¿Qué es un ajuste de transición? Aplicaciones, mecanizado CNC y diseño.

El tipo de ajuste mecánico utilizado puede ser determinante para el éxito o el fracaso de un proyecto de ingeniería. El ajuste de transición es una categoría ampliamente utilizada que especifica que las piezas no deben estar ni demasiado sueltas ni demasiado apretadas. Este conjunto particular de especificaciones se puede lograr mediante procesos de fabricación como el mecanizado CNC . Este artículo contiene toda la información necesaria sobre el ajuste de transición.

¿Qué es un ajuste de transición?

Un ajuste de transición es un tipo de ajuste de ingeniería en el que el orificio es ligeramente más pequeño que el eje; está diseñado para ofrecer un ajuste óptimo para el ensamblaje manual y una alineación perfecta. A menudo, en el ensamblaje de piezas, el orificio y el eje pueden no encajar de forma ideal para la aplicación requerida.

¿La prenda de transición tiene un corte holgado o ajustado?

Un ajuste de transición se diseña para ser un punto intermedio en el ajuste de ingeniería (es decir, ni demasiado flojo ni demasiado apretado); sin embargo, puede presentar una interferencia o holgura elevadas según la aplicación y el rango de tolerancia. En este caso, el ajuste puede ser libre o ajustado. En el caso de un ajuste libre, habrá mayor holgura y mayor tolerancia (+0.2 mm a +0.5 mm en el caso de agujeros y -0.2 mm a -0.5 mm en el caso de ejes). Por otro lado, el ajuste que tiene menor holgura y menor tolerancia (+0.01 mm a +0.03 mm en el caso de agujeros y -0.01 mm a -0.03 mm para ejes) se conoce como ajuste ajustado.

Ajuste de transición frente a ajuste de holgura e interferencia

En ingeniería mecánica existen tres tipos principales de ajustes:

• ajuste de interferencia
• ajuste de holgura
• ajuste de transición

Todo depende de la aplicación; un ajuste con holgura permite mayor libertad de movimiento para las piezas, mientras que un ajuste con interferencia requiere un ajuste preciso para el ensamblaje. Un ajuste de transición es un punto intermedio entre ambos y se utiliza en aplicaciones que requieren tanto movimiento temporal como posicionamiento seguro. Vea el video para una mejor comprensión.

¿Por qué se utilizan los trajes de transición?

Los ajustes de transición se utilizan en aplicaciones de alta precisión que pueden requerir desmontajes ocasionales. Dado que este tipo de ajustes tienen una holgura mínima o nula, proporcionan estabilidad estructural y permiten cierto movimiento mecánico.

Mejorar la estabilidad del posicionamiento

En este caso, se considerarán ajustes con gran holgura. El espacio que queda dentro del orificio permite que el eje se mueva libremente, pero a costa de la estabilidad de los componentes. Si bien el montaje de las piezas será más sencillo y la fricción será menor, también estarán en constante movimiento. Por ello, en ocasiones, un ajuste de transición resulta más adecuado, ya que proporciona estabilidad sin limitar la movilidad.

Permite el montaje y desmontaje.

El mantenimiento regular de maquinaria compleja puede requerir el desmontaje y montaje ocasional de las piezas. Los ajustes de transición, al ser más fáciles de ensamblar que los ajustes de interferencia, son los más adecuados para este requisito. Si bien puede ser necesario aplicar cierta fuerza para unir las piezas en ajustes de holgura reducida, aún existe suficiente rango de movimiento para desmontarlas cuando sea necesario.

¿Dónde se utilizan los conjuntos de transición?

Este tipo de ajustes de ingeniería se utilizan ampliamente en la industria automotriz y de maquinaria industrial. Algunas industrias, como la aeroespacial y la de fabricación de dispositivos médicos, tienen requisitos específicos que se satisfacen adecuadamente mediante ajustes de transición.

Componentes de posicionamiento y localización

Los ajustes de transición se utilizan habitualmente cuando un componente necesita estar firmemente posicionado y ser capaz de moverse ligeramente cuando sea necesario. Dado que los componentes de posicionamiento suelen tener un componente fijo y una herramienta móvil, los ajustes de transición son muy adecuados para ellos.

