Flangia in lamiera: tipi, regole di progettazione e fabbricazione

Flange in lamiera

Una flangia in lamiera si riferisce a una superficie dritta o angolata che si estende da una linea piegata (o posizione formata) ai bordi della lamiera. Si potrebbe pensare che le flange siano semplici elementi in Metal Fabrication, ma forniscono rinforzo strutturale, superfici di fissaggio per componenti secondari e un assemblaggio più semplice. 

Quando si realizzano parti in lamiera con flange, è necessario tenere conto di diverse considerazioni relative alla progettazione, al tipo di materiale, alla compatibilità di assemblaggio e alle operazioni di piegatura.

Nelle prossime sezioni verranno esaminati i tipi di flange, le regole di progettazione, l'impatto della scelta dei materiali, le fasi di fabbricazione e i problemi comuni.

Cosa sono le flange in lamiera? 

Parti metalliche con flange

Le flange sono superfici piane in lamiera definite dalla linea di piegatura e dal bordo esistente della lamiera. Un semplice esempio sono le due gambe di un canale metallico a forma di U, ricavate piegando una striscia di lamiera. Analogamente, un'ampia varietà di componenti e prodotti include flange. 

Per definire la forma, le dimensioni e le caratteristiche delle flange metalliche vengono utilizzate diverse variabili fabbricazione di lamiere, inclusi superficie della flangia, lunghezza, altezza, spessore, fori per bulloni e superficie della guarnizione. Progettisti e produttori scelgono attentamente questi parametri al momento della progettazione e della produzione. 

Tipi di flange in lamiera 

Tipi di flange metalliche 

In base al componente che si desidera realizzare e ai requisiti dell'applicazione, è possibile scegliere tubi piatti, angolati, orlati, a linguetta o altri tipi di flange. 

Diamo un'occhiata a ciascun tipo di flangia in lamiera:

• Flangia piatta: Una superficie piana e liscia utilizzata per montare le parti, realizzate piegandole a 90° senza alcuna deviazione o curvatura.
• Flangia angolata: La flangia si forma piegando la lamiera con un angolo diverso da 90° o con una curvatura specificata lungo l'estremità libera. 
• Flangia del tubo: Come suggerisce il nome, le flange per tubi facilitano l'unione di sezioni di tubazione. Sono dotate di fori filettati per l'imbullonatura e possono anche essere saldate per formare giunti permanenti.
• Flangia dell'orlo: Si tratta di una flangia con bordi piegati verso la superficie della lamiera; può essere una flangia con orlo arrotolato o una flangia piegata angolata. L'orlo della lamiera rinforza i bordi taglienti e ne migliora l'estetica.  
• Flangia a linguetta: Le linguette non sono esattamente delle flange, ma delle brevi estensioni formate piegandole per unire, bloccare e posizionare le parti durante l'assemblaggio. 
• Flangia orecchio/aletta: Come suggerisce il nome, una flangia auricolare è una linguetta corta con un foro per un elemento di fissaggio da collegare ad altre parti metalliche o al montaggio. 
• Flangia del foro: Si tratta di un anello circolare attorno a un foro in una parte di lamiera, realizzato tramite formatura o goffratura, principalmente per scopi di rinforzo e fissaggio. 
• Flangia scanalata: Si tratta di una flangia sul bordo della lamiera che incorpora una piccola scanalatura o canale, solitamente utilizzata per scopi di tenuta o collegamento. 
• Flange rialzate: Una transizione creata per separare bordi non paralleli o sfalsati, utilizzata quando è necessario unire contorni diversi per creare un prodotto/componente senza soluzione di continuità. 

Regole di progettazione per flange in lamiera

Progettazione della flangia in lamiera

Esistono diverse regole di progettazione relative alle flange in lamiera, come il mantenimento dell'altezza e della lunghezza minime della flangia, le dimensioni delle linguette e degli orli e le considerazioni sull'assemblaggio. Ora, analizziamo nel dettaglio cinque regole fondamentali di progettazione delle flange e delle relative caratteristiche della lamiera. 

Altezza e lunghezza minime della flangia 

Altezza e lunghezza della flangia

Mantenere il minimo lunghezza della flangia nelle parti in lamiera non è solo fondamentale per mantenere la resistenza strutturale, ma anche essenziale per evitare qualsiasi tipo di disallineamento (o slittamento dallo stampo) durante la piegatura alla pressa. 

