El verdadero arte de la ingeniería es evidente en conjuntos mecánicos complejos. Eche un vistazo al interior de un reloj de pulsera. La perfecta armonía en la que todos los pequeños componentes trabajan juntos es simplemente fascinante. Este es un excelente ejemplo de ajustes técnicos, que es el tema de esta discusión.
En este artículo hablaremos de los diferentes tipos de ajustes, sus patrones, aplicaciones y algunas técnicas habituales para realizarlos. ¡Vamos a empezar!
¿Qué es un ajuste de ingeniería?
Los ajustes de ingeniería son un tipo de ensamblaje mecánico en el que dos piezas coincidentes se unen de forma permanente o temporal. La palabra "ajuste" caracteriza la distancia mecánica o el grado de contacto físico entre los componentes correspondientes.
Si las piezas encajan perfectamente y la conexión puede soportar cargas, se trata de un ajuste de interferencia. Un ajuste de transición, por otro lado, caracteriza una conexión que absorbe suficiente fuerza para mantener el contacto, pero no puede soportar cargas elevadas. La tercera categoría, ajuste holgado, tiene un pequeño espacio entre los componentes acoplados que permite la libre rotación o deslizamiento entre ellos.
Base de ajuste: sistema de orificio y eje.
El sistema de base y orificio del eje es un estándar popular para ajustes de ingeniería. Existen dos variantes: sistemas de base perforada o de base ondulada. En ambos, el componente base tiene dimensiones fijas mientras que el otro componente tiene un tamaño para lograr el ajuste. Por ejemplo, en el sistema de base de eje, el diámetro del eje es fijo y el diámetro del orificio se ajusta.
De los dos, el sistema de base de orificios es, con diferencia, el más popular, ya que hace que sea más conveniente controlar el diámetro de los ejes en comparación con los orificios.
Sin embargo, el sistema de base de olas no se ignora por completo. Si no es posible dimensionar el eje, como en el caso de un eje que gira rápidamente después del equilibrio de masa, se cambiará el tamaño del orificio para lograr el ajuste.
Tipos de ajustes
Como se mencionó brevemente, hay tres categorías principales de ajustes técnicos. Cada uno tiene un contacto mecánico diferente y una tarea diferente. En esta sección entraremos en más detalles sobre este tipo de ajustes y sus subcategorías.
1. Ajuste de presión
El ajuste a presión es un tipo de ajuste diseñado en el que las superficies de contacto se mantienen firmemente juntas mediante altas fuerzas de fricción. Por lo tanto, el ajuste a presión también se denomina ajuste por fricción.
La estanqueidad de los ajustes de presión resulta de su juego negativo. Esto significa que las superficies correspondientes se presionan entre sí. En otras palabras: las superficies de contacto se deforman hacia adentro bajo presión de contacto. Por ejemplo, con un sistema de orificio y eje, en un ajuste a presión el orificio es en realidad más pequeño que el eje. El eje se presiona con fuerza en el orificio mediante una prensa hidráulica o martillos (otro nombre para ajuste de interferencia).
Otro método común para crear ajustes de presión es la contracción. En esta técnica, una de las piezas se enfría o calienta de modo que se contrae o expande hasta tal punto que la brecha negativa cambia brevemente a una brecha positiva. Una vez colocadas las piezas juntas, las temperaturas vuelven a la normalidad. La contracción/expansión térmica resultante crea un ajuste de interferencia ajustado.
En general, la holgura para un ajuste de interferencia es de -0,001 mm a -0,042 mm. Ahora echemos un vistazo a las subcategorías de ajuste de interferencia:
Ajuste a presión : Una versión más ligera del ajuste a presión con un juego negativo mínimo para accesorios de resistencia media.
Capacidad de conducción : Junta de tamaño mediano capaz de soportar cargas y requiere presión y fuerza frío/caliente para su montaje.
Ajuste a presión : los ajustes a presión son el tipo de ajuste diseñado más estable. Requieren prensado en frío/caliente y casi siempre son permanentes. Su montaje requiere cuidadosas tolerancias y posicionamiento para evitar la rotura de piezas.
