Pourquoi une face surélevée pour les pièces de raccordement?

Lors de la conception de pièces mécaniques dans un assemblage, les surfaces de contact sont parfois des faces surélevées. On m'a dit que c'était pour offrir une meilleure étanchéité. Cependant, pour la tuyauterie (brides), il semble y avoir consensus sur le fait qu'une bride à face surélevée n'offre aucune fonctionnalité supplémentaire d'étanchéité, mais a plus à voir avec la méthode de fabrication (forgée vs coulée).

Ma question ne s'applique pas nécessairement uniquement aux brides de tuyauterie, mais à la conception de pièces en général. Est-il souhaitable d'utiliser une face surélevée sur les parties d'accouplement et quand (toujours, parfois, etc.)?

En général, vous soulevez des surfaces de contact afin de les rendre plus faciles à usiner.

Avoir la surface surélevée au-dessus du matériau environnant signifie que vous n'avez pas à vous soucier autant des outils entrant en collision avec les bords de la fonction et il est assez intuitif que l'écrémage d'une surface surélevée est une opération plus simple que l'usinage d'une poche encastrée et minimise la quantité de matériel que vous devez retirer.

De même, si vous usinez une surface surélevée avec un peu de `` viande '', vous pouvez vous concentrer sur la finition et la planéité de la surface sans trop vous soucier de la profondeur de coupe précise et vous avez du matériel à travailler si vous devez retravailler une pièce pendant la fabrication d'origine ou l'entretien / réparation en service.

Une surface surélevée signifie également que les dimensions globales des pièces d'accouplement peuvent être moins précises, car les pièces légèrement surdimensionnées se chevaucheront plutôt que d'interférer avec quoi que ce soit.

Dans de nombreux cas, c'est fait pour des raisons de précision.

Par exemple, un bloc moteur est souvent moulé au sable. Toutes les surfaces de contact dans le maître de coulée sont surdimensionnées, avec l'intention de les fraiser plus tard jusqu'à leur taille finale. Étant donné que le fraisage est de plusieurs ordres de grandeur plus précis que la coulée, cela donne un résultat plus cohérent - le cas échéant - tout en maintenant le coût global inférieur du processus de coulée.

Les surfaces d'un assemblage accouplé en deux parties qui sont nécessaires pour assurer l'étanchéité doivent être conçues de sorte que le joint agisse comme un joint. Bien que cela semble évident, cela semble avoir échappé à trop de concepteurs et les conceptions qui tentent de s'appuyer sur les propriétés des matériaux de jointure sont trop courantes. Bien que de telles conceptions puissent fonctionner lorsqu'elles sont nouvelles, les «propriétés du matériau de jointure» varient souvent dans le temps, et Murphy s'assure que dans la plupart des cas, la variation est dans une direction indésirable. (Une exception, dans de nombreux cas, sont les "caoutchoucs de silicone". Si ceux-ci scellent initialement et utilisent des matériaux correctement adaptés aux matériaux joints, des durées de vie de 20 ans et plus ne sont pas rares.)

Dans le cas de l'étanchéité contre une différence de pression, une perspective simpliste est que la force par zone au niveau des surfaces d'étanchéité du matériau dans le tuyau doit être inférieure à la force par zone exercée par toutes les sources de pression d'étanchéité. Cette phrase peut sembler étrange mais est écrite de cette façon car il peut y avoir plus d'une source de pression d'étanchéité.

La source évidente de pression d'étanchéité est les boulons retenant la jonction.
Une façon évidente de s'assurer que le boulonnage "psi" (lbf / in ^ 2, Pa, ...) est maximisé est en minimisant la zone afin qu'il y ait "plus de pression pour contourner" pour une force de boulonnage donnée.

Les brides surélevées permettent de concevoir des zones d'étanchéité officielles et de minimiser la zone.
Sans ces zones surélevées, l'étanchéité psi est réduite.

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Un autre moyen moins évident et extrêmement utile d'exercer une pression d'étanchéité est d'utiliser la pression interne pour créer ses propres forces d'étanchéité. C'est le principe utilisé par les "joints toriques" qui utilisent une pression différentielle pour déformer un anneau flexible de telle sorte que le psi d'étanchéité dépasse le psi de fuite de la même source de pression. Bien que les joints toriques puissent être facilement conçus en suivant des règles et des tableaux standard, ils impliquent en fait une magie très noire, et de nombreuses conceptions à faible coût qui semblent utiliser des joints toriques utilisent en fait simplement des anneaux écrasés en matériau flexible. La différence entre un vrai joint torique et un peu de caoutchouc écrasé est une conception et une fabrication appropriées et une dépense supplémentaire relativement faible. La différence de performance est incomparable.