Lunghezza minima = da 2 a 4 × spessore (t), a seconda del tipo di materiale 

Altezza minima = 4 × spessore + raggio di curvatura (r)

Se è necessaria un'altezza della flangia inferiore, piegare prima la lamiera fino al valore minimo, quindi tagliare la sezione con il laser o con la fresa per ottenere l'altezza desiderata. Per dimensioni dettagliate, fare riferimento alla tabella delle flange standard. 

Specifiche di linguetta e orlo 

Orlo e linguetta in lamiera 

Queste piccole sporgenze devono essere dimensionate e progettate per essere facilmente producibili, evitando danni durante la piegatura. Inoltre, la giusta lunghezza delle linguette e degli orli è essenziale per la loro funzionalità, senza eccessivo ingombro di materiale.

Lunghezza orlo consigliata = 1.5 × Spessore della lamiera (t), per la maggior parte dei metalli 

Lunghezza minima della linguetta = 2 × Spessore della lamiera (t)

Lunghezza massima della linguetta  ≤ 4 × larghezza (l)

Fori e asole 

Fori e fessure per lamiera

Se si progettano fori o asole sulle flange, la distanza tra la linea di piegatura e gli stessi dovrebbe essere almeno tre volte lo spessore della lamiera. Questa distanza è fondamentale per evitare indebolimenti della resistenza o rotture del materiale. Di conseguenza, è altrettanto importante calcolare e considerare il diametro minimo del foro. 

Distanza minima dalla linea di piegatura ai fori (o fessure) ≥ 3 × Spessore della lamiera (t) 

Diametro minimo del foro = spessore della lamiera (t) a 2 × Spessore della lamiera (t), in base al tipo di materiale

Raggio di piegatura interno

Raggio di curvatura interno

Raggi di curvatura troppo stretti possono causare la formazione di crepe nel materiale durante il processo di formatura. Pertanto, scegliere un raggio di curvatura maggiore dello spessore della lamiera.

Raggi di curvatura interni minimi (r) ≥ Spessore della lamiera (t)

Considerazioni sull'assemblea 

Considerare i fattori di assemblaggio quali la distanza tra le flange di accoppiamento, evitando interferenze di giunzione, posizioni dei fori di fissaggio e corretta tolleranza di piegatura. 

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Impatti della selezione dei materiali 

La selezione del materiale per le flange ha un impatto principalmente sui requisiti funzionali e sulla facilità di formatura lamieraPertanto, è necessario identificare le proprietà richieste e analizzare quale metallo si adatta a esse offrendo al contempo una buona formabilità e un buon rapporto costi-benefici. 

I materiali più comuni per le flange in lamiera sono acciaio inossidabile, alluminio, acciaio dolce e rame. Ognuno di essi presenta proprietà fisiche e meccaniche distinte, con diversi livelli di formabilità.

• Acciaio inossidabile: Presenta un'eccellente resistenza alla corrosione, robustezza, resistenza alla fatica e buona formabilità. Tuttavia, è più costoso dell'acciaio dolce e di altre leghe.
• Alluminio: Elevata formabilità, resistenza alla corrosione e adatto ad applicazioni leggere. Tuttavia, i raggi minimi di curvatura dell'alluminio sono più elevati rispetto a quelli dell'acciaio inossidabile e delle leghe di acciaio. 
• Acciaio: Più conveniente dell'acciaio inossidabile e dell'alluminio, ha un'elevata tenacità ed è utilizzato in macchinari pesanti e applicazioni strutturali. 
• Rame: Eccellente formabilità, conduttività termica ed elettrica e gradevolezza estetica.
• Ottone: Equilibrio tra resistenza e conduttività, resistente alla corrosione e utilizzato per raccordi, impianti idraulici, ecc. 

Procedura passo passo per la flangiatura della lamiera

piegatura a V delle flange

Il processo di flangiatura dei metalli prevede diverse fasi, tra cui progettazione, taglio della lamiera, impostazione operativa, piegatura della lamiera e trattamento superficiale. In alcuni casi, sono necessarie lavorazioni specializzate. metallo tecniche di fabbricazione Per realizzare le flange vengono utilizzate tecniche come lo stampaggio e la profilatura a rulli.

