CNC-Bearbeitung von Flanschen: Typen, Verfahren und Präzisionstechniken

Flansche sind grundlegende Komponenten im Maschinenbau und bei der Installation von Rohrleitungen und dienen als erhabene Manschetten oder Felgen, die zwei Elemente miteinander verbinden. Sie ermöglichen abgedichtete Verbindungen durch Verschraubung und Schweißen und bieten Sicherheit vor Leckagen, während sie Druck, Temperatur und mechanischen Belastungen standhalten. Dieser Artikel bietet eine detaillierte Analyse von Flanschtypen, Verbindungsmethoden und CNC-Bearbeitungstechniken mit Erkenntnissen aus der Erfahrung von EMAR in der Präzisionsfertigung.

Was Ist ein Flansch? Ein Flansch ist ein flacher, kreisförmiger Gegenstand, der verwendet wird, um zwei Bauteile miteinander zu verbinden. Sie werden häufig in Rohren, Ventilen, Pumpen und Maschinen verwendet. Flansche ermöglichen das Verbinden und Trennen von Bauteilen und tragen gleichzeitig dazu bei, luftdichte Abdichtungen zwischen ihnen zu schaffen. Ein Flansch kann hohen Druck, Temperaturen und mechanischen Belastungen standhalten und verfügt in der Regel über Schraubenlöcher am Umfang zur Befestigung. Je nach Verwendungszweck werden sie normalerweise aus Stahl und Edelstahl hergestellt.

Einfach ausgedrückt ist ein Flansch ein ringförmiges Teil, das zum Verbinden von Rohren, Ventilen, Pumpen und anderen Geräten verwendet wird. Er ist in der Regel mit Schraubenlöchern versehen, die dichte Verbindungen mit Hilfe von Befestigungselementen wie Schrauben und Muttern ermöglichen. Das Vorhandensein von Flanschen sorgt dafür, dass komplexe mechanische Systeme sowohl stabil als auch effizient arbeiten.

Wie funktioniert eine Flanschverbindung? 1. DesignFlansche sind kreisförmige Platten mit einer flachen Fläche und Schraubenlöchern am Umfang. Sie dienen dazu, Rohre, Ventile und andere Geräte sicher zu verbinden. Die Konstruktion sorgt für eine korrekte Ausrichtung und eine starre kinematische Verbindung mit glatten und erhöhten Oberflächen, die normalerweise zur Verbesserung des Dichtungsmechanismus verwendet werden.

2. SchraubenFlansche werden mit Schrauben befestigt, die durch beidseitig vorgesehene Löcher verlaufen. Beim Anziehen der Schrauben kommen die beiden Flansche in Kontakt und drücken die Dichtung dazwischen zusammen, wodurch eine gut sitzende, wasserdichte oder luftdichte Abdichtung entsteht.

3. DichtungenUm sicherzustellen, dass zwischen den beiden Flanschen keine Lecks entstehen, wird immer eine Dichtung dazwischen eingesetzt. Dichtungen bleiben beim Anschrauben flexibel und schrumpfen zu einer kompakten Dichtung. Sie reduzieren auch Vibrationen und ermöglichen kleine Fehlausrichtungen.

4. Druck- und TemperaturbewertungJede Dichtungsverbindung ist für bestimmte Druck- und Temperaturanforderungen vorgesehen, die durch die Konstruktion und das Material definiert sind. Der Flansch muss für das System richtig gewählt werden, um Ausfälle zu vermeiden.

5. InstallationEine Flanschverbindung wird zuerst physisch ausgerichtet. Dann wird eine Dichtung zwischen ihnen angebracht, bevor sie verschraubt werden. Die Schrauben müssen gut angezogen sein, um eine gute Verbindung ohne Leckage zu erreichen. Ein übermäßiger oder unzureichender Einbau kann zu Leckagen oder Schäden an Innenflächen führen.

6. WartungFlanschverbindungen erfordern häufiges Patrouillieren der Dichtungen auf Anzeichen von Verschleiß, Rost oder Leckage. Dies ist für zuverlässige Verbindungen in Hochdruck- oder Hochtemperatursystemen unerlässlich.

