一种对焊密封法兰及其制造工艺的制作方法

本发明涉及法兰制造
技术领域：
，具体是涉及一种对焊密封法兰及其制造工艺。
背景技术：
：法兰又叫法兰盘或突缘。法兰是使管子与管子及和阀门相互连接的零件，连接于管端。法兰上有孔眼，螺栓使两法兰紧连。法兰间用衬垫密封。法兰分螺纹连接(丝接)法兰和焊接法兰及卡套法兰。随着风能在各国能源战略中的地位不断提高，风力发电得到了广泛的应用。大型法兰是风电设备的重要组成部件之一，在风力发电塔架的整体结构中具有连接和支撑作用，其需求量也随风电的发展大幅增加，大型法兰的传统生产工艺主要有两种，利用液压机整体锻造和通过辗环机轧制钢坯成形；这两种成形工艺均存在能耗大、成材率低和生产过程中对环境影响大等缺陷。法兰在制造过程中因为采用的都是钢板硬性材料，在加工制造过程中可能会使法兰产生裂纹而影响法兰的使用，导致其质量不合格；并且现有技术中法兰通过螺栓连接，由于螺栓孔的设置导致密封性下降。技术实现要素：本发明解决的技术问题是：解决现有技术中法兰制造过程中能耗大、环境污染严重以及法兰密封性差的问题。本发明的技术方案是：一种对焊密封法兰，由第一法兰盘、第二法兰盘组成；所述第一法兰盘、第二法兰盘均包括法兰盘本体，以及设置在所述法兰盘本体上的连接颈管；所述第一法兰盘、第二法兰盘的法兰盘本体对扣密封连接；所述法兰盘本体包括中心圆盘，设置在所述中心圆盘侧壁的外围圆盘，设置在所述外围圆盘端面的环状密封咬合齿，以及设置在中心圆盘上用于连接连接颈管的颈管连接结构；所述第一法兰盘的中心圆盘上设有多道同轴心线的环形凸台；所述第二法兰盘的中心圆盘上设有多道分别与环形凸台配合的环形凹槽；其中，环形凹槽与环形凸台的配合间隙为0.03～0.06mm，且环形凸台与环形凹槽之间夹设有第一密封垫；所述第一法兰盘的环状密封咬合齿能够与第二法兰盘的环状密封咬合齿互相配合，配合间隙为0.03～0.06mm；且之间夹设有第二密封垫。进一步地，所述颈管连接结构包括颈管连接凸台，设置在颈管连接凸台内外侧面的第一焊接坡角；所述连接颈管与颈管连接凸台连接；且连接处的楞面上设有与第一焊接坡角连接的第二焊接坡角；所述第二焊接坡角、第一焊接坡角连接处设有一圈焊接槽；所述焊接槽内均匀设有条形焊接过梁；所述条形焊接过梁为宽度3～5mm，长度10～20mm，高度0.5～1mm的矩形条；通过第一焊接坡角、第二焊接坡角的设置在便于焊接的同时有利于焊缝深度的增加；在对焊的闪光与阶段阶段通过条形焊接过梁的设置能够在环形焊缝上均匀形成液态金属过梁，能够有效提高焊缝接头的质量，减小焊接造成的形变量。进一步地，所述两个外围圆盘的外侧壁上沿周向均匀设有多个用于将两个外围圆盘紧固在一起的紧固组件；所述紧固组件包括设置在所述外围圆盘上的u型卡件，设置在所述u型卡件上的螺纹孔，设置在所述螺纹孔内的螺纹顶丝；所述外围圆盘端面上设有与u型卡件连接的槽口，以及与螺纹顶丝连接的防脱孔位；通过u型卡件的紧固方式能够代替传统螺栓连接，免除在法兰盘上设定螺栓孔；因此能够避免由于螺栓孔造成的密封性下降的问题。一种对焊密封法兰的制造工艺，包括以下步骤：步骤一：备料截取制备法兰盘本体的圆形坯料，以及截取制备连接颈管的矩形板坯料；其中圆形坯料直径为0.8～1.2m，矩形板坯料厚度为2～3cm；步骤二：切削、检验对圆形坯料及矩形板坯料端面进行切削探测；其中，切削量为3～8mm；探测为超声检验探测；步骤三：第一次机加工圆形坯料、矩形板坯料进行第一次机械加工；在圆形坯料上加工颈管连接凸台、第一焊接坡角；在矩形板坯料上加工第二焊接坡角；以及分别在第一焊接坡角、第一焊接坡角的连接处加工焊接槽，条形焊接过梁；其中，条形焊接过梁为宽度3～5mm，长度10～20mm，高度0.5～1mm的矩形条；步骤四：法兰坯料的复合成型对矩形板坯料进行弯曲处理，并持续对矩形板坯料侧面施加第一次撞击振动，同时将弯曲好矩形板坯料部分与颈管连接凸台第一焊接；其中，第一次撞击振动的振动频率为1～10hz；然后在矩形板坯料端部施加3～5分钟第二次撞击振动后，将矩形板坯料端部直线重合处进行第二焊接，法兰坯成型；其中，第二次撞击振动的频率为50～80hz；步骤五：第二次机加工对成型的法兰坯进行加工；首先对法兰盘本体、连接颈管外圆进行粗车；然后铣端面，在法兰盘本体上加工环状密封咬合齿；在法兰盘本体上加工环形凸台、环形凹槽；然后对法兰盘本体、连接颈管进行中心孔进行精车；最后对法兰盘本体、连接颈管的中心孔进行镗孔；法兰成型；步骤六：装配将步骤五完成的法兰对扣安装，并加入第一密封垫、第二密封垫；最后采用u型卡件固定。