¿Qué es el ajuste en ingeniería?
En el aspecto de la ingeniería mecánica, el ajuste es la conexión entre dos componentes acoplados de un dispositivo o armazón. Esta unión proviene de esta correlación. Suele contrastarse con la operatividad y durabilidad del conjunto. El ajuste es clave, ya que todas las piezas, como ejes y huecos, muelles y cilindros, o tuercas y tornillos, deben tener una coordinación perfecta, aunque tengan que deslizarse entre sí con gracia o pegarse firmemente.
Los ajustes pueden dividirse en dos clases. Se basan en aspectos como si la interferencia o la holgura entre los componentes es un obstáculo o una fuente de atracción. Tomemos como ejemplo el «ajuste apretado». Es relevante si las piezas permanecen bien conectadas y en un mismo sitio, como en un conjunto de cojinetes a presión. Alternativamente, un «ajuste holgado» puede permitir que las piezas se muevan en libertad, como en el rodamiento de un eje para girar.
El ajuste de las piezas define su funcionamiento, como deslizarse, rodar o bloquearse. En consecuencia, las tareas de diseño del ajuste no se limitan a un buen diseño, sino también a construir bisagras que se ajusten a ellas y, por tanto, garanticen su aplicación a largo plazo. Los ingenieros utilizan distintas formas de ensamblar las piezas. Esto mejora la mecánica y funcionalidad del diseño aplicando los ajustes adecuados.
Fundamentos de los ajustes: Sistemas de agujeros y ejes
La ingeniería mecánica requiere racores precisos. Permiten que el conjunto funcione y dure. Los dos sistemas que se suelen utilizar para normalizar estos racores son el sistema de base de orificios y el de base de ejes. Así, cada sistema crea una estructura para la consecución de diversos grados de ajuste suelto o apretado utilizando las tolerancias adecuadas.
Sistema agujero-base
Se trata de la técnica más utilizada en el campo de las personalizaciones de ingeniería. El diámetro del agujero es el mismo y uniforme en el sistema utilizado, que es la base de todos los tamaños. Después, se ajustan las dimensiones del eje para asegurarse de que tiene el ajuste necesario. Puede ser un ajuste fácil por holgura o un montaje más ajustado con un ajuste de interferencia. La dimensión del agujero estándar se utiliza para su tamaño más pequeño, con una desviación mínima igual a cero. Este método es el preferido, ya que los orificios siempre pueden taladrarse a la medida correcta con brocas y escariadores estándar.
Sistema de base de eje
A diferencia del sistema basado en el orificio, que fija el diámetro del eje, el sistema basado en el eje mantiene el diámetro del orificio como dimensión básica. Cambiar el tamaño del agujero hace que el eje se ajuste correctamente al agujero. Este sistema es ideal cuando el eje no puede fabricarse después de su producción inicial, como en los ejes preacabados o los que requieren un equilibrado preciso para una alta velocidad de funcionamiento. Aquí, el tamaño básico es la medida del eje, con +/- 0 en la desviación superior. Este método puede ser poco frecuente, pero es muy importante en aplicaciones en las que debe realizarse un semiacabado o un dimensionado previo del material.
Cómo nombrar los diferentes tipos de ajuste en ingeniería mecánica?
En ingeniería mecánica, nombrar con precisión los distintos tipos de ajuste es fundamental para seleccionar los ajustes adecuados durante el montaje del producto. La Organización Internacional de Normalización (ISO) ha normalizado las convenciones de denominación mediante un sistema de códigos alfanuméricos. Este sistema no sólo identifica el tipo de ajuste, sino que también comunica sus niveles de tolerancia.
El código se divide en una parte alfabética y otra numérica. La parte alfabética distingue si la especificación se refiere a un agujero o a un eje. Las letras mayúsculas indican agujeros, mientras que las minúsculas se utilizan para los ejes. Por ejemplo, el código «H7/h6» refleja:
«H7» es el intervalo de tolerancia del orificio.
«h6» es el margen de tolerancia del eje.
