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Tolerancia y acabado superficial

La tolerancia de la chapa no es un único número. El corte, la conformación, la soldadura y el acabado controlan diferentes características con distintos límites, y esos límites no son igual de estrictos. Esta página explica qué proceso controla cada dimensión, cuáles son realmente los límites y cómo los recubrimientos y el material alteran sus números una vez terminada la pieza.

Qué proceso controla cada dimensión

Cuando una dimensión está fuera de tolerancia, la primera pregunta es qué operación la ha generado. La respuesta determina si la solución corresponde al plano, al desarrollo plano, a la útiles de fabricación o a una operación de mecanizado.

CaracterísticaControlada porAlcanzableLímites principales
Perfil de corte / contornoCorte láser±0.05mmEspesor, longitud de corte, aporte de calor, calibración de la máquina
Diámetro del taladroCorte láser±0.05mmVariación del ancho de corte con el espesor; los taladros pequeños tienen menos precisión
Posición del taladroCorte láser + planitud de la chapa±0.1mmDeformación por sujeción, relajación térmica, liberación de tensiones residuales
Ángulo de plegadoPresadora±1°Retorno elástico del material, estado de la herramienta, sobreplegado por el operador
Longitud del alaCálculo del desarrollo plano±0.5mmSuposición del factor K, convención de deductión de plegado
Planitud después de la conformaciónSecuencia de plegadoSegún revisiónRigidez de la pieza, retorno elástico, sujeción durante el plegado
Planitud después de la soldaduraSecuencia de soldadura y sujeciónSegún revisiónContracción de la soldadura, aporte de calor, rigidez de la pieza
Planitud de la cara de selladoMecanizado finalMecanizado según especificaciónRequiere una operación de mecanizado después de la conformación o la soldadura

Regla práctica: si una tolerancia es más estricta que aproximadamente ±0.1mm en una característica conformada, la conformación no la cumplirá de forma fiable. Las opciones son mecanizarla después de la conformación o rediseñar la característica para que el error de conformación no sea determinante.

Elaboración de una cadena de tolerancias realista

Una pieza de chapa pasa por varias operaciones y cada una añade variación. La pieza terminada acumula todas ellas. Los principales factores en un panel conformado y acabado son:

FactorContribución típicaReducible mediante
Variación del espesor del material±5% del nominal en chapa laminadaEspecificar en el plano una clase de tolerancia de espesor
Posición del perfil de corte±0.05mmPoco — esto está cerca del límite del proceso
Cálculo del desarrollo plano±0.2 a 0.5mm por pliegueIndicar el factor K; geometrías más sencillas de un solo pliegue
Variación del retorno elástico±0.5° a 1° por pliegueControl del material, especificación de entrada más estricta
Acumulación del recubrimiento+0.06 a 0.12mm por ladoPelícula más fina o mecanizado después del acabado
Contracción de la soldadura0.3 a 1.5mm en un conjunto soldadoDiseño rígido, secuencia o mecanizado de la cara crítica

En una característica crítica para el ajuste, el enfoque sensato es detener la cadena en la operación que realmente puede controlarla: especifique el mecanizado después de la conformación o el acabado y dimensione esa característica respecto de las superficies mecanizadas, no de la pieza en bruto.

Cómo alteran las dimensiones los recubrimientos

AcabadoAcumulación típica por ladoEfecto dimensional
Recubrimiento en polvo60–120 µmAñade material; además, redondea ligeramente los bordes afilados
Recubrimiento electroquímico15–25 µmMínimo; el recubrimiento dimensionalmente más estable
Galvanizado en caliente60–100 µm más tolerancia de procesoMayor efecto; las roscas y los ajustes estrechos necesitan tolerancia o enmascaramiento
Anodizado (aluminio)5–25 µmPequeño, pero engorda la pieza; dieléctrico, por lo que no puede ser conductor
PasivadoDespreciableSin efecto dimensional; solo tratamiento de superficie
Cepillado / pulidoMaterial retiradoReduce ligeramente la dimensión; la nominal es el tamaño final

El galvanizado suele ser la sorpresa. Como el espesor acumulado es mayor y varía según la geometría de la pieza, los sujetadores galvanizados y los ajustes estrechos necesitan una mayor tolerancia o enmascaramiento. Defínalo en el plano en lugar de hacerlo durante el montaje.

