Lavorazione CNC di flange: tipi, processi e tecniche di precisione

Le flange sono componenti fondamentali nell'ingegneria meccanica e nell'installazione di tubazioni, fungendo da collari rialzati o cerchi che uniscono due elementi insieme. Permettono connessioni sigillate attraverso bullonatura e saldatura, fornendo sicurezza dalle perdite mentre sopportano pressione, temperatura e carichi meccanici. Questo articolo fornisce un'analisi dettagliata dei tipi di flange, dei metodi di connessione e delle tecniche di lavorazione CNC, con approfondimenti dall'esperienza di produzione di precisione di EMAR.

Cos'è una flangia? Una flangia è un oggetto piatto e circolare utilizzato per unire due componenti. I loro usi comuni sono in tubi, valvole, pompe e macchinari. Le flange consentono il collegamento e lo scollegamento dei componenti contribuendo a creare guarnizioni ermetiche tra di loro. Una flangia può sopportare carichi ad alta pressione, temperatura e meccanici, in genere con fori per bulloni lungo il perimetro per il fissaggio. Normalmente sono realizzati in acciaio e acciaio inossidabile, a seconda dell'uso previsto.

In termini semplici, una flangia è una parte anulare utilizzata per collegare tubi, valvole, pompe e altre apparecchiature. Di solito è dotata di fori per bulloni che consentono connessioni strette utilizzando elementi di fissaggio come bulloni e dadi. La presenza di flange assicura che i sistemi meccanici complessi funzionino in modo stabile ed efficiente.

Come funziona una connessione a flangia? 1. DesignLe flange sono piastre circolari con una faccia piatta e fori per bulloni attorno alla loro periferia. Sono destinati a unire tubi, valvole e altre apparecchiature in modo sicuro. Il design fornisce un orientamento corretto e un giunto cinematico rigido, con superfici lisce e sollevate normalmente utilizzate per migliorare il meccanismo di tenuta.

2. BoltingFlanges sono fissati utilizzando bulloni che attraversano i fori forniti su entrambi i lati. Quando i bulloni sono serrati, le due flange entrano in contatto e comprimono la guarnizione in mezzo, creando una guarnizione ben montata, a tenuta stagna o ermetica.

3. GuarnizioniPer garantire l'assenza di perdite tra le due flange, viene sempre inserita una guarnizione in mezzo. Le guarnizioni rimangono flessibili quando avvitate e si restringono per formare una guarnizione compatta. Riducono anche le vibrazioni e consentono piccoli disallineamenti.

4. Valutazione di temperatura e di pressioneOgni collegamento della guarnizione è inteso per determinati requisiti di temperatura e di pressione, definiti dalla progettazione e dal materiale. La flangia deve essere scelta correttamente affinchè il sistema evitino i guasti.

5. InstallazioneUn collegamento a flangia viene prima allineato fisicamente. Quindi viene montata una guarnizione tra di loro prima che vengano avvitati. I bulloni devono essere ben serrati per ottenere una buona connessione senza perdite. Un'installazione eccessiva o inadeguata può portare a perdite o danni alle superfici interne.

6. Manutenzione Le connessioni flangiate richiedono un frequente pattugliamento delle guarnizioni per rilevare segni di usura, ruggine o perdite. Ciò è essenziale per connessioni affidabili in sistemi ad alta pressione o ad alta temperatura.

Meccanismo di sigillamentoLe perdite di collegamento della flangia si verificano principalmente attraverso due percorsi: perdita della guarnizione (fluido che passa attraverso i capillari nel materiale della guarnizione) e perdita della superficie di contatto (all'interfaccia tra guarnizione e flangia). Le micro-irregolarità sulla superficie della flangia derivano da deformazioni meccaniche e vibrazioni durante la lavorazione, che devono essere riempite con una guarnizione semi-plastica per evitare perdite di fluido.

Tipi tipici di flangi1. Flangia a collo di saldatura I saldatori fissano una flangia a collo di saldatura al tubo utilizzando un lungo mozzo affusolato. Questi offrono un giunto solido e duraturo per alte pressioni e temperature. La loro forma conica distribuisce le sollecitazioni e garantisce che non si verifichino perdite.

2. Flangia slip-on Gli ingegneri scivolano le flange slip-on sul tubo, quindi saldano la loro faccia e il tubo. Questi sono relativamente più economici e più facili da installare, consigliati per i sistemi a bassa pressione.