Esta codificación estándar permite a los ingenieros encontrar fácilmente los tamaños mayor y menor tanto del orificio como del eje. Ayuda a realizar un montaje preciso y garantiza que las piezas encajen entre sí.
Tipos de ajustes
En ingeniería mecánica, el término ajuste hace referencia a la tolerancia entre dos piezas que se acoplan. Esta relación puede determinar lo bien y lo fácilmente que encajarán las piezas. Elegir el ajuste correcto es importante porque influye en el funcionamiento y la duración de las piezas. En ingeniería, existen tres tipos de ajustes: ajustes de holgura, ajustes de interferencia y ajustes de transición. Estas categorías tienen diferentes finalidades, que se eligen en función de los requisitos mecánicos que deban cumplirse en un entorno de aplicación determinado.
Liquidación
En un ajuste de holgura, siempre habrá un espacio entre dos piezas que se acoplan; esto significa que el orificio tiene un diámetro mayor que su eje correspondiente. El objetivo principal de este tipo de ajuste es garantizar la facilidad de montaje y desmontaje, permitiendo al mismo tiempo el movimiento entre los componentes.
Tipos:
- Ajuste flojo: Se utiliza cuando la precisión no es crítica y es posible cierta contaminación. La holgura mínima para un diámetro de 25 mm es de 0,11 mm. El máximo es de 0,37 mm. Los usos típicos incluyen lugares polvorientos o corroídos y bisagras de flexión.
- Ajuste de carrera libre: Es para usos con cambios de temperatura y altas velocidades. Para un diámetro de 25 mm, da holguras de 0,065mm a 0,169mm. Es habitual en ejes con cojinetes lisos y poca rotación.
- Ajuste estrecho: Proporciona holguras pequeñas para una precisión moderada. Son para velocidades/presiones medias. Un ajuste H8/f7 proporciona una holgura mínima de 0,020 mm. El máximo es de 0,074 mm. Es para barras deslizantes en máquinas herramienta y husillos.
- Ajuste por deslizamiento: Mantiene pequeñas holguras cuando se necesita un movimiento relativo preciso de piezas deslizantes. Un ajuste H7/g6 para un eje de 25 mm tiene holguras de 0,007 mm a 0,041 mm. Es ideal para ejes guía, engranajes deslizantes, válvulas deslizantes, piezas de automóviles y discos de embrague en máquinas herramienta.
- Ajuste de holgura locativa: Proporciona holguras muy pequeñas. No se producirá ningún movimiento significativo entre las piezas una vez colocadas con precisión. Un ajuste H7/h6 para un diámetro de 25 mm ofrece una holgura mínima de 0,000 mm y máxima de 0,034 mm. Estos ajustes se utilizan normalmente en guías de rodillos y para guiar ejes con precisión.
Ajuste de transición
Un ajuste de transición puede ofrecer holgura o interferencia en función de las tolerancias individuales de las piezas específicas. Esta propiedad lo hace adaptable a escenarios que necesitan cierta precisión de movimiento. También tienen en cuenta las tolerancias.
Tipos:
- Ajuste similar: Permite una holgura mínima o visual, además se tira y ensambla con un martillo de goma sin mucha fuerza. Este diseño podría funcionar bien para este tipo de componentes que requieren precisión en términos de alineación, pero no están en el rango de altas cargas. Para un tamaño de 25 mm de un H7/k6 un valor de separación de 0,019 mm como máximo y 0,015 mm de interferencia como máximo. Podría utilizarse para bujes, engranajes, poleas y edificios de rodamientos.
- Ajuste fijo: Este ajuste ofrece una alineación precisa con una holgura mínima, requiriendo una fuerza ligera para el montaje. Es adecuado para montajes permanentes, pero permite un desmontaje más sencillo. Para el diámetro de 25 mm mencionado, el grado H7/n6 permite una holgura de 0,006 mm y una diferencia de 0,028 mm. Estos ajustes de forma se utilizan a menudo con casquillos cónicos, tapones, acoplamientos y cojinetes de manguito.
