Procediments de fabricació/Tolerància

Tolerància

del llibre Procediments_de_fabricació

Es coneix com a tolerància, l'error en la mesura admès en el procés de fabricació. La tolerància és un concepte propi de la metrologia industrial, que s'aplica a la fabricació de peces en sèrie. Donada una magnitud significativa i quantificable pròpia d'un producte industrial (sigui alguna de les seves dimensions, resistència, pes o qualsevol altra), el marge de tolerància és l'interval de valors en què ha de trobar aquesta magnitud perquè s'accepti com a vàlida, el que determina l'acceptació o el rebuig dels components fabricats, segons els seus valors quedin dins o fora d'aquest interval. El propòsit dels intervals de tolerància és el d'admetre un marge per a les imperfeccions en la manufactura de component, ja que es considera impossible la precisió absoluta des del punt de vista tècnic, o bé no es recomana per motius d'eficiència: és una bona pràctica d'enginyeria l'especificar el major valor possible de tolerància mentre el component en qüestió mantingui la seva funcionalitat, ja que com més petit sigui el marge de tolerància, la peça serà més difícil de produir i per tant més costosa. La tolerància pot ser especificada per un rang explícit de valors permesos, una màxima desviació d'un valor nominal, o per un factor o percentatge d'un valor nominal. Per exemple, si la longitud acceptable d'una barra d'acer és a l'interval 1 m ± 0,01 m, la tolerància és de 0,01 m (longitud absoluta) o 1% (percentatge). La tolerància pot ser simètrica, com en 40 ± 0,1, o asimètrica com 40 + 0,2 / -0,1. La tolerància és diferent del factor de seguretat, però un adequat factor de seguretat tindrà en compte toleràncies rellevants a més d'altres possibles variacions.

Conceptes bàsics

Eix: Qualsevol cilindre o peça prismàtica que s’hagi d’acoblar dins de una altra.
Forat: Allotjament on va introduït l’eix.
Mesura nominal N (In). Mesura acotada al plànol a la que s’afegeixen les toleràncies.
Línia de referència o línia de zero. La que coincideix amb la mesura nominal. A ella es refereixen totes les demés.
Mesura màxima (Im). La més gran de les mesures admeses en la fabricació.
Mesura mínima (Imin). La més petita de les mesures admeses en la fabricació.
Mesura pràctica, real o efectiva (Ir). La que en realitat té la peça, ha d’estar compresa entre la mesura màxima i la mínima.
Mesures límits. Valors extrems que determinen les mesures màxima i mínima.
Mesura bona. La primera que s’obté en el procés de fabricació dins de la zona de tolerància.
Tolerància (T). Diferència entre la mesura màxima i la mínima.

T=I_{m}-I_{min}

Diferència superior, ds. Diferència entre la mesura màxima i la nominal.
Diferència inferior, di. Diferència entre la mesura mínima i la nominal.

d_{s}=I_{m}-I_{n}

$di=I_{(}min)-I_{(}n)$

També es pot calcular la tolerància com:

$T=d_{(}s)-d_{(}i)$

Línia de referència o línia zero (Lo). La que correspon a la mesura nominal. A ella és a la que es refereixen les demés.

Toleràncies en acoblaments

La unió entre eix i forat s’anomena acoblament o ajust. Aquest pot determinar un joc o un serratge:

Joc: Diferència entre la mesura del forat i la de l’eix quan el forat és més gran que l’eix.

Joc màxim: La diferència entre la mesura màxima del forat i la mínima de l’eix.

Jm=I (am)–Ie min

Joc mínim: La diferència entre la mesura mínima del forat i la màxima de l’eix.

J (min)=Ia(min)–Ie(m)

Serratge: Diferència entre la mesura de l’eix i la del forat quan l’eix és més gran que el forat.

Serratge màxim: La diferència entre la mesura màxima de l’eix i la mínima del forat.

A(m)=Ie(m)–Ia(min)

Serratge mínim: La diferència entre la mesura mínima de l’eix i la màxima del forat.

A(min)=Ie(min)–Ia(m)

Tolerància d’un ajust

La suma de les toleràncies individuals de l’eix i del forat.

TA=Ta+Te

Tipus d’ajust

Mòbil. Quan presenta joc encara que l’eix tingui la mesura màxima i el forat la mínima.

TA=J(m)–J(min)

Indeterminat. Quan segons les mesures reals de l’eix i el forat por presentar joc o serratge.

Fix. Quan presenta serratge encara que l’eix tingui la mesura mínima i el forat la màxima.

TA=A(m)-A(min)4

Tolerància en un component elèctric

Es podria necessitar una resistència amb un valor nominal de 100 Ω (ohms), però també tenir una tolerància de 1%. Això significa que qualsevol resistor que es trobi dins del rang de 99 Ω a 101 Ω és acceptable. Podria no ser raonable especificar una resistència amb un valor exacte de 100 Ω en alguns casos, perquè la resistència exacta pot variar amb la temperatura, corrent i altres factors més enllà del control del dissenyador. A les resistències d'avi en dia, la tolerància en les resistències ve introduïda per unes línies de colors, situades a un extrem de la resistència. Aquestos color poden ser dos :

Platejats : contenen una tolerància menor o igual al 10 %.

Deurats : Contenen una tolerància menor o igual al 5 %.

Tolerància mecànica en un component

La tolerància és similar d'una manera oposada a l'ajust en enginyeria mecànica, el qual és la comoditat o la interferència entre dues parts. Per exemple, per a un eix amb un diàmetre nominal de 10 mm es acoblar en un forat s'haurà d'especificar l'eix amb un rang de tolerància entre els 10,04 i 10,076 mm. Això donaria una comoditat que es trobaria entre els 0,04 mm (eix major amb forat menor) i els 0,112 mm (eix menor amb forat més gran). En aquest cas el rang de tolerància tant per l'eix i el forat es tria que sigui el mateix (0,036 mm), però això no és necessàriament el cas general. En mecànica, la tolerància de fabricació es pot definir com els valors màxim i mínim que ha de mesurar un eix o orifici perquè en el moment del seu encaix l'eix i l'orifici puguin ajustar-se sense problemes. Si es supera el valor màxim o el mínim, llavors resultarà impossible encaixar l'eix dins de l'orifici, pel que es dirà que el mecànic s'ha passat del valor de tolerància.

Tolerància en la construcció d'una biga

Unitats i precisió

Les unitats de mesura empleades són determinants a la pràctica; en general, entre major quantitat de llocs decimals major serà la precisió, però les unitats deuen preferiblement ser escogides seguint els protocols i estàndards de industria. Por exemple, la mesura angular pot ser indicada en forma decimal o en precisió de grau, minut i segon; més aquestes dues formes no són les úniques formes de definir un angle. No es deu combinar unitats de mesura en els valors delimitants.

Forma d'ajust en peces cilíndriques

Les peces cilíndiques són les més empleades , per això es va crear les denominacions de :

Forat: per a la peça femella que conte.

Eix: per a la peça contenguda.

Però també hi ha altres tipus de peces a més de les cilíndriques, com són les còniques, prismàtiques, en cola de milano... Cmpost sempre per un eix i un forat.

Construccions de peces

Ja sabem tots, que construir una peça amb les mesures exactament acotades amb les acotades amb els plànols