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Qual é a importância das tolerâncias dimensionais lineares? Compreenderia se tivesse encomendado peças fundidas num tamanho não adequado. Elas podem ajudá-lo a reduzir os custos no fornecimento de componentes para automóveis, máquinas ou equipamento de consumo. Nas secções seguintes, serão explicadas as tolerâncias dimensionais lineares, incluindo os graus e a forma de os escolher.
1. Qual é a tolerância dimensional linear de uma peça fundida?
Durante o processo de arrefecimento do metal fundido, haverá uma contração e uma ligeira deslocação. Por conseguinte, o tamanho do produto não será 100% exato. A tolerância dimensional linear é a margem de erro aceitável. (Por exemplo, se a tolerância dimensional de um componente de 100 mm for de ±0,5 mm, então a medição efectiva, que variou entre 99,5 mm e 100,5 mm, é aceitável). Existe uma norma internacional (ISO 8062-3) que fornece um quadro de referência tanto para compradores como para fornecedores.
Para além de permitir erros, a tolerância dimensional linear também proporciona uma linguagem comum entre projectistas, engenheiros e fábricas. Caso contrário, as peças ou componentes fabricados pelo mesmo plano de conceção mas por fábricas diferentes não são permutáveis.
A taxa de retração dos diferentes metais é diferente. A liga de alumínio é de aproximadamente 1,3%, e o aço carbono pode atingir 2%. Pode haver um erro de 10 mm num componente de 500 mm com uma taxa de contração de 2%, o que pode levar a uma falha na montagem. Por conseguinte, é essencial considerar a tolerância dimensional linear no início do projeto.
2. Graus de tolerância dimensional linear das peças vazadas
São definidos 16 graus de tolerância dimensional linear de fundição, designados por DCTG 1 a DCTG 16 na norma ISO 8062-3.
Gama de graus | Nível de tolerância | margem de erro (para componente de 100 mm) |
DCTG 1-4 | Muito apertado | <±0,3mm |
DCTG 5-9 | Médio | ±0,5-0,9mm |
DCTG 10-14 | Solto | ±1-4mm |
DCTG 15-16 | Muito solto | >±4mm |
O nível de tolerância é mais apertado com um valor numérico mais pequeno.
Com o exemplo de um componente de 100 mm, o DCTG 4 só pode permitir uma margem de erro de ±0,26 mm, enquanto o DCTG 13 pode permitir ±3,2 mm. A diferença de precisão é mais de 12 vezes. A escolha da classe adequada pode evitar a conceção excessiva e o retrabalho.
É de salientar que diferentes partes do componente podem ser concebidas com diferentes graus de tolerância dimensional linear.
Por exemplo, a interface de vedação de uma caixa de bomba requer DCTG 6, enquanto a superfície sem contacto da caixa exterior requer apenas DTCG12. Pode garantir a precisão das peças-chave sem aumentar muito o custo.
A tolerância da espessura da parede é tratada separadamente na norma ISO 8062-3. As secções finas da parede são mais grosseiras do que as outras partes porque são difíceis de controlar durante o enchimento e o arrefecimento.
3. Como selecionar a qualidade adequada para os diferentes processos de fundição?
A gama de graus do produto é diferente em diferentes processos de fundição.
Fundição injectada a alta pressão |
DCTG 4-6 |
±0,3 - ±0,5 mm | Alto volume, pequena a média peças em alumínio/zinco |
Fundição por cera perdida (Sol de sílica) | DCTG 4-6 | ±0,3 - ±0,5 mm | Formas complexas, aço inoxidável, aeroespacial |
Fundição por cera perdida (vidro de água) | DCTG 7-8 | ±0,6 - ±0,9 mm | Aço-carbono, peças de precisão sensíveis ao custo |
Fundição em areia verde | DCTG 10-13 | ±1,0 - ±3,0 mm | Componentes estruturais de grandes dimensões e de baixo custo |
Para além dos 4 processos de fundição enumerados no quadro acima, existem outras opções no mercado, como a fundição em molde permanente (DCTG 6-10) e a fundição em molde de concha (DCTG 7-9), que são adequadas para peças de metal não ferroso de lote médio e componentes de válvulas para automóveis, respetivamente.
É importante discutir com a fábrica antes de finalizar o projeto, uma vez que o grau de tolerância necessário determina frequentemente qual o processo de fundição adequado.
Existe um princípio prático para a escolha do processo de fundição e do grau de tolerância dimensional linear: pensar quais as peças que são estéticas e quais as peças que são funcionais. Apenas as peças funcionais (como a disposição dos orifícios de montagem) requerem um grau de tolerância apertado.
Se houver pós-processamento nas peças, como a maquinagem CNC, a tolerância dimensional linear pode ser reduzida de forma adequada, uma vez que a precisão final é decidida pelo pós-processamento. Isto pode permitir a escolha de um processo de fundição menos dispendioso e pode reduzir o custo.
É importante notar que a norma internacional ISO 8062-3 também recomenda que o comprador comunique com a fábrica antes de o projeto ser finalizado. Isto deve-se à diferença de equipamento e capacidades de processo nas diferentes fábricas.
As fábricas que utilizam o mesmo processo de fundição, como a Silica Sol, podem atingir diferentes graus de tolerância.
A escolha do processo de fundição é também determinada por considerações comerciais. A fundição a alta pressão pode produzir produtos com elevada precisão e uma superfície lisa, mas o custo do molde pode custar até dezenas de milhares de dólares americanos. A fundição em areia verde é mais razoável para a produção de pequenos lotes ou amostras.
