Subsidio (ingeniería)

En ingeniería y mecanizado , una tolerancia es una desviación planificada entre una dimensión exacta y una dimensión nominal o teórica , o entre una dimensión intermedia y una dimensión final prevista. El concepto abstracto unificador es que una cierta cantidad de diferencia permite algún factor conocido de compensación o interferencia. Por ejemplo, se puede dejar un área de exceso de metal porque es necesario para completar el mecanizado posterior. A continuación se enumeran los casos comunes. Una tolerancia, que es una desviación planificada de un ideal, se contrasta con una tolerancia , que tiene en cuenta las desviaciones esperadas pero no planificadas.

El margen es básicamente la diferencia de tamaño entre los componentes que trabajan juntos. El margen entre las piezas que se ensamblan es muy importante. Por ejemplo, el eje de un automóvil debe apoyarse en un cojinete, de lo contrario se caerá al suelo. Si no hubiera espacio entre el eje y el cojinete, habría mucha fricción y sería difícil hacer que el automóvil se moviera. Si hubiera demasiado espacio, el eje saltaría dentro del cojinete. Es importante que el margen entre el eje y el cojinete sea correcto para que el eje gire de manera suave y fácil sin sacudidas.

• Las dimensiones externas (como la longitud de una barra) pueden cortarse intencionalmente de un tamaño mayor, o las dimensiones internas (como el diámetro de un orificio) pueden cortarse intencionalmente de un tamaño menor, para permitir un cambio dimensional predecible después de futuras operaciones de corte, rectificado o tratamiento térmico . Por ejemplo:
  • El diámetro exterior de un pasador se puede rectificar a 0,0005 pulgadas (0,013 mm) de mayor tamaño porque se sabe que el tratamiento térmico posterior del pasador hará que se contraiga 0,0005 pulgadas (0,013 mm).
  • Se puede perforar un orificio de 0,012 pulgadas (0,30 mm) menos de lo necesario para dejar espacio para el material que se eliminará mediante el escariado posterior .
• Las dimensiones exteriores (como el diámetro del eje de un vagón de ferrocarril) pueden cortarse intencionalmente más grandes, o las dimensiones interiores (como el diámetro del cubo de la rueda de un vagón de ferrocarril) pueden cortarse intencionalmente más pequeñas, para permitir un ajuste por interferencia (ajuste a presión) .
• Se puede fundir una pieza intencionalmente demasiado grande cuando se desea mecanizar posteriormente la superficie. Esto garantiza que se elimine la rugosidad que deja el proceso de fundición y se produzca una superficie mecanizada lisa. Esta tolerancia de mecanizado puede ser, por ejemplo, de 1 mm, pero esto depende del tamaño de la pieza y de la precisión del proceso de fundición.
• Un segmento de cadena puede tener un tamaño demasiado grande, de modo que al final de su vida útil (alrededor de 20 años), la cadena corroída aún tenga un diámetro superior al mínimo requerido para cumplir con la resistencia mínima a la rotura. Esto se denomina tolerancia a la corrosión y tiene en cuenta las moléculas de acero perdidas por oxidación, erosión y desgaste, y la corrosión influida por microbios .

A menudo, los términos tolerancia y tolerancia se utilizan de forma incorrecta y se intercambian incorrectamente en contextos de ingeniería. Esto se debe a que ambas palabras generalmente pueden relacionarse con el concepto abstracto de permiso, es decir, de un límite a lo que es aceptable. Sin embargo, en ingeniería, se aplican significados separados, como se explica a continuación.

• Una tolerancia es el límite esperado de desviación no intencional aceptable de una dimensión nominal o teórica. Por lo tanto, un par de tolerancias, superior e inferior, define un rango dentro del cual una dimensión real puede estar dentro de la cual aún es aceptable.

Por el contrario,

• Una tolerancia es una desviación planificada de la dimensión nominal o teórica. En otras palabras, es una diferencia prevista entre las condiciones máximas del material de las piezas acopladas. ^[1]

Un ejemplo del concepto de tolerancia es que el eje de una máquina debe tener exactamente 10 mm de diámetro: 10 mm es la dimensión nominal . El ingeniero que diseña la máquina sabe que, en realidad, la operación de rectificado que produce el diámetro final puede introducir una cierta cantidad pequeña, pero inevitable, de error aleatorio. Por lo tanto, el ingeniero especifica una tolerancia de ±0,01 mm ("más o menos" 0,01 mm).

Siempre que el operador de la rectificadora pueda producir un eje con un diámetro real de entre 9,99 mm y 10,01 mm, el eje será aceptable. Comprender cuánto error es predecible en un proceso y cuánto es fácilmente evitable; cuánto es inevitable (o cuya evitación es posible pero simplemente demasiado costosa para justificarla); y cuánto es verdaderamente aceptable requiere un considerable criterio, inteligencia y experiencia.

Se puede mostrar un ejemplo del concepto de tolerancia en relación con el orificio en el que debe entrar este eje. Es evidente que no se puede asegurar que el eje antes mencionado entre libremente en un orificio que también tiene 10 mm con la misma tolerancia. Podría ser así si el diámetro real del eje es de 9,99 mm y el diámetro real del orificio es de 10,01 mm, pero no sería así si, por el contrario, el diámetro real del eje es de 10,01 mm y el diámetro real del orificio es de 9,99 mm.

Para asegurarse de que habrá suficiente espacio libre entre el eje y su orificio, teniendo en cuenta la tolerancia, se introduce intencionalmente un margen en las dimensiones especificadas. El diámetro del orificio podría especificarse como 10,03 mm con una tolerancia de fabricación de ±0,01 mm ("más o menos" 0,01 mm). Esto significa que el diámetro de orificio más pequeño aceptable será 10,02 mm, mientras que el diámetro de eje más grande aceptable será 10,01 mm, lo que deja un "margen" de 0,01 mm. El espacio libre mínimo entre el orificio y el eje será entonces de 0,01 mm. Esto ocurrirá cuando tanto el eje como el orificio estén en la condición máxima del material .