Conexiones de eje y cubo

Las conexiones entre eje y cubo son una aplicación común para los ajustes de transición, ya que necesitan mantener el cubo concéntrico al eje con un movimiento mínimo.

Conjuntos de precisión desmontables

Un ajuste de transición es aquel que normalmente se puede instalar y desmontar a mano o mediante métodos mecánicos suaves, como el golpeteo. En circunstancias en las que se requiere estabilidad y repetibilidad de la posición, además de una junta desmontable, se puede considerar un ajuste de transición.

¿Cuáles son las tolerancias de ajuste de transición comunes?

La siguiente tabla muestra las tolerancias de ajuste de holgura comunes según las normas ISO, utilizando un tamaño nominal de 25 mm como comparación:

H7/js6 vs H7/k6 vs H7/m6

Con el mismo orificio H7, H7/js6 es el más holgado, H7/k6 proporciona un ajuste de transición más equilibrado y H7/m6 es el más ajustado con la mayor tendencia a la interferencia.

¿Cómo elegir la talla adecuada?

Responda algunas preguntas. ¿Necesitamos un ajuste preciso o holgado? ¿Las piezas requeridas estarán en constante movimiento o permanecerán fijas? ¿Qué materiales necesita y por qué? ¿Es necesario ensamblar y luego desmontar los distintos componentes? ¿Es esencial ensamblar y desmontar las piezas durante el mantenimiento? Al responder estas preguntas, se puede elegir el ajuste deseado. Por lo tanto, para elegir el ajuste correcto, siga estos pasos:

• Asegúrese de que las funciones del conjunto
• Considere los materiales y las condiciones de operación.
• Determinar la autorización y la interferencia aceptables
• Seleccione la combinación de tolerancia
• Verificar los requisitos de geometría y superficie.
• Evaluar la fabricación, el ensamblaje y los costos.

En la práctica, si necesita diseñar un nuevo producto que incluya orificios y ejes, puede aplicar un sistema común basado en orificios, ya que tanto los ejes como los orificios son nuevos. Sin embargo, si ya dispone de un eje y ahora solo necesita diseñar un orificio, ¿cómo puede elegir el ajuste de transición adecuado? Para que el eje se acople perfectamente al orificio, debe determinar la holgura o interferencia requerida y, a continuación, seleccionar la tolerancia del orificio correspondiente.

Por ejemplo, tienes un pasador estándar y la tolerancia es de pasador de centrado Ø10 m6, si la holgura máxima y la interferencia máxima del H7/m6 pueden cumplir con los requisitos de diseño, debes elegir la tolerancia del orificio H7, de lo contrario, elige otra tolerancia.

¿Cómo se calcula un ajuste de transición?

El ajuste de transición se calcula comparando los límites de tamaño del orificio y del eje, según sus grados de tolerancia. Cada pieza tiene un tamaño máximo y mínimo permitido:

Agujero: Agujero máx = Nominal + ES y Agujero mín = Nominal + EI

Eje: Eje máx = Nominal + es y Eje mín = Nominal + ei

(ES/EI = desviación superior/inferior del orificio; es/ei = desviación superior/inferior del eje, mayúsculas para orificios, minúsculas para ejes).

Cómo calcular la distancia máxima libre

La holgura máxima se produce cuando el orificio tiene su tamaño máximo permitido y el eje su tamaño mínimo permitido. Representa la mayor separación positiva posible entre las piezas de acoplamiento dentro de las tolerancias especificadas. Podemos calcularla mediante:

Holgura máxima = Agujero máx. − Eje mín.

Que es el tamaño límite máximo del orificio menos el tamaño límite mínimo del eje.

Cómo calcular la interferencia máxima

La interferencia máxima se produce cuando el eje tiene su tamaño máximo permitido y el orificio su tamaño mínimo permitido. Representa la mayor superposición posible entre las piezas de acoplamiento dentro de las tolerancias especificadas. Esto se puede determinar mediante:

Interferencia máxima = Eje máx. − Agujero mínimo.

Esta es la diferencia entre el límite superior del eje y el límite inferior del agujero.

