Usinagem de flange é um processo subtrativo controlado que preserva o fluxo de grãos de uma peça forjada enquanto atende aos requisitos dimensionais e de acabamento superficial. Um flange de pescoço soldado de 24 polegadas custa milhares de dólares para ser forjado; um único erro de usinagem pode torná-lo sucateado. A etapa de usinagem é onde esse risco é controlado ou liberado. Um flange com um círculo de parafuso fora do círculo ou com um revestimento danificado irá vazar mesmo se o forjamento em si estiver bom.
O que a usinagem de flange requer: torneamento, faceamento, furação e peça bruta forjada
Um flange usinado a partir de um forjamento começa com um blank que já possui o fluxo de grãos correto; a operação de usinagem é responsável pelas faces, furos dos parafusos e concentricidade. Após aquecimento e forjamento, uma peça bruta chega ao centro do CNC. A primeira operação geralmente é girar o cubo e a face posterior. Em seguida, a face elevada ou ranhura RTJ é usinada com o acabamento superficial exigido pela norma. Os furos dos parafusos são perfurados em um círculo primitivo com uma tolerância de posição que depende do padrão. Os furos roscados para os parafusos prisioneiros são roscados ao mesmo tempo.
Rá 1,6 Acabamento superficial desejado para faces de gaxetas
0,05mm Repetibilidade de torneamento CNC
60 pol. Diâmetro externo máximo
10 toneladas Peso máximo da peça
A vantagem do branco forjado
O forjamento alinha a fibra com o perfil do flange. Comparado com um flange de placa cortado de placa laminada, um flange de pescoço forjado para soldagem tem fluxo ininterrupto de grãos através do cubo e até o círculo do parafuso. Usinar um forjamento remove material, mas não corta a fibra, a menos que o tamanho errado da peça bruta seja selecionado. Esta é uma das razões pelas quais os flanges de pescoço soldado e os flanges cegos destinados ao serviço de alta pressão são sempre especificados como forjados.
Flange forjado de pescoço soldado de alta pressão para condições severas de serviço Este flange de pescoço de soldagem apresenta um cubo cônico que transfere a tensão para o tubo, reduzindo a concentração. O forjamento garante o alinhamento dos grãos e a usinagem precisa fornece superfícies de vedação confiáveis para aplicações de alta pressão. Ver Produto → Classes de acabamento de superfície que importam
As superfícies das juntas são classificadas pela rugosidade média e não pela aparência visual. A ASME B16.5 descreve o acabamento serrilhado típico como Ra 3,2 a 12,5 para acabamentos em estoque, mas a vedação em faces lisas elevadas geralmente requer Ra 1,6 ou inferior. Para juntas tipo anel, o acabamento interno do canal deverá ser Ra 0,8.
Tolerâncias de usinagem e classes de acabamento superficial para flanges sem vazamentos
Para que uma junta seja esmagada uniformemente, a face do flange deve manter o nivelamento dentro de 0,25 mm por metro e um valor Ra igual ou inferior a 1,6. As tolerâncias de usinagem não são uma questão de opinião. Os diferentes padrões expressam requisitos dimensionais e de planicidade de maneiras diferentes, mas o efeito prático é o mesmo: se os furos dos parafusos se moverem ou se a face não for plana, a junta vazará sob pressão.
Rugosidade superficial média obtida por diferentes operações de usinagem de flange, expressa em unidades Ra.
| Process | Alcance Ra | Uso típico |
| Torneamento CNC (bruto) | Rá 6,3 | Superfícies rebarbadas e não vedantes |
| Torneamento CNC (acabamento) | Rá 1,6 | Faces elevadas, sedes de juntas |
| Fresagem | Ra 3.2 | Faces traseiras do flange cego |
| Moagem | Rá 0,8 | Ranhuras de junta de anel |
| Afiar | Rá 0,4 | Assentos de válvulas, vedações especiais |
Comparação de tolerância entre padrões
ASME B16.5, EN 1092 e JIS B2220 definem diferentes tolerâncias de alinhamento para a parte traseira do flange e o círculo do parafuso. Os flanges ANSI utilizam uma tolerância no diâmetro externo e no diâmetro frontal; EN 1092 adiciona uma tolerância de planicidade para a área da junta. JIS B2220 utiliza uma designação de classe de pressão que implica seus próprios limites de usinagem. Quando um fornecedor afirma que pode usinar de acordo com qualquer um desses padrões, ele deverá verificar cada padrão separadamente.
| Padrão | Tolerância do círculo do parafuso | Acabamento facial | Planicidade da área da junta |
| ANSI/ASME B16.5 | 0,8mm | Rá 1,6 | 0,25mm/m |
| EN 1092 | 1,0mm | Rá 1,6 | 0,20 mm/m |
| JIS B2220 | 0,7mm | Rá 1,6 | 0,30mm/m |
Torneamento e furação CNC: precisão do círculo do parafuso e qualidade do revestimento
O círculo do parafuso em um flange de 24 polegadas é mantido com uma tolerância de posição de 0,8 mm, o que requer um centro de usinagem com ferramenta mecânica em vez de um simples torno de dois eixos. Fazer furos para parafusos não é uma operação difícil. Em um flange forjado, os furos são normalmente perfurados através da face elevada para que o furo não interfira na área de assentamento da gaxeta. Os furos roscados são roscados com uma classe de tolerância que corresponde ao material do pino. Um centro de usinagem vertical com mesa rotativa pode indexar o flange e fazer todos os furos no círculo primitivo sem mover a peça.
- Os furos dos parafusos são perfurados na face traseira em flanges padrão
- Furos roscados para pinos usam uma classe de tolerância de 6H em sistema métrico ou 2B em UNC
- O diâmetro do círculo do parafuso deve ser concêntrico com o cubo dentro de 0,3 mm
- As faces são finalizadas com uma inserção de ponto único para evitar marcas de trepidação
- Torneamento bruto do cubo e da face traseira
- Conclua o torneamento da face elevada e do diâmetro externo
- Perfuração dos furos dos parafusos no círculo primitivo
- Rosqueamento de furos roscados
- Inspeção final de dimensões e acabamento superficial
Flange de aço deslizante Classe 150 com construção forjada Projetado para fácil alinhamento e montagem econômica, este flange deslizante é forjado para melhorar a resistência à fadiga. A usinagem CNC garante furos de parafusos precisos e faces de vedação para desempenho à prova de vazamentos. Ver Produto → Flanges fora do padrão: quando a usinagem se torna um projeto personalizado
Se o desenho não corresponder a um padrão existente, a cotação de usinagem dependerá do tamanho da peça bruta, da dureza do material e do número de furos dos parafusos, e não apenas do diâmetro do flange acabado. Os flanges forjados não padronizados seguem o mesmo processo dos flanges padrão, mas cada operação deve ser verificada em relação ao desenho. Um cliente pode fornecer um desenho com um círculo de parafuso incomum, um furo especial ou uma face elevada que corresponda a uma gaxeta proprietária. Nesse caso, o maquinista precisa da especificação exata do material e da pressão de vedação esperada. Um flange 316L e um flange A105 não usinam da mesma maneira; a versão inoxidável produz mais calor, desgasta as ferramentas mais rapidamente e precisa de velocidades de corte mais baixas.
Usinagem a partir de uma forja
O fluxo de grãos segue o perfil do flange. Melhor resistência à fadiga sob pressão cíclica. Maior custo de material e matriz. Preferido para soldagem de pescoço, flanges cegos e de alta pressão.
Usinagem a partir de uma placa
Menor custo para formas simples. A direção do grão é linear, não contornada. Aceitável para flanges de placa e deslizantes abaixo da classe 150. Não recomendado para flanges com pescoço soldado.
Flange personalizado fora do padrão produzido de acordo com especificações exatas Adequado para equipamentos especializados, este flange não padronizado é fabricado a partir de desenhos ou parâmetros do cliente. As capacidades integradas de forjamento e usinagem permitem dimensões e materiais exclusivos, garantindo uma integração perfeita. Ver Produto → Controle de Qualidade: Verificações Dimensionais e Rastreabilidade de Materiais
Cada flange usinado deve ser verificável em relação ao seu pedido de compra por meio de relatório dimensional, certificado de material e verificação de rugosidade superficial. Jiangyin Zhonghai Precision Machinery Co., Ltd. é um fabricante certificado ISO 9001 que segue os padrões GB, ASME, ASTM, JIS, EN e DIN. Suas linhas internas de forjamento, torneamento CNC, furação e inspeção estão posicionadas para lidar com produção padrão e peças usinadas complexas. O lado do controle de qualidade não é apenas uma medição final; inclui rastreabilidade do material desde o número de calor até a peça acabada.
Para meios corrosivos, a diferença entre flange de aço e flange de aço inoxidável afeta as velocidades de usinagem e a vida útil da ferramenta. A classe do material determina os parâmetros de corte e o método de inspeção. A verificação dimensional em um flange inoxidável requer uma abordagem diferente porque o material de trabalho desvia mais sob a força de fixação.
Perguntas frequentes sobre usinagem de flanges
Qual é a rugosidade superficial normal para uma face de junta de flange?
Ra 1.6 é o alvo usual para uma face de gaxeta que veda contra uma gaxeta enrolada em espiral. Acabamentos mais grosseiros na faixa Ra 3.2 são aceitáveis apenas em superfícies sem vedação ou em acabamentos em estoque onde um perfil serrilhado é solicitado.
Devo usinar um flange a partir de um forjamento ou de uma placa?
Para soldagem de pescoço e flanges cegos em serviço de alta pressão, o forjamento é o preferido. A usinagem de placas é aceitável para placas de baixa pressão e flanges deslizantes, onde a direção da fibra é linear e a pressão operacional permanece abaixo da Classe 150.
Flanges não padronizados podem ser usinados de acordo com um desenho fornecido?
Sim, desde que o desenho inclua a classe do material, a classificação de pressão e as tolerâncias de usinagem. Sem esses valores, a oficina não pode selecionar as ferramentas de corte, o método de fixação ou o padrão de inspeção corretos.
Que tolerância se aplica ao círculo do parafuso de um flange usinado?
A tolerância posicional típica é de 0,8 mm para flanges ANSI. EN 1092 e JIS B2220 especificam valores ligeiramente diferentes, portanto o maquinista deve saber qual padrão se aplica antes de perfurar o padrão do parafuso.
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