Подробное описание технологического процесса производства кованых фланцев

Кованый фланец – это деталь фланца, изготовленная методом ковки. По сравнению с литыми фланцами, он имеет такие преимущества, как низкое содержание углерода, устойчивость к ржавчине, плотная структура и превосходные механические свойства, но и более высокую стоимость. Процесс ковки обеспечивает однородность внутренней структуры фланца, отсутствие дефектов, таких как пористость или включения, и подходит для применений с высоким давлением и высокой прочностью. Технологический процесс производства обычно включает в себя этапы подготовки сырья, нагрева, ковки, термообработки, механической обработки и контроля. В зависимости от размера, партии и требований к точности фланца можно использовать методы свободной ковки, штамповки или ковки с использованием подкладных штампов. Ниже приводится подробное описание технологического процесса, основанное на отраслевых стандартах и типичной производственной практике.

1. Поступление и проверка сырья

Описание этапа: Сначала на завод поступает сырье (например, прутки, листы или заготовки из нержавеющей стали, углеродистой стали или легированной стали). Материал должен соответствовать национальным стандартам (например, GB/T 9112-2010 и т. д.).

Ключевые операции: Проводится анализ химического состава, испытания механических свойств и визуальный осмотр для обеспечения отсутствия трещин, включений и других дефектов. После прохождения контроля материал поступает на склад.

Цель: Обеспечение качества материала, предотвращение последующих дефектов.

2. Раскрой (резка)

Описание этапа: В соответствии с проектными спецификациями фланца (например, диаметр, толщина) сырье разрезается на необходимые заготовки с использованием пиления, резки или плазменной резки.

Ключевые операции: При резке необходимо учитывать припуск на ковку (обычно 5-10 мм) для компенсации усадки при ковке и потерь при механической обработке. Для больших фланцев может использоваться резка листов или резка прутков.

Цель: Подготовка заготовок подходящего размера для нагрева и ковки.

3. Нагрев

Описание этапа: Разрезанные заготовки помещаются в нагревательную печь и нагреваются до температуры ковки (обычно 950-1250°C для углеродистой стали, 800-1100°C для нержавеющей стали, в зависимости от материала).

Ключевые операции: Используется среднечастотная печь или газовая печь для обеспечения равномерного нагрева, предотвращения перегрева или обезуглероживания. Время нагрева зависит от размера заготовки.

Цель: Смягчение материала, повышение пластичности, облегчение последующего формования.

4. Формование ковкой

Описание этапа: Нагретая заготовка помещается на ковочное оборудование для деформации. Это основной этап, который в зависимости от метода делится на свободную ковку, штамповку и т. д.

Свободная ковка: Подходит для мелкосерийных фланцев различных типов. Основные операции включают в себя:

Осадку: Сжатие заготовки в осевом направлении, уменьшение высоты, увеличение сечения, используется для дисковых фланцев.

Протяжку: Увеличение длины заготовки, уменьшение сечения, используется для деталей типа валов.

Пробивку: Пробивка сквозных или глухих отверстий пуансоном, формирование центрального отверстия фланца.

Гибку: Сгибание заготовки под заданным углом.

Скручивание: Вращение части заготовки, формирование определенной формы.

Отрезку: Удаление лишнего материала.

Штамповка: Подходит для крупносерийных фланцев высокой точности. Заготовка помещается в штамп для ковки, включая предварительную ковку, окончательную ковку, пробивку облоя, обрезку кромок и т. д. Оборудование, такое как штамповочные молоты, горячештамповочные прессы.

Ковка с использованием подкладных штампов: Промежуточный вариант между свободной ковкой и штамповкой, используется простая оснастка.

Ключевые операции: При ковке контролируется температура, величина деформации и сила удара, чтобы избежать крупнозернистости или трещин. Для больших фланцевых колец может использоваться поэтапная обработка: точная гибка, удаление торцов, подготовка кромок под сварку, сварка в круг.

Цель: Формирование черновой заготовки фланца, обеспечение плотности внутренней структуры.

5. Охлаждение после ковки и термообработка

Описание этапа: Немедленное охлаждение после ковки (охлаждение на воздухе, в воде или в масле), затем проводится термообработка, такая как нормализация, отжиг, закалка с отпуском или закалка.

Ключевые операции: Контроль скорости охлаждения для предотвращения трещин. Температура и время термообработки регулируются в зависимости от материала (например, нормализация углеродистой стали при 850-900°C).

Цель: Улучшение механических свойств, снятие внутренних напряжений, измельчение зерна.

6. Механическая обработка

Описание этапа: Кованая заготовка отправляется в механический цех, где с помощью токарных, фрезерных и других станков производится чистовая обработка формы, плоскости и уплотнительной поверхности.

Ключевые операции: Допуски обработки соответствуют стандартам (например, ANSI B16.5), шероховатость поверхности Ra1.6-6.3μm.

Цель: Достижение точных размеров и чистоты поверхности.

7. Сверление отверстий

Описание этапа: Сверление монтажных отверстий (например, отверстий под болты) во фланце с использованием сверлильного станка или станка с ЧПУ.

Ключевые операции: Высокая точность расположения отверстий, диаметр и расстояние между отверстиями соответствуют чертежам.

Цель: Облегчение соединения фланцев.

8. Контроль и неразрушающий контроль

Описание этапа: Проводятся измерения размеров, испытания на твердость, ультразвуковой контроль (УЗК), магнитопорошковый контроль (МПК) или радиографический контроль (РГК).

Ключевые операции: Проверка внутренних дефектов, поверхностных трещин, обеспечение соответствия национальным стандартам.

Цель: Обеспечение качества продукции, обычно требуется уровень годности более 99%.

9. Маркировка и упаковка

Описание этапа: Нанесение стальным штампом информации о спецификации, материале, номере партии и т. д., затем нанесение антикоррозийной краски, упаковка (деревянный ящик или поддон).

Ключевые операции: Четкая маркировка, влагозащищенная и ударопрочная упаковка.

Цель: Облегчение отслеживания и транспортировки.

Меры предосторожности и варианты

Специфический процесс для приварных встык фланцев: сначала продольная ковка для увеличения сечения, затем протяжка для увеличения длины, и, наконец, вертикальная пробивка отверстий.

Большие фланцевые кольца: Из-за больших размеров может использоваться поэтапная гибка и сварка.

Сравнение с другими типами фланцев: Кованые фланцы прочнее литых фланцев (склонны к пористости), но менее гибкие, чем сварные фланцы. При производстве необходимо соблюдать требования безопасности и охраны окружающей среды, например, очистку отходящих газов.

Примеры оборудования: Ковочный молот, нагревательная печь, токарный станок с ЧПУ, дефектоскоп и т. д.

Продолжительность всего процесса зависит от масштаба, несколько дней для небольших партий, несколько недель для больших партий. В реальном производстве параметры могут быть скорректированы в соответствии с конкретными стандартами (например, национальными стандартами, американскими стандартами).