3. Flangia filettataLe flange filettate hanno filettature interne ed esterne che corrispondono alle filettature di un tubo. I lavoratori li fissano avvitando, evitando l'uso della saldatura. Sono ampiamente applicabili per i sistemi a bassa pressione.

4. Le flange del giunto del giro sono accompagnate da un supporto allentato. Le estremità del tubo scivolano nel giunto del giro e gli operai avvitano la flangia del giunto del giro al suo supporto.

5. Ring-Type Joint (RTJ) FlangeRTJ presenta una scanalatura in cui viene posizionata una guarnizione ad anello in metallo per creare una guarnizione ad alta pressione. Comunemente applicati nelle industrie del petrolio e del gas in cui pressioni e temperature sono relativamente elevate, garantiscono una connessione a prova di perdite.

6. Le flange dell'orifizio sono destinate per essere misura con un misuratore di flusso o una piastra dell'orifizio all'interno dei sistemi della conduttura. Hanno porti per la determinazione della portata dei fluidi o dei gas e tengono i porti integrati di pressione per le misure di pressione.

7. Le flange Van Stone hanno un bordo smussato che fornisce un'interfaccia stretta e a prova di perdite. Sono ben applicabili per applicazioni a bassa e media pressione e forniscono facilità di installazione.

8. Le flange legate sono utilizzate in recipienti a pressione che operano ad alta pressione e temperatura. Hanno un tirante che unisce il loro diametro esterno per garantire nessuna separazione in condizioni di pressione estreme.

9. Flangia a faccia piatta Le flange a faccia piatta hanno una superficie di tenuta piatta, caratterizzata da una struttura semplice e facilità di lavorazione. Adatto per applicazioni con media a bassa pressione e non tossici, la tenuta si ottiene principalmente attraverso guarnizioni tra le flange.

10. Le flange cieche servono come coperture solide per sigillare le estremità dei tubi, i recipienti o i punti di prova. Sono essenziali per l'isolamento del sistema durante la manutenzione, i test di pressione, i futuri punti di espansione e gli arresti di emergenza.

Facce diverse di una flangia per connettere Facce maschili e femminili (M & F): una flangia ha un rigonfiamento (maschio) e l'altra ha una rientranza (femmina), creando una perfetta vestibilità comune nelle tubazioni e nelle applicazioni meccaniche elevate.

Lingua e scanalatura (T & G): una "lingua" sporgente su una flangia e una scanalatura corrispondente sull'altra, che offre una migliore presa e meno rischi di separazione o perdite.

Faccia piatta con faccia rialzata (FF-RF): una faccia piatta con un'area di tenuta sopra di essa. Sigilla meglio in sistemi con spazio limitato e requisiti di tenuta speciali.

faccia incassata (RF): Una scanalatura che circonda l'area di tenuta che mantiene la guarnizione, comunemente usato per una migliore tenuta in applicazioni ad alta pressione.

Flangia integrale (IF): raccordo realizzato in un unico pezzo, con flangia e tubo fabbricati contemporaneamente, facilitando la connessione e riducendo le perdite.

Dimensioni della flangia e ConsiderationsNominal dimensione del tubo (NPS): definisce le dimensioni della flangia essenziali, generalmente da ½ pollice (DN 15) a 24 pollici (DN 600).

Diametro del cerchio del bullone (BCD): dipende dalla dimensione della flangia (ad esempio, per 1 NPS, il BCD è di circa 2,75 pollici).

Dimensione del foro del bullone: solitamente forato al diametro del bullone più 1 / 8 pollici.

Tipo di faccia flangiata: faccia piatta (fino a 150 psi), faccia rialzata (600 o 1500 psi), giunto ad anello (oltre 1500 psi).

Spessore: dipende dalla classe di pressione e dal materiale. Esempio: flange da 150 libbre approssimative di 0,25 pollici per piccole NPS.

Pressione nominale: Classe 150 (fino a 285 psi), Classe 300 (fino a 740 psi), Classe 600 (fino a 1480 psi), Classe 1500 (fino a 3700 psi).

Compatibilità guarnizioni: guarnizioni piatte per flange a faccia piatta, guarnizioni ad anello per flange RTJ, guarnizioni avvolte a spirale per flange a faccia rialzata fino a 3000 psi.

Norme e codici: ASME B16,5 (1 / 2 "a 24"), ASME B16,47 (26 "e più grandi), API 6A (petrolio e gas, fino a 20.000 psi).

Connessioni terminali: saldate, filettate (fino a 2½ pollici), slip-on (fino a 24 pollici).

