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玻璃鋼法蘭的分類

常用的玻璃鋼法蘭多用於壓力不大於3MPa的中低壓管道和容器。主要結構有整體法蘭、粘接法蘭和松套法蘭。

整體法蘭通常是等壁厚的平法蘭。這種結構的優點是法蘭環和筒體壹體成型,增強玻璃纖維和織物是連續的,可以充分發揮玻璃鋼強度高、易成型的特點。缺點是等壁厚結構與法蘭內應力分布不匹配,難以滿足等強度、等剛度的設計要求。在使用中,法蘭環與筒體的連接處在縱向應力的作用下容易產生較大的變形,甚至出現微裂紋和開裂破壞。

粘接法蘭是將法蘭環和筒體分別加工,然後粘接在壹起制成的。這種結構應用廣泛,充分發揮了玻璃鋼成型容易、模具簡單、制造方便的優點,適用於制造大直徑、小批量、異形玻璃鋼法蘭。但最大的缺點是法蘭環與筒體之間的玻璃纖維是不連續的,因此接頭的強度大大降低。即使采用玻璃布和短切氈加固轉角,翼緣承受的彎矩、剪力和拉力主要由粘接面的樹脂基體承擔,造成粘接部位縱向應力最大,強度最低的情況,容易損壞,安全性不足。隨著使用溫度的升高,安全性會降低。相對而言,松套法蘭既有整體法蘭的特長,又充分利用了活套金屬法蘭圈剛性高的優勢,大大減少了玻璃鋼法蘭緊固後使用過程中,因兩螺栓之間法蘭圈過度彎曲、偏斜而產生的泄漏現象。但是,如上所述,等壁厚的結構仍然不符合凸緣中的應力分布。因此,根據法蘭內應力的分布,充分利用FRP性能的可設計性和易成型性,選擇更合理的法蘭結構。

根據應力分布曲線可以看出,法蘭采用與筒體壁厚相同的結構是不合理的。法蘭環與筒體之間宜設置過渡錐頸,壁厚隨應力增大而增大,隨應力減小而減小。這樣可以大大減少由於結構不合理造成的法蘭局部應力集中和過度變形。提高整體強度和剛度,減少法蘭環的撓度,使墊片受力均勻,變形基本壹致,可以提高密封性能。也就是說,錐頸結構可以使玻璃鋼法蘭實現等強度、等剛度的設計原則,是壹種合理的法蘭結構。

從成型工藝上講,采用手工粘貼、冷壓、壓註等工藝制造錐頸玻璃鋼法蘭是完全可行的。但對於大型、異形、小批量的手糊玻璃鋼法蘭,為了減少模具投資,縮短生產周期,也可以將錐頸結構改造成圓柱結構。圓柱的直徑等於圓錐大端的直徑,高度不變。該結構只是略微增加了原材料的消耗,性能並沒有下降,制造起來更加方便。

因為玻璃鋼的彈性模量只有金屬的1/20-1/10,所以玻璃鋼法蘭的剛度比鋼法蘭低很多。當法蘭受壓時,法蘭環上相鄰的兩個螺栓之間容易產生過大的撓度,造成介質滲透和泄漏。如果通過增加厚度來提高玻璃鋼法蘭環的剛度,成本會上升。采用錐頸結構的松套法蘭是解決這壹問題的有效途徑,其特點是:1。取金屬彈性模的長度來補充玻璃鋼的不足,與同等剛度的玻璃鋼法蘭相比成本不會增加;2.減少玻璃鋼法蘭的生產加工工序,提高效率;3.拆卸、安裝和維修都比較方便,松套法蘭壹般用於PDn≤50的場合。(其中p為工作壓力MPaDn為法蘭內徑,cm)。

目前制造容器法蘭和異形管道法蘭壹般采用兩種方法,即筒體與法蘭環粘接和筒體翻邊作為法蘭。雖然這些方法簡單易操作,但嚴格來說法蘭都是平的。如上所述,它們的結構與應力分布不協調,容易產生應力集中、應變集中、微裂紋和開裂。在線性模具上加工制造出結構合理、與法蘭壹體成型的容器和異形管道。

成型整體玻璃鋼法蘭的模具如圖6-1所示。活套玻璃鋼法蘭模具與此基本相同,只是導柱部分可以省略。模具心軸的外徑等於法蘭的內徑Dn;模座的外徑等於法蘭的外徑d;導柱的直徑等於螺栓孔的直徑;定位套的高度減去模座的厚度等於法蘭圈的厚度;壹般有2-4個煤球,組裝成壹個帶錐形孔的圓柱體。錐形孔的大端內徑等於錐形頸的大端外頸,錐形孔的小端內徑等於圓柱體的外徑,即根據錐形頸的大小來確定錐形孔。采用該模具,法蘭筒、錐頸、密封線、螺栓孔和法蘭環可壹次整體成型,幾何精度高,表面光滑,互換性強,可省去加工工序,提高生產效率。成型為了使玻璃鋼法蘭與管道整體成型,可采用兩種技術途徑。

(1)以管道外徑為錐孔小端內徑,將預處理後的管道下料,兩端打毛,插在模座上代替芯軸,然後加工法蘭,再固化脫模,制成帶法蘭的玻璃鋼管道。這種方法更適用於玻璃鋼復合管道。只需將塑料管的外表面經過技術處理後插入模具而不是芯棒,然後加工法蘭並復合玻璃鋼層,再固化脫模,就制成了整體帶法蘭的復合管道。

(2)首先加工玻璃鋼法蘭,其錐頸和法蘭環如上所述。不同的是只將圓筒部分加工成有臺階的臺階形狀,臺階的長度大於30mm,臺階的厚度壹般為0.4-1.0mm,每壹臺階的厚度之和等於圓筒的壁厚。固化脫模後,將法蘭插入管材成型芯模兩端,手工粘貼纏繞得到帶法蘭的玻璃鋼管材。

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