Ejemplo de cálculo sencillo de H7/k6

Tomemos como tamaño nominal 25 mm para un ajuste H7/k6. Según la norma ISO 286 :

• Diámetro límite del orificio (H7): Ø25.000 - Ø25.013 mm
• Diámetro límite del eje (k6): Ø25.002 - Ø25.011 mm

Utilizando las fórmulas anteriores, tenemos lo siguiente:
 

Espacio libre máximo = 25.013 − 25.002

= +0.011 mm

Interferencia máxima = 25.011 − 25.000

= +0.011 mm

La holgura de montaje será de -0.011 mm a +0.011 mm. Por lo tanto, el ajuste más ajustado (mín.) será de -0.011 mm y el más holgado (máx.) será de +0.011 mm.

¿Qué factores influyen en la adaptación a una transición?

Existen varios factores que afectan el rendimiento de un ensamblaje de ajuste de transición. Estos incluyen la longitud del ajuste y la superficie de contacto, la expansión térmica y el tratamiento superficial. A continuación, se explican estos efectos:

Longitud de ajuste y área de contacto

La longitud de ajuste se refiere a la longitud de contacto entre dos piezas de ingeniería, mientras que el área de contacto se refiere al área de contacto entre dichas piezas. Estos factores son importantes porque afectan la holgura entre el eje y el orificio debido a la fricción adicional.

Expansión térmica del material

Los distintos materiales reaccionan de forma diferente a los cambios de temperatura. Por ello, es necesario considerar la dilatación térmica de los materiales utilizados para lograr un ajuste óptimo. Si el eje se dilata o se contrae en función del entorno al que está sometido, podrían producirse variaciones en los valores de holgura.

Tratamiento de superficies

El acabado superficial y cualquier proceso de mecanizado posterior (como el recubrimiento, el tratamiento térmico o el galvanizado) pueden aumentar el espesor o modificar el tamaño predeterminado del eje o del orificio. Un recubrimiento aplicado después de registrar las dimensiones de ajuste puede afectar la medición lo suficiente como para convertir una ligera holgura en un ajuste demasiado apretado.

Mecanizado CNC Tuofa para adaptaciones de transición

La empresa de mecanizado CNC Tuofa ofrece precisión y una excelente relación calidad-precio en comparación con las empresas de mecanizado CNC convencionales. En el caso de Tuofa, fabrican según especificaciones con tolerancias de ±0.0002 pulgadas o 0.005 mm en dimensiones críticas, mientras que las dimensiones de tamaño y ubicación tienen una tolerancia de ±0.005 pulgadas (metales) o ±0.010 pulgadas (plásticos/compuestos), salvo que se especifiquen tolerancias más estrictas en el plano según la norma ISO 2768.

Mecanizado del orificio con la tolerancia requerida

Los orificios que se utilizarán para un ajuste de transición deben ser taladrados y escariados en lugar de simplemente perforados, ya que la perforación convencional no permite alcanzar la estricta tolerancia requerida para dicho ajuste. Entre las capacidades de mecanizado CNC que ofrece Tuofa, el taladrado y el escariado se realizan como procesos de acabado para lograr el tamaño de orificio deseado y una superficie lisa.

Mecanizado del eje con la tolerancia requerida

Los ejes suelen someterse primero a un mecanizado preliminar y luego a un mecanizado de acabado para que cumplan con las tolerancias requeridas. Este proceso se aplica a todas las piezas fabricadas con la máquina CNC de Tuofa, ya que permite realizar las dos etapas de mecanizado de forma independiente y eficaz.

Control de la redondez y el acabado superficial

Para lograr una redondez uniforme, se requieren las herramientas adecuadas y equipos debidamente calibrados tanto en las operaciones de torneado como de rectificado. El acabado superficial típico de Tuofa es de al menos 125 Ra, y todas las esquinas redondeadas se desbarban.

¿Cómo se debe especificar un ajuste de transición en un plano?

Estas mediciones deben especificarse de acuerdo con normas universales como la ISO.

Especifique las tolerancias del orificio y del eje.

Se espera que el dibujo especifique claramente la clase de tolerancia ISO tanto del orificio como del eje; por ejemplo, H7/k6 se puede especificar como "Agujero: ⌀25 H7" y "Eje: ⌀25 k6".

Especificar la rugosidad de la superficie y los chaflanes de entrada.

La rugosidad superficial afectará el comportamiento real del conjunto, aunque se encuentre dentro del rango de diámetro especificado. Es importante considerar cualquier tratamiento superficial que pudiera ser necesario, como el recubrimiento y el tratamiento térmico, así como determinar si la tolerancia especificada se aplica antes o después del tratamiento.

