フランジのCNC加工:タイプ、プロセス、および精度技術

フランジは、機械工学やパイプラインの設置において基本的な部品であり、2つの要素を結合する隆起したカラーやリムとして機能します。ボルトや溶接による密閉接続を可能にし、漏れからの安全性を提供しながら、圧力、温度、機械的負荷に耐えることができます。この記事では、EMARの精密製造の経験から得られた洞察を含め、フランジタイプ、接続方法、CNC加工技術の詳細な分析を提供しています。

フランジとは何ですか?フランジは、2つの部品を結合するために使用される平らで円形のオブジェクトです。一般的な用途は、パイプ、バルブ、ポンプ、および機械です。フランジは、部品の接続と切断を可能にしながら、それらの間に気密シールを作成するのに役立ちます。フランジは、通常、周囲に取り付け用のボルト穴を備え、高圧、温度、および機械的負荷に耐えることができます。使用目的に応じて、通常は鋼とステンレス鋼で作られています。

簡単に言えば、フランジとは、パイプ、バルブ、ポンプ、その他の機器を接続するために使用される環状部品です。通常、ボルトやナットなどの留め具を使用して緊密な接続を可能にするボルト穴が取り付けられています。フランジの存在により、複雑な機械システムが安定して効率的に動作することが保証されます。

フランジ接続はどのように機能しますか?1.デザインフランジは、周囲にボルト穴がある平らな面を持つ円形のプレートです。パイプ、バルブ、その他の機器を安全に接続するために設計されています。この設計により、正しい向きと剛性のある運動学的ジョイントが提供され、通常はシール機構を改善するために滑らかで隆起した表面が使用されます。

2.ボルティングフランジは、両側に設けられた穴を通るボルトを使用して固定されます。ボルトを締めると、2つのフランジが接触してガスケットを圧縮し、ぴったりとフィットした水密または気密シールを作成します。

3.ガスケット2つのフランジ間に漏れがないようにするために、ガスケットは常に間に挿入されます。ガスケットはねじ込まれたときに柔軟性を保ち、コンパクトなシールを形成するために収縮します。また、振動を減らし、小さなずれを許容します。

4.圧力および温度定格すべてのシール接続は、設計および材料によって定義される特定の圧力および温度要件を対象としています。システムが故障しないように、フランジを正しく選択する必要があります。

5.取り付けまず、フランジ接続を物理的に整列させます。その後、ボルトで固定する前に、それらの間にガスケットを取り付けます。漏れのない良好な接続を実現するために、ボルトはしっかりと締める必要があります。過剰または不十分な取り付けは、漏れや内部表面への損傷を引き起こす可能性があります。

6.メンテナンスフランジ接続には、摩耗、錆び、または漏れの兆候がないか、ガスケットを頻繁に巡回する必要があります。これは、高圧または高温システムで信頼性の高い接続に不可欠です。

シール機構フランジの接続漏れは、主に2つの経路を通じて発生します。ガスケット漏れ(ガスケット材料内の毛細管を通過する流体)と接触面漏れ(ガスケットとフランジの界面)です。フランジ表面の微小な凹凸は、機械的変形や加工中の振動によって生じ、流体漏れを避けるために半プラスチックガスケットで満たす必要があります。

フランジの典型的なタイプ1.溶接ネックフランジ溶接機は、長いテーパードハブを使用してパイプに溶接ネックフランジを取り付けます。これらは、高圧および高温に対して堅牢で長持ちするジョイントを提供します。その円錐形状は応力を分散させ、漏れが発生しないようにします。

2.スリップオンフランジエンジニアは、パイプの上にスリップオンフランジをスリップさせ、その面とパイプを溶接します。これらは比較的安価で取り付けが容易であり、低圧システムに推奨されます。

3.ネジ付きフランジネジ付きフランジには、パイプのネジと一致する内部および外部のネジがあります。作業者は、溶接の使用を避けて、ネジで固定します。低圧システムに広く適用されます。

