DIMENSIONES,rTOLERANCIAS3Y SUPERFICIESCO NTENIDO DEL CAPÍTULO5.1 Dim ensio nes, to le ra n c ias y atrib utos afines5.1.1 D im ensiones y to leran cias5.1 .2 Otro s a trib utos geo m étricos5.2 Superficies5.2.1 Características d e las superficies5.2 .2 Texturas d e las superficies5.2 .3 Integridad de las superficies5.3 Efecto d e los p roceso s d e m an ufactura5.3.1 Tolerancias y p ro ce sos d e m an u factura5.3.2 Las superficies y los proceso s d e m anufactura% ¿p mAdemás de las propiedades mecánicas y físicas de los materiales, otros factores que determinan el desempeño de los productos manufacturados incluyen las dimensiones y superficies de sus componentes. Las dimensiones son los tamaños lineales o angulares de los componentes especificados en los dibujos de la parte. Las dimensiones son importantes porque determinan la efectividad del ajuste entre los componentes de un producto durante su ensam ble. Cuando se fabrica un com ponente dado es casi imposible y muy costoso hacer las partes con las dimensiones exactas que se dan en los dibujos. En su lugar, admitimos variaciones de las dimensiones y a esas variaciones admisibles les llamamos tolerancia.Las superficies de un componente son también importantes porque afectan el desem peño del producto, el ajuste en su ensamble y el atractivo estético que un producto debe tener para su consum idor potencial. Una superficie es el límite exterior de un objeto con sus alrededores, los cuales pueden ser otro objeto, un fluido, el espacio o una combinación de éstos. La superficie envuelve las propiedades físicas, mecánicas y volumétricas del objeto.En este capítulo analizamos dimensiones, tolerancias y superficies, tres atributos que especifica el diseñador del producto. La realización física de estas especificaciones están determinadas en gran parte por los procesos de manufactura usados para hacer las partes y los productos. En el capítulo 41 consideramos cómo se miden e inspeccionan estos atributos.Sección 5.1 / Dimensiones, tolerancias y atributos afines 875.1 DIMENSIONES, TOLERANCIAS Y ATRIBUTOS AFINESEn esta primera sección, definimos los parámetros básicos usados por los ingenieros de diseño para especificar las dimensiones de las características geométricas en los dibujos de las panes. Los parámetros incluyen dimensiones y tolerancias, planicidad. redondez y angularidad.5.1.1 Dimensiones y toleranciasLa norma ANSI Y14.5M-1982 [3] define la dimensión como “un valor numérico expresado en las unidades apropiadas de medida e indicado en un dibujo y en otros documentos por medio de líneas, símbolos y notas para definir el tamaño o características geométricas, o ambos, de una parte o forma de la pane'’.Las dimensiones en los dibujos de la pane representan dimensiones básicas o nominales de la pane y sus formas. Éstos son los valores que al diseñador le gustaría que tuviera la pane, si ésta pudiera hacerse a un tamaño exacto sin errores o variaciones en el proceso de fabricación. Sin embargo, hay variaciones en los procesos de manufactura, las cuales se manifiestan como variaciones en el tamaño de la pane. Las tolerancias se usan para definir los límites de variación admisible. Citando otra vez la norma ANSI [3], una tolerancia es “la cantidad total en que se admite que una dimensión especificada varíe. La tolerancia es la diferencia entre el límite máximo y el límite mínimo”.Las tolerancias pueden especificarse en varias formas como se ilustra en la figura 5.1. Probablemente la más común es la tolerancia bilateral, en la cual la variación se admite en ambas direcciones, positiva y negativa, por ejemplo:+ 0.0052.500-0 .0 0 5especifica la dim ensión nominal como 2.500 unidades lineales (por ejemplo, pulgadas o m ilímetros), con una variación admisible de 0.005 unidades en cualquier dirección. Las partes que se encuentren fuera de estos límites son inaceptables (véase el capítulo 41). Es posible que una tolerancia bilateral esté desbalanceada: por ejemplo.+ 0.0102.500- 0.005Una tolerancia unilateral es aquella en que la variación con respecto a la dimensión especificada se admite sólo en una dirección, ya sea positiva o negativa, pero no en ambas.FIGURA 5.1 Tres formas de especificar límites de tolerancia para una dimensión nominal de 2.500: (a) bilateral, (b) unilateral y (c) dimensión de los límites. www.FreeLibros.com