2. Ajuste flojo
Un ajuste holgado tiene un juego positivo. Esto significa que hay un pequeño espacio entre las superficies de contacto. Esto significa que las piezas también tienen algo de juego, pero éste es insignificante y a menudo no es visible a simple vista.
Debido a esta holgura, las piezas que encajan libremente tienen un cierto grado de libertad (de movimiento). Por ejemplo, los tornillos y marcos de las juntas giratorias tienen un ajuste flojo, lo que permite que ambos componentes se muevan de forma independiente mientras permanecen bloqueados en su lugar.
El rango de juego habitual para estos ajustes técnicos está entre +0,025 mm y +0,089 mm. A continuación se muestra una descripción general de los tipos de ajustes de espacio libre:
Easy Run : el juego se establece en el límite superior del rango especificado anteriormente. Las piezas sueltas pueden girar/deslizarse libremente y tener un juego notable.
Rueda libre : similar a una conexión floja. Las piezas pueden moverse a altas velocidades y la conexión puede adaptarse a la expansión térmica. Sin embargo, la precisión posicional es baja debido a una reacción significativa.
Funcionamiento ajustado : los ajustes ajustados tienen una precisión de posicionamiento ligeramente mejor y permiten que las piezas se muevan incluso a altas temperaturas y velocidades.
Sistemas deslizantes : Las juntas deslizantes son ajustes técnicos de alta precisión. La distancia se mantiene al mínimo para limitar todos los grados de libertad excepto la dirección de deslizamiento.
Ubicación : Los ajustes de posición son ajustes de alta precisión para colocar con precisión las piezas coincidentes. El juego es muy pequeño y requiere lubricación para permitir un movimiento suave.
3. Ajuste transitorio
El ajuste de transición es un compromiso entre los otros dos ajustes técnicos. Dependiendo de la aplicación, las piezas acopladas pueden tener un pequeño sobredimensionamiento o espacio.
Con una interferencia negativa, como un ajuste de interferencia, la presión y la capacidad de carga no son tan altas. En un juego, como un juego de pases, el juego no es tan grande.
Normalmente, un ajuste de transición es útil para posicionar piezas con precisión durante las operaciones de ensamblaje. Limita sus movimientos relativos y al mismo tiempo evita tensiones mecánicas extremas.
El juego mecánico para ajustes de transición está entre +0,023 mm y -0,018 mm. Además, existen dos tipos comunes de ajustes de transición:
Ajuste similar : un ajuste técnico muy ligero casi sin holgura ni exceso. Generalmente, la fuerza humana con un martillo es suficiente para lograr el ajuste.
Ajuste ceñido : un poco más ajustado que un ajuste similar necesario para lograr un press.
Ajustes técnicos: el panorama general
La información de la sección anterior puede ser demasiado extensa para absorberla toda de una vez. Para comprenderlos mejor, alejemos un poco la imagen e intentemos obtener una descripción general de los ajustes técnicos. Una buena manera de hacerlo es discutir los estándares técnicos generales para los tipos de tuning.
Los dos estándares más comunes para ajustes técnicos son ISO 286 y ANSI B4.1. Ambas normas proporcionan información completa sobre rangos de tolerancia para diferentes tipos de ajustes. Las tablas de referencia de estas normas se pueden encontrar en todos los talleres de producción, lo que resalta su importancia en la industria.
Como la norma ISO es la más conocida de las dos, la siguiente tabla se centra en ella.
