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¿Qué importancia tienen las tolerancias dimensionales lineales? Lo entendería si hubiera pedido piezas de fundición con un tamaño que no se ajusta. Pueden ayudarle a reducir costes en el aprovisionamiento de componentes para automóviles, máquinas o equipos de consumo. En las siguientes secciones, se explicarán las tolerancias dimensionales lineales, incluidos los grados y cómo elegirlos .
1. ¿Cuál es la tolerancia dimensional lineal de una pieza de fundición?
Habrá contracción y desplazamiento leve durante el proceso de enfriamiento del metal fundido. Por lo tanto, el tamaño del producto no será 100% exacto. La tolerancia dimensional lineal es el margen de error aceptable. (Por ejemplo, si la tolerancia dimensional de un componente de 100 mm es de ±0,5 mm, la medición real, que osciló entre 99,5 mm y 100,5 mm, es aceptable). Existe una norma internacional (ISO 8062-3) que proporciona un marco de referencia tanto para compradores como para proveedores.
Más allá de permitir errores, la tolerancia dimensional lineal también proporciona un lenguaje común entre diseñadores, ingenieros y fábricas. De lo contrario, las piezas o componentes fabricados por el mismo plan de diseño pero distintas fábricas no serían intercambiables.
El índice de contracción de los distintos metales es diferente. La aleación de aluminio es de aproximadamente 1,3%, y el acero al carbono puede alcanzar los 2%. Puede haber un error de 10 mm en un componente de 500 mm con una tasa de contracción de 2%, lo que puede provocar fallos en el ensamblaje. Por lo tanto, es esencial tener en cuenta la tolerancia dimensional lineal al inicio del diseño.
2. Grados de tolerancia dimensional lineal de las piezas moldeadas
En la norma ISO 8062-3 se definen y designan como DCTG 1 a DCTG 16 16 grados lineales de tolerancia dimensional de fundición.
Gama de grados | Nivel de tolerancia | margen de error (para componente de 100 mm) |
DCTG 1-4 | Muy ajustado | <±0,3 mm |
DCTG 5-9 | Medio | ±0,5-0,9 mm |
DCTG 10-14 | Suelto | ±1-4 mm |
DCTG 15-16 | Muy flojo | >±4mm |
El nivel de tolerancia es más estricto con un valor numérico menor.
Con el ejemplo de un componente de 100 mm, DCTG 4 sólo puede permitir un margen de error de ±0,26 mm, mientras que DCTG 13 puede permitir ±3,2 mm. La diferencia de precisión es de más de 12 veces. Elegir el grado adecuado puede evitar el sobrediseño y el retrabajo.
Cabe destacar que las diferentes partes del componente pueden diseñarse en diferentes grados de tolerancia dimensional lineal.
Por ejemplo, la interfaz de sellado de la carcasa de una bomba requiere DCTG 6, mientras que la superficie sin contacto de la carcasa exterior sólo requiere DTCG12. Puede garantizar la precisión de las piezas clave sin aumentar mucho el coste.
La tolerancia del grosor de la pared se trata por separado en la norma ISO 8062-3. Las secciones finas de la pared son más gruesas que las otras partes porque son difíciles de controlar durante el llenado y el enfriamiento.
3. ¿Cómo seleccionar la calidad adecuada para los distintos procesos de fundición?
La calidad del producto varía según el proceso de fundición.
Fundición a alta presión |
DCTG 4-6 |
±0,3 - ±0,5 mm | Alto volumen, pequeño-mediano piezas de aluminio/zinc |
Fundición a la cera perdida (sol de sílice) | DCTG 4-6 | ±0,3 - ±0,5 mm | Formas complejas, acero inoxidable, aeroespacial |
Fundición a la cera perdida (vidrio al agua) | DCTG 7-8 | ±0,6 - ±0,9 mm | Acero al carbono, piezas de precisión sensibles a los costes |
Fundición en arena verde | DCTG 10-13 | ±1,0 - ±3,0 mm | Grandes componentes estructurales de bajo coste |
Además de los 4 procesos de fundición enumerados en la tabla anterior, existen otras opciones en el mercado, como la fundición en molde permanente (DCTG 6-10) y la fundición en molde de coquilla (DCTG 7-9), que son adecuadas para piezas metálicas no ferrosas de lotes medianos y componentes de válvulas de automoción, respectivamente.
Es importante hablar con la fábrica antes de finalizar el diseño, ya que el grado de tolerancia requerido suele determinar qué proceso de fundición es el adecuado.
Existe un principio práctico a la hora de elegir el proceso de fundición y el grado de tolerancia dimensional lineal: piense qué piezas son estéticas y cuáles son funcionales. Solo las piezas funcionales (como la disposición de los orificios de montaje) requieren un grado de tolerancia estricto.
Si hay postprocesado en las piezas, como el mecanizado CNC, la tolerancia dimensional lineal puede aflojarse adecuadamente, ya que la precisión final la decide el postprocesado. Puede permitir la elección de un proceso de fundición menos costoso, y puede reducir el coste.
Cabe señalar que la norma internacional ISO 8062-3 también recomienda al comprador comunicarse con la fábrica antes de finalizar el diseño. Esto se debe a la diferencia en las capacidades de equipamiento y proceso de las distintas fábricas.
Las fábricas que utilizan el mismo proceso de fundición, como Silica Sol, pueden alcanzar diferentes grados de tolerancia.
La elección del proceso de fundición también viene determinada por consideraciones comerciales. La fundición a alta presión puede producir productos de gran precisión y superficie lisa, pero el coste del molde puede ascender a decenas de miles de dólares. La fundición en arena verde es más razonable para la producción de lotes pequeños o la toma de muestras.