DichtungsmechanikFlanschverbindungsleckagen treten hauptsächlich auf zwei Wegen auf: Dichtungsleckage (Flüssigkeit, die durch Kapillaren im Dichtungsmaterial fließt) und Kontaktflächenleckage (an der Schnittstelle zwischen Dichtung und Flansch). Mikrounebenheiten auf der Flanschoberfläche entstehen durch mechanische Verformungen und Vibrationen während der Bearbeitung, die mit einer halbplastischen Dichtung gefüllt werden müssen, um Flüssigkeitsleckagen zu vermeiden.

Typische Flanschtypen1. SchweißhalsflanschSchweißer befestigen einen Schweißhalsflansch mit einer langen, konischen Nabe am Rohr. Diese bieten eine feste und langlebige Verbindung für hohe Drücke und Temperaturen. Ihre konische Form verteilt Spannungen und sorgt dafür, dass keine Leckagen auftreten.

2. Slip-On FlanschIngenieure schieben Slip-On Flansche über das Rohr und schweißen dann sowohl ihre Stirnseite als auch das Rohr. Diese sind vergleichsweise billiger und einfacher zu installieren, empfohlen für Niederdrucksysteme.

3. GewindeflanschGewindeflansche haben Innen- und Außengewinde, die mit dem Gewinde eines Rohrs übereinstimmen. Die Arbeiter befestigen sie durch Verschrauben, so dass kein Schweißen erforderlich ist. Sie sind für Niederdrucksysteme weit verbreitet.

4. ÜberlappungsflanschÜberlappungsflansche werden von einer losen Unterlage begleitet. Die Rohrenden rutschen in die Überlappungsverbindung, und die Arbeiter schrauben den Überlappungsflansch auf die Unterlage.

5. Ringdichtung (RTJ) FlangeRTJ verfügt über eine Nut, in der eine Metallringdichtung platziert wird, um eine Hochdruckdichtung zu schaffen. Sie werden häufig in der Öl- und Gasindustrie eingesetzt, wo die Drücke und Temperaturen relativ hoch sind, und garantieren eine lecksichere Verbindung.

6. BlendenflanschBlendenflansche sind für die Ausstattung mit einem Durchflussmesser oder einer Blende in Rohrleitungssystemen bestimmt. Sie haben Anschlüsse zur Bestimmung der Durchflussmenge von Flüssigkeiten oder Gasen und halten integrierte Druckanschlüsse für Druckmessungen.

7. Van-Stein-FlanschVan-Stein-Flansche haben eine abgeschrägte Kante, die eine dichte und auslaufsichere Schnittstelle bietet. Sie sind gut für Anwendungen mit niedrigem bis mittlerem Druck geeignet und bieten eine einfache Installation.

8. Gebundene Flanschflansche werden in Druckbehältern verwendet, die bei hohem Druck und hoher Temperatur arbeiten. Sie haben eine Spurstange, die ihren Außendurchmesser verbindet, um eine Trennung unter extremen Druckbedingungen zu gewährleisten.

9. FlachflächenflanscheFlachflächenflansche haben eine flache Dichtfläche, die sich durch eine einfache Struktur und einfache Bearbeitung auszeichnet. Geeignet für Anwendungen mit niedrigem Druck und ungiftigen Medien, wird die Abdichtung hauptsächlich durch Dichtungen zwischen den Flanschen erreicht.

10. BlindflanschBlindflansche dienen als solide Abdeckungen zur Abdichtung von Rohrenden, Behältern oder Prüfstellen. Sie sind für die Systemisolierung bei Wartungsarbeiten, Druckprüfungen, zukünftigen Ausdehnungspunkten und Notabschaltungen unerlässlich.

Unterschiedliche Flächen eines Flansches zum Verbinden von männlichen und weiblichen Flächen (M & F): Ein Flansch hat eine Ausbuchtung (männlich) und der andere eine Vertiefung (weiblich), wodurch eine perfekte Passform entsteht, die bei Rohrleitungen und hochmechanischen Anwendungen üblich ist.

Zunge und Nut (T & G): Eine hervorstehende "Zunge" an einem Flansch und eine passende Nut am anderen, die besseren Halt und ein geringeres Risiko der Trennung oder des Auslaufens bietet.

Flache Fläche mit erhabener Fläche (FF-RF): Eine flache Fläche mit einer darüber liegenden Dichtfläche. Dichtet besser in Systemen mit begrenztem Platzangebot und besonderen Dichtungsanforderungen.