Para concluir, não há respostas definitivas para a escolha da qualidade para os diferentes processos de fundição. Depende do
o tamanho do lote, o orçamento, o prazo de entrega e a utilização prevista dos componentes. A fábrica pode fornecer o processo de fundição mais adequado se estes quatro factores forem enumerados.
4. A influência das tolerâncias dimensionais lineares na peças vazadas
Para além do número no desenho, as tolerâncias dimensionais lineares também podem afetar os seguintes aspectos. A compreensão destes efeitos pode ajudar a tomar uma melhor decisão na fase de projeto.
● CustoPara reduzir o grau de qualidade de DCTG 10 para DCTG 6, o custo pode ser o dobro ou mais. Isto deve-se ao esforço adicional de um molde mais preciso, a uma velocidade de injeção mais lenta e ao controlo rigoroso do arrefecimento.
● Pós-processamentoA fundição com tolerâncias reduzidas exige um pós-processamento por maquinagem CNC, mas o custo global pode ainda ser inferior ao da fundição de precisão.
● Montar o fitnessO desvio na tolerância pode afetar a montagem se o componente tiver de ser montado com outras peças. A acumulação do desvio na tolerância é designada por “acumulação de tolerância”. Por conseguinte, quanto mais complicada for a montagem, mais rigoroso será o controlo da tolerância de cada peça ou componente.
● Rugosidade da superfícieQuanto menor for a tolerância, mais rugosa será a superfície. Se houver um requisito de vedação ou de aparência, a rugosidade da superfície e a tolerância têm de ser consideradas ao escolher o processo de fundição.
● Taxa de sucataA taxa de refugo tornar-se-á mais elevada se a tolerância exigida não corresponder à capacidade do processo. Uma fábrica responsável fornecerá antecipadamente dados de Controlo Estatístico do Processo (SPC), que podem provar a sua capacidade de
atingir o grau solicitado.
As tolerâncias dimensionais lineares também podem afetar indiretamente o prazo de entrega. A classificação rigorosa exige uma velocidade de injeção mais lenta, um tempo de arrefecimento mais longo e também procedimentos de inspeção mais rigorosos, o que pode prolongar o ciclo de produção. É essencial solicitar a capacidade real do processo e o prazo de entrega ao escolher os fornecedores.
5. Existem outros parâmetros de fundição?
● Tolerâncias Geométricas de Fundição (GCT): planicidade, circularidade, perpendicularidade, etc. Colabora com a tolerância dimensional linear para descrever a precisão da forma da peça fundida.
● Subsídio de maquinagem: materiais extra de reserva para corte posterior. A quantidade varia de A (mais pequena) a H (maior). Deixar muito pouco pode levar a uma superfície insuficiente após o processo, e deixar muito resulta em desperdício.
● Ângulo de inclinaçãoângulo que permite a desmoldagem da peça fundida, variando normalmente entre 0,5° e 3°. Pode causar arranhões na superfície durante a desmoldagem se o ângulo de inclinação for demasiado pequeno. Pode mesmo danificar o molde e aumentar a
custos de manutenção.
● Espessura da paredeA fundição sob pressão pode atingir a espessura de 0,8 mm, enquanto a fundição em areia requer 3 mm ou mais. O projeto com uma espessura de parede inferior ao mínimo é propenso à falta de material, ao fecho a frio ou à porosidade.
● Rugosidade da superfície (Ra)Ra: o desvio médio da superfície em relação a uma linha média. A fundição sob pressão pode atingir Ra 1,6-6,3 μm, enquanto a fundição em areia verde pode atingir Ra 50 μm, o que é uma grande diferença.
● PorosidadePorosidade: importante para as peças de vedação ou de suporte de pressão e que deve ser verificada por radiografia ou TAC. A causa da porosidade inclui o aprisionamento de gás e a contração por arrefecimento. A porosidade pode ser reduzida melhorando o sistema de gaxetas e a utilização de fundição sob vácuo.
Estes parâmetros influenciam-se mutuamente. Por exemplo, uma fábrica sugere normalmente a redução da margem de maquinação se for escolhida uma gama de graus mais rigorosa. Se o ângulo de inclinação for demasiado pequeno, a superfície pode ficar riscada durante a desmoldagem, o que pode afetar a rugosidade da superfície. Recomenda-se organizar todos os parâmetros e fornecer uma especificação técnica abrangente, mas não apenas o desenho de projeto, o que pode evitar a maioria dos problemas de qualidade devido a
falha de comunicação.
6. Eis 5 fábricas recomendadas que produzem peças fundidas utilizando tolerâncias de fundição normalizadas a nível internacional
Fundição de precisão e produz 8.000 toneladas por ano. CT5-CT8 | |
EASIAHOME (China) | Certificação ISO 9001, com serviço de balcão único. CT5-CT6 |
Dawang Metals (China) | Consiste em três fábricas com 120.000 metros quadrados. ISO 9001 + 14001 |
Qualidade da fundição Industrial (China) | Pode atingir CT4 e é adequado para aço inoxidável |
MetalTek International (EUA) | Adequado para compradores que necessitam de um certificado AS9100 (aeroespacial) |
Antes da produção em massa, é importante pedir um relatório de inspeção do primeiro artigo e certificar-se de que a fábrica produz de acordo com a norma ISO 8062-3 ou equivalente. Um fornecedor que possa fornecer um certificado de tolerâncias é mais fiável e mais adequado para estabelecer uma relação de cooperação a longo prazo. Pode otimizar os componentes na fase de conceção e resultar numa produção mais simples e menos dispendiosa.
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