进一步地，所述步骤五镗孔完成后对法兰进行调质处理；具体为：将法兰在400～500℃的条件下持续加热3～5h；通过调质处理能够有效增强法兰的强度，改善钢铁材料综合力学性能。进一步地，所述步骤六中加入的第一密封垫、第二密封垫均为柔性橡胶材料制成，且第一密封垫、第二密封垫表面均涂抹有密封胶；通过柔性橡胶材料、密封胶的设置能够进一步提升法兰盘连接处的密封性能。进一步地，针对上述一种对焊密封法兰的制造工艺，所述步骤四中，法兰坯料复合成型所用的快速成型装置，包括底部基盘，设置在所述底部基盘上用于夹持圆形坯料的夹持装置，设置在所述底部基盘上用于弯曲矩形板坯料的五点弯曲装置，以及设置在所述五点弯曲装置上的振动撞击组件；所述五点弯曲装置包括安装在底部基盘上且位于坯料夹持件夹持圆形坯料端面的直线滑槽，两个分别活动设置在所述直线滑槽两端用于支撑矩形板坯料的端部支撑件，设置在所述直线滑槽正上方的安装支架，垂直安装在所述安装支架上且位于直线滑槽中部的第一压合件，两个分别设置在所述第一压合件两侧的第二压合件；所述第二压合件均位于第一压合件、端部支撑件之间；所述第一压合件、第二压合件均包括液压伸缩杆，以及设置在所述液压伸缩杆伸缩端的滚动轮；所述安装支架上安装有用于焊接圆形坯料、矩形板坯料的焊接组件；通过复合成型装置能够有效提升法兰的生产效率，缩短本发明工艺步骤四的加工时间。进一步地，所述夹持装置包括固定设置在所述底部基盘上的固定环形支架，设置在所述固定环形支架上的环形槽，活动设置在所述环形槽上的旋转环形件，多个均匀设置在所述旋转环形件上的坯料夹持件；所述坯料夹持件为液压伸缩夹持组件；通过夹持装置的设置能够确保圆形坯料的稳固，防止在焊接中发生轻量位移，造成工艺不合格。进一步地，所述振动撞击组件包括设置在所述直线滑槽中部位于第一压合件下方的撞击块，与所述撞击块下端活动连接的曲轴活塞组件，以及为所述曲轴活塞组件提供动力的动力电机；通过振动撞击组件的设置能够有效解决弯曲矩形板坯料、成型焊接中造成的应力集中，应力不能完全释放的问题。本发明的有益效果是：本发明提供的一种对焊密封法兰能够解决现有技术中法兰盘连接密封性差，以及在对焊闪光阶段金属过梁形成不均匀，造成焊接变形过大，法兰直线度降低的问题；本发明提供的对焊密封法兰的制造工艺，通过法兰坯料的复合成型能够替换锻造生产工艺制造的法兰坯料，结合提供的法兰坯料快速成型装置，一方面解决现有技术在生产过程中能耗大、环境污染严重；另一方面解决对焊法兰产品成型率低的问题，在一定程度上有效提高法兰生产效率，改善法兰生产质量。附图说明图1是本发明实施例1第一法兰盘、第二法兰盘的结构示意图；图2是本发明实施例1环状密封咬合齿的结构示意图；图3是本发明实施例1焊接槽的结构示意图；图4是本发明实施例2夹持装置、五点弯曲装置的结构示意图；图5是本发明实施例2振动撞击组件的结构示意图；其中，1-第一法兰盘、2-第二法兰盘、10-法兰盘本体、100-中心圆盘、101-外围圆盘、102-环状密封咬合齿、103-第二密封垫、104-环形凸台、105-第一焊接坡角、106-颈管连接凸台、11-连接颈管、110-第二焊接坡角、111-焊接槽、112-条形焊接过梁、3-紧固组件、30-u型卡件、31-螺纹孔、32-螺纹顶丝、4-夹持装置、40-固定环形支架、41-环形槽、42-旋转环形件、43-坯料夹持件、5-五点弯曲装置、50-直线滑槽、51-端部支撑件、52-安装支架、53-第一压合件、54-第二压合件、55-滚动轮、6-振动撞击组件、60-撞击块、61-曲轴活塞组件、62-动力电机、7-焊接组件。