Vertiefte Fläche (RF): Eine Nut, die den Dichtungsbereich umgibt und die Dichtung festhält. Sie wird häufig für eine verbesserte Abdichtung bei Hochdruckanwendungen verwendet.

Integraler Flansch (IF): Eine aus einem Stück gefertigte Rohrverschraubung, bei der Flansch und Rohr gleichzeitig hergestellt werden, was die Verbindung erleichtert und Leckagen reduziert.

Flanschabmessungen und ConsiderationsNominal Rohrgröße (NPS): Definiert wesentliche Flanschabmessungen, die im Allgemeinen von ½ Zoll (DN 15) bis 24 Zoll (DN 600) reichen.

Schraubenkreisdurchmesser (BCD): Hängt von der Flanschgröße ab (z. B. für 1 NPS beträgt der BCD etwa 2,75 Zoll).

Größe des Schraubenlochs: Normalerweise auf Schraubendurchmesser plus 1 / 8 Zoll gebohrt.

Flanschflächentyp: Flache Fläche (bis zu 150 psi), erhöhte Fläche (600 oder 1500 psi), Ringverbindung (über 1500 psi).

Dicke: Abhängig von Druckklasse und Material. Beispiel: 150 lb Flansche ca. 0,25 Zoll für kleine NPS.

Druckklasse: Klasse 150 (bis 285 psi), Klasse 300 (bis 740 psi), Klasse 600 (bis 1480 psi), Klasse 1500 (bis 3700 psi).

Kompatibilität der Dichtungen: Flachdichtungen für Flachflansche, Ringdichtungen für RTJ-Flansche, spiralgewickelte Dichtungen für Flachflansche bis 3000 psi.

Normen und Codes: ASME B16,5 (1 / 2 bis 24), ASME B16,47 (26 und größer), API 6A (Öl und Gas, bis zu 20.000 psi).

Endanschlüsse: Geschweißt, mit Gewinde (bis zu 2½ Zoll), Slip-On (bis zu 24 Zoll).

Bearbeitungstechniken von FlanschenCNC-DrehenCNC-Drehen schält Material von einem sich drehenden Werkstück ab und bildet mit einem Schneidwerkzeug eine zylindrische Form. Dies minimiert raue Oberflächen und hilft, genaue Abmessungen zu schaffen. Das Drehen eignet sich am besten für Flansche mit engen Toleranzen (z. B. 0,01 mm), wie z. B. Schweißhals-Hochdruckflansche.

CNC-Fräsen & BohrenCNC-Fräsen verwendet rotierende Schneidwerkzeuge, um Material abzuschneiden und flache, eckige, konturierte und andere Oberflächenarten zu erzeugen. Das Fräsen ist optimal für die Gestaltung von Dichtungskanten und komplizierten Formen. Das CNC-Bohren hilft, Schraubenlöcher mit präziser Lochpositionsgenauigkeit herzustellen.

Beim Gewindeschneiden werden Innengewinde in Löcher geschnitten, Flansche für Schrauben und Befestigungselemente geformt und gleichzeitig die richtige Gewindegröße sichergestellt.

CNC GrindingGrinding reibt eine Oberfläche an einer Schleifscheibe und bietet Flanschflächen ein glattes Finish. Es hilft, hohe Genauigkeitsgrade für Dichtflächen und deren Fitness zu erreichen.

PlanfräsenBeim Planfräsen wird Material von der Flanschoberfläche entfernt, um eine ebene, gleichmäßige Oberfläche für die Abdichtung zu bilden, die eine ordnungsgemäße Installation und Funktionalität der Dichtung gewährleistet.

CNC-NutungNuten schneiden schmale Nuten in den Flansch und bilden häufig einen Bereich für Dichtungen oder Dichtungen. Dadurch werden falsche Dichtungspositionen während des Betriebs verhindert.

Schneiden /ShearingManufacturers Herstellung von Flanschrohlingen aus Metallprofilen durch Schneiden von Formen. Das Scheren erfordert eine hohe Kraft und versetzt den Flansch in die Lage für weitere Bearbeitungsprozesse.

BlastingDie Reinigung von Flanschoberflächen mit Schleifmitteln entfernt Rost und unerwünschte Materialien, sorgt für eine schlanke, saubere ästhetische Form und macht den Flansch bereit für das endgültige Drehen oder Lackieren.