Declaración de la planitud para que ambos lados coincidan

La planitud sin una condición de medición no es un requisito — es un desacuerdo esperando a ocurrir. Deben indicarse tres cosas:

  • Qué caras Planitud — de toda la pieza, o de una superficie nombrada, como una superficie de estanqueidad.
  • En qué longitud La planitud — en 200mm y en 1000mm son requisitos muy diferentes.
  • Condición de apoyo — apoyado en dos puntos, completamente apoyado o libre. Un panel delgado medido sin apoyo nunca cumplirá una cifra derivada de una pieza apoyada.

Dónde sea funcionalmente importante la planitud — una cara de estanqueidad, una superficie de estanqueidad, una interfaz de disipador de calor — la vía fiable es mecanizarla después de la conformación o la soldadura. Esto añade una operación y es mucho más barato saberlo al cotizar que descubrirlo en la primera pieza.

Acabado superficial: qué especificar

Estado de la superficieRa típicoCómo especificarlo
Borde de corte láserRa 3–6 µmEstándar; no necesita indicación salvo que no sea aceptable una franja de decoloración por calor
Desbarbado / canteadoRa 1–3 µm en el bordeEstándar en todos los bordes
Cara rectificada o mecanizadaRa 0.8–1.6 µmIndica la cara, el valor de Ra y cualquier requisito de planitud
Acero inoxidable cepilladoRa 0.5–1.6 µmEspecifica la dirección del grano y qué lado es estético
Recubrimiento en polvoNo se mide como RaEspecifica la norma de color, la cobertura y el rango de espesor, además de qué cara es visible
Cara de estanqueidadTal como se mecanizaIndica la planitud, Ra y si se permite algún canteado en esa cara

Marca el lado estético. En cualquier pieza visible, marca ambas vistas con la cara estética y, en las superficies cepilladas o con acabado de grano, la dirección del grano. Sin esta información, el acabado puede llegar al lado equivocado y la pieza queda desechada — no porque el acabado sea incorrecto, sino porque está en la cara equivocada.

Estrategia de referencia para piezas de chapa

Las piezas de chapa metálica son delgadas, flexibles y a menudo ligeramente alabeadas tras la conformación, lo que hace que la elección del datum sea más difícil de lo que parece. En un panel plegado no se dispone de una superficie plana mecanizada de gran tamaño, por lo que el datum suele ser un borde o un orificio de posicionado.

SituaciónReferencia recomendadaMotivo
Panel plano, sin conformaciónDos caras anchas, opuestas, con un borde como referencia secundariaEstándar; las caras son estables en una pieza plana
Panel dobladoUn orificio de localización y un borde de bridaLas únicas características repetibles de una pieza conformada
La característica debe seguir siendo redonda después de la conformaciónMecanízala después de la conformación y toma las referencias de las características mecanizadasDe lo contrario, el error de conformación desplaza la referencia
Conjunto soldadoAholes de localización en el panel plano y en las caras mecanizadasEl alabeo hace que un borde conformado sea una referencia poco fiable

Errores comunes

#ErrorConsecuenciaEnfoque correcto
1Planitud especificada sin condición de mediciónDisputa interminable; ambas partes tienen técnicamente razónIndica las caras, la longitud y la condición de apoyo.
2Dimensiones de ajuste indicadas antes de especificar el recubrimientoLa pieza no encaja después del acabadoEspecifica el recubrimiento y luego ten en cuenta el espesor acumulado; o acaba y después mecaniza.
3Tolerancia estrecha en un agujero que se deforma al doblarloAgujero ovalado; el sujetador ya no asienta correctamenteEffectúa la operación después de la conformación o deja una tolerancia generosa.
4Tolerancia trasladada sin cambios del material delgado al gruesoInalcanzable; piezas rechazadasAmplía la tolerancia según el espesor o cambia de material.
5Depender del bloque de tolerancias generales para la posición de los agujerosSe acepta un error de posición que debería haberse controladoIndica explícitamente la posición de los agujeros en las características importantes.
6Cara de estanqueidad con un canteado estándar aplicadoLa junta no estanqueizaráMarca la cara de estanqueidad e indica que no debe desbarbarse, o especifica un canteado concreto.
7Pieza galvanizada con agujeros roscados sin enmascararLas roscas ya no encajan en sus elementos de fijaciónEnmascare las roscas, o sobredimensione y vuelva a roscar después de la galvanización.
8La cara estética no está marcadaEl acabado está en el lado incorrecto; la pieza es inservibleMarque ambas vistas, incluida la dirección del grano.