Ajuste de interferencia
Un ajuste por interferencia (también conocido como ajuste a presión o ajuste por fricción) requiere que el eje sea mayor que el orificio. Esto permite utilizar la fuerza o tratamientos especiales como el calentamiento o el enfriamiento para el montaje. Esta conexión se utiliza cuando se necesita una unión estanca de alta resistencia para transferir potencia o puede soportar una carga de cizallamiento.
Tipos:
- Ajuste a presión: El ajuste a presión sin recubrimiento es perfecto para dispositivos como el cubo y las bolas. Las posibles interrupciones son tan mínimas como 0,001 mm para un diámetro de 25 mm. Se trata de uno de los insertos más finos utilizados habitualmente para rejillas de asiento en ejes y cubos.
- Ajuste de accionamiento: Exige aumentar el número de fuerzas de montaje ajustadas, que se utilizarán para un engrane positivo de engranajes y ejes. Debe aplicarse a todas las intersecciones máximas y mínimas de 0,014 mm a 0,048 mm. Este tipo de herramienta puede utilizarse para el montaje permanente de ejes y engranajes.
- Ajuste forzado: El ajuste con altas interferencias que se somete al enfoque de la técnica de ensamblaje avanzada, haciendo que un proceso de ensamblaje permanente se convierta en el camino más probable. La línea de unión no ofrece un área de cizallamiento significativa. Así, los diámetros interiores de un ajuste 25 H7/u6 tienen una interferencia mínima de 0,027 mm y una máxima de 0,061 mm. Son buenos para usos mecánicos como poner ruedas en ejes de ferrocarril o engranajes pesados. Estas piezas deben soportar fuerzas dinámicas y axiales.
¿Cómo conseguir tolerancias dimensionales para los ajustes?
La tolerancia es vital. Permiten tener en cuenta el factor de las variaciones elásticas de tamaño y forma. Aun así, el conjunto puede seguir funcionando aunque las piezas no tengan exactamente el mismo tamaño. Crear límites de tolerancia permite a los ingenieros tener en cuenta pequeñas imprecisiones. Éstas son normales en la fabricación. Los límites garantizan la alta calidad del producto guiando el montaje.
Mecanizado de precisión CNC
El mecanizado de precisión CNC (control numérico por ordenador) es un método básico para conseguir una desviación increíble, muy importante para aumentar la productividad o ampliar el negocio en el sector industrial. Utilizando estos controles, la zona extra puede ser de +/- 0,001 mm en las máquinas CNC. Garantizan que las piezas son correctas y que la producción se ajusta a las especificaciones. Los maquinistas pueden seleccionar las mejores herramientas y útiles. Esto les permite fabricar piezas que encajan en conjuntos complejos. Los conjuntos son las piezas principales del sistema. Permiten que el sistema funcione.
Rectificado
El rectificado es el método por defecto para fabricar piezas. Esto es especialmente cierto para la máxima precisión, hasta +/- 0,25 micras. Esta precisión es especialmente importante en los casos en los que el producto final requiere un ajuste de interfaz de tolerancias. Incluso una pequeña variación de tolerancia provocará errores sustanciales. El rectificado permite a los fabricantes establecer un estándar más alto de lo habitual. También les permite obtener la calidad de alineación, la conformidad y la fiabilidad necesarias.
Escariado
El escariado puede hacer poros muy cerrados. Son una pieza clave de muchos proyectos de ingeniería. El proceso de electroerosión es digno de mención. Puede eliminar el material justo con precisión. Esto es importante para conseguir tolerancias estrechas en accesorios mecánicos. El escariado preciso es vital. Permite que los orificios encajen. Esto minimiza la tensión y la desalineación en el ensamblaje final.
Cumplimiento de las normas GD&T
Los fabricantes tienen que seguir las normas GD&T (Geometric Dimensioning and Tolerancing) porque las normas describen la desviación máxima que puede tener la pieza con respecto a la geometría real. Estas personas se encargan de la fabricación. Orientan para que cada número se mantenga dentro de las especificaciones del diseño.
