Leitfaden zur Flanschbearbeitung: CNC-Drehen, Toleranzen und Qualitätskontrolle für geschmiedete Flansche

Flanschbearbeitung ist ein kontrollierter subtraktiver Prozess, der den Kornfluss eines geschmiedeten Rohlings bewahrt und gleichzeitig die Anforderungen an Abmessung und Oberflächengüte erfüllt. Das Schmieden eines 24-Zoll-Schweißhalsflansches kostet Tausende von Dollar; Ein einziger Bearbeitungsfehler kann zum Ausschuss führen. Beim Bearbeitungsschritt wird dieses Risiko entweder kontrolliert oder freigegeben. Ein Flansch mit einem unrunden Lochkreis oder einer beschädigten Oberfläche wird undicht sein, selbst wenn das Schmiedestück selbst intakt ist.

Was die Flanschbearbeitung erfordert: Drehen, Plandrehen, Bohren und der geschmiedete Rohling

Ein aus einem Schmiedeteil gefertigter Flansch beginnt mit einem Rohling, der bereits den richtigen Kornfluss aufweist; Der Bearbeitungsvorgang ist für die Flächen, die Bolzenlöcher und die Konzentrizität verantwortlich. Nach dem Erhitzen und Schmieden gelangt ein Rohling in das CNC-Zentrum. Der erste Arbeitsgang ist normalerweise das Drehen der Nabe und der Rückseite. Anschließend wird die erhabene Fläche oder RTJ-Nut auf die von der Norm geforderte Oberflächengüte bearbeitet. Schraubenlöcher werden auf einem Teilkreis mit einer von der Norm abhängigen Lagetoleranz gebohrt. Gleichzeitig werden Gewindelöcher für Stehbolzen mit Gewinde versehen.

Der Vorteil des geschmiedeten Rohlings

Beim Schmieden wird die Maserung an das Flanschprofil angepasst. Im Vergleich zu einem aus gewalztem Blech geschnittenen Blechflansch verfügt ein geschmiedeter Vorschweißflansch über einen ununterbrochenen Kornfluss durch die Nabe bis zum Lochkreis. Bei der Bearbeitung eines Schmiedestücks wird Material abgetragen, es wird jedoch nicht quer zur Faserrichtung geschnitten, es sei denn, die falsche Rohlingsgröße wird ausgewählt. Dies ist einer der Gründe, warum Vorschweißflansche und Blindflansche, die für den Hochdruckbetrieb vorgesehen sind, immer als Schmiedestücke bezeichnet werden.

Geschmiedeter Hochdruck-Vorschweißflansch für schwere Einsatzbedingungen Dieser Vorschweißflansch verfügt über eine konische Nabe, die Spannungen auf das Rohr überträgt und so die Konzentration verringert. Das Schmieden gewährleistet die Kornausrichtung und die präzise Bearbeitung sorgt für zuverlässige Dichtflächen für Hochdruckanwendungen. Produkt anzeigen →

Oberflächenbeschaffenheitsklassen, auf die es ankommt

Dichtungsoberflächen werden nach der durchschnittlichen Rauheit klassifiziert, nicht nach ihrem optischen Erscheinungsbild. ASME B16.5 beschreibt die typische gezahnte Oberfläche mit Ra 3,2 bis 12,5 für Standardoberflächen, aber die Versiegelung auf glatten erhabenen Flächen erfordert normalerweise Ra 1,6 oder weniger. Bei Ringverbindungen sollte die Oberflächengüte innerhalb der Nut Ra 0,8 betragen.

Bearbeitungstoleranzen und Oberflächengüteklassen für leckagefreie Flansche

Damit eine Dichtung gleichmäßig zerdrückt werden kann, muss die Flanschfläche eine Ebenheit von 0,25 mm pro Meter und einen Ra-Wert von höchstens 1,6 aufweisen. Bearbeitungstoleranzen sind keine Ansichtssache. Die verschiedenen Normen drücken Maß- und Ebenheitsanforderungen auf unterschiedliche Weise aus, aber der praktische Effekt ist derselbe: Wenn sich die Schraubenlöcher verschieben oder die Oberfläche nicht flach ist, wird die Verbindung unter Druck undicht.

