Guía completa sobre el ajuste a presión con tolerancias para mecanizado de precisión

En ingeniería, las máquinas juegan un papel importante. Cada proceso involucra una máquina, desde el corte de materias primas hasta el empaquetado de productos terminados. ¿Sabes qué es más importante? ¡El mecanizado preciso! Los ajustes a presión con tolerancia son uno de los métodos de ingeniería más precisos para ajustar dos piezas. Esto puede hacer que te preguntes qué son los ajustes a presión con tolerancia o por qué son importantes. Aquí tienes un artículo escrito por expertos sobre los ajustes a presión con tolerancia y sus ventajas. Desplázate hasta el final para responder a todas tus consultas y preguntas.

 

Empecemos con la introducción del ajuste a presión

 

Sin perder un minuto más, definamos el ajuste a presión. Es imposible entender la tolerancia sin aprender sobre el ajuste a presión.

 

El ajuste a presión es un concepto de ingeniería mecánica o un proceso de unión de piezas. El método une firmemente dos piezas diferentes con precisión bajo alta presión. Es un método de conexión seguro y rápido que no requiere sujetadores adicionales. En general, el enfoque involucra dos piezas con diferentes dimensiones. Las diferencias dimensionales permiten que las piezas encajen entre sí con presión de fricción.

 

Ventajas del ajuste a presión

Puede pensar que hay muchos factores que unen dos componentes, así que ¿por qué el ajuste a presión? Esto se debe a que el ajuste a presión en el diseño de fabricación ofrece muchos beneficios, entre ellos:

 

Alta resistencia

Lo mejor es que el ajuste a presión proporciona durabilidad, lo que permite que las piezas soporten cargas pesadas. La resistencia de las piezas de las máquinas es importante para industrias como la aeroespacial, la electrónica, etc.

 

Reducción de costes

En el mecanizado, los elementos de fijación como tornillos, tuercas y pernos son importantes. Al mismo tiempo, aumentan los costes. Sin embargo, el uso de ajustes a presión elimina la necesidad de tornillos u otros elementos de fijación. Ahorra el tiempo y el esfuerzo necesarios para fabricar las máquinas. Además, también proporciona al diseño del producto un acabado limpio y ordenado.

 

Precisión y exactitud

Otra ventaja del ajuste a presión es la precisión y exactitud. El proceso garantiza que las piezas se fijen lo más perfectamente posible. Si utiliza otros métodos, existe un alto margen de desalineación.

Resultados permanentes

A diferencia de otros métodos, el método de ajuste a presión produce uniones permanentes entre dos piezas. Si sigue este método de ensamblaje, puede obtener un sellado permanente. Por lo tanto, no opte por este método si es posible que deba desmontar las piezas en el futuro.

 

Resistencia a la vibración

Con el método de ajuste a presión, puede lograr una unión permanente al tiempo que minimiza la vibración. Por lo tanto, es perfecto para conexiones que se manejan con pesos dinámicos. El método de ajuste a presión ayuda a desarrollar conexiones robustas sin vibración, manteniendo la longevidad.

 

Compatibilidad

Por último, el método de ajuste a presión es compatible con diferentes materiales. Puede funcionar con plásticos y otros metales y soportar cualquier tensión.

 

Tolerancia en el ajuste a presión

 

Ahora, ¿qué es la tolerancia en el ajuste a presión? Es un parámetro importante que permite diseñar, fabricar y unir piezas de máquinas con éxito. Todos sabemos que la inexactitud no es aceptable en la fabricación. Sin embargo, no podemos negar que mantener una precisión del 100 % es casi imposible. Y ahí es donde la tolerancia viene al rescate.

 

Decide las dimensiones máximas y mínimas de una pieza y establece los límites de relajación. En términos simples, la tolerancia es la variación dimensional aceptable en un proceso de ingeniería. Varía para cada pieza de mecanizado, según sus responsabilidades. El rango de tolerancia estándar en los ajustes a presión garantiza la funcionalidad óptima del mecanizado. En un conjunto de ajuste a presión, la tolerancia mantiene la integridad del proceso. También rige la alineación, la durabilidad y el mecanismo del proceso.

 

¿Cuáles son las principales categorías de tolerancia en los ajustes a presión?

Además, los ajustes a presión con tolerancia se pueden clasificar según sus aplicaciones. Estos son los tipos de campos de prensa que se utilizan en los servicios de mecanizado:

 

Ajuste por interferencia

Es el tipo de ajuste a presión más rígido que utiliza una gran fuerza de fricción. En este caso, el eje es más grande que la otra parte. El ajuste por interferencia se utiliza en engranajes, poleas, etc. También se observa en herramientas donde las piezas permanecen ensambladas de forma permanente o soportan cargas elevadas.

