動くため、製造に使用される材料はより丈夫でなければなりません。
ダイナミックOリンググランドは、研磨性のない表面仕上げが必要です。それらが研磨面を持っている場合、それは摩耗の発生につながる可能性があります。ただし、これは静的Oリングでは動かないため、関係ありません。
動的Oリングは、静的Oリングよりも多くのメンテナンスが必要です。
2つのシールには注油が必要ですが、ダイナミックOリングにはさらに注油する必要があります。

ガスケット

シーラントとしてのガスケットは、機械的接合部を一緒に保持するために使用される接着剤、ペースト、またはスプレーです。他のタイプのシーラントと一緒に、または一緒に使用することができ、パーツの摩擦の有無にかかわらず、部品が擦れるときの機械的故障の傾向を低減します。

ガスケットは、複数のキャビティを含む複雑な対面シールに最適です。これは、Oリングよりも優れている分野の1つです。ただし、それらを使用するには、接合するジョイントの圧縮、厚さ、公差などの要素を考慮する必要があります。一般的に、ガスケットはカスタムです。したがって、一定の計算について心配する必要はありません。

ボタン

ボタンは、方向パッド、トリガー、パネルスイッチで使用され、インターフェースを心配する人にとって理想的なシーラントです。安くて簡単です。

用途に応じて、ボタンはさまざまな素材で作ることができます。たとえば、低圧防水ボタンの設計では、成形ゴムボタンがシーラントとして使用されます。ただし、頑丈な防水ボタンのデザインの場合、ボタンはより硬い素材で作ることができます。

多くの防水ボタンのデザインがあり、それらは通常ダイナミックOリングで動作します。ただし、多くのシールはシールの故障につながる可能性があるため、注意して使用することをお勧めします。

材料の選択

適切な材料を知り、選択することは、適切な材料を選択する前に考慮すべき必要な要素を理解することを伴います。これは2つのセクションになります。 1つは選択を支援する要素に関するものであり、もう1つは使用できる一般的な材料に関するものです。

材料の選択で考慮すべき要素

開発段階

開発の段階によって、使用する材料が決まります。たとえば、プロトタイプの開発段階では、適切なフィット感、機能、美観を得るために、安価な低レベルの素材が使用されます。したがって、ウォーターシールの有効性について心配する必要はなく、エラーについて簡単に知ることができます。完了したら、元の資料を使用できます。

使用および設計ガイド

製品の製造に使用するデザインガイドによって、選択する材料の種類が決まります。たとえば、高圧製品エンクロージャの設計では、表面品質を制御するためにCNC機械加工が必要です。

耐久性と環境

耐久性は、材料が使用される環境と関係があります。高い耐久性が要求される環境では、金属製の防水エンクロージャー材料を使用する必要があります。材料の選択は、材料が屋外で使用されるか屋内で使用されるかによっても異なります。

防水エンクロージャーに使用される一般的な材料

上記の要因に基づいて、製品エンクロージャの設計に使用される2つの主要なタイプの材料は、プラスチックと金属です。

プラスチック

プラスチックは、要件がほとんどないため、エンクロージャーの材料としてより用途の広い選択肢です。それらはまた腐食に耐性があり、金属材料が問題となる可能性がある場合に使用されます。ただし、金属製の筐体と比較した場合、それほど強力ではありません。

金属

一般的な金属製の防水エンクロージャーの材料は、鋼、アルミニウム、およびステンレス鋼です。

腐食の傾向が少ない鋼材を使用しています。腐食の可能性が高い条件では、表面が損傷した場合に条件の影響を受けやすくなるため、鋼は理想的ではありません。鋼も強くて丈夫です。したがって、エンクロージャーを引っかき傷や表面特性の汚染に耐えられるようにするのに理想的です。

アルミニウム

アルミニウムは、塩水中での安定性を求めている人にとってより良いエンクロージャーです。耐食性があり、物理的特性が優れています。たとえば、軽量です。ただし、強アルカリは反応しやすいため、強アルカリを含む環境には理想的ではありません。

ステンレス鋼

ステンレス鋼は、鋼で見られるのと同じ状況に理想的です。ただし、塩水などの腐食の可能性が高い環境に適しています。それらは最も耐久性のある防水エンクロージャであり、他の素材よりも長持ちする可能性があるため明らかです。

ヒント

ウォーターシールの設計は、高性能のプロセスでありながら、その黄金のルールとしてシンプルさを備えています。これは、特にシーリングに不慣れな場合は非常に重要です。以下は、設計を簡素化するのに役立つヒントです。

何かを完全に封印するのは悪いことです

製品を完全に密封したいと思うかもしれませんが、これは悪い考えであることを知っておく必要があります。製品を完全に密閉することで、蒸気が出入りする可能性がなくなります。そのため、空気圧の変化により製品が爆発する傾向が高くなります。

円形を活用する

サークルは、作業できる最も簡単な開口部です。その理由は、使用できる防水エンクロージャーがたくさんあるからです。これらのエンクロージャーは使いやすく、人気があり、安価です。たとえば、標準のOリングと堅牢なラジアルタイプのシールを使用して、均一なシール力を得ることができます。

可能な場合は、複雑なシーリングを避けてください

必要な場合を除いて、複雑なシールは避けてください。シーリングが必要なコンポーネントが3つ以下であることを確認するのが最善です。その理由は、シールする必要のある部品の数が多いほど、均一なシールを実現するのが難しくなるためです。

ガスケットにはサポートが必要

スタンドアロンガスケットを使用している場合は、すべての側面でそれをサポートする必要があります。これを行わないと、ガスケットがピンチゾーンから引き出されるときにガスケットが噴出するため、シールが破損する可能性があります。

結論

防水性のある製品を必要とする人には、防水エンクロージャーシールの設計が必要です。この記事を読むことで、評価システム、ウォーターシールの設計、および防水シールの作成方法の基本を理解できます。この知識があれば、防水製品を作ることができます。ただし、低価格で最高の結果を得るには、当社のサービスを利用する必要があります。ファイルをアップロードして設計の見積もりをすぐに入手し、製造に関するアドバイスについてサポートチームに相談してください。メール連絡先：[email protected]