Tecniche di lavorazione delle flange Tornitura CNC La tornitura CNC scrosta il materiale da un pezzo rotante, formando una forma cilindrica con un utensile da taglio. Ciò riduce al minimo le superfici ruvide e aiuta a creare dimensioni accurate. La tornitura è ideale per flange con tolleranze strette (ad esempio, 0,01 mm), come le flange ad alta pressione del collo di saldatura.

Fresatura e foratura CNC La fresatura CNC impiega utensili da taglio rotanti per intagliare il materiale, creando tipi di superficie piana, angolare, sagomata e di altro tipo. La fresatura è ottimale per progettare bordi di tenuta e forme complesse. La foratura CNC aiuta a realizzare fori per bulloni con precisione nella posizione del foro.

La filettatura consiste nel tagliare le filettature interne in fori, modellare le flange pronte per bulloni e elementi di fissaggio mentre si assicura la giusta dimensione della filettatura.

CNC GrindingGrinding sfrega una superficie contro una ruota abrasiva, offrendo una finitura liscia alle facce flangiate. Aiuta a raggiungere alti livelli di precisione per la tenuta delle superfici e la loro idoneità.

La fresatura frontale rimuove il materiale dalla superficie della flangia per formare una superficie piana e uniforme per la tenuta, fornendo una corretta installazione e funzionalità della guarnizione.

La scanalatura CNC taglia scanalature strette nella flangia, formando frequentemente un'area per guarnizioni o guarnizioni. Ciò impedisce posizioni errate della guarnizione durante il funzionamento.

Taglio / ShearingManufacturers creazione di sbozzi di flangia da profili metallici tagliando forme. La cesoiatura richiede una forza elevata e mette la flangia in condizione per ulteriori processi di lavorazione.

Pulire le superfici della flangia utilizzando abrasivi rimuove la ruggine e i materiali indesiderati, fornendo una forma estetica elegante e pulita e rendendo la flangia pronta per la tornitura o la verniciatura finale.

Il processo di saldatura unisce due o più parti metalliche attraverso il calore o la pressione, fornendo collegamenti solidi e irreversibili.

Fasi del processo di lavorazione della flangiaSelezione del materialeL'ambiente operativo determina la scelta del materiale: acciaio al carbonio per applicazioni generali, acciaio inossidabile per resistenza alla corrosione, acciaio legato per alta pressione e temperatura, ghisa per sistemi a bassa pressione e acciaio inossidabile duplex per ambienti difficili.

Le flange forgiate hanno prestazioni meccaniche più elevate e una migliore densità strutturale, mentre le flange fuse possono essere utilizzate per forme e dimensioni più complicate.

Trattamento TermicoGli sbozzi della flangia sono sottoposti a trattamento termico (ricottura, normalizzazione, tempra e rinvenimento) per rimuovere le sollecitazioni interne, migliorare le prestazioni strutturali e aumentare la resistenza meccanica.

Lavorazione della flangiaLa lavorazione precisa con torni, fresatrici, trapani e altre attrezzature si concentra sulla precisione dimensionale e sulla qualità della superficie. La selezione degli utensili, l'impostazione dei parametri di taglio e la sequenza di lavorazione sono fondamentali.

Trattamento superficialeRivestimenti antiruggine, verniciatura o altri trattamenti superficiali migliorano la resistenza alla corrosione e l'aspetto.

Ispezione e imballaggioLe flange finite vengono sottoposte a controlli rigidi per la precisione dimensionale, la qualità della superficie e le prestazioni meccaniche prima dell'imballaggio e dello stoccaggio.

Esempio: Lavorazione di una flangia DN100 su un centro di lavoroPer la lavorazione di una flangia DN100 standard (foro centrale 108 mm, diametro esterno 215 mm, spessore 24 mm, 8φ18 mm fori per bulloni), gli ingegneri EMAR raccomandano un centro di lavoro con corsa degli assi X, Y, Z di 800 * 450 * 500 mm, conicità del mandrino BT40 e un quarto asse (piastra di indicizzazione) per la lavorazione secondaria dei fori per bulloni in un unico serraggio.

Processo semplice per flangia DN100: 1. Preparazione:

Confermare lo standard della flangia (GB / T 9119-2010), le dimensioni, il materiale (Q235, acciaio inossidabile 304) e i requisiti di lavorazione.

Selezionare tondo in acciaio o flangia grezzi (ad esempio, φ230mm tondo in acciaio).

Preparare frese, trapani, strumenti di perforazione, strumenti di smussatura.

Utilizzare una morsa o un dispositivo speciale per un serraggio stabile.