Durchschnittliche Oberflächenrauheit, die durch verschiedene Flanschbearbeitungsvorgänge erreichbar ist, ausgedrückt in Ra-Einheiten.

Toleranzvergleich zwischen Standards

ASME B16.5, EN 1092 und JIS B2220 legen unterschiedliche Ausrichtungstoleranzen für die Flanschrückseite und den Lochkreis fest. ANSI-Flansche verwenden eine Toleranz am Außendurchmesser und am Stirnflächendurchmesser; EN 1092 fügt eine Ebenheitstoleranz für den Dichtungsbereich hinzu. JIS B2220 verwendet eine Druckklassenbezeichnung, die ihre eigenen Bearbeitungsgrenzen impliziert. Wenn ein Lieferant angibt, dass er nach einem dieser Standards bearbeiten kann, muss er jeden Standard separat überprüfen.

CNC-Drehen und Bohren: Lochkreisgenauigkeit und Planflächenqualität

Der Lochkreis an einem 24-Zoll-Flansch unterliegt einer Positionstoleranz von 0,8 mm, was ein Bearbeitungszentrum mit angetriebenen Werkzeugen anstelle einer einfachen zweiachsigen Drehmaschine erfordert. Das Bohren von Schraubenlöchern ist kein grober Vorgang. Bei einem geschmiedeten Flansch werden die Löcher normalerweise durch die erhabene Fläche gebohrt, damit das Loch den Dichtungssitzbereich nicht beeinträchtigt. Gewindelöcher werden mit einer Toleranzklasse gebohrt, die dem Bolzenmaterial entspricht. Ein vertikales Bearbeitungszentrum mit Drehtisch kann den Flansch indexieren und jedes Loch auf dem Teilkreis bohren, ohne das Teil zu bewegen.

• Bei Standardflanschen werden die Schraubenlöcher von der Rückseite her gebohrt
• Gewindelöcher für Bolzen verwenden eine Toleranzklasse von 6H in metrischen Einheiten oder 2B in UNC-Einheiten
• Der Lochkreisdurchmesser muss innerhalb von 0,3 mm konzentrisch zur Nabe sein
• Die Flächen sind mit einer Einpunktschneide versehen, um Rattermarken zu vermeiden

1. Grobes Drehen der Nabe und der Rückseite
2. Beenden Sie das Drehen der erhabenen Fläche und des Außendurchmessers
3. Bohren der Bolzenlöcher am Teilkreis
4. Gewindebohren von Gewindelöchern
5. Endkontrolle der Abmessungen und Oberflächenbeschaffenheit

Aufsteckbarer Stahlflansch der Klasse 150 mit geschmiedeter Konstruktion Dieser Aufsteckflansch wurde für eine einfache Ausrichtung und kostengünstige Montage entwickelt und ist für eine verbesserte Ermüdungsbeständigkeit geschmiedet. Die CNC-Bearbeitung sorgt für präzise Schraubenlöcher und Dichtflächen für eine auslaufsichere Leistung. Produkt anzeigen →

Nicht standardmäßige Flansche: Wenn die Bearbeitung zu einem kundenspezifischen Projekt wird

Wenn die Zeichnung nicht mit einer bestehenden Norm übereinstimmt, hängt das Bearbeitungsangebot von der Rohlingsgröße, der Materialhärte und der Anzahl der Schraubenlöcher ab, nicht nur vom fertigen Flanschdurchmesser. Nicht standardmäßige geschmiedete Flansche folgen dem gleichen Prozess wie Standardflansche, jedoch muss jeder Vorgang anhand der Zeichnung überprüft werden. Ein Kunde kann eine Zeichnung mit einem ungewöhnlichen Lochkreis, einer speziellen Bohrung oder einer erhabenen Fläche liefern, die zu einer proprietären Dichtung passt. In diesem Fall benötigt der Maschinist die genaue Materialspezifikation und den zu erwartenden Siegeldruck. Ein 316L-Flansch und ein A105-Flansch lassen sich nicht auf die gleiche Weise bearbeiten; Die rostfreie Version erzeugt mehr Wärme, verschleißt die Werkzeuge schneller und erfordert niedrigere Schnittgeschwindigkeiten.

Kundenspezifischer, nicht standardmäßiger Flansch, der nach genauen Spezifikationen hergestellt wird Dieser nicht standardmäßige Flansch ist für Spezialgeräte geeignet und wird anhand von Kundenzeichnungen oder Parametern hergestellt. Integrierte Schmiede- und Bearbeitungsfunktionen ermöglichen einzigartige Abmessungen und Materialien und gewährleisten eine nahtlose Integration. Produkt anzeigen →

Qualitätskontrolle: Maßkontrollen und Materialrückverfolgbarkeit

Jeder bearbeitete Flansch sollte durch Maßbericht, Materialzertifikat und Oberflächenrauheitsprüfung anhand seiner Bestellung überprüfbar sein. Jiangyin Zhonghai Precision Machinery Co., Ltd. ist ein nach ISO 9001 zertifizierter Hersteller, der die Standards GB, ASME, ASTM, JIS, EN und DIN befolgt. Die hauseigenen Schmiede-, CNC-Dreh-, Bohr- und Prüflinien sind so positioniert, dass sie sowohl Standardproduktionen als auch komplex bearbeitete Teile bearbeiten können. Bei der Qualitätskontrolle handelt es sich nicht nur um eine abschließende Messung; Dazu gehört die Rückverfolgbarkeit des Materials von der Chargennummer bis zum fertigen Teil.

Bei korrosiven Medien beträgt der Unterschied zwischen Stahlflansch und Edelstahlflansch wirkt sich auf die Bearbeitungsgeschwindigkeit und die Werkzeugstandzeit aus. Die Materialqualität bestimmt sowohl die Schnittparameter als auch die Prüfmethode. Die Maßprüfung an einem rostfreien Flansch erfordert einen anderen Ansatz, da sich das Werkstückmaterial unter der Klemmkraft stärker durchbiegt.

Häufig gestellte Fragen zur Flanschbearbeitung

Was ist die normale Oberflächenrauheit einer Flanschdichtungsfläche?

Ra 1,6 ist der übliche Zielwert für eine Dichtungsfläche, die gegen eine Spiraldichtung abdichtet. Gröbere Oberflächen im Ra 3,2-Bereich sind nur auf nicht dichtenden Oberflächen oder auf Standardoberflächen akzeptabel, bei denen ein gezahntes Profil erforderlich ist.

Soll ich einen Flansch aus einem Schmiedestück oder aus einer Platte bearbeiten?

Zum Schweißen von Hals- und Blindflanschen im Hochdruckbetrieb wird Schmieden bevorzugt. Die Plattenbearbeitung ist für Niederdruckplatten und Aufsteckflansche akzeptabel, bei denen die Faserrichtung linear ist und der Betriebsdruck unter Klasse 150 bleibt.

Können nicht standardmäßige Flansche gemäß einer bereitgestellten Zeichnung bearbeitet werden?

Ja, sofern die Zeichnung Materialqualität, Druckstufe und Bearbeitungstoleranzen enthält. Ohne diese Werte kann die Maschinenwerkstatt nicht die richtigen Schneidwerkzeuge, Spannmethoden oder Prüfnormen auswählen.

Welche Toleranz gilt für den Lochkreis eines bearbeiteten Flansches?

Die typische Positionstoleranz beträgt 0,8 mm für ANSI-Flansche. EN 1092 und JIS B2220 geben leicht unterschiedliche Werte an, daher muss der Maschinist wissen, welche Norm gilt, bevor er das Schraubenmuster bohrt.