Perché la faccia rialzata per le parti corrispondenti?

Nel progettare parti meccaniche in un assieme, a volte le superfici di accoppiamento sono facce rialzate. Mi è stato detto che deve fornire un sigillo migliore. Tuttavia, per le tubazioni (flange), sembra essere d'accordo sul fatto che una flangia frontale rialzata non fornisca alcuna funzionalità di tenuta aggiuntiva, ma abbia più a che fare con il metodo di produzione (forgiato vs fuso).

La mia domanda non si applica necessariamente solo alle flange delle tubazioni, ma alla progettazione di parti in generale. È desiderabile utilizzare una faccia sollevata sulle parti accoppiate e quando (sempre, a volte, ecc.)?

In generale si sollevano le superfici di accoppiamento per renderle più facili da lavorare.

Avere la superficie sollevata sopra il materiale circostante significa che non devi preoccuparti così tanto che gli strumenti si scontrino con i bordi della funzione ed è abbastanza intuitivo che scremare una superficie sollevata sia un'operazione più semplice rispetto alla lavorazione di una tasca incassata e minimizza la quantità di materiale che è necessario rimuovere.

Allo stesso modo, se stai lavorando una superficie rialzata con un po 'di "carne", puoi concentrarti sulla finitura superficiale e sulla planarità senza preoccuparti troppo della profondità di taglio precisa e hai del materiale con cui lavorare se devi rielaborare una parte durante la fabbricazione originale o la manutenzione / riparazione in servizio.

Una superficie rialzata significa anche che le dimensioni complessive delle parti accoppiate possono essere meno precise poiché le parti leggermente sovradimensionate si sovrapporranno invece di interferire con qualsiasi cosa.

In molti casi, è fatto per motivi di precisione.

Ad esempio, un blocco motore è spesso cast di sabbia. Tutte le superfici di accoppiamento nel master del casting sono realizzate sovradimensionate, con l'intenzione che verranno successivamente fresate fino alla loro dimensione finale. Poiché la fresatura è ordini di grandezza più precisi rispetto alla fusione, ciò produce un risultato più coerente, ove richiesto , pur mantenendo il costo complessivo inferiore del processo di fusione.

Le superfici su un assieme accoppiato in due parti necessarie per fornire la tenuta devono essere progettate in modo tale che la tenuta funga da tenuta. Sebbene ciò sembri ovvio, sembra essere sfuggito a troppi designer e progetti che tentano di fare affidamento sulle proprietà dei materiali di giunzione sono troppo comuni. Mentre tali progetti possono funzionare quando nuovi, "le proprietà del materiale di giunzione" sono spesso varianti temporali e Murphy assicura che nella maggior parte dei casi la variazione si trovi in ​​una direzione indesiderabile. (Un'eccezione, in molti casi, sono le "gomme siliconiche". Se inizialmente sigillano e utilizzano materiali adeguatamente abbinati ai materiali di giunzione, la durata di oltre 20 anni non è rara.)

Nel caso di tenuta contro una differenza di pressione, una prospettiva semplicistica è che la forza per area sulle superfici di tenuta dal materiale nel tubo deve essere inferiore alla forza per area esercitata da tutte le fonti di pressione di tenuta. Quella frase può sembrare strana ma è scritta in quel modo perché potrebbe esserci più di una fonte di pressione di tenuta.

L'ovvia fonte di pressione di tenuta sono i bulloni che trattengono il giunto.
Un modo ovvio per garantire che la bullonatura "psi" (lbf / in ^ 2, Pa, ...) sia massimizzata è minimizzando l'area in modo che vi sia "più pressione per aggirare" per una data forza di bullonatura.

Le flange rialzate consentono di progettare aree di tenuta formali e di ridurre al minimo l'area.
Senza tali aree rialzate si riduce la tenuta in psi.

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Un altro mezzo meno ovvio ed estremamente utile per esercitare la pressione di tenuta è usare la pressione interna per creare le proprie forze di tenuta. Questo è il principio usato dagli "O ring" che usano il differenziale di pressione per deformare un anello flessibile in modo tale che la tenuta psi superi la perdita psi dalla stessa sorgente di pressione. Mentre gli O ring possono essere facilmente progettati seguendo le regole e le tabelle standard, in realtà comportano davvero una magia molto nera e numerosi progetti a basso costo che sembrano impiegare gli O ring in realtà usano solo anelli schiacciati di materiale flessibile. La differenza tra una vera guarnizione O-ring e un po 'di gomma schiacciata è la progettazione e la fabbricazione adeguate e un esborso in dollari relativamente piccolo. La differenza di prestazioni è incomparabile.