La mayoría de los productos de ingeniería se sincronizan entre dos o más componentes que encajan o se deslizan entre sí para cumplir sus funciones principales. Sin embargo, lograr esto implica comprender los ajustes y los diferentes tipos de ajustes que se utilizan en la ingeniería mecánica.
Este artículo explorará cuáles son los diferentes tipos de ajustes. Esto será en términos de los diferentes tipos de ajustes que puede usar en la etapa de diseño de sus productos. También presentará cómo puede elegir el correcto. Vamos a sumergirnos.
¿Qué es un ajuste?
Los productos de ingeniería a veces vienen como componentes que deben deslizarse o presionarse entre sí para cumplir sus funciones. Por lo tanto, se utiliza un ajuste para describir estas relaciones dimensionales entre los componentes. Se utiliza para determinar si los componentes están sueltos o apretados, lo que ayuda a deslizar o presionar la propiedad. Comprender lo que viene con la comprensión de ciertos términos, que se explican a continuación.
El sistema de base de agujero y eje
Los ajustes se basan en ejes o en agujeros. Un agujero es la característica interna de un componente que es cilíndrico o no, mientras que un eje es la característica externa de un componente que es cilíndrico o no.
El tamaño del orificio se mantiene constante en un sistema de base de orificio mientras que el eje se modifica para lograr la tolerancia de ajuste deseada. Lo contrario ocurre en los sistemas de base de eje, donde el tamaño del eje es constante y el tamaño del orificio se modifica para determinar el ajuste.
Tenga en cuenta que Servicios de torneado CNC es un método de mecanizado de precisión que puede fabricar ejes con medidas específicas, por lo que facilita obtener los ajustes deseados.
Ajustes y tolerancias
Los ajustes y las tolerancias van de la mano para determinar el ensamblaje de los componentes de un producto. Por lo tanto, comprender ambos conceptos desempeñará un papel fundamental en un ensamblaje exitoso. La tolerancia es la diferencia entre el tamaño máximo y el límite de tamaño mínimo. Tiene un valor positivo y se representa mediante un número sin signo. El dimensionamiento y tolerancia geométricos (GD&T) proporciona un lenguaje estandarizado para especificar tolerancias y garantizar que las piezas cumplan con los requisitos funcionales. GD&T utiliza símbolos para comunicar zonas de tolerancia, datos de referencia y otras características geométricas.
Cómo nombrar diferentes tipos de ajuste en ingeniería mecánica
Comprender cómo nombran los diferentes tipos de ajustes es muy importante, ya que ayuda a seleccionar los tipos de ajustes correctos para ensamblar un producto.
Según normas internacionales como la ISO 286 y la norma similar ANSI B4.1, el código alfanumérico nombra un ajuste en particular y denota la tolerancia del ajuste. La parte alfabética del código corresponde al orificio o eje.
Un código con una letra mayúscula corresponde al orificio, mientras que uno con una letra minúscula corresponde al eje. Por ejemplo, según la letra utilizada, H7/h6 es un rango de tolerancia para el orificio (H7) y el eje (h6), respectivamente. Este código también permitirá a los ingenieros identificar los límites de tamaño superior e inferior del orificio y el eje.
Tipos de ajustes
Hay diferentes tipos de ajuste en ingeniería mecánica y cada uno está diseñado para diferentes circunstancias. Según ISO, existen tres tipos diferentes de ajustes que se utilizan en la fabricación de productos.
Ajustes de liquidación
Como su nombre indica, un ajuste con holgura se utiliza en situaciones que requieren acoplamiento flojo y libre movimiento de los componentes. Por lo tanto, son ideales para fabricar productos cuyos componentes deben deslizarse hacia adentro y hacia afuera con facilidad.
Los ajustes de holgura tienen un eje más pequeño que el orificio. Esto resulta en dos condiciones. Una es una holgura máxima en la que el eje tiene el diámetro mínimo mientras que el orificio tiene su diámetro máximo. El otro es el juego mínimo en el que el eje está al máximo y el orificio es mínimo.
Los ajustes de liquidación se dividen además en cinco categorías clasificadas en función de lo holgados que sean. A continuación se muestran los diferentes tipos de ajustes en esta categoría:
- Ajuste holgado para correr.
Se trata de ajustes con holgura máxima que se utilizan en lugares donde la precisión no es importante. Se utilizan en aplicaciones con potencial de expansión térmica significativa o donde los residuos o la contaminación son un problema. Ejemplo: pasadores de bisagra.
- Ajuste de carrera libre
Estos ajustes se utilizan en situaciones que requieren el movimiento de componentes sin prestar demasiada atención a la precisión. Ejemplo: ejes giratorios con cojinetes lisos.
- Cierre para correr
Estos ajustes son para situaciones que requieren una pequeña holgura en cuanto a precisión. Ejemplo: husillos de máquinas herramienta.