Ejemplo común: cubos de rueda

 

Ajuste por holgura

El ajuste por holgura es lo opuesto al ajuste por interferencia con tolerancia. Aquí, el tamaño del eje es más pequeño que la otra parte (orificio). Por lo tanto, resulta más fácil montar y desmontar las piezas en estos casos. La aplicación incluye piezas de máquinas que se pueden deslizar fácilmente unas dentro de otras. El enfoque ofrece una resistencia mínima y movimientos más suaves.

Ejemplo común: anillos de pistón

 

Ajuste de transición

Como sugiere el nombre, los ajustes de transición se encuentran entre los otros dos tipos. Son aplicables tanto a la interferencia ligera como al ajuste rígido. La aplicación incluye piezas donde la alineación es crucial pero requiere poca separación.

Ejemplo común: ejes de motores eléctricos

 

Factores que influyen en la tolerancia de ajuste a presión

Ahora, usted podría estar preguntándose qué factor decide la tolerancia de los ajustes a presión. Es importante identificar estos parámetros para una conexión segura y protegida. Aquí está la lista de factores que influyen en la tolerancia para el proceso de ajuste a presión:

 

Características del metal (material de la pieza)

 

Lo primero y obvio es el tipo de material de la pieza. En general, las piezas de mecanizado están hechas de metales duraderos y anticorrosivos. El material determina las características que determinan la tolerancia en los ajustes a presión. Aquí hay una lista de dichas características y cómo impactan en la tolerancia.

 

Elasticidad

La resistencia elástica determina la capacidad de deformación de un material bajo tensión. Los metales con alta elasticidad pueden enderezarse nuevamente después del ensamblaje, lo que afecta el ajuste a presión.

 

Límite elástico

En términos simples, el límite elástico se define como la tensión máxima que un material puede soportar. Si la tensión supera el límite elástico durante el proceso, puede dejar un impacto. El material podría no recuperar sus dimensiones originales, lo que resulta en una deformación permanente.

 

Dureza/acabado superficial

Si el metal es liso o blando, permite un ajuste más holgado y mejores deformaciones. Por el contrario, los materiales rígidos o resistentes al contacto experimentan un ajuste más ajustado, lo que resiste la deformación.

 

Coeficiente de expansión térmica o CTE

El CTE es un factor importante, especialmente en los servicios de mecanizado CNC. La variación en el coeficiente de expansión térmica a menudo da como resultado fluctuaciones dimensionales. Un cambio de temperatura en el peor de los casos a veces puede dar como resultado una incompatibilidad entre dos piezas.

 

Condiciones ambientales

 

A continuación vienen las condiciones ambientales. Las condiciones del entorno donde se lleva a cabo el proceso son importantes. Veamos cómo:

 

Temperatura

La temperatura produce expansión y contracción térmica de los materiales. Una temperatura muy alta o muy baja puede no ser ideal, lo que afecta a las tolerancias de ajuste a presión.

 

Humedad

La humedad afecta las propiedades naturales de un material. Incluso puede provocar corrosión u oxidación, alterando sus dimensiones finales.

 

Cómo medir y calcular las tolerancias de ajuste a presión

Es importante medir la tolerancia en el ajuste a presión para lograr una mayor precisión. Esto garantiza la confiabilidad y la funcionalidad durante el montaje y desmontaje. Sin embargo, la verdadera pregunta es cómo medir y calcular la tolerancia en el ajuste a presión. Para este propósito se utilizan diferentes herramientas y técnicas.

 

Herramientas para calcular la tolerancia en el ajuste a presión

 

CMM

Las CMM se expanden como máquinas de medición de coordenadas. Son herramientas de medición de alta precisión que pueden medir con precisión incluso dimensiones complicadas. En general, son útiles para registrar el ajuste a presión.

 

Calibres

Los calibres y los calibres de tapón se encuentran entre las herramientas más comunes para medir la tolerancia en el ajuste a presión. Estos instrumentos también se pueden utilizar para calcular la tolerancia de los orificios.

 

Sistemas de medición óptica

Los sistemas de medición óptica pueden medir la tolerancia sin contacto directo. Tienen funciones avanzadas como cámaras y procesamiento y pueden medir tamaños precisos.

 

Micrómetros

Los dispositivos de escala como micrómetros y calibradores se utilizan para registrar medidas exactas de longitudes, anchos y alturas.

 

Técnicas para medir la tolerancia de los ajustes a presión

 

Interferometría

Como sugiere el nombre, la interferometría es eficaz para calcular la tolerancia de los ajustes a presión. Utiliza patrones de luz para calcular distancias precisas. Entre las aplicaciones más comunes se encuentra la medición de la deformación.

 

Método ultrasónico

Muchas organizaciones y fabricantes utilizan el método ultrasónico. Es eficaz para medir el espesor de las piezas mecanizadas. Lo mejor es que puede identificar incluso la más mínima variación en el ajuste a presión.