4.ラップジョイントフランジラップジョイントフランジにはゆるいバッキングが付いています。パイプの端がラップジョイントに滑り込み、作業者はラップジョイントフランジをバッキングにネジで固定します。

5.リング型ジョイント（RTJ）FlangeRTJは、高圧シールを作成するために金属リングガスケットが配置される溝を備えています。圧力と温度が比較的高い石油・ガス産業で一般的に使用され、漏れ防止接続を保証します。

6.オリフィスフランジオリフィスフランジは、パイプラインシステム内の流量計またはオリフィスプレートを取り付けるためのものです。これらには、流体またはガスの流量を決定するためのポートがあり、圧力測定用の一体型圧力ポートを保持します。

7.ヴァンストーンフランジヴァンストーンフランジは、タイトで漏れ防止インターフェースを提供する面取りエッジを持っています。彼らは中圧アプリケーションに低いためによく適用され、インストールの容易さを提供します。

8.タイドフランジタイドフランジは、高圧および高温で動作する圧力容器で使用されます。極端な圧力条件下で分離しないように、外径を結合するタイバーがあります。

9.フラットフェイスフランジフラットフェイスフランジは、単純な構造と加工の容易さを特徴とする平らなシール面を有する。低圧および非毒性媒体を用いた用途に適しており、シールは主にフランジ間のガスケットを介して達成される。

10.ブラインドフランジブラインドフランジは、パイプの端、容器、または試験ポイントをシールするための固体カバーとして機能します。メンテナンス、圧力試験、将来の拡張ポイント、および緊急停止時のシステムの絶縁に不可欠です。

M&F面を接続するフランジの異なる面: 1つのフランジにはバルジ(オス)があり、もう1つのフランジにはインデント(メス)があり、パイプラインや高度な機械的用途で一般的な完璧なフィットを作り出します。

舌と溝(T&G):片方のフランジに突き出た「舌」と、もう片方のフランジに合わせた溝があり、グリップ力が向上し、分離や漏れのリスクが少なくなります。

Flat Face with Raised Face(FF-RF):シール領域がある平らな面。スペースが限られ、特別なシール要件があるシステムでより良くシールされます。

Recessed Face(RF):ガスケットを保持するシール領域を囲む溝で、高圧アプリケーションで改良されたシールに一般的に使用されます。

インテグラルフランジ(IF):フランジとパイプを同時に製造し、接続を容易にし、漏れを減らす一体型のパイプフィッティング。

フランジ寸法とConsiderationsNominalパイプサイズ(NPS):基本的なフランジ寸法を定義します。通常、1⁄2インチ(DN 15)から24インチ(DN 60 0)の範囲です。

ボルトの円直径(BCD):フランジの体格によって異なります(例: 1 NPSの場合、BCDは約2.75インチです)。

ボルト穴のサイズ:通常、ボルトの直径と1/8インチにドリルされます。

フランジフェイスタイプ:フラットフェイス（最大150 psi）、レイズドフェイス（600または1500 psi）、リングタイプジョイント（1500 psi以上）。

厚さ:圧力クラスと材料によって異なります。例: 150ポンドのフランジは、小型NPSの場合、約0.25インチです。

圧力評価:クラス150（最大285 psi）、クラス300（最大740 psi）、クラス600（最大1480 psi）、クラス1500（最大3700 psi）。

ガスケットの互換性:フラットフェイスフランジ用のフラットガスケット、RTJフランジ用のリングガスケット、3000 psiまでの隆起フェイスフランジ用のスパイラル巻きガスケット。

規格とコード: ASME B 16.5(1/2インチから24インチ)、ASME B 16.4 7(26インチ以上)、API 6 A(石油およびガス、最大20,000 psi)。

