Tipos de ajuste y tolerancias – Descripción general

Las tolerancias y los ajustes son fundamentales en el sector de la fabricación. En el sentido técnico, las tolerancias definen una desviación permisible de una propiedad definida, como una dimensión nominal. Garantizan que los productos y componentes cumplan los estándares de calidad requeridos.

Ajustes y tolerancias

La ingeniería de fabricación y diseño diferencia las tolerancias en tolerancias dimensionales, tolerancias de forma y tolerancias posicionales. Las tolerancias dimensionales definen los límites máximo y mínimo de desviación permisibles de un componente respeto a una dimensión esperada (dimensión nominal). Cada componente se fabrica con una cierta tolerancia. Si se van a combinar dos componentes entre sí, los campos de tolerancia de ambos componentes interactúan. La conexión entre dos o más elementos de diseño se denomina ajuste. Por ejemplo, un ajuste redondo es la conexión del eje y el orificio, que coinciden con su dimensionamiento, dimensiones y tolerancias. El ajuste se refiere al punto de contacto mecánico en el que interactúan los elementos.

Tipos de ajustes

Existen los siguientes tipos de ajuste:

• Ajuste de holgura
• Ajuste de interferencia
• Ajuste de transición

Ajuste de holgura

Los ajustes de holgura son compatibles con la norma. DIN-EN-ISO 286, en donde la dimensión mínima del orificio es mayor o igual que (en el caso límite) la dimensión máxima del eje (c). Esto siempre crea juego al montar el orificio y el eje. En algunos casos puede ser necesario un ajuste de holgura para tener en cuenta la expansión térmica, el montaje o las condiciones de funcionamiento. En aplicaciones de cojinetes, por ejemplo, un ajuste de holgura siempre da como resultado que los elementos rodantes o las superficies deslizantes tengan libertad de movimiento en los cojinetes. Algunos ejemplos son:

• H8/d9 - mucha holgura, presencia de una brecha
• H7/g6 - poca holgura, espacio estrecho

Ajuste de interferencia

Los ajustes de interferencia, también llamados ajustes a presión, son un método de ajuste utilizado en diseños de ingeniería mecánica. Un componente se fabrica intencionadamente con un tamaño excesivo para que encaje firmemente en la dimensión base del componente de acoplamiento.

Este ajuste a presión proporciona una conexión fija y permanente entre un eje y un orificio. La unión solo es posible con gran fuerza y, si es necesario, calentamiento adicional. Un ejemplo es el ajuste H7/p6, que se une bajo presión.

Ajuste de transición

Los ajustes de transición son una variante intermedia de ajuste de holgura y ajuste de holgura máxima. Esto significa que se puede producir un ajuste de holgura o un ajuste a presión dependiendo de dónde se encuentren las mediciones reales en el campo de tolerancia. Los ajustes de transición ya no se pueden unir manualmente, pero se pueden unir, por ejemplo, fozándolos ligeramente (martillo). Un ejemplo es H7/n6.

Sistemas de ajuste

Los sistemas de ajuste se han introducido para reducir el número de tolerancias y hacer que el uso de tolerancias sea más práctico en la fabricación.

Orificio básico

Debido a que es más fácil producir el diámetro exterior que el diámetro interior, a menudo se aplica el principio del orificio básico debido a su simplicidad y rentabilidad. El orificio siempre se fabrica con la misma herramienta y con la tolerancia de conformidad con el sistema ISO. Las normas DIN EN ISO 286-1 y DIN EN ISO 286-2 establecen normas internacionales de tolerancia de dimensiones y ajustes para garantizar que los componentes se fabriquen con precisión y cumplan las normas de calidad. El diámetro del orificio tiene una tolerancia conforme con el sistema de tolerancia ISO, en donde el eje correspondiente se asigna a cualquier posición del campo de tolerancia. Los orificios básicos están marcados con letras mayúsculas, como H7.

Eje básico

Para el sistema de eje básico, la tolerancia se refiere al eje. La tolerancia se determina de conformidad con el sistema de tolerancia ISO dentro de un campo h. El eje básico también se define en DIN EN ISO 286-1. La tolerancia asociada se cambia al orificio. Los ejes básicos se especifican con letras minúsculas, por ejemplo, h7.

Los ejes básicos son menos comunes, pero se utilizan, por ejemplo, en transmisiones con ejes largos o cuando se especifica un eje correspondiente y también es el elemento de guía.

Puede encontrar más información sobre las tolerancias dimensionales en el blog Fundamentos de las tolerancias dimensionales y la selección de ajustes.

Varias tolerancias

Las tolerancias son desviaciones permisibles de las características de un componente técnico o un grupo funcional; dentro de dichas tolerancias, se garantiza la fiabilidad funcional del componente o grupo funcional. Las tolerancias geométricas, que se relacionan con dimensiones, formas, posiciones, ondulación y rugosidad, son especialmente importantes para el proceso de diseño-ingeniería.