CNC-SchweißenDas Schweißverfahren verbindet zwei oder mehr Metallteile durch Hitze oder Druck und sorgt für feste und irreversible Verbindungen.

Schritte des Flanschbearbeitungsprozesses MaterialauswahlDie Betriebsumgebung bestimmt die Materialwahl: Kohlenstoffstahl für allgemeine Anwendungen, Edelstahl für Korrosionsbeständigkeit, legierter Stahl für hohen Druck und Temperatur, Gusseisen für Niederdrucksysteme und Duplex-Edelstahl für raue Umgebungen.

Schmieden oder GusseisenGeschmiedete Flansche haben eine höhere mechanische Leistung und eine bessere strukturelle Dichte, während Gussflansche für kompliziertere Formen und Größen verwendet werden können.

WärmebehandlungFlanschrohlinge werden einer Wärmebehandlung (Glühen, Normalisieren, Abschrecken und Anlassen) unterzogen, um innere Spannungen zu beseitigen, die strukturelle Leistung zu verbessern und die mechanische Festigkeit zu erhöhen.

FlanschbearbeitungDie präzise Bearbeitung mit Drehmaschinen, Fräsmaschinen, Bohrmaschinen und anderen Geräten konzentriert sich auf Maßgenauigkeit und Oberflächenqualität. Werkzeugauswahl, Einstellung der Schnittparameter und Bearbeitungsreihenfolge sind entscheidend.

OberflächenbehandlungRostschutzbeschichtungen, Anstriche oder andere Oberflächenbehandlungen verbessern die Korrosionsbeständigkeit und das Aussehen.

Inspektion und VerpackungFertigflansche werden vor der Verpackung und Lagerung einer strengen Prüfung auf Maßgenauigkeit, Oberflächenqualität und mechanische Leistung unterzogen.

Beispiel: Bearbeitung eines DN100-Flansches auf einem Bearbeitungszentrum Für die Bearbeitung eines Standard-DN100-Flansches (Mittelloch 108 mm, Außendurchmesser 215 mm, Dicke 24 mm, 8φ18 mm Schraubenlöcher) empfehlen die EMAR-Ingenieure ein Bearbeitungszentrum mit einem Verfahrweg der X-, Y- und Z-Achse von 800 * 450 * 500 mm, einem Spindelkegel BT40 und einer vierten Achse (Indexierplatte) für die Unterbearbeitung von Schraubenlöchern in einer Klemmung.

Einfaches Verfahren für DN100-Flansch: 1. Vorbereitung:

Bestätigen Sie die Flanschnorm (GB / T 9119-2010), die Abmessungen, das Material (Edelstahl Q235, 304) und die Verarbeitungsanforderungen.

Wählen Sie Rundstahl- oder Flanschrohlinge (z. B. φ230mm Rundstahl).

Bereiten Sie Schaftfräser, Bohrer, Bohrwerkzeuge und Anfaswerkzeuge vor.

Verwenden Sie einen Schraubstock oder eine spezielle Halterung für eine stabile Klemmung.

2. Verarbeitung:

Koordinatensystem von Spannwerkstück und Stellwerkzeug (G54).

Grobbearbeitung: Fräsaußenkreis bis 222 mm (0,5 mm Fertigzugabe belassen), Fräsende flach, raues Innenloch bis 102 mm.

Feinbearbeitung: Feinfräser Außenkreis bis φ220mm, Bohrung Innenloch bis φ110mm.

Bearbeitung von Schraubenlöchern: Verwenden Sie einen Zentrierbohrer, um 8φ18mm Schraubenlöcher gleichmäßig auf φ180mm Umfang verteilt zu lokalisieren und zu bohren.

Innen- und Außenkanten C1-C2 (45) anfasen und Schraubenlöcher entgraten.

3. Anmerkungen:

Dünne Flansche benötigen leichtes Pressen oder gleich hohe Blöcke, um Fräsverformungen zu vermeiden.

Materialien aus rostfreiem Stahl erfordern eine geringere Geschwindigkeit und regelmäßige Werkzeugkontrollen.

Führen Sie das erste Stück im einstufigen Modus aus und führen Sie dann nach der Bestätigung eine Stapelverarbeitung durch.

