Tabla de tolerancia de ajuste a presión: ajustes de interferencia, designaciones ISO y ajustes de rodamientos

Un orificio H7 y un eje p6 con un tamaño nominal de 25 mm le brindan entre 1 y 35 micras de interferencia. Ese único número, no el par de letras escrito en el dibujo, decide si un cubo de engranaje mantiene el torque o comienza a girar en el eje después del primer ciclo de calentamiento. Existe una tabla de tolerancia de ajuste a presión para ayudarle a encontrar ese número de forma rápida y confiable.

Primero, la conclusión: lea la tabla para conocer el rango de interferencia, luego pruebe ese rango con la carga, el material y la temperatura de trabajo. Los gráficos rara vez fallan por sí solos. Los ajustes fallan cuando alguien copia una nota H7/p6 de un dibujo antiguo y la aplica a una carcasa de aluminio de paredes delgadas que funciona a 90 C.

Qué contiene realmente una tabla de tolerancia de ajuste a presión

Un gráfico estándar, ya sea que siga la norma ISO 286 o el antiguo sistema ANSI B4.2, se construye a partir de cuatro datos:

• Banda de tamaño nominal, como 18 a 30 mm o 30 a 50 mm. Los límites cambian en cada límite de banda, por lo que la banda importa tanto como la letra.
• Carta de clase de tolerancia. Las letras mayúsculas describen agujeros como H, K, N, P y S, mientras que las letras minúsculas describen ejes como h, k, n, p y s.
• Número de grado de tolerancia. El número es el grado IT y establece el ancho de la zona de tolerancia. Con 25 mm, IT6 abarca 13 micras y IT7 abarca 21 micras.
• Desviaciones en micras, medidas desde la línea nominal o cero. La desviación superior se sitúa por encima de la línea y la desviación inferior por debajo.

Lo que el gráfico omite es igualmente importante. Se supone una temperatura de referencia de 20 C, superficies limpias y piezas redondas y rígidas. El error de redondez, la rugosidad de la superficie, el espesor del revestimiento y la expansión térmica en servicio se encuentran fuera de la tabla y cada uno de ellos puede desplazar una junta en más del ancho de tolerancia total impreso en la página.

Cómo leer la interferencia directamente fuera del gráfico

Tome una junta de 25 mm nominal con un orificio H7 y un eje p6. El gráfico muestra estas desviaciones:

• Orificio H7: 0 a 21 micras, por lo que el diámetro interior mide 25.000 a 25.021 mm
• eje p6: 22 a 35 micras, por lo que el eje mide 25.022 a 25.035 mm

La interferencia mínima es el eje más pequeño menos el orificio más grande: 25,022 menos 25,021 equivale a 0,001 mm o 1 micrón. La interferencia máxima es el eje más grande menos el orificio más pequeño: 25,035 menos 25,000 equivalen a 0,035 mm, o 35 micras.

Ese suelo de 1 micra es el punto débil del H7/p6. Un orificio ligeramente ovalado, una rebaba en el bisel de plomo o un eje que funcione 5 C más caliente que la carcasa pueden borrarlo por completo. H7/p6 se adapta a un par moderado en piezas rígidas de acero ensambladas una vez. Cuando se necesita un poder de sujeción real, suba la secuencia de letras a r6 o s6 y acepte la mayor fuerza de ensamblaje que viene con ella.

Valores del gráfico de tolerancia de ajuste a presión en un tamaño nominal de 25 mm

La siguiente tabla enumera las combinaciones extraídas con mayor frecuencia de una tabla de tolerancias de ajuste a presión en la banda de 18 a 30 mm. La interferencia se calcula de la misma manera que en el ejemplo anterior, y los valores negativos significan que queda espacio libre después del ensamblaje.

Dos filas merecen una segunda mirada. En primer lugar, H7/k6 se describe a menudo como un ajuste a presión en los talleres, pero su resultado mínimo es de 19 micrones de holgura, lo que lo convierte en un ajuste de transición que aún puede deslizarse con un par bajo. En segundo lugar, P7/h6 produce el mismo rango de interferencia que H7/p6 mientras mantiene el eje con una desviación h fija, lo cual es útil cuando un eje rectificado lleva varios cubos.

Base del agujero o base del eje: en qué sistema se basa el gráfico

La mayoría de los gráficos están impresos en base a orificios, lo que significa que el orificio mantiene una desviación H fija y la letra del eje hace el trabajo. Esto se adapta a la producción porque las herramientas de escariado, mandrinado y perforación son más fáciles de mantener en un tamaño fijo que de ajustar para cada junta en el dibujo.

La base del eje invierte la lógica: el eje permanece en hy la letra del agujero cambia. Ambos sistemas pueden generar interferencias idénticas, por lo que la elección suele depender de qué pieza es más barata de mecanizar hasta un tamaño controlado en todo el conjunto.

Qué comprobar antes de comprometerse con un ajuste

• Carga y par. La interferencia debe transmitir el torque únicamente a través de la fricción, y la presión de contacto requerida aumenta con el torque mientras disminuye con la longitud y el diámetro de la junta.
• Par de materiales. Un eje de acero en un cubo de aluminio o hierro fundido se comporta de manera diferente que el acero sobre acero, porque el material más blando cede antes y se mueve más con el calor.
• Espesor de la pared. Los cubos delgados se deforman hacia adentro durante el prensado, lo que reduce la interferencia efectiva y puede ovalizar el orificio.
• Temperatura de trabajo. El acero se expande alrededor de 11,5 microdeformaciones por grado C y el aluminio alrededor de 23. Un aumento de 60 C en un cubo de aluminio presionado sobre un eje de acero puede consumir aproximadamente 17 micrones de interferencia a 25 mm.
• Método de montaje. Una prensa hidráulica, un calentador de inducción o una contracción por congelación toleran diferentes niveles de interferencia, y el ensamblaje térmico siempre permite más interferencia que el prensado en frío.