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¿Tiene una tolerancia que parece imposible? Envíe el dibujo. Le diremos si es viable tal como está dibujado, viable con una operación de mecanizado o viable solo con un cambio de diseño — y cuánto cuesta cada opción.

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Preguntas frecuentes
¿Qué tolerancia puedo esperar en una pieza de chapa metal cortada con láser?

La tolerancia estándar del perfil cortado con láser es de más o menos 0.05mm. La posición de los orificios tiene una tolerancia mayor, de más o menos 0.1mm, porque la deformación de la chapa debido alijeramiento y al calor desplaza ligeramente el orificio. El ángulo de doblado tiene una tolerancia de más o menos 1 grado, y la longitud de la pestaña, de más o menos 0.5mm. Una tolerancia de más o menos 0.02mm en el perfil es viable con una geometría favorable, pero se cotiza caso por caso en lugar de anunciarse como estándar.

¿Cuánto cambian mis dimensiones con el recubrimiento en polvo?

Típicamente entre 60 y 120 micrómetros por lado, por lo que una pieza de 1.5mm de espesor nominal pasa a tener aproximadamente 1.7mm tras el recubrimiento. Esto importa en un ajuste deslizante o a presión; en un orificio de holgura con tolerancia sobredimensionada no importa. Especifique el recubrimiento antes de las dimensiones del ajuste para que el proveedor pueda compensarlo, o mecanice la característica crítica después del acabado. La galvanización añade considerablemente más, porque la capa de zinc es mucho más gruesa.

¿Cómo debo especificar la planitud en una pieza de chapa metal?

Indique las condiciones de medición: qué caras, sobre qué longitud y si la pieza está apoyada o libre. Sin esa información, dos partes pueden medir la misma pieza y ambas tener razón. Para una cara de sellado o de junta, especifique la planitud específicamente en esa superficie en lugar de en toda la pieza, y determine si es necesario mecanizar después de soldar o doblar para conseguirla.

¿Qué significa el desborde de arista y necesito especificarlo?

Un pequeño chaflán o radio, normalmente de 0.3 a 0.5mm, aplicado a todas las aristas vivas para que nadie se corte durante la manipulación y para que el recubrimiento tenga algo a lo que adherirse. Se aplica como estándar y está incluido en el precio, por lo que no necesita especificarlo. Sí debe especificar una condición de arista diferente en una cara de sellado, una superficie de junta, un datum de acoplamiento o cualquier arista que toque un operario.

¿Un orificio sigue siendo redondo después del doblado?

Depende de dónde esté. Un orificio alejado de cualquier doblado sigue siendo redondo. Un orificio próximo a una línea de doblado se deforma durante la conformación porque el material se estira y se comprime al doblarse. Mantenga el centro del orificio al menos a un espesor más el radio de doblado de la línea de doblado, y al menos a tres espesores si realmente debe seguir siendo redondo, o traslade la operación después de la conformación.

¿Qué acabado de superficie debo especificar para una pieza estética?

El borde cortado con láser tiene aproximadamente Ra 3 a 6 micrómetros y presenta una ligera banda afectada por el calor. Para un borde visible, especifique el desborde de arista y la dirección del grano. Para una superficie de acero cepillado o pulido, especifique la dirección y el valor de Ra, y espere que el acero inoxidable sea más exigente que el recubrimiento en polvo, para el que normalmente se especifica el color y una norma de cobertura en lugar de una medición de textura.

¿Por qué aumenta la tolerancia en materiales más gruesos?

Porque interviene más calor. Una chapa más gruesa tarda más en cortarse por completo, absorbe más energía y deja más tensión residual, por lo que se deforma más durante el corte y más durante el doblado. El retorno elástico también aumenta con el espesor y la resistencia a la fluencia. La consecuencia práctica es que una tolerancia que resulta cómoda a 1.5mm puede necesitar revisión a 6mm y, en general, no puede aplicarse sin más.

¿Debería poner un bloque de tolerancias generales en mi dibujo?

Sí, para todo lo que no haya indicado expresamente. Utilice una tolerancia general lineal y angular como ISO 2768-m y, a continuación, sustituya las cotas específicas importantes por tolerancias más estrictas. Evite depender del bloque general para la posición de los orificios o la longitud de las pestañas en una pieza doblada, ya que dependen de la conformación y merecen cotas explícitas en lugar de heredar una tolerancia general.