 

Rayos X y tomografía computarizada

Otro método de medición puede calcular las dimensiones internas del conjunto de ajuste a presión. Los fabricantes utilizan este método para detectar defectos internos y desalineaciones.

 

Diferentes métodos de cálculo de la tolerancia de ajuste a presión

 

Los ingenieros suelen utilizar diferentes enfoques para calcular los ajustes de tolerancia. A continuación, se incluye una lista de algunos métodos de cálculo comunes para la tolerancia de ajuste a presión:

• Los ingenieros utilizan métodos de holgura para predecir holguras mayores.
• Otro método, el cálculo del ajuste por interferencia, es útil para predecir el ajuste por interferencia. Examina diferentes dimensiones y datos de elasticidad.
• Para obtener resultados precisos, los fabricantes también calculan las expansiones térmicas. Ayudan a identificar los cambios causados ​​por la temperatura.
• Los ingenieros consideran las propiedades del material para garantizar que los componentes se mantengan dentro del límite del material. Estas propiedades determinan el resto de las funciones y propiedades.
• El análisis de elementos finitos ayuda a predecir el rendimiento del ajuste a presión en diversas condiciones.
• A continuación, se encuentra el análisis de acumulación de tolerancia, un método sistemático para predecir la tolerancia. El método ayuda a determinar incluso las variaciones de tolerancia más leves.

 

Tabla de tolerancias de ajuste a presión

 

A continuación, se incluye una tabla de tolerancias de ajuste a presión detallada y estructurada que le ayudará a obtener más información. Recuerde que la tabla de tolerancias de ajuste a presión es solo una referencia. Consulte libros de ingeniería mecánica para obtener más información:

Tamaño nominal	Tolerancia del agujero	Tolerancia del eje	Inferencia	Tipo de ajuste
¼”	H7	h6	0.0005 – 0.0015 in	Ajuste ligero
½”	H7	h6	0.0010 – 0.0030 in	Ajuste medio
1”	H7	h6	0.0020 – 0.0060 in	Ajuste fuerte

 

¿Cuál es la diferencia entre Press Fit y Slip Fit?

A menudo, la gente considera que el ajuste a presión y el ajuste por deslizamiento son lo mismo, lo cual no es cierto. Aunque ambos métodos pueden conectar dos piezas mecanizadas, son diferentes. A continuación, se incluye una lista de aspectos que diferencian el ajuste a presión y el ajuste por deslizamiento.

 

Método de ensamblaje

El primer aspecto es el método y el enfoque de ambos procedimientos. El ajuste a presión une dos piezas aplicando alta presión, mientras que el ajuste por deslizamiento conecta las dos piezas deslizando una dentro de la otra.

 

Resistencia de unión

El siguiente aspecto es la resistencia de unión. El ajuste a presión es robusto y las piezas unidas con resistencia de unión tienen uniones fuertes. Por el contrario, el ajuste por deslizamiento es un proceso liberal que permite una fabricación rápida y sencilla.

 

Fuerza de fricción

Tanto el ajuste a presión como el ajuste por deslizamiento funcionan con la fuerza de fricción. La diferencia es que el ajuste a presión utiliza alta fricción, mientras que el ajuste por deslizamiento utiliza baja fricción.

 

Aplicaciones

A continuación viene la aplicación que marca la diferencia. Los ajustes a presión se aplican cuando los productos exigen una deformación permanente. Por el contrario, los ajustes por deslizamiento son mejores para aplicaciones que requieren una deformación temporal o piezas extraíbles.

 

Tolerancia

Los métodos de medición de la tolerancia de ajuste a presión y de ajuste por deslizamiento son diferentes entre sí.

 

Diferentes estándares de tolerancia

 

Después de calcular los ajustes de tolerancia, puede medir los resultados con respecto a los estándares. La comparación de estándares permite la coherencia y la transparencia en diferentes sistemas. Existen diferentes estándares de tolerancia, entre ellos:

• ISO: el término ISO se expande como Organización Internacional de Normalización. Es el estándar más popular y se acepta en todo el mundo. El conjunto proporciona detalles estructurados sobre las tolerancias de ajuste a presión de orificios y ejes.
• ANSI: ANSI, o Instituto Nacional Estadounidense de Estándares, es común en América del Norte. El sistema ofrece reglas integrales para variaciones dimensionales.
• DIN: DIN o Deutsches Institut für Normung es un conjunto de estándares alemanes. Sus reglas y regulaciones se utilizan principalmente en procedimientos de ingeniería.