L'elenco seguente illustra il processo graduale di flangiatura della lamiera: 

• Design: Inizia con la creazione di un progetto di lamiera in un software CAD. Considera dimensioni, tolleranze e tutte le caratteristiche relative alle flange durante la progettazione. 
• Selezione del materiale: Scegli una lamiera e uno spessore adatti. Quindi, segna la superficie per la flangia in base al progetto.
• Taglio lamiera: Tagliare il grande foglio di lamiera in pezzi più piccoli, della dimensione piatta necessaria per dare forma alla parte progettata. 
• Impostazione dell'operazione: Imposta la matrice e la pressa piegatrice, quindi crea e carica il file di codice G e M, se stai utilizzando una macchina CNC.
• Operazione di piegatura: Alimentando la lamiera, la pressa piegatrice la costringerà a deformarsi e a formare la piega. 
• Ispezione e finitura: Dopo la piegatura, ispezionare la lamiera per individuare eventuali difetti e verificarne la precisione e la consistenza dimensionale utilizzando strumenti di misura. Quindi, se necessario, sbavare, lucidare o rivestire. 

Problemi comuni nella flangiatura della lamiera e come evitarli?

Difetti di flangiatura

Considerare i potenziali problemi e le strategie di prevenzione durante la flangiatura è fondamentale durante lavorazioni metalliche di precisione delle flange, soprattutto quando la precisione, l'accuratezza e la qualità complessiva influenzano le prestazioni dell'applicazione.

Screpolatura sulla superficie esterna della linea di fine è il più comune, che è in genere causato da raggi di curvatura più stretti. segni della punzonatrice colpi e l'impronta dello stampo potrebbe essere visibile sulla superficie. 

Se non si compensa il ritorno elastico, si imposta un gioco errato della matrice o si verifica un disallineamento, ciò influisce direttamente sulla precisione dell'angolo di piegaturaInoltre, sussiste anche il rischio di distorsione delle caratteristiche e di ondulazione della flangia.

Per evitare problemi di flangiatura è possibile prendere in considerazione le seguenti strategie di prevenzione.

• Prendi in considerazione la progettazione per la producibilità (DFM), indipendentemente dalla tecnica di fabbricazione utilizzata per la flangiatura della lamiera.
• Scegliere lo spessore, i raggi di curvatura, l'altezza della flangia, la lunghezza e altri parametri dimensionali appropriati. 
• Assicurare la corretta spaziatura tra la linea piegata e le caratteristiche delle flange, come fori e fessure.
• Cercare di standardizzare le dimensioni, la forma, le caratteristiche e la tolleranza.

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Applicazioni delle flange in lamiera 

Le flange non sono componenti individuali; sono presenti in innumerevoli parti e prodotti in lamiera, dalle semplici staffe alle custodie e agli assemblaggi più complessi. 

Diamo un'occhiata alle applicazioni delle flange.

• Irrigidimento strutturale: Le flange vengono utilizzate per migliorare la rigidità delle strutture senza aggiungere spessore. Ad esempio, telai elettronici, staffe di montaggio, 
• Montaggio: Le flange forniscono una superficie piana per il montaggio e l'unione (saldatura, rivettatura, bullonatura, ecc.). Ad esempio, staffe per centraline elettroniche per auto, custodie e componenti di alloggiamento, telai e staffe di fissaggio. 
• Sicurezza e finitura dei bordi: Le flange integrano anche gli orli per la finitura, consentendo una manipolazione sicura dei pezzi.
• Posizionamento: Le flange vengono utilizzate anche nelle parti metalliche per posizionare e allineare i componenti di accoppiamento, dagli involucri elettrici ai pannelli dei frigoriferi. 
• Superficie di giunzione: Le flange vengono utilizzate come superficie di giunzione in serbatoi in lamiera, elementi di copertura, condotte industriali, ecc. 

Se guardiamo al settore in termini di settore, automotive, edilizia, aerospaziale, HVAC, architettura, elettronicae molti altri settori utilizzano parti in lamiera con flange.

Conclusione 

Le flange sono sezioni/caratteristiche critiche nei componenti in lamiera; forniscono rinforzo, una superficie di accoppiamento durante l'assemblaggio e svolgono anche funzioni specifiche. Tuttavia, è necessario considerare diversi fattori in fase di progettazione, selezione del materiale e processo di formatura. 

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DOMANDE FREQUENTI

Cos'è una flangia in lamiera?

Una flangia è una sezione estesa dalla linea di piegatura al bordo della lamiera esistente. Inoltre, è una caratteristica di un componente in lamiera, non un pezzo o un prodotto unico. 

A cosa serve una flangia metallica?

La flangia metallica fornisce resistenza strutturale, una superficie per il montaggio, supporta il lavoro di assemblaggio e aiuta a individuare le parti accoppiate. 

Qual è la distanza minima della flangia?

La distanza minima consigliata tra le flange (dalla linea piegata al bordo) è pari a quattro volte lo spessore della lamiera, ma può variare in base al tipo di metallo e agli utensili utilizzati.