CN103998176A

CN103998176A - 长颈法兰的制造方法

Info

Publication number: CN103998176A
Application number: CN201380004316.1A
Authority: CN
Inventors: 李春洪
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-08-23
Filing date: 2013-04-10
Publication date: 2014-08-20
Also published as: WO2014030819A1; KR101234834B1

Abstract

本发明涉及相对较长空心管的连接部结合于圆盘形状凸缘部的长颈法兰的制造方法，本发明长颈法兰的制造方法包含：加工圆盘的一侧平面，形成有段差的凸出端的步骤；在对应所述圆盘凸出端的位置，以垂直圆盘平面的方向置放圆棒，分别固定所述圆盘和所述圆棒的步骤；高速旋转所述圆盘，于是便推压所述圆棒，以摩擦热熔融摩擦面，并焊接结合所述圆盘和所述圆棒的步骤；以及贯穿所述圆盘和所述圆棒，依预定的大小形成贯通孔的步骤。

Description

长颈法兰的制造方法

技术领域

本发明涉及长颈法兰(long neck flange)的制造方法，更具体地说，本发明涉及以低成本、短时间、简化的工序制造相对较长空心管的连接部结合于圆盘形状凸缘部的长颈法兰的制造方法。

背景技术

为了输送流体通常使用管子，这种输送管因受长度的限制或为了改变方向等需要管的持续连接。

通常法兰(flange)是指连接管体的接缝边缘部分，其在相互连接的管体一侧端部与相应部分的法兰相互对接结合。

尤其是，长颈法兰(long neck flange)是凸缘部与一个长空心管形态的连接部结合成一体的法兰。“长颈法兰”是在发电厂、造船厂、化工厂等的管接缝上广泛使用的法兰，特别是指空心管形态的连接部的长度较长的法兰，当需连接的输送管相距相当距离时使用长颈法兰。由于“长颈法兰”与输送管(手动)焊接连接，也称为“长焊颈法兰(long welding neck flange)”。

图1是用于说明一般长颈法兰形状的斜视图及截面图。

参照图1，长颈法兰(long neck flange)是在圆盘形的凸缘部10将长空心管的连接部20结合成一体的形状。在凸缘部10形成有在连接法兰和法兰时用于插入螺栓的多数个紧固孔12，在内部形成有贯通孔30的连接部20是圆筒形状，长颈法兰的连接部长度大约在100mm以上，通用的长颈法兰具有300mm、400mm、500mm、700mm的连接部，有时根据情况也使用1000mm、1500mm、2000mm、3000mm以上的长颈法兰。

目前长颈法兰的制造方法广泛使用对圆棒本身直接切削加工的方法，和先将圆棒的一侧面经锻造加工后，再切削加工的方法。

对圆棒切削加工的方法是对具有与凸缘部外径大小相等外径的圆棒直接切削加工制造长颈法兰的方法，但这个方法因圆棒的材料费用太大，只有在锻造加工不能使用或不合理的情况下例外使用。

通常广泛使用锻造加工的方法，其利用对应连接部外径的圆棒，将圆棒的一侧面锻造加工成圆盘形状后，再以切削加工制造长颈法兰的方法。

然而，这种锻造加工方法在连接部的长度太长，或难以锻造的材质，或锻造时组织产生变化的材质等的情形，具有不能使用的缺点。若长颈法兰的连接部长度在约500mm以上，锻造时圆棒(连接部)产生弯曲的弯曲现象或在结合部位(凸缘部和连接部之间)产生裂痕，会大量生产不良品，有每kg材料加工费中的锻造加工费过高的缺点。另外，难以锻造成形的刚性材质，或是在锻造成形中产生变形或气泡或裂痕等难以锻造成形时，也不能利用锻造成形。在这种锻造加工方法不能使用或不合理的情况，只好利用消耗巨大材料费(素材费)的对圆棒直接切削加工的方法。

除了这种一般方法以外，作为长颈法兰的制造方法，曾有揭示新的方法(韩国专利注册第0688066号)。所述专利的方法显示在图2。

根据所述专利的方法，在凸缘部10的中央形成贯通孔18，并在贯通孔周围形成具有倾斜角的结合口12，事先在连接部20的中央也形成贯通孔28后，并在末端形成具有倾斜角的侧线22，然后高速旋转连接部20，于是便在凸缘部10结合的长颈法兰的制造方法。

然而，根据图2的现有方法是必须执行在凸缘部10及连接部20分别打通贯通孔18、28的一次加工，同时对结合口12及侧线22执行个别的2次加工，因此消耗过多的加工时间和加工费用，并且将连接部20向凸缘部10推压时，很难正确抓住连接部20的停止位置，过度推压连接部时可能产生不良。另外，在制造连接部长度长的长颈法兰时，将连接部夹在夹具使连接部旋转亦不容易，在这种情形有安全事故风险较大的缺点。