- Ajuste deslizante
Estos ajustes tienen una alta precisión y son para situaciones que requieren alta precisión y poca holgura. Por lo tanto, las piezas donde se utilizan pueden girar y deslizarse libremente. Ejemplo: Engranajes, discos de embrague.
- Ajuste de espacio libre de ubicación
Los ajustes con holgura de ubicación tienen una gran precisión, pero solo pueden proporcionar una holgura mínima. Ejemplo: pasadores de ubicación de precisión.
Ventajas: Fácil montaje y desmontaje, se adapta a la expansión térmica, permite el libre movimiento.
Ajuste de interferencia
¿Qué es un ajuste de interferencia? También se llama ajuste a presión o ajuste por fricción y es la fijación de dos componentes empujándolos entre sí. La fijación se produce a través de muchos mecanismos e implica una cantidad sustancial de fuerza sobre el acoplamiento y desacoplamiento de los componentes. El mecanismo también determina las diferentes categorías de interferencia a utilizar.
En el ajuste de interferencia, la diferencia entre el tamaño máximo del eje y el tamaño mínimo del orificio es la interferencia máxima. Además, la diferencia entre el tamaño mínimo del eje y el tamaño máximo del agujero es la Interferencia Mínima.
Los ajustes de interferencia tienen tres categorías:
- Ajuste a Presión
Tienen mínima interferencia ya que el montaje se realiza mediante prensado en frío. Ejemplo: Bujes, rodamientos.
- Forma de conducción
Estos ajustes tienen un ajuste por interferencia más marcado que el ajuste a presión y necesitan una mayor fuerza de montaje para el prensado en frío. Ejemplo: engranajes, poleas.
- Ajuste forzado
El montaje de componentes requiere calentar las piezas con un orificio y congelar el eje. Por lo tanto, el desmontaje puede provocar la rotura de piezas. Ejemplo: Ensamblajes permanentes en los que no se prevé el desmontaje.
Ventajas: Alta capacidad de carga, transmite el par de manera efectiva, crea una unión segura y permanente.
Ajuste de transición
Estos ajustes se encuentran entre los ajustes de holgura y de interferencia y son ideales para situaciones en las que la precisión es muy importante. Por ejemplo, son ideales para alinear donde el componente de acoplamiento debe unirse con extrema precisión.
Los ingenieros y maquinistas también llaman a los ajustes de transición deslizamiento o ajuste a presión. Cuando los compara en términos del grado de holgura, tienen una holgura mayor que un ajuste de interferencia. Sin embargo, el espacio libre no es suficiente para garantizar el movimiento de la articulación. Se puede decir que los ajustes de transición proporcionan un ajuste de holgura o de interferencia según la situación.
El ajuste de transición tiene dos formas principales:
- Ajustes similares
Deja una pequeña holgura o crea una pequeña interferencia y el montaje se puede realizar utilizando un mazo de goma. Ejemplo: Pasadores de posicionamiento donde se requiere una alineación precisa.
- Ajustes fijos
Deja una pequeña holgura o crea una pequeña interferencia. El montaje se puede realizar con una ligera fuerza. Ejemplo: engranajes y poleas que requieren un posicionamiento preciso.
Ventajas: Proporciona una ubicación precisa con un juego mínimo, adecuado para piezas que requieren una alineación precisa.
Cómo elegir el ajuste adecuado para sus proyectos
Elegir el tipo correcto de ajuste para sus proyectos depende de comprender varios factores. A continuación se detallan los factores importantes que debe tener en cuenta:
Aplicación y funcionalidad
¿Cómo interactuarán los componentes ensamblados? ¿Requieren rotación libre (como un eje en un cojinete), una conexión firme y fija (como un buje presionado) o una ubicación precisa con un movimiento mínimo (como un pasador)? La funcionalidad deseada dicta el tipo de ajuste adecuado: holgura, interferencia o transición.
Requisitos de carga y tensión
¿A qué fuerzas y pares de torsión estará expuesta la junta durante su funcionamiento? Los ajustes de interferencia son ideales para transmitir cargas y pares de torsión elevados, mientras que los ajustes de holgura son más adecuados para aplicaciones que tienen requisitos de carga mínimos. Los ajustes de transición proporcionan una ubicación precisa con cierta capacidad de carga.
Consideraciones materiales
Los materiales de las piezas de acoplamiento desempeñan un papel fundamental a la hora de seleccionar su ajuste. Como las tasas de expansión térmica varían según los diferentes materiales, esto podría alterar significativamente su ajuste. También hay que tener en cuenta los problemas de resistencia y ductilidad, ya que una interferencia excesiva podría provocar tensión que provoque la falla de la pieza.
