Usinage de brides est un processus soustractif contrôlé qui préserve le flux de grain d'une ébauche forgée tout en répondant aux exigences dimensionnelles et de finition de surface. Une bride à souder de 24 pouces coûte des milliers de dollars à forger ; une seule erreur d’usinage peut le mettre au rebut. L’étape d’usinage est celle où ce risque est soit contrôlé, soit libéré. Une bride avec un cercle de boulons déformé ou une face endommagée fuira même si le forgeage lui-même est solide.
Ce que nécessite l'usinage des brides : tournage, surfaçage, perçage et ébauche forgée
Une bride usinée à partir d'une pièce forgée commence par une ébauche qui a déjà le bon débit de grain ; l'opération d'usinage est responsable des faces, des trous de boulons et de la concentricité. Après chauffage et forgeage, une ébauche arrive au centre CNC. La première opération consiste généralement à tourner le moyeu et la face arrière. Ensuite, la face surélevée ou la rainure RTJ est usinée selon la finition de surface requise par la norme. Les trous de boulons sont percés sur un cercle primitif avec une tolérance de position qui dépend de la norme. Les trous filetés pour les goujons sont taraudés en même temps.
Ra 1,6 Finition de surface cible pour les faces des joints
0,05 mm Répétabilité du tournage CNC
60 po Diamètre extérieur maximum
10 tonnes Poids maximum d'une pièce
L'avantage du blanc forgé
Le forgeage aligne le grain avec le profil de la bride. Comparée à une bride en tôle découpée dans une tôle laminée, une bride à col soudé forgé présente un flux de grain ininterrompu à travers le moyeu et jusqu'au cercle de boulonnage. L'usinage d'une pièce forgée enlève de la matière, mais elle ne coupe pas dans le sens du grain, à moins que la mauvaise taille d'ébauche ne soit sélectionnée. C'est l'une des raisons pour lesquelles les brides à col soudé et les brides pleines destinées à un service haute pression sont toujours spécifiées comme pièces forgées.
Bride à col soudée haute pression forgée pour conditions de service sévères Cette bride à collerette à souder est dotée d'un moyeu conique qui transfère la contrainte au tuyau, réduisant ainsi la concentration. Le forgeage garantit l'alignement des grains et l'usinage précis fournit des surfaces d'étanchéité fiables pour les applications à haute pression. Voir le produit → Classes de finition de surface qui comptent
Les surfaces des joints sont classées selon leur rugosité moyenne et non selon leur aspect visuel. ASME B16.5 décrit la finition dentelée typique comme étant Ra 3,2 à 12,5 pour les finitions d'origine, mais le scellement sur des faces lisses surélevées nécessite généralement un Ra 1,6 ou moins. Pour les joints de type annulaire, la finition à l'intérieur de la rainure doit être Ra 0,8.
Tolérances d'usinage et classes d'état de surface pour les brides sans fuite
Pour qu'un joint s'écrase uniformément, la face de la bride doit maintenir une planéité inférieure à 0,25 mm par mètre et une valeur Ra égale ou inférieure à 1,6. Les tolérances d'usinage ne sont pas une question d'opinion. Les différentes normes expriment les exigences dimensionnelles et de planéité de différentes manières, mais l'effet pratique est le même : si les trous de boulons bougent ou si la face n'est pas plane, le joint fuira sous la pression.
Rugosité de surface moyenne pouvant être obtenue par différentes opérations d'usinage de brides, exprimée en unités Ra.
| Process | Gamme Ra | Utilisation typique |
| Tournage CNC (ébauche) | Ra 6.3 | Surfaces d'ébavurage non étanches |
| Tournage CNC (finition) | Ra 1,6 | Faces surélevées, sièges à joints |
| Fraisage | Ra 3.2 | Faces arrière des brides aveugles |
| Broyage | Ra 0,8 | Rainures de joint annulaire |
| Affûtage | Ra 0,4 | Sièges de soupapes, joints spéciaux |
Comparaison des tolérances entre les normes
ASME B16.5, EN 1092 et JIS B2220 définissent différentes tolérances d'alignement pour l'arrière de la bride et le cercle de boulons. Les brides ANSI utilisent une tolérance sur le diamètre extérieur et sur le diamètre extérieur ; La norme EN 1092 ajoute une tolérance de planéité pour la zone du joint. JIS B2220 utilise une désignation de classe de pression qui implique ses propres limites d'usinage. Lorsqu'un fournisseur déclare qu'il peut usiner selon l'une de ces normes, il doit vérifier chaque norme séparément.
| Norme | Tolérance du cercle de boulons | Finition du visage | Planéité de la zone du joint |
| ANSI/ASME B16.5 | 0,8 mm | Ra 1,6 | 0,25 mm/m |
| EN 1092 | 1,0 mm | Ra 1,6 | 0,20 mm/m |
| JIS B2220 | 0,7 mm | Ra 1,6 | 0,30 mm/m |
Tournage et perçage CNC : précision du cercle de boulons et qualité du dressage
Le cercle de boulons sur une bride de 24 pouces est maintenu à une tolérance de position de 0,8 mm, ce qui nécessite un centre d'usinage avec un outil motorisé plutôt qu'un simple tour à deux axes. Percer des trous de boulons n’est pas une opération difficile. Sur une bride forgée, les trous sont généralement percés à travers la face surélevée afin que le trou n'interfère pas avec la zone d'appui du joint. Les trous filetés sont taraudés avec une classe de tolérance qui correspond au matériau du goujon. Un centre d'usinage vertical équipé d'une table rotative peut indexer la bride et percer chaque trou sur le cercle primitif sans déplacer la pièce.
