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Diseño De piezas Fundidas Sección

3 TOLERANCIAS

SOCIEDAD DE FUNDIDORES DE PIEZAS DE AMERICA Torre Terminal, Cleveland, Ohio 44113

TOLERANCIAS En esta sección de las reglas de diseño, daremos algunos datos de tolerancias para piezas fundidas. En la presente sección lo discutiremos en más detalle. Información adicional sobre este tema puede ser encontrada en el libro “Piezas Fundidas” publicado por la Sociedad de de Fundidores de piezas de América. La variación de dimensiones ocurre en cualquier proceso de formación de la pieza de metal. Las tolerancias son la expresión de la aceptación o no de la variación. En un proceso de conformado de metal dado, el metal tiene algunos comportamientos característicos y la variación dimensional es influenciada por efecto del método empleado y por la rigidez y precisión del equipamiento utilizado. Por ejemplo, en fundición, el comportamiento del metal en cuestión son los tres pasos de contracción del metal: contracción líquida, contracción de solidificación y contracción sólida. Si esta contracción fuera unidimensional valdría aproximadamente 6,35 [mm] cada 30,48 [mm]. Esta contracción, sin embargo, es obstaculizada por varios niveles, aún en varias piezas de diseño simple, y varía de casi nada hasta un máximo de 6,35 [mm]. El proceso de fundición, fuerzas de moldeo y las propiedades del molde todas tienen un efecto en la contracción y en el resultado de las dimensiones. El análisis de las contracciones es dificultoso. Un experimentado fundidor puede estimar el valor de las contracciones que pueden ocurrir con una dimensión dada, pero solo el ensayo de la producción actual de varias fundiciones mostrará precisamente como se comportará el metal. Por esta razón las dimensiones de las primeras coladas pueden no ser las esperadas, como ocurre en las producciones de largo plazo. La determinación de las tolerancias es un asunto característico. Las dimensiones siguen generalmente una distribución normal caracterizada por dos parámetros, el promedio y la desviación estándar. Las tolerancias, bajo condiciones promedio, son usualmente expresadas como más y menos un valor, tal como ± 0,8 [mm]. Ocasionalmente, las dimensiones siguen alguna otra distribución por una razón u otra. En tales casos, una distribución asimétrica es posible. Cuando las dimensiones están sujetas a una única condición de tolerancia pede ser no simétrico, tales como más algún valor y menos otro valor, por ejemplo + 2,4 ; 0 [mm]. Esta asimetría de tolerancias puede ocurrir con la distribución normal si el proceso no está centrado, o sea, si el promedio de la distribución no es la dimensión de diseño. Esta situación puede ser corregida por ajuste de equipos o cambios de proceso. Los valores de tolerancias dados en manuales solo se aplican a largas producciones luego de que los ajustes necesarios han sido realizados. Ellas no se aplican a la primer pieza echa ni a producciones de pocas piezas. Esto se aplica a piezas fundidas, así también, como a piezas producidas por otros métodos. Parte 1 – Dimensionado de tolerancias Las tolerancias de piezas fundidas están dadas por dos factores: 1) una función lineal de dimensiones debido a contracciones y 2) una constante debido a procesos de fundición. La primera de éstas se escribe t1 =a.D donde “t1” es la tolerancia de la pieza en [mm] y “a” es una constante debido al proceso de fundición. La segunda parte de la tolerancia es t2 = b donde “t2” es la tolerancia de la pieza en [mm] y “b” es la constante que evalúa la variación resultante de la construcción del molde, moldeado, coremaking y otros procesos de fundición.

La tolerancia total es la sula de estas dos. Esta forma de ecuación t = ± (b ± a.D) o la representación gráfica mostrada en la figura 1, es usada para expresar los conceptos teóricos de tolerancias. Estos conceptos pueden ser expresados en un modo más práctico por las ecuaciones para promedio, reducido y mínimas tolerancias como función de las dimensiones, como se muestra en la tabla 1. Las tolerancias promedio son aquellas que son obtenidas con el procedimiento normal de fundición. Las tolerancias reducidas pueden ser esperadas con un estrecho control de las variables de proceso y el uso de equipos de moldeo más robustos y precisos. Las tolerancias mínimas pueden ser obtenidas por procesos especiales como forjado, esmerilado de precisión o moldeo de precisión, y requiere operaciones de producción especiales. Tabla 1: Fórmula sugerida para tolerancias dimensionales para piezas de fundición que no son maquinadas. Un estrecho control dimensional es práctico donde los beneficios pueden derivar con el uso de figuras de chequeado especiales o en procesos de grinding operation. Obviamente, el estrechamiento de las tolerancias puede ser que aumente los costos, y posiblemente alargue en primer lugar el tiempo. La determinación de tolerancias prácticas para piezas comerciales como lo son las piezas moldeadas no puede realizarse utilizando la figura 1, porque ésta podría indicar que la tolerancia para 152,4 [mm] de largo pude ser diferente a una de 127 [mm] de largo. Tales tolerancias no pueden ser aplicadas prácticamente con toda la variedad de dimensiones encontradas en una pieza fundida. Una forma más práctica de uso es la presentada en el diagrama de pasos de la figura 2. Note que las piezas sin mecanizar rara vez son medidas en centésimas y milésimas de milímetro. Usualmente las dimensiones de las piezas fundidas son tomadas de saltos de 0,8 [mm] que en décimas y centésimas de milímetro. Además, la información ilustrada en la curva de pasos de la figura 2 puede ser representada de mejor manera en forma de tabla como se ve en la tabla 2 que discutiremos en la Parte 2. Parte 2: Tolerancias para piezas fundidas moldeadas en tierra de moldeo