Plásticos para la ingeniería: Tolerancias
INTRO Hoy en día los plásticos alcanzan aplicaciones donde anteriormente solo llegaban los metales. Al realizar este cambio, es conveniente tener en cuenta las propiedades de los plásticos, ya que el comportamiento de estos varía de los metales. Los plásticos presentan un comportamiento visco elástico, el cual hace que las dimensiones de la pieza cambien al ser mecanizada. Presentan una expansión térmica, además de absorber humedad, que también hace que el volumen aumente. Este fenómeno también puede ser causado por la relajación que presenta el material una vez terminado el mecanizado. El problema principal se presenta al no existir tolerancias estandarizadas para estos materiales. Este hecho puede conllevar, en ciertos casos, el rechazo de piezas y el desacuerdo entre proveedor y cliente. La norma ISO 2768 hace referencia a las tolerancias estándar. Estas son las que se detallan a continuación y las que se utilizarán como referencia con los materiales plásticos. Dentro de la amplia gama de plásticos para la ingeniería, existen materiales con una alta estabilidad dimensional. Con estos materiales es posible obtener tolerancias estrechas y parecidas a las obtenibles con materiales metálicos, aunque, dependiendo de varias circunstancias, esto puede suponer incrementos del coste de mecanizado.
Bronymec, S.A. Pol. Ind. Arriaga, 20870 Elgoibar (Gipuzkoa) • Tlf. +34 943 742 807, Fax +34 943 742 354 • comercial@bronymec.com
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TOLERANCIAS Tomaremos como referencia la norma ISO 2768, comúnmente utilizada en la acotación de planos. Esta se divide en dos partes: primeramente, se hace referencia a las tolerancias dimensionales en las cuales se diferencian cuatro niveles: • F -> fina (fine) • M -> media ( médium) • G -> gruesa (rough) • HG -> muy gruesa (very rough)
La segunda parte hace referencia a las tolerancias geométricas (planitud, rectitud, simetría…) donde se diferencian tres tipos: •H •K •L
Nota: Para plásticos se utiliza normalmente una tolerancia de rango “m” RANGO NOMINAL (mm.)
Tolerancia
0.5 3
3 6
6 30
30 120
120 400
400 1000
1000 2000
2000 4000
F M G HG
±0.05
±0.05
±0.10
±0.15
±0.20
±0.30
±0.50
-
±0.10
±0.10
±0.20
±0.30
±0.50
±0.80
±1.20
±2.00
±0.15
±0.20
±0.50
±0.80
±1.20
±2.00
±3.00
±3.00
-
±0.50
±1.00
±1.50
±2.50
±4.00
±6.00
±8.00
Tabla 1: (DIN ISO 2768 T1) Tolerancias para dimensiones lineales, excepto aristas matadas, en mm.
RANGO NOMINAL (mm.)
Tolerancia F M G HG
0.5 - 3
3-6
>6
-
-
-
±0.20
±0.50
±1.00
-
-
-
±0.40
±1.00
±2.00
Tabla 2: (DIN ISO 2768 T1) Tolerancias para dimensiones de radios de curvas y alturas de bisel en mm.
RANGO NOMINAL (mm.)
Tolerancia F M G HG
<10
10 - 50
50 - 120
120 - 400
400
±1º
±30´
±20´
±10´
±5´
±1º30´
±1º
±30´
±15´
±10´
±3º
±2º
±1º
±30´
±30´
Tabla 3: (DIN ISO 2768 T1) tolerancias para dimensiones relacionadas con los ángulos. Bronymec, S.A. Pol. Ind. Arriaga, 20870 Elgoibar (Gipuzkoa) • Tlf. +34 943 742 807, Fax +34 943 742 354 • comercial@bronymec.com
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FORMA Y POSICIÓN RANGO NORMALIZADO (mm.)
Tolerancias
<10
10 30
30 100
100 300
300 1000
1000 3000
F K L
0.02
0.05
0.10
0.20
0.30
0.40
0.05
0.10
0.20
0.40
0.60
0.80
0.10
0.20
0.40
0.80
1.20
1.60
Tabla 4: Tolerancias para rectitud y uniformidad. RANGO NORMALIZADO (mm.)
Tolerancias
<100
H K L
100 300
300 1000
1000 3000
0.80
1.00
1.50
2.00
0.50 0.60 0.60
1.00
Tabla 5: Tolerancias generales para simetría. RANGO NORMALIZADO (mm.)
Tolerancias
<100
100 300
300 1000
1000 3000
H K L
0.20
0.30
0.40
0.50
0.40
0.60
0.80
1.00
0.60
1.00
1.50
2.00
Tabla 6: Tolerancias generales para perpendicularidad.
Nota: El rango más utilizado es “K “ Para casos especiales, se puede optar por una tolerancia H.-> para descentramiento y concentricidad
AJUSTES Como se ha mencionado anteriormente, no es aconsejable trasladar la misma nomenclatura ISO definida para aleaciones metálicas a los plásticos para la ingeniería, por lo que no se recomienda utilizar la seria IT 01-9. Además, cada plástico presenta un comportamiento diferente. Consecuentemente, para determinar la tolerancia adecuada para los materiales plásticos, es necesario conocer el método de mecanizado y el tipo de plástico a utilizar. Los principales plásticos se clasifican en dos grupos principales:
Categoria
Plasticos
Comentarios
A
POM, PET, PTFE + vidrio, PTFE + bronce, PTFE + carbono PC, PVC-U, PVDF, PP-H, PEEK, PEI, PSU, HGW.