- Les trous de boulons sont percés à partir de la face arrière des brides standard
- Les trous filetés pour les goujons utilisent une classe de tolérance de 6H en métrique ou 2B en UNC
- Le diamètre du cercle de boulons doit être concentrique au moyeu à moins de 0,3 mm.
- Les faces sont finies avec un insert monopoint pour éviter les marques de broutage
- Tournage grossier du moyeu et de la face arrière
- Terminer le tournage de la face surélevée et OD
- Perçage des trous de boulons sur le cercle primitif
- Taraudage de trous filetés
- Contrôle final des dimensions et de l'état de surface
Bride en acier à enfiler de classe 150 avec construction forgée Conçue pour un alignement facile et un assemblage économique, cette bride à enfiler est forgée pour une meilleure résistance à la fatigue. L'usinage CNC garantit des trous de boulons et des faces d'étanchéité précis pour des performances étanches. Voir le produit → Brides non standards : quand l'usinage devient un projet sur mesure
Si le dessin ne correspond pas à une norme existante, le devis d'usinage dépend de la taille du flan, de la dureté du matériau et du nombre de trous de boulons, et non du seul diamètre de la bride finie. Les brides forgées non standard suivent le même processus que les brides standard, mais chaque opération doit être vérifiée par rapport au dessin. Un client peut fournir un dessin avec un cercle de boulons inhabituel, un alésage spécial ou une face surélevée correspondant à un joint exclusif. Dans ce cas, le machiniste a besoin des spécifications exactes du matériau et de la pression d’étanchéité attendue. Une bride 316L et une bride A105 ne s'usinent pas de la même manière ; la version en acier inoxydable produit plus de chaleur, porte les outils plus rapidement et nécessite des vitesses de coupe plus faibles.
Usinage à partir d'une pièce forgée
Le flux des grains suit le profil de la bride. Meilleure résistance à la fatigue sous pression cyclique. Coût des matériaux et des matrices plus élevé. Préféré pour le soudage des brides à col, aveugles et haute pression.
Usinage à partir d'une plaque
Coût moindre pour les formes simples. La direction du grain est linéaire et non profilée. Acceptable pour les brides à plaques et à enfiler inférieures à la classe 150. Non recommandé pour le soudage des brides à col.
Bride non standard personnalisée produite selon des spécifications exactes Adaptée aux équipements spécialisés, cette bride non standard est fabriquée à partir de plans ou de paramètres clients. Les capacités intégrées de forgeage et d’usinage permettent des dimensions et des matériaux uniques, garantissant une intégration transparente. Voir le produit → Contrôle qualité : contrôles dimensionnels et traçabilité des matériaux
Chaque bride usinée doit être vérifiable par rapport à son bon de commande par un rapport dimensionnel, un certificat de matériau et un contrôle de rugosité de surface. Jiangyin Zhonghai Precision Machinery Co., Ltd. est un fabricant certifié ISO 9001 qui suit les normes GB, ASME, ASTM, JIS, EN et DIN. Ses lignes internes de forgeage, de tournage CNC, de perçage et d'inspection sont positionnées pour gérer à la fois la production standard et les pièces usinées complexes. Le contrôle qualité n’est pas seulement une mesure finale ; il inclut la traçabilité des matériaux depuis le numéro de série jusqu'à la pièce finie.
Pour les fluides corrosifs, la différence entre bride en acier et bride en acier inoxydable affecte les vitesses d’usinage et la durée de vie des outils. La qualité du matériau détermine à la fois les paramètres de coupe et la méthode d'inspection. La vérification dimensionnelle sur une bride en acier inoxydable nécessite une approche différente car le matériau à travailler fléchit davantage sous l'effet de la force de serrage.
Foire aux questions sur l'usinage des brides
Quelle est la rugosité de surface normale d’une face de joint de bride ?
Ra 1,6 est la cible habituelle pour une face de joint qui assure l'étanchéité contre un joint enroulé en spirale. Les finitions plus grossières de la gamme Ra 3,2 sont acceptables uniquement sur les surfaces non étanches ou sur les finitions d'origine où un profil dentelé est demandé.
Dois-je usiner une bride à partir d’une pièce forgée ou d’une plaque ?
Pour le soudage des cols et des brides pleines en service haute pression, le forgeage est préférable. L'usinage des plaques est acceptable pour les plaques basse pression et les brides à enfiler, où la direction du grain est linéaire et la pression de fonctionnement reste inférieure à la classe 150.
Les brides non standard peuvent-elles être usinées selon un dessin fourni ?
Oui, à condition que le dessin indique la qualité du matériau, la pression nominale et les tolérances d'usinage. Sans ces valeurs, l'atelier d'usinage ne peut pas sélectionner les outils de coupe, la méthode de serrage ou la norme d'inspection appropriés.
Quelle tolérance s'applique au cercle de boulons d'une bride usinée ?
La tolérance de position typique est de 0,8 mm pour les brides ANSI. EN 1092 et JIS B2220 spécifient des valeurs légèrement différentes, le machiniste doit donc savoir quelle norme s'applique avant de percer le modèle de boulon.
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