因此，需要能解决上述所有问题的崭新的长颈法兰制造方法。

发明内容

发明需要解决的技术课题

本发明是用于解决上述问题的。本发明的目的是提供，减小材料费的损失，并降低产品的成本，减小因分别形成内部贯通孔而消耗的加工时间和加工费用，坚硬结合凸缘部和连接部以确保产品的安全性，只旋转凸缘部可以防止制造过程中的安全事故，并在不能执行锻造工序如连接部的长度在2000mm以上或材质的硬度大的情形下也能容易适用的长颈法兰的制造方法。

本发明的目的并不受限于如上所述的目的，而且尚未提出的其他目的也由下述的记载将会变得很明确。

解决课题的技术方案

本发明是用于完成所述目的的，根据本发明优选实施例的长颈法兰的制造方法，包含：加工圆盘的一侧平面，形成有段差的凸出端的步骤；在对应所述圆盘凸出端的位置，以垂直圆盘平面的方向置放圆棒，分别固定所述圆盘和所述圆棒的步骤；高速旋转所述圆盘，于是便推压所述圆棒，以摩擦热熔融摩擦面，并焊接结合所述圆盘和所述圆棒的步骤；以及贯穿所述圆盘和所述圆棒，依预定的大小形成贯通孔30的步骤。

根据优选实施例，所述圆盘的凸出端是其中央部分高于边缘。

根据优选实施例，所述圆盘的凸出端是圆形形状，且所述凸出端的外径大小与圆棒的外径大小相等。

有益效果

如上所述，本发明的长颈法兰制造方法是在凸缘部的内部没有形成贯通孔的圆盘状态，和在连接部的内部没有形成贯通孔的圆棒状态下，高速旋转圆盘，将圆盘和圆棒摩擦焊接结合，之后贯穿圆盘和圆棒的中央以一体形成贯通孔的方法。

像这样本发明的方法是无需在圆盘和圆棒分别形成贯通孔，因此可以减小加工时间及加工费用，并且以圆盘和圆棒的坚硬结合可以确保产品的安全性，在结合圆盘和圆棒时，不是旋转长的圆棒而是高速旋转圆盘，由此可以防止之前发生的安全事故，并在不能使用锻造工序如连接部的长度在2000mm以上或材质的硬度大的情形亦能适用本发明的制造方法制造长颈法兰，由此具有可以大幅减小材料费的损失、又可以大幅减小作业工序的优点。

附图说明

图1是一般长颈法兰的斜视图(a)及截面图(b)。

图2是根据现有长颈法兰制造方法的斜视图。

图3是根据本发明优选实施例的长颈法兰制造方法的流程图。

图4是说明根据本发明优选实施例的长颈法兰制造方法的制造过程的截面示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的长颈法兰的制造方法进行更详细的说明。

图3是根据本发明优选实施例的长颈法兰制造方法的流程图，图4是说明根据长颈法兰制造方法的制造过程的截面示意图。

本发明的长颈法兰制造方法，其技术特征在于，将在中央没有形成贯通孔的圆盘状态的凸缘部，和在中央也没有形成贯通孔的圆棒状态的连接部以摩擦焊接相互结合，之后形成贯穿凸缘部及连接部中央的贯通孔。

在此，结合图3及图4对制造过程进行详细的说明，首先，准备具有指定外径尺寸的圆盘100。考虑被切削加工损失的部分，圆盘的尺寸及厚度应比最终凸缘部的外径或厚度略大一点。这对圆棒也是一样。

圆盘100是在最后完成长颈法兰时相当于凸缘部10的部分。加工备好圆盘的一侧平面，形成具有段差的凸出端102(S10)(参照图4的(b))。

凸出端102是摩擦焊接时与圆棒200结合的部分，相对于圆盘的一侧平面凸出并具有段差。形成凸出端的理由是与圆棒200摩擦焊接时，使熔渣(slag)形成在圆棒的侧面以便圆盘和圆棒圆滑地摩擦焊接结合。

凸出端102是从圆盘100凸出的圆形形状，这是在摩擦焊接时用于圆棒200对应凸出端100结合。即，优选地，凸出端的外径d1与以垂直圆盘的方向结合的圆棒外径大小d2相等。

另一方面，圆盘的凸出端是其中央部分比边缘高(h2>h1)，这是与圆棒摩擦焊接时以便从中央部分开始依序结合，并焊接结合时防止在焊接面产生气泡，进而防止产生因此导致的裂痕，实现优质的摩擦焊接。

接着，在对应所述圆盘凸出端的位置，以垂直圆盘的方向置放圆棒200，由此分别固定所述圆盘和所述圆棒(S20)。

摩擦焊接时，圆盘100要高速旋转，所以用夹具固定，圆棒200要以垂直圆盘的方向前进，所以紧紧固定在液压机上。

接着，高速旋转圆盘，于是便推压所述圆棒，以摩擦热熔融，使所述圆盘和所述圆棒焊接结合的步骤(S30)。即，以摩擦焊接将圆盘状态的凸缘部和圆棒状态的连接部焊接结合的步骤。