88 Capítulo 5 / Dimensiones, tolerancias y superficiesLos siguientes ejemplos representan los dos casos:+ 0.000 + 0.0102.500 y 2.500-0 .0 1 0 -0 .0 0 0Un método alternativo para especificar la variación admisible en una forma de la parte es la dim ensión de los límites, que consiste en especificar las dimensiones admisibles máxima y mínima. Por ejemplo:2.5052.4955.1.2 Otros atributos geométricosLas dimensiones y las tolerancias se expresan normalmente como valores lineales (longitud). También son importantes otros atributos geom étricos de las partes como la planicidad de una superficie, la redondez de una flecha o agujero y el paralelismo entre dos superficies. En la tabla 5.1 se dan definiciones de estos términos.TABLA 5.1 D efiniciones d e atribu to s g eom étricos de las partes.Angularidad. Grado en el cual una sección de la parte, una superficie o eje. forma un ángulo especificado con respecto a una superficie de referencia. Si el ángulo = 90°. entonces el atributo se llama perpendicularidad o cuadratura.Circularidad. Para una superficie de revolución como un cilindro, agujero circular o cono, la circularidad es el grado en el cual todos los puntos en la intersección de la superficie y un plano perpendicular al eje de revolución equidistan de dicho eje. Para una esfera, la circularidad es el grado al cual todos los puntos sobre la intersección de la superficie de ésta y un plano que pasa por el centro son equidistantes a dicho centro. Concentricidad. Grado al cual dos (o más) formas de la parte, como una superficie cilindrica o agujero circular tienen un eje común.Cilindricidad. Grado en el cual todos los puntos en una superficie de revolución, como un cilindro, equidistan del eje de revolución.Planicidad. Grado en el cual todos los puntos de una superficie yacen en un plano único.Perpendicularidad. Grado en el que todos los puntos en la forma de una parte, tales como una superficie.línea o eje forman un ángulo de 90° con respecto a un plano, línea o eje de referencia.Redondez. Lo mismo que circularidad.Cuadratura. Lo mismo que perpendicularidad.Rectitud. Grado en el cual una forma de la parte como una línea o eje es una línea recta.5.2 SUPERFICIESUna superficie es lo que tocamos cuando sostenemos un objeto tal como una parte manufacturada. El diseñador especifica las dim ensiones de la parte relacionando entre sí las varias superficies. Estas superficies nominales que representan el contorno superficial que se intenta dar a la parte, se definen mediante líneas en los dibujos de ingeniería. Las superficies nominales aparecen como líneas absolutamente rectas, círculos ideales, agujeros redondos y otros bordes y superficies que son geométricamente perfectos. Las superficies reales de las partes m anufacturadas están determinadas por los procesos que se usan para fabricarlas. La variedad de los procesos disponibles en manufactura producen amplias variaciones en las características de la superficie y es importante para los ingenieros entender la tecnología de las superficies.Las superficies son im portantes en el aspecto comercial y tecnológico por numerosas razones, existen varias de ellas de acuerdo a las diferentes aplicaciones del producto: 1) razones estéticas.Sección 5.2 / Superficies 89éstas incluyen las superficies que son tersas, libres de arañazos y defectos pueden producir una impresión favorable al consumidor. 2) las superficies afectan la segundad: 3) la fricción y el desgaste dependen de las características de la superficie: 4) las superficies afectan las propiedades físicas y mecánicas, por ejemplo, las grietas superficiales pueden ser puntos de concentración de esfuerzos: 5) las superficies afectan el ensamble de las partes; por ejemplo, la resistencia de las juntas pegadas con adhesivos (sección 30.3) se incrementa cuando las superficies son ligeramente rugosas; y 6) las superficies tersas hacen mejores contactos eléctricos.La tecnología de superficies se ocupa de 1) determinar las características de la superficie. 2) la textura de la superficie, 3) la integridad de la superficie y 4) las relaciones entre los procesos de manufactura y las características de la superficie resultante. Los primeros tres temas se cubren en esta sección; los temas finales se presentan en la sección 5.3.5.2.1 Características de las superficies.Una vista microscópica de la superficie de una parte podría revelar que es menos que perfecta. Las formas de una superficie típica se ilustran en la sección transversal altamente amplificada de la superficie de un metal en la figura 5.2. Aunque nuestro examen está dirigido a las superficies metálicas. nuestros comentarios se aplican a cerámicos y polímeros, con las modificaciones debidas a las diferencias en la estructura de estos materiales. El grueso de la parte, denominada substrato. tiene una estructura granular que depende de los procesamientos previos del metal; por ejemplo, la estructura del substrato del metal está afectada por su composición química, los procesos de fundición usados originalmente en el metal y cualquier operación de deformación, y tratamientos térm icos realizados en la fundición.El exterior de la parte es una superficie cuya topografía es todo menos recta y lisa. En esta sección transversal altamente amplificada, la superficie tiene rugosidad, ondulación y fallas. Aunque aquí no se muestra, también tiene patrones y direcciones que resultan del procesamiento mecánico que la produjo. