CN113118709A - 一种可提高法兰机械性能的法兰加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于法兰领域，具体涉及一种可提高法兰机械性能的法兰加工方法，包括如下步骤：（1）根据法兰尺寸选择合适的圆棒材料，将圆棒材料加入模锻设备中锻造成型，得到法兰毛坯；（2）对步骤（1）获得的法兰毛坯进行车床加工和钻孔加工；步骤（1）中，锻造成型过程中对圆棒材料施加压力的方向为沿圆棒材料的径向。本发明在将圆棒材料锻造成法兰毛坯的过程中，沿圆棒材料的径向施压，而非传统工艺中沿圆棒轴向施压锻造，由于圆棒中金属纤维基本是沿轴线方向的，那么根据本发明沿径向对圆棒施压锻造获得的法兰中，金属纤维基本平行于法兰上下表面，法兰受力弯曲时，这些金属纤维可以发挥长期有效的抗形变作用，保证法兰长期的密封效果。
Description
技术领域
本发明属于法兰领域，具体涉及一种可提高法兰机械性能的法兰加工方法。
背景技术
法兰连接是一种密封结构，具有结构简单、成本低廉和可多次拆卸等优点，在石化设备和管道种广泛应用。法兰作为一种密封结构，其主要的失效形式是发生泄漏，而石化行业大部分装置或容器中的介质都易燃易爆，出现泄漏时易引起燃烧、***等安全事故，这些事故除了给企业带来经济损失外，还会威胁环境和人的生命安全。
对于带有台阶孔的法兰，在法兰安装于管道等设备之后，主要靠台阶孔的台阶与管道等的紧密贴合实现密封，因此，避免法兰在长期使用过程中发生弯曲变形是确保密封性的重要一环，换言之，提高法兰的机械系能（主要是抗弯强度）可以有效提升法兰在的长期使用过程中的抗变形能力，进而保证法兰的长期密封效果。
法兰的加工通常直接采用圆棒材料锻造成型，之后进行车床加工、钻工加工等工艺得到最终的法兰产品。在现有的加工方法中，在将圆棒材料进行锻造成型时，都是沿圆棒的轴向施加压力，使圆棒产生塑性变形得到所需的形状、尺寸。但是，由于圆棒材料中的金属纤维基本上都是沿着圆棒的轴线方向的，沿圆棒轴线方向施压锻造得到的法兰中存在的金属纤维基本也都是沿法兰轴向分布的，而沿径向分布的金属纤维含量非常少，导致采用传统方法加工的法兰的机械系能相对较低。
发明内容
为了解决上述问题，本发明公开了一种可提高法兰机械性能的法兰加工方法，该加工方法将圆棒材料锻造成法兰毛坯的过程中，对圆棒材料施加压力的方向为沿圆棒材料的径向，而非传统工艺中沿圆棒轴向施压锻造，由于圆棒材料中的金属纤维基本是沿圆棒轴线方向的，那么根据本发明沿径向（垂直于圆棒轴向的方向）对圆棒施压锻造获得的法兰中，金属纤维基本上都平行于法兰的上下表面分布，法兰在受力弯曲时，这些金属纤维可以发挥长期有效的抗形变作用，保证法兰长期的密封效果。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种可提高法兰机械性能的法兰加工方法，包括如下步骤：
（1）根据法兰尺寸选择合适的圆棒材料，将圆棒材料加入模锻设备中锻造成型，得到法兰毛坯；
（2）对步骤（1）获得的法兰毛坯进行车床加工和钻孔加工；
所述步骤（1）中，锻造成型过程中对圆棒材料施加压力的方向为沿圆棒材料的径向。
作为优选，上述步骤（1）中锻造成型是通过热模锻或温模锻工艺进行的。
作为优选，上述步骤（1）中的圆棒材料为钢材。
作为优选，上述步骤（1）中的圆棒材料为碳钢。
作为优选，上述的可提高法兰机械性能的法兰加工方法，还包括步骤（3）：对步骤（2）车床加工和钻孔加工后的法兰进行表面电镀。
本发明具有如下的有益效果：
（1）本发明在将圆棒材料锻造成法兰毛坯的过程中，对圆棒材料施加压力的方向为沿圆棒材料的径向，而非传统工艺中沿圆棒轴向施压锻造，由于圆棒材料中的金属纤维基本是沿圆棒轴线方向的，那么根据本发明沿径向（垂直于圆棒轴向的方向）对圆棒施压锻造获得的法兰中，金属纤维基本上都平行于法兰的上下表面分布，法兰在受力弯曲时，这些金属纤维可以发挥长期有效的抗形变作用，保证法兰长期的密封效果；
（2）本发明沿圆棒径向施压锻造，还可以有效避免传统工艺沿圆棒轴向锻造的情况中金属纤维被压短、折断的情况发生，提升法兰的机械性能，是法兰具有有意的抗变形能力；
（3）采用本发明方法制备的法兰的抗弯强度比采用传统方法制备的法兰的抗弯强度提升30%以上。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明锻造方向与传统工艺锻造方向的对比图。
具体实施方式
现在结合实施例对本发明作进一步详细的说明。
可提高法兰机械性能的法兰加工方法，包括如下步骤：
（1）根据法兰尺寸选择合适的圆棒材料，将圆棒材料加入模锻设备中锻造成型，得到法兰毛坯；
（2）对步骤（1）获得的法兰毛坯进行车床加工和钻孔加工；
（3）对步骤（2）车床加工和钻孔加工后的法兰进行表面电镀。
步骤（1）中，锻造成型过程中对圆棒材料施加压力的方向为沿圆棒材料的径向。
步骤（1）中锻造成型是通过热模锻或温模锻工艺进行的。
步骤（1）中的圆棒材料为钢材。
步骤（1）中的圆棒材料为碳钢。
实施例
（1）选取直径100mm、长度150mm的45钢圆棒，加入模锻设备中锻造，始段温度为850-900℃，终端温度为750℃，沿圆棒径向锻打至坯料完全充满模腔，得到法兰毛坯；
（2）将法兰毛坯放置于数控车床上，先进行台阶孔的切削，然后再钻出法兰外孔，用钻头清理毛刺；
（3）进行表面电镀，得到成品法兰。
对比例
（1）选取直径100mm、长度150mm的45钢圆棒，加入模锻设备中锻造，始段温度为850-900℃，终端温度为750℃，沿圆棒轴向锻打至坯料完全充满模腔，得到法兰毛坯；
（2）将法兰毛坯放置于数控车床上，先进行台阶孔的切削，然后再钻出法兰外孔，用钻头清理毛刺；
（3）进行表面电镀，得到成品法兰。
采用实施例和对比例步骤（1）所制备的法兰毛坯进行抗弯强度的测试。垂直于法兰毛坯方向裁切，将实施例和对比例获得的法兰毛坯制备成圆形横截面试样，将试样安装在四点弯曲试验装置上，对试样连续施加弯曲力，直至试样断裂，从试验机测力度盘上读取最大弯曲力，按照公式σ=Fl/2W计算试样的抗弯强度（其中，σ为抗弯强度，F为弯曲力，l为力臂，W为试样截面系数）。计算得知，实施例的法兰毛坯的抗弯强度比对比例的法兰毛坯的抗弯强度高30%。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (5)
1.一种可提高法兰机械性能的法兰加工方法，其特征在于：包括如下步骤：
（1）根据法兰尺寸选择合适的圆棒材料，将圆棒材料加入模锻设备中锻造成型，得到法兰毛坯；
（2）对步骤（1）获得的法兰毛坯进行车床加工和钻孔加工；
所述步骤（1）中，锻造成型过程中对圆棒材料施加压力的方向为沿圆棒材料的径向。
2.如权利要求1所述的可提高法兰机械性能的法兰加工方法，其特征在于：所述步骤（1）中锻造成型是通过热模锻或温模锻工艺进行的。
3.如权利要求1所述的可提高法兰机械性能的法兰加工方法，其特征在于：所述步骤（1）中的圆棒材料为钢材。
4.如权利要求1所述的可提高法兰机械性能的法兰加工方法，其特征在于：所述步骤（1）中的圆棒材料为碳钢。
5.如权利要求1所述的可提高法兰机械性能的法兰加工方法，其特征在于：还包括步骤（3）：对步骤（2）车床加工和钻孔加工后的法兰进行表面电镀。
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