| Tipo de ajuste | base del agujero | base del eje | Ajustar | Formularios |
| Ajuste flojo | H11/c11 | C11/h11 | Ajuste holgado para correr. | Puntos de pivote, piezas corroídas y polvorientas, piezas sujetas a fluctuaciones térmicas |
| H9/d9 | D9/h9 | Ajuste de funcionamiento libre | Unidades cilindro-pistón, piezas de rotación lenta | |
| H8/f7 | F8/h7 | Ajuste cómodo para correr | Husillos de máquinas herramienta, cojinetes de husillo, juntas deslizantes | |
| H7/g6 | G7/h6 | Ajuste deslizante | Ruedas deslizantes, discos de embrague, pistones hidráulicos. | |
| H7/h6 | H7/h6 | Ajuste de la holgura de posición | Guías para máquinas herramienta, carriles de rodillos | |
| Ajuste transitorio | H7/k6 | R7/h6 | Ajuste de transición de ubicación | Ruedas, discos de freno, engranajes/poleas sobre ejes |
| H7/n6 | N7/h6 | Ajuste de transición de ubicación | Devanados de inducido de motor, engranajes | |
| Ajuste de presión | H7/S.6 | P7/h6 | Ajuste de interferencia local | Bujes, acoplamientos, casquillos para rodamientos. |
| H7/s6 | T7/h6 | Ajuste de dirección medio | Conjuntos permanentes de engranaje/polea, conjunto de cojinetes | |
| H7/u6 | U7/h6 | acción de fuerza | Montaje con bridas, engranajes, ejes. |
¿Cómo se pueden lograr tolerancias dimensionales para los ajustes?
De la discusión anterior, queda claro que la tolerancia dimensional es un factor crítico para realizar ajustes de ingeniería precisos. Sin embargo, producir las piezas correctas dentro de las tolerancias dimensionales requeridas requiere mucha habilidad.
Generalmente, los límites de tolerancia se indican en los dibujos técnicos utilizando los símbolos GD&T apropiados. GD&T establece límites aceptables para la cantidad y naturaleza de las desviaciones geométricas de la geometría real. Por lo tanto, el fabricante debe producir las piezas dentro de estos límites especificados.
Los fabricantes pueden lograr este objetivo utilizando numerosas técnicas. Eso incluye:
Mecanizado CNC de precisión : las máquinas CNC tienen precisiones notables de hasta +/- 0,001 mm. Con las herramientas y accesorios adecuados, los maquinistas pueden producir piezas precisas para ajustes técnicos.
Rectificado : el rectificado es el método preferido para la fabricación de ultraprecisión debido a su impresionante precisión de fabricación de +/- 0,25 micras. Para aplicaciones críticas como el ajuste a presión, las tolerancias de esta magnitud son comunes.
Frotar : Es una aplicación especial para realizar agujeros. Dado que los agujeros son un elemento de sujeción muy común en los ajustes de ingeniería, vale la pena mencionar la fricción en esta lista. Debido a que es un método preciso que solo elimina una pequeña cantidad de material, es útil para colocar orificios dentro de las estrictas tolerancias dimensionales requeridas para los ajustes mecánicos.
Concluyendo
Los ajustes técnicos son esenciales para la industria manufacturera. ¡Sin ellos no habríamos creado ningún producto! Los tres tipos de ajustes: ajuste a presión, ajuste de transición y ajuste con holgura, desempeñan un papel esencial en diversos productos como ejes (engranajes, poleas y cojinetes), guías de máquinas herramienta, acoplamientos, etc. este tema como profesional técnico.
Preguntas frecuentes
¿Cuáles son los ajustes y tolerancias?
Los ajustes o ajustes mecánicos/de ingeniería son un tipo de conexión mecánica en la que se unen dos piezas con cierta distancia entre sus superficies de contacto. La distancia puede ser positiva o negativa según el tipo de ajuste mecánico. Las tolerancias son los límites dimensionales dentro de los cuales se deben fabricar estas piezas para obtener el tipo de ajuste correcto.
¿Cómo elijo la solución adecuada para mi aplicación?
La elección del ajuste técnico depende de varios factores. La amplitud de movimiento o la capacidad de carga de la conexión es la primera consideración. Otros factores importantes son la calidad y resistencia de los componentes a ensamblar, la geometría de la pieza, las opciones de fabricación y los costes de fabricación.
¿Cómo se calcula la tolerancia de ajuste técnico?
Las tolerancias técnicas de ajuste se pueden seleccionar utilizando directrices de normas técnicas conocidas como ISO o ASME. Se puede encontrar información detallada sobre dimensiones técnicas y tolerancias para cada tipo de ajuste y tamaño de orificio/eje.