Termoplásticos con o sin refuerzo. Baja absorción de humedad.
B
PE-HD, PE-HMW, PE-UHMW, PTFE, PA6, PA6G, PA66, PA12.
Poliamidas con absorción de humedad.
Tabla 7: clasificación de los plásticos. Bronymec, S.A. Pol. Ind. Arriaga, 20870 Elgoibar (Gipuzkoa) • Tlf. +34 943 742 807, Fax +34 943 742 354 • comercial@bronymec.com
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PARA PIEZAS TORNEADAS TOLERANCIAS ISO (IT)
RANGO (mm.) 1-3 3-6 6-10 10-18 18-30 30-50 50-80 80-120 120-180 180-250 250-315 315-400 400-500
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
6
10
14
25
40
60
100
140
250
7400
600
8
12
18
30
48
75
120
180
300
480
750
9
15
22
36
58
90
150
220
360
580
900
11
18
27
43
70
110
180
270
430
700
1100
13
21
33
52
84
130
210
330
520
840
1300
16
25
39
62
100
160
250
390
620
1000
1600
19
30
46
74
120
190
300
460
740
1200
1900
22
35
54
87
140
220
350
540
870
1400
2200
25
40
63
100
160
250
400
630
1000
1600
2500
29
46
72
115
185
290
460
720
1150
1850
2900
32
52
81
130
210
320
520
810
1300
2100
3200
36
57
89
140
230
360
570
890
1400
2300
3600
40
63
97
155
250
400
630
970
1550
2500
4000
Tabla 8: Tolerancias básicas en µm (DIN ISO 286).
PARA PIEZAS DE FRESADORA TOLERANCIAS ISO (IT)
RANGO (mm.) 1-3 3-6 6-10 10-18 18-30 30-50 50-80 80-120 120-180 180-250 250-315 315-400 400-500
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
6
10
14
25
40
60
100
140
250
400
600
8
12
18
30
48
75
120
180
300
480
750
9
15
22
36
58
90
150
220
360
580
900
11
18
27
43
70
110
180
270
430
700
1100
13
21
33
52
84
130
210
330
520
840
1300
16
25
39
62
100
160
250
390
620
1000
1600
19
30
46
74
120
190
300
460
740
1200
1900
22
35
54
87
140
220
350
540
870
1400
2200
25
40
63
100
160
250
400
630
1000
1600
2500
29
46
72
115
185
290
460
720
1150
1850
2900
32
52
81
130
210
320
520
810
1300
2100
3200
36
57
89
140
230
360
570
890
1400
2300
3600
40
63
97
155
250
400
630
970
1550
2500
4000
Tabla 9: Tolerancias básicas en µm (DIN ISO 286).
Para polímero del grupo B. Para polímeros del grupo A.
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Todos los datos que se expresan sobre las tolerancias son bajo condiciones ambientales de 23°C y una humedad relativa del 50%. Cualquier variación de estas condiciones, afectará al material.
En la siguiente tabla se presentan los coeficientes de elongación de algunos materiales plásticos: Abreviatura
Coef. de elongación α10-5.K-1
PA 6 G
7
Influencia de la temperatura en las dimensiones de los piezas plásticas.
PA 6 G-CC
8
PA 6 G + Öl
7
Generalmente se da una elongación del 0.1% por cada 10K de diferencia.
PA 6/12 G
8
PA 12 G
10
Las poliamidas son capaces de absorber agua, por lo que se debe considerar que por cada 1% de humedad absorbida, existirá una elongación de 0.15-0.2%.
PA 6
9
PA 6 GF30
3
PA 66
10
Teniendo en cuenta el coeficiente de elongación de cada material, se puede deducir un valor próximo de elongación y cambio de volumen.
PA 12
12
POM –C
10
POM –C-GF30
2.5
Ecuación para los cambios en la elongación.
∆l = l x α x (v1 – v2)
[mm.]
Donde:
∆l = elongación prevista. l = longitud original. α = coeficiente de elongación correspondiente al material. v1 = temperatura de instalación. v2 = temperatura de uso Ecuación para cambios en el volumen.
∆V = V x α x (V1 – V2) [mm3] β=3xα
PET
7
PET –GL
8
PTFE
19
PTFE –GF25
13
PTFE –K25
11
PTFE – B40
10
PE – HMW
18
PE – UHMW
18
PEEK
4
PEEK – GL
3
PSU
6
PEI
6
Tabla 9: Coeficientes lineales de elongación en varios plásticos.
Donde:
∆v = cambio en el volumen previsto. v = volumen original en mm3. α = coeficiente de elongación correspondiente al material. β = coef. de expansión volumétrica correspondiente al material. v1 = temperatura de instalación. v2 = temperatura de operación. Si, a pesar de estas recomendaciones generales, el cliente decide definir tolerancias más ajustadas a las aquí indicadas, y dependiendo de la gama de material, podríamos decirle cuál es la tolerancia más estrecha que técnicamente podríamos garantizar
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