Aplicación de Fits en ingeniería
Requisitos de solicitud
Cada ajuste de ingeniería se diseña para una tarea y una aplicación específicas. En consecuencia, su es aclarar el objetivo. Tomar la cuestión de cómo se supone que el patrón para llevar a cabo, ya sea debido a los propósitos delicados o fuertes. Distinguir las funciones de varias partes en términos del producto que se supone que es completa con el dispositivo en sí es funcional.
Consideraciones presupuestarias
Los ajustes a medida pueden tener enormes diferencias de coste, sobre todo cuando se trata de casos complejos que requieren precisión. Las tolerancias poco estrictas suelen generar costes más elevados. Por cierto, una buena forma de empezar es realizar una evaluación presupuestaria. Equilibrar el coste y la función de forma eficaz en la producción es crucial para mantener las tolerancias dimensionales dentro del presupuesto.
Comprender la tolerancia
La noción de intolerancia (rapidez) es la idea clave para elegir un buen ajuste de ingeniería. Decida en qué medida debe ser la flexibilidad o la rigidez para ajustarse a las exigencias de su obra. Determine si la rotación del segmento es necesaria en su totalidad o si no tiene que sujetarse firmemente. Fabricar productos con ligeras diferencias puede reducir la precisión de las mediciones. Esto es crucial a la hora de ensamblar componentes para garantizar que cumplen las normas y no superan los niveles de tolerancia.
Conclusión
En el mundo de la ingeniería, la precisión es primordial. Desde los ajustes por holgura hasta los ajustes por interferencia, cada tipo tiene una función distinta a la hora de garantizar el rendimiento óptimo y la longevidad de los conjuntos mecánicos. Al comprender la tolerancia, el coste y las necesidades, los ingenieros pueden crear soluciones. Las soluciones cumplen altos estándares de calidad y funcionalidad.
Asóciese con nosotros para mejorar sus ajustes de ingeniería. Esto elevará sus ensamblajes a nuevos niveles de precisión y fiabilidad. Colaboremos para diseñar soluciones que superen las expectativas y establezcan nuevos estándares en el sector.
PREGUNTAS FRECUENTES:
¿Qué son LMC y MMC?
MMC es el término utilizado en la conversación sobre tolerancia de montaje. LMC se refiere a los agujeros en las carcasas. Se refiere a los agujeros cerca de los bordes y al grosor de los tubos.
¿Qué es el subsidio?
La tolerancia en ingeniería mecánica es la diferencia prevista entre las dimensiones del agujero y el diámetro nominal del eje. Se calcula mediante LLH – HLS, donde LLH es el límite inferior del agujero y HLS es el límite superior del eje. Para determinar el ajuste con respecto a la holgura y la adherencia, se aplica la fórmula. El signo positivo para la holgura y el signo negativo para la adherencia se consideran un buen ajuste.
¿Por qué se utiliza más el sistema de base de orificios que el sistema de base de ejes?
La configuración de la base del orificio es más adecuada que la configuración de la base del eje porque elimina las complicaciones asociadas a la producción. Los talleres de mecanizado que utilizan una herramienta que puede configurarse para crear orificios estandarizados en varios tamaños de eje verán que, en general, los productos se fabrican más rápido y a un coste menor.
¿Cómo calculamos la tolerancia de ajuste de ingeniería?
Los ajustes de ingeniería se determinan y representan mediante planos dimensionales de las normas ISO y ASME, que definen las dimensiones y tolerancias detalladas de los distintos ajustes y sus correspondientes tamaños de orificios y ejes.
¿Qué son los grados de tolerancia?
Los grados de tolerancia en ingeniería indican los niveles de precisión de los componentes en 18 grados:
- IT01 a IT4: Utilizados en instrumentos de alta precisión como calibres.
- IT5 a IT7: Aplicado en ajustes de ingeniería de precisión.
- IT8 a IT11: Empleado en ingeniería general.
- IT12 a IT14: Utilizados en el trabajo de metales.
- IT15 e IT16: Se utilizan para tareas generales de corte y fundición.