 

Aplicaciones reales de los ajustes a presión con tolerancia

 

Ahora que conoce los ajustes a presión con tolerancia, analicemos sus aplicaciones. A continuación, se muestran algunas ventajas prácticas de los ajustes a presión con tolerancia en la vida real:

 

Mecanizado CNC

Una de las aplicaciones más comunes de los ajustes a presión con tolerancia es el mecanizado CNC. El mecanizado CNC proporciona piezas personalizadas a diferentes industrias. Por lo tanto, lograr la tolerancia correcta es importante para garantizar la durabilidad y la confiabilidad. Las tolerancias en el mecanizado CNC determinan la funcionalidad y el acabado de la superficie.

 

Electrónica

En la industria electrónica, el papel de los ajustes a presión con tolerancia es crucial. A menudo, las piezas de las carcasas electrónicas no encajan bien. A veces, se expanden o contraen a medida que se producen variaciones de temperatura. Con los cálculos de tolerancia, los ingenieros pueden calcular el cambio promedio. Esto les ayuda a elegir el material adecuado para la fabricación del producto.

 

Aeroespacial

En el campo aeroespacial, la precisión juega un papel importante. Es importante ajustar dos piezas firmemente para mantener la seguridad y la confiabilidad. Los ingenieros pueden utilizar el análisis de elementos finitos para predecir los componentes internos de una pieza. Esto puede ayudarles a identificar con antelación la parte sospechosa de estar estresada y, más tarde, pueden ajustar el diseño en consecuencia.

Automóviles

Desde sus inicios, el sector del automóvil se ha enfrentado a un problema común. Las piezas de los vehículos no siempre encajan bien entre sí debido a las diferencias de material. Además, la exposición continua al calor también provoca problemas de montaje y desmontaje. Los ingenieros pueden superar este problema comprobando constantemente la calidad. Analizan la consistencia y la dureza del material, garantizando un mejor ajuste a presión.

 

Fabricación de rodamientos

Los rodamientos deben conectarse perfectamente para garantizar su funcionalidad. La supervisión y el cálculo de tolerancias en tiempo real pueden lograrlo. Los fabricantes pueden recopilar y solucionar rápidamente los problemas para garantizar que las piezas encajen entre sí.

 

A continuación, se muestra un cuadro de tolerancias de ajuste a presión que clasifica sus diferentes aplicaciones:

 

Industria	Aplicación	Tipo de ajuste
Automotriz	Componentes del motor, engranajes y rodamientos	Ajuste de interferencia
Aeroespacial	Componentes estructurales, turbinas y sujetadores	Ajuste de transición/interferencia
Electrónica	Conectores, carcasas y disipadores de calor	Ajuste de holgura/transición
Dispositivos médicos	Herramientas quirúrgicas, prótesis e implantes	Ajuste de interferencia
Robótica	Actuadores, engranajes y marcos estructurales	Ajuste de transición/interferencia
Productos de consumo	Motores, herramientas y electrodomésticos	Ajuste de holgura
Mecanizado CNC directo	Para suministrar piezas a diferentes industrias	Ajuste de transición/interferencia/holgura

 

Preguntas frecuentes

 

¿Cuál es el rango de tolerancia para un ajuste a presión?

El rango es generalmente de 0,0005 a 0,001 pulgadas. Sin embargo, en ciertas aplicaciones, puede extenderse hasta 0,003 pulgadas.

 

¿El ajuste a presión es aplicable a todos los materiales?

La mejor parte del ajuste a presión es su compatibilidad. El proceso es compatible con diferentes materiales, incluidos el metal y los plásticos. Además, se puede aplicar en un entorno de alta presión.

 

¿Cómo se aplica la tolerancia de ajuste a presión en los dispositivos médicos?

Los ajustes a presión de tolerancia se utilizan para ensamblar implantes y otras herramientas en dispositivos médicos. También garantizan la precisión y exactitud de los instrumentos quirúrgicos.

 

¿Cómo logra el mecanizado CNC tolerancias precisas para los ajustes a presión?

Las máquinas CNC utilizan herramientas y programación avanzada para controlar las dimensiones. Ofrece una precisión extrema, logrando a menudo tolerancias tan ajustadas como ±0,001 mm. Las técnicas como la monitorización en tiempo real y el acabado de superficies garantizan aún más la precisión.

 

¿Cómo puedo garantizar ajustes a presión consistentes durante la fabricación?

• Utilice máquinas CNC de alta precisión.
• Implemente monitoreo en tiempo real y mediciones durante el proceso.
• Realice un análisis de materiales y un control de calidad exhaustivos.

 

¿Puedo utilizar el ajuste a presión en aluminio?

El aluminio es un metal blando. Puede utilizar ajustes a presión, pero tenga cuidado con las mediciones de deformación.

 

Conclusión

 

La tolerancia es importante en un ajuste a presión. Asegura la funcionalidad, la confiabilidad y la durabilidad de diferentes productos. Para obtener más detalles, consulte la tabla de ajuste a presión. Conocer los factores y las limitaciones es importante para lograr los mejores resultados.