具体实施方式实施例1：一种对焊密封法兰，由第一法兰盘1、第二法兰盘2组成；第一法兰盘1、第二法兰盘2均包括法兰盘本体10，以及设置在法兰盘本体10上的连接颈管11；第一法兰盘1、第二法兰盘2的法兰盘本体10对扣密封连接；法兰盘本体10包括中心圆盘100，设置在中心圆盘100侧壁的外围圆盘101，设置在外围圆盘101端面的环状密封咬合齿102，以及设置在中心圆盘100上用于连接连接颈管11的颈管连接结构；第一法兰盘1的中心圆盘100上设有2道同轴心线的环形凸台104；第二法兰盘2的中心圆盘100上设有2道分别与环形凸台104配合的环形凹槽；其中，环形凹槽与环形凸台104的配合间隙为0.03mm，且环形凸台104与环形凹槽之间夹设有第一密封垫；第一法兰盘1的环状密封咬合齿102能够与第二法兰盘2的环状密封咬合齿102互相配合，配合间隙为0.03mm；且之间夹设有第二密封垫103。颈管连接结构包括颈管连接凸台106，设置在颈管连接凸台106内外侧面的第一焊接坡角105；连接颈管11与颈管连接凸台106连接；且连接处的楞面上设有与第一焊接坡角105连接的第二焊接坡角110；第二焊接坡角110、第一焊接坡角105连接处设有一圈焊接槽111；焊接槽111内均匀设有条形焊接过梁112；条形焊接过梁112为宽度4mm，长度15mm，高度0.5mm的矩形条。两个外围圆盘101的外侧壁上沿周向均匀设有4个用于将两个外围圆盘101紧固在一起的紧固组件3；所述紧固组件3包括设置在所述外围圆盘101上的u型卡件30，设置在u型卡件30上的螺纹孔31，设置在螺纹孔31内的螺纹顶丝32；外围圆盘101端面上设有与u型卡件30连接的槽口，以及与螺纹顶丝32连接的防脱孔位。实施例2：一种对焊密封法兰的制造工艺，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：备料截取制备法兰盘本体10的圆形坯料，以及截取制备连接颈管11的矩形板坯料；其中圆形坯料直径为0.8m，矩形板坯料厚度为2cm；步骤二：切削、检验对圆形坯料及矩形板坯料端面进行切削探测；其中，切削量为3mm；探测为超声检验探测；步骤三：第一次机加工圆形坯料、矩形板坯料进行第一次机械加工；在圆形坯料上加工颈管连接凸台106、第一焊接坡角105；在矩形板坯料上加工第二焊接坡角110；以及分别在第一焊接坡角105、第一焊接坡角110的连接处加工焊接槽111，条形焊接过梁112；其中，条形焊接过梁112为宽度3mm，长度10mm，高度0.5mm的矩形条；步骤四：法兰坯料的复合成型对矩形板坯料进行弯曲处理，并持续对矩形板坯料侧面施加第一次撞击振动，同时将弯曲好矩形板坯料部分与颈管连接凸台106第一焊接；其中，第一次撞击振动的振动频率为1hz；然后在矩形板坯料端部施加3分钟第二次撞击振动后，将矩形板坯料端部直线重合处进行第二焊接，法兰坯成型；其中，第二次撞击振动的频率为50hz；其中，第一焊接、第二焊接均采用氩弧焊；步骤五：第二次机加工对成型的法兰坯进行加工；首先对法兰盘本体10、连接颈管11外圆进行粗车；然后铣端面，在法兰盘本体10上加工环状密封咬合齿102；在法兰盘本体10上加工环形凸台、环形凹槽106；然后对法兰盘本体10、连接颈管11进行中心孔进行精车；最后对法兰盘本体10、连接颈管11的中心孔进行镗孔；法兰成型；步骤六：装配将步骤五完成的法兰对扣安装，并加入柔性橡胶材料制成的第一密封垫、第二密封垫103；且第一密封垫、第二密封垫103表面均涂抹有密封胶；最后采用u型卡件30固定。其中，步骤五镗孔完成后对法兰进行调质处理；具体为将法兰在400℃的条件下持续加热3h。