Pero, ¿por qué son necesarias las tolerancias? En los planos de ingeniería, los componentes se muestran a escala. En teoría, las dimensiones nominales se pueden leer en ellos. Sin embargo, se deben incluir tolerancias porque en realidad siempre habrá desviaciones de las dimensiones nominales cuando se fabriquen los componentes (no es posible una precisión de fabricación del 100 %). Por lo general, estos se determinan según una función específica, es decir, el uso futuro, las condiciones ambientales y la conexión con otros componentes (cadenas de tolerancia) ya se tienen en cuenta en el diseño. Al especificar tolerancias, se pueden especificar o los campos de tolerancia o directamente las desviaciones permitidas (dimensiones). Para las tolerancias de forma y posición, los parámetros tolerados se determinan mediante los símbolos correspondientes.

Las normas aplicables para las tolerancias (a fecha de 04/2024) son, por ejemplo:

• DIN ISO 2768-1 y DIN EN ISO 22081: Regulaciones sobre tolerancias generales
• DIN EN ISO 1101: Regulaciones sobre tolerancias de forma y posición
• DIN EN ISO 5459: Regulaciones sobre referencias y sistemas de referencia
• DIN EN ISO 8015: Determinación y especificación de tolerancias

Tolerancias generales

Las tolerancias generales se aplican a todas las dimensiones para las que no se especifica explícitamente una tolerancia. DIN ISO 2768-1 regula las tolerancias generales para longitudes y dimensiones de ángulo, DIN EN ISO 22081 para tolerancias de forma y posición. Un ejemplo de leyenda en un dibujo de ingeniería puede ser, por ejemplo: ISO 2768-mf.

Por ejemplo, existen las siguientes clases de precisión para las dimensiones de longitud y ángulo:

• f (fina), utilizada, por ejemplo, en ingeniería de precisión
• m (media), clasificación típica del taller mecánico
• c (gruesa), utilizada, por ejemplo, para piezas fundidas
• v (muy gruesa), utilizada, por ejemplo, para carpintería gruesa

Tolerancias de fabricación

En la fabricación, las tolerancias permiten que los componentes sean intercambiables, siempre que se hayan producido dentro de las mismas tolerancias. Esto también va de la mano de la independencia del fabricante. Las tolerancias de fabricación constituyen la base para la producción masiva.   Dependiendo de la aplicación, puede ser útil que el diseño haga referencia a la dimensión de límite superior o inferior. Como resultado, cuando es necesario rehacer la pieza, se pueden realizar ajustes en consecuencia hacia arriba o hacia abajo sin correr el riesgo de superar la tolerancia de fabricación. Por ejemplo, tiene sentido referenciar la cota límite inferior en los orificios y, por ejemplo, referenciar la cota límite superior en los ejes.

Tolerancia dimensional

Las tolerancias dimensionales son especificaciones dimensionales, por ejemplo, del ingeniero de diseño, que deben observarse para garantizar que el diseño funcione, por ejemplo, 110 mm (-5 mm, +10 mm). Las tolerancias indican las desviaciones máximas permitidas (arriba/abajo) del valor nominal. Pueden ser especificaciones porcentuales o desviaciones máximas.

La tolerancia dimensional superior o inferior se calcula a partir de la diferencia de la dimensión más grande permitida (dimensión de límite superior, dimensión máxima) y la dimensión más pequeña (dimensión de límite inferior, dimensión mínima). El campo de tolerancia está dentro de estos límites. Cuanta más precisión especifique la tolerancia, más costoso será el proceso de fabricación. Por lo tanto, no deben seleccionarse tolerancias demasiado estrechas.

Tolerancias del rodamiento de bolas

La especificación de la clase de tolerancia se puede utilizar como un calibre simple para la precisión de la rodadura de un rodamiento de bolas (por ejemplo, rodamiento radial, rodamiento axial). Como fabricante japonés, MISUMI suministra sus productos en clases de tolerancia de conformidad con el estándar japonés JIS B0401. En el rango estándar DIN o ISO, la norma JIS B 1514 cubre las normas ISO 492, ISO 199 y DIN 620 para los tipos de rodamientos correspondientes. La precisión del rodamiento se puede seleccionar, por ejemplo, en las clases de tolerancia 2 (P2), 4 (P4), 5 (P5), 6 (P6) y 0 (P0) de conformidad con la norma JIS B 1514 (las especificaciones que se muestran entre paréntesis son conformes a DIN 620). La clase de rodamientos 2 (P2) se refiere a los rodamientos de la más alta calidad y a los rodamientos más rentables con tolerancias más grandes que aumentan hasta la clase 0 (P0).