Los ajustes de rodamientos utilizan las mismas reglas con diferentes números

Los rodamientos son el lugar donde una tabla de tolerancias de ajuste a presión se encuentra con la producción real, porque un anillo de rodamiento ya está fabricado según su propia tolerancia. Un rodamiento rígido de bolas con un diámetro interior de 25 mm de clase de precisión normal tiene una desviación del diámetro interior de 0 a menos 10 micras, no de 0 a menos 21 como un orificio H7 general. Por lo tanto, la unión debe calcularse entre la desviación del eje y la desviación del orificio del rodamiento.

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Un eje k5 de 25 mm mide de 2 a 11 micras. Contra un diámetro interior de 0 a menos 10 micrones, la junta aterriza entre 2 y 21 micrones de interferencia, lo que es un ajuste a presión ligero y confiable para un anillo interior giratorio bajo carga normal. El lado de la carcasa se comporta de manera diferente: un orificio H7 generalmente deja un pequeño espacio libre, y ese espacio libre es intencional, ya que un anillo exterior no posicionado debe tener libertad para deslizarse ligeramente a medida que el eje crece con el calor.

Los ajustes de los anillos también interactúan con la geometría del rodamiento de una manera que nunca lo hace un cubo simple. En un eje de acero sólido, un ajuste de interferencia reduce el juego interno aproximadamente entre un 70 y un 80 por ciento del valor de interferencia, por lo que un ajuste de 20 micrones elimina aproximadamente 15 micrones de juego. Esta es la razón por la cual un rodamiento que gira libremente en el banco puede sentirse apretado una vez asentado, y por eso el tema de juego interno y precarga pertenece al lado de la tabla de ajuste en cualquier escritorio de ingeniería.

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Los diseños de contacto angular de doble fila reaccionan de la misma manera y el efecto se agrava cuando dos filas comparten el mismo anillo. Un ajuste apretado que fuera aceptable para una sola hilera puede empujar una unidad de dos hileras a la precarga y elevar la temperatura de funcionamiento, por lo que las tolerancias del eje y del alojamiento deben confirmarse antes de pedir el rodamiento en lugar de después de la primera prueba.

Problemas comunes de ajuste a presión y sus causas

• Excoriación y rayado durante el prensado, generalmente por rugosidad de la superficie, lubricante insuficiente o falta de bisel de plomo.
• Emplatando sorpresas. El cromo duro o el níquel añaden aproximadamente de 5 a 20 micrones por superficie, por lo que un eje que estaba dentro de la tolerancia antes del enchapado convierte un ajuste a presión en un atasco.
• Interferencia perdida en el servicio, causada por expansión térmica diferencial, fluencia y fluencia local, con bujes de aluminio como víctimas habituales.
• Error de medición. Un micrómetro o medidor de diámetro interior calibrado a 20 C lee una pieza medida a 30 C con un tamaño de aproximadamente 3 micras en un eje de acero de 25 mm, lo que es suficiente para realizar un ajuste marginal.

Especificación e inspección del ajuste en el taller

Escriba tanto la clase como el resultado esperado en el dibujo: una nota H7/p6 más el rango de interferencia calculado de 1 a 35 micras no deja nada a la interpretación. Cuando la unión esté relacionada con la seguridad, agregue una nota de que se debe verificar la fuerza de empuje de un conjunto de muestra.

La inspección debe realizarse a una temperatura estable, utilizando un micrómetro en el eje y un medidor de aire o un medidor de diámetro en la carcasa, comprobando la redondez en dos planos. Lubrique antes de presionar, mantenga la carrera de la prensa lenta y cuadrada, y trate una junta que ya haya sido presionada dos veces como una junta debilitada en lugar de una junta reutilizable.

Preguntas sobre la tabla de tolerancia de Press Fit

¿Qué tolerancia se utiliza para un ajuste a presión?

No existe un valor único. Con un tamaño nominal de 25 mm, H7/p6 proporciona de 1 a 35 micrones de interferencia y H7/s6 proporciona de 14 a 48 micrones. Los orificios de los rodamientos siguen sus propias tolerancias de clase, por lo que esas juntas se calculan por separado.

¿Cuánta interferencia se necesita?

Suficiente para soportar el par por fricción, más margen para pérdidas de temperatura y redondez. La maquinaria ligera suele utilizar de 5 a 20 micras a 25 mm, mientras que las juntas industriales pesadas suelen tener más de 30 micras.

¿Por qué falla un ajuste a presión incluso cuando se siguió el cuadro?

Porque la tabla describe piezas redondas y limpias ideales a 20 C. El espesor del revestimiento, la ovalidad, el crecimiento térmico y el ensamblaje repetido son las razones habituales por las que un valor correcto de la tabla aún produce una junta floja o agarrotada.

Trate la tabla de tolerancia de ajuste a presión como el comienzo de una decisión en lugar de la decisión en sí. Elija la banda de tamaño, lea el rango de interferencia, reste la temperatura, la condición de la superficie y el espesor de la pared y solo entonces ajuste el ajuste al dibujo. En los equipos rotativos, el ajuste del anillo y el juego interno deben elegirse juntos, porque esa combinación decide si una máquina funciona silenciosamente durante años o regresa al taller para volver a trabajarla.