接続端子:溶接、ネジ切り（最大21.5インチ）、スリップオン（最大24インチ）。

フランジの加工技術CNC旋削CNC旋削は、切削工具を用いて円筒形状を形成し、回転するワークピースから材料を引き離します。これにより、粗い表面を最小限に抑え、正確な寸法を作成するのに役立ちます。旋削は、溶接ネック高圧フランジなど、公差が狭いフランジ(例: 0.0 1 mm)に最適です。

CNCミーリング&ドリリングCNCミーリングは、回転切削工具を使用して材料を削り取り、フラット、アングル、輪郭などの表面タイプを作成します。フライス加工は、シールエッジや複雑な形状の設計に最適です。CNCドリリングは、正確な穴位置精度でボルト穴を作るのに役立ちます。

タッピングタッピングは、雌ねじを穴に切り、ボルトや留め具に適したフランジを形成しながら、適切なねじ体格を確保する作業です。

CNC研削研削は、砥石に表面をこすり付け、フランジ面に滑らかな仕上げを提供します。これにより、シール面とその適合性の高い精度レベルを達成するのに役立ちます。

フェースフライスフェースフライスは、フランジ表面から材料を除去して、シール用の平面で均一な表面を形成し、適切なガスケットの取り付けと機能を提供します。

CNCグルービンググルービングはフランジに狭い溝を切り、しばしばガスケットやシールのための領域を形成します。これにより、運転中のガスケットの位置が誤ることを防ぎます。

切断/ShearingManufacturersは、形状を切断して金属プロファイルからフランジブランクを作成します。せん断には高い力が必要であり、フランジをさらなる加工プロセスに適した状態にします。

ブラスト研磨剤を使用してフランジ表面を清掃することで、錆や不要な材料を取り除き、すっきりとした美しい形状を提供し、フランジを最終的な旋削や塗装の準備ができるようにします。

CNC溶接溶接過程は、熱または圧力を介して2つ以上の金属部品を結合し、しっかりと不可逆的なリンクを提供します。

フランジ加工工程材料の選定使用環境によって材料の選択が決まります。一般的な用途には炭素鋼、耐食性にはステンレス鋼、高圧・高温には合金鋼、低圧システムには鋳鉄、過酷な環境には二相ステンレス鋼が適しています。

鍛造または鋳造鍛造フランジは機械的性能が高く、構造密度が高く、鋳造フランジはより複雑な形状やサイズに使用できます。

熱処理フランジブランクは、内部応力を除去し、構造性能を向上させ、機械的強度を高めるために、熱処理(アニール、ノーマライズ、クエンチング、テンパリング)を受けます。

フランジ加工旋盤、フライス盤、ボール盤、その他の装置を使用した精密加工は、寸法精度と表面品質に重点を置いています。ツールの選択、切削パラメータの設定、および加工シーケンスが重要です。

表面処理防錆コーティング、塗装、またはその他の表面処理は、耐食性と外観を改善します。

検査とパッケージング完成したフランジは、パッケージングと保管の前に寸法精度、表面品質、および機械的性能のために厳格な検査を受けます。

例:マシニングセンタでDN 100フランジを加工する標準のDN 100フランジ(中心穴108 mm、外径215 mm、厚さ24 mm、ボルト穴8φ18 mm)を加工する場合、EMARのエンジニアは、X軸、Y軸、Z軸の移動量が800*450*500 mm、主軸テーパーBT 40、およびサブ加工ボルト穴用の第4軸(インデックスプレート)を1回のクランプで備えたマシニングセンタを推奨します。

DN 100フランジの簡単なプロセス: 1.準備:

フランジの規格（GB/T 91 1 9-2010）、寸法、材料（Q 235、304ステンレス鋼）、加工要件を確認してください。

丸鋼またはフランジブランク（例:φ230 mm丸鋼）を選択してください。

エンドミル、ドリル、ボーリングツール、面取りツールを準備します。

万力または特殊な固定具を使用して、安定したクランプを行ってください。

2.処理すること:

クランプワークとセットツール座標系（G 54）。

粗い加工:外側の円を222 mmに加工し（0.5 mmの仕上げ代を残す）、ミルの端面を平らにし、内側の穴を粗く102 mmに加工します。

精密加工:ミルの外側の円をφ220 mmに、内側の穴をφ110 mmに加工します。

ボルト穴加工:センタードリルを使用して、φ180 mmの円周に均等に配置された8φ18 mmのボルト穴を位置決めして加工します。

内側と外側のエッジC 1-C 2（4 5）を面取りし、ボルト穴の口をバリ取りします。

3.ノート:

薄いフランジは、フライス加工の変形を避けるために、軽いプレスまたは同じ高さのブロックが必要です。

ステンレス鋼材は減速と定期的な工具点検が必要です。

最初のピースをシングルステージモードで実行し、確認後にバッチ処理を実行してください。

フランジManufacturingMaterial検証における品質管理:化学成分試験、物理的特性の検証、熱処理の認証、材料のトレーサビリティ。

寸法検査:高度なCMM測定、表面仕上げの検証、真円度と平坦度のチェック、ボルト穴のアライメントの検証。

非破壊検査:必要に応じて、磁気粒子検査、超音波検査、染料浸透検査、放射線検査を行います。

適切なフランジ加工方法の選択旋削:公差が狭い丸いフランジに最適です。効率を改善するために、大きなロットにはCNC旋盤を使用してください。

フライス加工:溝、キー溝、または非円形の穴などの複雑な形状に対応します。CNCフライス盤は、表面粗さがRa 3.2μmまでの複雑な形状をサポートします。

ドリル:ボルト穴に特化しています。CNCドリル機械は、正確な穴の直径と位置を提供します。

研削:低い粗さと高い平坦度を持つ高精度のシール面に最適です。硬質材料や熱処理されたフランジに最適です。

ポスト鍛造加工:高強度の鍛造フランジに対して、設計寸法を達成するために粗い加工と仕上げ加工を使用します。

ポストキャスト加工:キャストフランジを加工して粗い表面を改善し、潜在的な空隙率を調整するための非破壊検査を行います。

結論フランジは、パイプ、バルブ、およびその他のシステムコンポーネント間の簡単で信頼性の高い漏れ防止ジョイントを提供する重要な役割を果たします。旋盤加工、フライス加工、穴あけ加工、溶接などの基本的な加工作業は、所望の精度と標準品質を生産するために重要です。フェイスフライス加工、溝加工、タッピングなどのプロセスは、フランジの機能と性能をさらに向上させます。

EMARでは、お客様の要件に合わせた品質、精度、カスタマイズされたフランジを提供することに焦点を当てています。当社の高度な製造技術と品質の妥協に対するゼロトレランスにより、最適な品質のフランジを提供することができます。重要なパイプラインや複雑な機器については、高効率で長持ちするフランジを提供するためにEMARに頼ることができます。

今日EMARに連絡してください:

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メールアドレス:sales8@sjt-ic.com

よくあるご質問フランジを作るのに最適な材料は何ですか?一般用途の炭素鋼、耐食性のステンレス鋼、高圧および高温用の合金鋼、低圧システム用の鋳鉄、過酷な環境用の二相ステンレス鋼、航空宇宙用のチタン、および海洋用の銅合金です。

フランジの仕様は何ですか?仕様には、公称パイプサイズ(NPS)、圧力定格(クラス150、300など)、フランジタイプ(溶接ネック、スリップオン、ブラインド)、材料、フランジ面(フラット、隆起、RTJ)、ボルト穴のパターン、厚さ、および業界標準が含まれます。

フランジフィッティングを使用するのに最適な時期はいつですか?フランジフィッティングは、高圧、高温、または腐食性の環境に最適です。メンテナンスや点検のために頻繁に分解する必要がある場合に最適であり、システムの完全性を損なうことなく簡単に取り外すことができます。