2. Elaborazione:

Bloccare il pezzo e impostare il sistema di coordinate dell'utensile (G54).

Lavorazione ruvida: cerchio esterno del mulino a 222 mm (lasciare 0,5 mm di tolleranza di finitura), facce finali del mulino piatte, foro interno ruvido a 102 mm.

Lavorazione fine: cerchio esterno del mulino fine a φ220mm, foro interno del foro a φ110mm.

Lavorazione del foro del bullone: utilizzare il trapano centrale per individuare e praticare fori del bullone da 8φ18mm distribuiti uniformemente sulla circonferenza di φ180mm.

Smussare i bordi interni ed esterni C1-C2 (45) e sbavare le bocche del foro del bullone.

3. Nota:

Le flange sottili richiedono una leggera pressione o blocchi di altezza uguale per evitare la deformazione della fresatura.

I materiali in acciaio inossidabile richiedono velocità ridotta e controlli regolari degli utensili.

Eseguire il primo pezzo in modalità a fase singola, quindi eseguire l'elaborazione in batch dopo la conferma.

Controllo di qualità nella verifica della flangia ManufacturingMaterial: test della composizione chimica, validazione delle proprietà fisiche, certificazione del trattamento termico, tracciabilità del materiale.

Ispezione dimensionale: misure CMM avanzate, verifica della finitura superficiale, controlli di rotondità e planarità, convalida dell'allineamento del foro del bullone.

Prove non distruttive: ispezione delle particelle magnetiche, prova ultrasonica, esame penetrante della tintura, ispezione radiografica a richiesta.

Scelta del metodo di lavorazione della flangia giustaTornitura: ideale per flange rotonde con tolleranze strette. Utilizzare torni CNC per grandi lotti per migliorare l'efficienza.

Fresatura: per geometrie complesse come scanalature, chiavette o fori non circolari. Le fresatrici CNC supportano geometrie complesse con rugosità superficiale fino a Ra 3,2 μm.

Perforazione: specializzata per fori per bulloni. Le foratrici CNC forniscono un diametro e una posizione precisi del foro.

Rettifica: per superfici di tenuta ad alta precisione con bassa rugosità ed elevata planarità. Ideale per materiali duri o flange trattate termicamente.

Lavorazione post-forgiatura: per flange forgiate ad alta resistenza, utilizzando la lavorazione grezza e di finitura per raggiungere le dimensioni di progetto.

Lavorazione post-fusione: elabora le flange fuse per migliorare le superfici ruvide, con test non distruttivi per regolare la potenziale porosità.

ConclusioneLe flange svolgono il ruolo chiave di fornire giunti facili, affidabili e a prova di perdite tra tubi, valvole e altri componenti del sistema. Le operazioni di lavorazione di base tra cui tornitura, fresatura, foratura e saldatura sono cruciali per produrre la precisione desiderata e la qualità standard. Fresatura frontale, scanalatura, maschiatura e altri processi migliorano ulteriormente la funzionalità e le prestazioni della flangia.

Alla EMAR, ci concentriamo sulla fornitura di qualità, precisione e flange personalizzate che si adattano alle esigenze dei clienti. Le nostre tecnologie di produzione avanzate e la tolleranza zero per i compromessi sulla qualità ci consentono di fornire flange di qualità ottimale. Per qualsiasi tubazione importante o attrezzatura complessa, puoi rivolgerti a EMAR per flange altamente efficienti e di lunga durata.

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Email: sales8@sjt-ic.com

FAQsQuali materiali sono ideali per la realizzazione di flange? Acciaio al carbonio per applicazioni generali, acciaio inossidabile per resistenza alla corrosione, acciaio legato per alta pressione e temperatura, ghisa per sistemi a bassa pressione, acciaio inossidabile duplex per ambienti difficili, titanio per l'industria aerospaziale e leghe di rame per applicazioni marine.

Quali sono le specifiche delle flange? Le specifiche includono la dimensione nominale del tubo (NPS), i valori di pressione (classe 150, 300, ecc.), il tipo di flangia (collo di saldatura, slip-on, cieco), il materiale, la faccia della flangia (piatta, rialzata, RTJ), il modello del foro del bullone, lo spessore e gli standard industriali.

Quando è meglio utilizzare un raccordo a flangia? I raccordi a flangia sono ideali per ambienti ad alta pressione, ad alta temperatura o corrosivi. Sono utilizzati al meglio quando è necessario uno smontaggio frequente per la manutenzione o l'ispezione, offrendo un facile distacco senza compromettere l'integrità del sistema.