• Especifique la rugosidad superficial requerida: por ejemplo, Ra 0.8 μm o Ra 1.6 μm.
• Especifique un chaflán de entrada en el extremo del eje: por ejemplo, C0.5 × 45°.
• Agregue una nota de desbarbado para los bordes de ajuste críticos: como por ejemplo, desbarbar los bordes de acoplamiento.
• Especifique directamente el tamaño del chaflán: por ejemplo, 0.5 × 45°.

Añada tolerancias geométricas solo cuando sea necesario.

El dimensionamiento y tolerancias geométricas (GD&T) se puede aplicar siempre que sea necesario para garantizar que el diseño se transmita correctamente a los ingenieros. Esto puede prevenir posibles errores durante el proceso de fabricación. Se pueden especificar estructuras críticas, por ejemplo:

• Cilindricidad: Se utiliza para superficies de ajuste de precisión largas.
• Rectitud: Evita que una sección transversal ovalada provoque adherencias localizadas.
• Rectitud: Evita que un eje doblado no pueda entrar en el agujero.

Problemas y soluciones comunes en la adaptación a la transición

En lo que respecta a piezas mecanizadas con precisión, especialmente aquellas con tolerancias reducidas, surgen algunos problemas comunes.

Las piezas están demasiado apretadas

Si los componentes encajan demasiado ajustados, puede deberse a una rugosidad superficial excesiva o a algún tipo de recubrimiento. Al medir nuevamente la tolerancia de ambos componentes, se puede identificar la causa del problema.

Espacio libre excesivo después del montaje

Un ajuste excesivamente apretado entre dos componentes ensamblados implica que el orificio o el eje se ha fabricado cerca del límite inferior del rango de tolerancia. También es posible que las piezas se hayan desgastado durante el proceso de fabricación, en cuyo caso podría ser necesario un método de producción alternativo.

Las dimensiones pasan la inspección, pero las piezas siguen atascadas.

Cuando esto ocurre, indica que el acabado superficial o la redondez/rectitud de la pieza influyeron en el ajuste. Un eje o un orificio puede estar dentro de su tolerancia de diámetro en algunos puntos de inspección, pero una ligera variación en la forma de la pieza o en la rugosidad de su superficie puede afectar el ajuste.

Conclusión

Los ajustes de transición requieren un control preciso de las dimensiones del orificio y del eje, ya que pequeñas variaciones pueden provocar que el conjunto pase de tener holgura a tener interferencia. Tuofa revisa el ajuste requerido, el proceso de mecanizado, el estado de la superficie y el método de inspección antes de la producción para ayudar a mantener las tolerancias especificadas desde el prototipo hasta las piezas de producción.

Preguntas Frecuentes

¿Cuál es la diferencia entre un ajuste deslizante y un ajuste de transición?

Los ajustes deslizantes son ajustes con holgura en los que el diámetro del eje es menor que el del orificio, lo que permite un movimiento libre sin posibilidad de interferencia. En cambio, en un ajuste de transición, la holgura o la interferencia pueden variar según la posición de los componentes dentro de sus zonas de tolerancia.

¿Cuáles son las desventajas del ajuste de transición?

El control de tolerancias es más estricto para el ajuste de transición debido a la gran importancia de evitar que quede demasiado flojo o demasiado apretado, lo que incrementaría el costo del mecanizado. Además, existe un factor de incertidumbre, ya que el resultado no se conoce de antemano. La presión de ensamblaje variará de un componente a otro, mientras que el conjunto en sí se vuelve muy sensible a los cambios de temperatura y al acabado debido a las tolerancias más estrictas.

¿Es adecuado un ajuste de transición para piezas móviles?

Absolutamente no. Los ajustes de transición no están diseñados para componentes que deben estar en movimiento continuo. Están pensados ​​principalmente para posicionamiento estático, donde el movimiento es mínimo o nulo. Los ajustes con holgura son adecuados para aquellas condiciones donde hay movimiento, ya que siempre habrá espacio libre.

¿Es H7 un modelo de transición?

No, H7 solo indica la tolerancia del orificio. Un ajuste de transición debe constar de la tolerancia del eje y la tolerancia del orificio, como H7/js6, H7/k6 o H7/m6.