Procesos y capacidades de fabricación
La tolerancia alcanzable de un proceso de fabricación influirá directamente en su elección de opciones de ajuste; procesos como el mecanizado CNC son conocidos por tolerancias más estrictas que la fundición o el moldeo por inyección, así que evalúe cuidadosamente sus capacidades de fabricación antes de seleccionar un ajuste aceptable dentro de sus restricciones; recordando que las tolerancias más estrictas generalmente se traducen en mayores costos de fabricación.
Restricciones de costo y tiempo
Es de suma importancia encontrar el equilibrio entre los requisitos de rendimiento, las limitaciones presupuestarias y los plazos. Las tolerancias más estrictas suelen requerir procesos de fabricación más precisos (y, por lo tanto, potencialmente más costosos); al seleccionar el ajuste, es esencial tener en cuenta ambos aspectos: las tolerancias más estrictas requieren más precisión, mientras que las tolerancias más amplias y el ajuste menos preciso pueden cumplir los criterios funcionales si el costo se convierte en una consideración importante.
Tolerancia
Debe comprender el concepto de tolerancia de un producto para elegir los tipos de ajustes adecuados para dicho producto. Debe ser específico acerca de lo que desea. Además, debe responder preguntas como si desea que los componentes giren en un círculo completo o si desea que estén ajustados.
Otra cosa con la que también debe tener cuidado es la holgura de tolerancia, que es la tolerancia máxima o mínima total de una medición en particular. Por ejemplo, debe tener cuidado con la agregación de la tolerancia de diferentes partes para formar un solo producto. Esto es muy importante si la tolerancia resultante es muy alta.
Normas y especificaciones de tolerancia
El cumplimiento de las normas (como ISO 286 o ANSI B4.1) ayuda a garantizar la coherencia y la intercambiabilidad, y especificar claramente las tolerancias mediante el dimensionamiento y tolerancia geométricos (GD&T) en los dibujos de ingeniería es vital para comunicar sus especificaciones a los fabricantes para que se puedan producir las piezas correctas de acuerdo con estas especificaciones.
Conclusión
Muchas cosas rodean el uso de los diferentes tipos de ajuste en ingeniería mecánica y el empleo de cada uno en diferentes aplicaciones mecánicas. Al leer este artículo, comprenderá perfectamente un ajuste y sus diferentes tipos. El artículo también muestra lo que debe tener en cuenta para elegir la opción adecuada para sus proyectos. Comprender lo que hace un ajuste no es tan importante como saber cómo aplicarlo.
Si bien este artículo profundizará en los conocimientos básicos que puede utilizar en varias guías de diseño, también puede diferenciar sus productos subcontratando a la empresa adecuada. Si cree que lo necesita, en RapidDirect estamos en la mejor posición para ofrecer calidad y costo. Con nuestro soporte de ingeniería, la calidad de su producto puede superar a sus competidores en poco tiempo.
Preguntas Frecuentes
Por lo tanto, un ajuste se utiliza para describir la relación dimensional entre los componentes de un producto. Se utiliza para determinar si los componentes están flojos o apretados, lo cual es muy importante en varias guías de diseño.
Hay diferentes tipos de ajuste en ingeniería mecánica, y cada uno está diseñado para diferentes circunstancias. De acuerdo con ISO, los diferentes tipos de ajustes en la fabricación de productos son ajuste de espacio libre, ajuste de transición y ajuste de interferencia.
Un ajuste por contracción es un tipo de ajuste por interferencia en el que una pieza de ensamblaje se enfría para reducir su tamaño antes de ensamblarla en otro componente y luego se calienta nuevamente hasta que la expansión crea una unión firme entre las piezas.
Por ejemplo, los ajustes por contracción son ideales para realizar conexiones resistentes en aplicaciones como cojinetes, engranajes y accesorios para tuberías. Al enfriar un engranaje antes de colocarlo en su eje y calentarlo a medida que se aplica calor, se sujeta firmemente al eje tan pronto como se aplica presión.
Una regulación cuidadosa de la temperatura y unas tolerancias de ajuste precisas son elementos cruciales para tales ajustes.
Las normas más utilizadas son la ISO 286 (internacional) y la ANSI B4.1 (americana). Si bien son muy similares, tienen algunas diferencias en los grados de tolerancia y las designaciones. Ambas definen varios tipos de ajuste (holgura, transición, interferencia) y proporcionan tablas detalladas que especifican los rangos de tolerancia para diferentes tamaños de orificios y ejes.
Las calculadoras de tolerancia de ajuste en línea pueden ayudar a determinar sus requisitos de tolerancia al tener en cuenta factores como el tipo de ajuste, el tamaño básico y el estándar deseado (ISO o ANSI). A continuación, se incluyen algunos recursos útiles:
La calculadora ISO 286 (2010) se puede encontrar aquí:
https://www.mesys.ch/calc/tolerances.fcgi?lang=en
La calculadora ANSI B4.1 se puede encontrar aquí:
https://esierra.me/AnsiFitb41.html
Ambas calculadoras agilizan y garantizan la precisión durante este proceso.