En conclusión, no hay respuestas definitivas a la elección de la calidad para los distintos procesos de fundición. Depende del
tamaño del lote, presupuesto, plazo de entrega y uso previsto de los componentes. La fábrica puede ofrecer el proceso de fundición que más convenga si se enumeran estos cuatro factores.
4. La influencia de las tolerancias dimensionales lineales en piezas de fundición
No sólo el número en el diseño, las tolerancias dimensionales lineales también pueden afectar a los seguimientos. Comprender estos efectos puede ayudar a tomar una mejor decisión en la fase de diseño.
● Costepara reducir el grado de DCTG 10 a DCTG 6, el coste puede ser el doble o más. Es debido a la entrada extra en un molde más preciso, velocidad de inyección más lenta, y el estricto control de enfriamiento.
● Tratamiento posteriorfundición de tolerancia imprecisa: la fundición de tolerancia imprecisa requiere un mecanizado CNC posterior, pero el coste global puede seguir siendo inferior al de la fundición de precisión.
● Montar fitnessLa desviación en la tolerancia puede afectar al montaje si el componente debe ensamblarse con otras piezas. La acumulación de la desviación de tolerancia se denomina “acumulación de tolerancia”. Por lo tanto, cuanto más complicado sea el montaje, más estricto será el control de la tolerancia de cada pieza o componente.
● Rugosidad de la superficieCuanto menor sea la tolerancia, más rugosa será la superficie. Si hay un requisito de estanqueidad o aspecto, hay que tener en cuenta la rugosidad de la superficie y la tolerancia al elegir el proceso de fundición.
● Tasa de chatarrala tasa de rechazo será mayor si la tolerancia exigida no se ajusta a la capacidad del proceso. Una fábrica responsable proporcionará datos de Control Estadístico de Procesos (CEP) por adelantado, que pueden demostrar su capacidad para
alcanzar el grado solicitado.
Las tolerancias dimensionales lineales también pueden afectar indirectamente al plazo de entrega. La estricta gradación requiere una velocidad de inyección más lenta, un tiempo de enfriamiento más largo y también procedimientos de inspección más rigurosos, lo que puede alargar el ciclo de producción. Es esencial preguntar por la capacidad real del proceso y el plazo de entrega a la hora de elegir proveedores.
5. ¿Existen otros parámetros de fundición?
● Tolerancias geométricas de colada (GCT): planitud, redondez, perpendicularidad, etc. Colabora con la tolerancia dimensional lineal para describir la precisión de forma de la pieza moldeada.
● Prestación por mecanizado: materiales adicionales de repuesto para el corte posterior. La cantidad oscila entre A (la más pequeña) y H (la más grande). Dejar demasiado poco puede dar lugar a una superficie insuficiente después del proceso, y dejar demasiado resulta en desperdicio.
● Ángulo de caladoÁngulo de desmoldeo : ángulo que permite desmoldear la pieza fundida, suele oscilar entre 0,5° y 3°. Puede provocar arañazos en la superficie durante el desmoldeo si el ángulo de desmoldeo es demasiado pequeño. Puede incluso dañar el molde y aumentar
costes de mantenimiento.
● Grosor de la paredfundición a presión: la fundición a presión puede alcanzar un grosor de 0,8 mm, mientras que la fundición en arena requiere 3 mm o más. Los diseños con un grosor de pared inferior al mínimo son propensos a la falta de material, el cierre en frío o la porosidad.
● Rugosidad superficial (Ra): la desviación media de la superficie respecto a una línea media. La fundición a presión puede alcanzar Ra 1,6-6,3 μm, mientras que la fundición en arena verde puede alcanzar Ra 50 μm, lo que supone una gran diferencia.
● Porosidad: importante para las piezas de estanqueidad o que soportan presión y debe verificarse mediante rayos X o tomografía computarizada. La causa de la porosidad incluye el atrapamiento de gas y la contracción por enfriamiento. Puede reducirse mejorando el sistema de inyección y el uso de fundición en vacío.
Estos parámetros se influyen mutuamente. Por ejemplo, una fábrica suele sugerir que se reduzca el margen de mecanizado si se elige un rango de grados más estricto. Si el ángulo de desmoldeo es demasiado pequeño, la superficie puede rayarse durante el desmoldeo y afectar a la rugosidad de la superficie. Se recomienda organizar todos los parámetros y proporcionar una especificación técnica completa, pero no sólo el dibujo de diseño, lo que puede evitar la mayoría de los problemas de calidad debido a
falta de comunicación.
6. A continuación se recomiendan 5 fábricas que producen piezas de fundición utilizando tolerancias de fundición estándar internacionales
Fundición de precisión y produce 8.000 toneladas anuales. CT5-CT8 | |
EASIAHOME (China) | Certificado ISO 9001, con servicio integral. CT5-CT6 |
Dawang Metales (China) | Consta de tres fábricas con 120.000 metros cuadrados. ISO 9001 + 14001 |
Calidad de la fundición Industrial (China) | Puede alcanzar CT4 y es adecuado para acero inoxidable |
MetalTek Internacional (EE.UU.) | Adecuado para compradores que necesitan un certificado AS9100 (aeroespacial) |
Antes de la producción en serie, es importante solicitar un informe de inspección del primer artículo y asegurarse de que la fábrica produce de acuerdo con la norma ISO 8062-3 o equivalente. Un proveedor que pueda proporcionar un certificado sobre tolerancias es más fiable y más adecuado para establecer una relación de cooperación a largo plazo. Puede optimizar los componentes en la fase de diseño y dar lugar a una producción más sencilla y menos costosa.
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