圆盘100在大约以350～400rpm左右的速度高速旋转的状态下，圆棒200是靠液压机的力量以垂直圆盘平面的方向前进。圆棒200一边前进一边推压圆盘100的凸出端102，以摩擦热熔融将圆盘100和圆棒200焊接结合。

本发明是将圆盘夹在夹具，高速旋转圆盘的方式，相比于现有技术(图2)中旋转空心管连接部的方式，可以说是非常安全。即，在图2的现有技术，空心管的连接部20在高速旋转，在连接部20很长的长颈法兰的制造过程中，连接部20在高速旋转的状态下接触凸缘部10时，夹具没能夹住由连接部20高速旋转产生的动摇，连接部从夹具脱离，可能导致非常危险的情况。即，高速旋转的连接部的脱离转变成与杀伤武器并无区别的非常危险的凶器。

然而，在本发明，相对于长颈法兰将较小的圆盘夹在夹具，高速旋转圆盘的方式，因此圆盘从夹具脱离的可能性相当低，可以防止如之前的安全事故。

这种方式，即使长颈法兰的连接部(圆棒)长度是2m、3m以上的长度，还能使圆盘和圆棒焊接结合，并且以摩擦热熔融结合的摩擦焊接的特性，可以说是圆盘和圆棒的结合具有与手动焊接的方式无法比较的强结合力，也具有与锻造方式相比毫无逊色的结合力。

图4的(d)显示圆盘和圆棒经摩擦焊接结合的状态。

因在圆盘形成有凸出端，在圆盘和圆棒结合时，可以确认在圆棒的侧面形成熔融熔渣(slag)。熔融熔渣是在摩擦焊接时结合部位的熔融物向侧面外部流出凝固的部分。

接着，在圆盘和圆棒结合的状态下，贯穿圆盘和圆棒以一体形成贯通孔30(S40)。利用U钻头可以形成贯通孔30。在圆盘和圆棒结合的状态下，夹在夹具高速旋转时，利用U钻头贯穿圆盘和圆棒的中心，由此形成贯通孔30。但是，不一定是圆盘和圆棒结合的产品旋转，亦可以旋转U钻头贯穿圆盘和圆棒形成贯通孔。贯通孔的大小是根据U钻头的外径大小来决定。

接着，加工长颈法兰的外面，在圆盘(凸缘部)形成所需个数的紧固孔，由此最终完成如图1所示的长颈法兰(S50)。

关于长颈法兰外面的切削加工和紧固孔的形成是目前众所皆知的加工方法，因此省略其具体的说明。

在长颈法兰形成贯通孔，之后进行长颈法兰的外面加工和紧固孔的形成较好，但亦可在外面加工和紧固孔的形成之后，形成贯通孔，这也可属于本发明的权利范围。

如上所述，本发明的长颈法兰制造方法可以说是改进现有锻造工序制造方法的突破性方法。

在锻造工序中，连接部的长度在2000mm以上时，在连接部产生弯曲现象或在凸缘部产生裂痕，因此不能适用对一侧面施加强力外压的锻造工序，并且材料的硬度太强时也很难适用锻造工序。然而，本发明的方法在这种不能使用锻造工序的情形也可以制造长颈法兰，由此具有可以大幅减小材料费的损失、又可以大幅减小作业工序的优点。

以上的说明只是例示说明本发明的技术思想，凡属本发明技术领域具有普通知识的技术人员在不脱离本发明基本特性的范围下均能实施多种修正及变形。因此，在本发明揭示的实施例并不是用于限定本发明的技术思想，而是用于说明，也不是由所述实施例来限定本发明技术思想的范围。本发明的保护范围应根据记载的权利要求书来解析，并且与其同等范围内的所有技术思想应解析为属于本发明的权利范围。

产业上利用可能性

本发明涉及长颈法兰(long neck flange)的制造方法，更具体地说，本发明可以利用在，以低成本、短时间、简化的工序，用于制造相对较长空心管的连接部结合于圆盘形状凸缘部的长颈法兰的制造方法领域。

Claims

1.一种长颈法兰的制造方法，其特征在于，包含：加工圆盘的一侧平面，形成有段差的凸出端的步骤；在对应所述圆盘凸出端的位置，以垂直圆盘平面的方向置放圆棒，分别固定所述圆盘和所述圆棒的步骤；高速旋转所述圆盘，于是便推压所述圆棒，以摩擦热熔融摩擦面，并焊接结合所述圆盘和所述圆棒的步骤；以及贯穿所述圆盘和所述圆棒，依预定的大小形成贯通孔的步骤。

2.根据权利要求1所述的长颈法兰的制造方法，其特征在于，所述圆盘的凸出端是其中央部分高于边缘。

3.根据权利要求1所述的长颈法兰的制造方法，其特征在于，所述凸出端是圆形形状，且所述凸出端的外径大小与圆棒的外径大小相等。