Qualitätskontrolle bei der ManufacturingMaterial : Prüfung der chemischen Zusammensetzung, Validierung der physikalischen Eigenschaften, Zertifizierung der Wärmebehandlung, Rückverfolgbarkeit des Materials.

Maßprüfung: Erweiterte CMM-Messungen, Überprüfung der Oberflächenbeschaffenheit, Rundheits- und Ebenheitsprüfungen, Validierung der Bolzenlochausrichtung.

Zerstörungsfreie Prüfung: Magnetpulverprüfung, Ultraschallprüfung, Farbstoffeindringprüfung, Röntgenuntersuchung bei Bedarf.

Auswahl der richtigen FlanschbearbeitungsmethodeDrehen: Am besten für runde Flansche mit engen Toleranzen. Verwenden Sie CNC-Drehmaschinen für große Lose, um die Effizienz zu verbessern.

Fräsen: Für komplexe Geometrien wie Nuten, Keilnuten oder nicht kreisförmige Löcher. CNC-Fräsmaschinen unterstützen komplexe Geometrien mit einer Oberflächenrauhigkeit von bis zu Ra 3,2μm.

Bohren: Spezialisiert für Schraubenlöcher. CNC-Bohrmaschinen bieten einen präzisen Lochdurchmesser und eine präzise Position.

Schleifen: Für hochpräzise Dichtflächen mit geringer Rauheit und hoher Ebenheit. Am besten für harte Materialien oder wärmebehandelte Flansche.

Nachschmiedebearbeitung: Für geschmiedete Flansche mit hoher Festigkeit, mit Schrupp- und Schlichtbearbeitung, um Konstruktionsabmessungen zu erreichen.

Bearbeitung nach dem Gießen: Bearbeitet gegossene Flansche zur Verbesserung rauer Oberflächen, mit zerstörungsfreier Prüfung zur Anpassung an mögliche Porosität.

SchlussfolgerungFlansche spielen die Schlüsselrolle bei der Bereitstellung einfacher, zuverlässiger und lecksicherer Verbindungen zwischen Rohren, Ventilen und anderen Systemkomponenten. Grundlegende Bearbeitungsvorgänge wie Drehen, Fräsen, Bohren und Schweißen sind entscheidend für die gewünschte Genauigkeit und Standardqualität. Planfräsen, Nuten, Gewindeschneiden und andere Prozesse verbessern die Funktionalität und Leistung von Flanschen weiter.

Bei EMAR konzentrieren wir uns auf die Bereitstellung von Qualität, Genauigkeit und kundenspezifischen Flanschen, die den Kundenanforderungen entsprechen. Unsere fortschrittlichen Fertigungstechnologien und die Null-Toleranz für Kompromisse bei der Qualität ermöglichen es uns, Flansche in optimaler Qualität zu liefern. Für alle wichtigen Rohrleitungen oder komplizierten Anlagen können Sie sich an EMAR wenden, um hocheffiziente und langlebige Flansche zu erhalten.

Kontaktieren Sie EMAR noch heute:

Tel.: + 86 18664342076

E-Mail: sales8@sjt-ic.com

FAQsWelche Materialien sind ideal für die Herstellung von Flanschen? Kohlenstoffstahl für allgemeine Anwendungen, Edelstahl für Korrosionsbeständigkeit, legierter Stahl für hohen Druck und Temperatur, Gusseisen für Niederdrucksysteme, Duplex-Edelstahl für raue Umgebungen, Titan für die Luft- und Raumfahrt und Kupferlegierungen für Marineanwendungen.

Was sind die Spezifikationen der Flansche? Zu den Spezifikationen gehören die Nennrohrgröße (NPS), die Druckwerte (Klasse 150, 300 usw.), die Art des Flansches (Schweißnaht, Aufsteck, Jalousie), das Material, die Flanschfläche (flach, erhaben, RTJ), das Bolzenlochmuster, die Dicke und die Industrienormen.

Wann ist es am besten, eine Flanschverschraubung zu verwenden? Flanschverschraubungen sind ideal für Hochdruck-, Hochtemperatur- oder korrosive Umgebungen. Sie werden am besten verwendet, wenn eine häufige Demontage zu Wartungs- oder Inspektionszwecken erforderlich ist, und bieten eine einfache Demontage, ohne die Systemintegrität zu beeinträchtigen.