实施例3：与实施例2不同的是，一种对焊密封法兰的制造工艺，包括以下步骤：步骤一：备料截取制备法兰盘本体10的圆形坯料，以及截取制备连接颈管11的矩形板坯料；其中圆形坯料直径为1m，矩形板坯料厚度为2.5cm；步骤二：切削、检验对圆形坯料及矩形板坯料端面进行切削探测；其中，切削量为5.5mm；探测为超声检验探测；步骤三：第一次机加工其中，条形焊接过梁112为宽度4mm，长度15mm，高度0.7mm的矩形条。步骤四：法兰坯料的复合成型其中，第一次撞击振动的振动频率为5hz；然后在矩形板坯料端部施加4分钟第二次撞击振动后，将矩形板坯料端部直线重合处进行第二焊接，法兰坯成型；其中，第二次撞击振动的频率为130hz；其中，步骤五镗孔完成后对法兰进行调质处理；具体为将法兰在450℃的条件下持续加热4h。实施例4：与实施例2不同的是，一种对焊密封法兰的制造工艺，包括以下步骤：步骤一：备料截取制备法兰盘本体10的圆形坯料，以及截取制备连接颈管11的矩形板坯料；其中圆形坯料直径为1.2m，矩形板坯料厚度为3cm；步骤二：切削、检验对圆形坯料及矩形板坯料端面进行切削探测；其中，切削量为8mm；探测为超声检验探测；步骤三：第一次机加工其中，条形焊接过梁112为宽度5mm，长度20mm，高度1mm的矩形条。步骤四：法兰坯料的复合成型其中，第一次撞击振动的振动频率为10hz；然后在矩形板坯料端部施加5分钟第二次撞击振动后，将矩形板坯料端部直线重合处进行第二焊接，法兰坯成型；其中，第二次撞击振动的频率为80hz；其中，步骤五镗孔完成后对法兰进行调质处理；具体为将法兰在500℃的条件下持续加热5h。实施例5：本实施例与实施例2不同的是，提供了步骤四中法兰坯料复合成型的快速成型装置，包括底部基盘，设置在底部基盘上用于夹持圆形坯料的夹持装置4，设置在底部基盘上用与弯曲矩形板坯料的五点弯曲装置5，以及设置在五点弯曲装置5上的振动撞击组件6；五点弯曲装置5包括安装在底部基盘上且位于坯料夹持件43夹持圆形坯料端面的直线滑槽50，两个分别活动设置在直线滑槽50两端用于支撑矩形板坯料的端部支撑件51，设置在直线滑槽50正上方的安装支架52，垂直安装在安装支架52上且位于直线滑槽50中部的第一压合件53，两个分别设置在第一压合件53两侧的第二压合件54；第二压合件54均位于第一压合件53、端部支撑件51之间；第一压合件53、第二压合件54均包括液压伸缩杆，以及设置在液压伸缩杆伸缩端的滚动轮55；安装支架52上安装有用于焊接圆形坯料、矩形板坯料的焊接组件7。夹持装置4包括固定设置在底部基盘上的固定环形支架40，设置在固定环形支架40上的环形槽41，活动设置在环形槽41上的旋转环形件42，多个均匀设置在旋转环形件42上的坯料夹持件43；坯料夹持件43为液压伸缩夹持组件；振动撞击组件6包括设置在直线滑槽50中部位于第一压合件53下方撞击块60，与撞击块60下端活动连接的曲轴活塞组件61，以及向曲轴活塞组件61提供动力的动力电机62。其中，焊接组件7、动力电机62、液压伸缩夹持组件、液压伸缩杆均采用市售产品，且具体的产品型号本领域工作人员根据需要选择。本装置的工作方法：将圆形坯料用液压伸缩夹持组件夹紧后，使矩形板坯料穿过五点弯曲装置5；第一压合件53、第二压合件54结合端部支撑件51使矩形板坯料弯曲至焊接弧度，振动撞击组件6持续对矩形板坯料施加振动，焊接组件7将圆形坯料与矩形板坯料焊接。实验例：对上述实施例2～3三种对焊密封法兰的制造工艺进行实验，装配完成后对法兰进行气密性测试，如下表1所示；对三种制造工艺的产品合格率进行统计，如下表2所示；表1：8小时保压下的泄露率数据记录实施例泄露率(％)实施例20.3实施例30.2实施例40.23实施例50.16表2：每个实施例制造100件法兰的产品合格率及生产效率评定实施例合格率(％)生产效率实施例296较低实施例398较低实施例495较低实施例599较高根据上述表1、表2能够看出本发明提供的法兰密封性与产品合格率均能得到有效保证；其中，采用实施例5提供的快速成型装置实施本发明的制造工艺，能够确保生产过程中产品较高的合格率以及较高的生产效率。当前第1页12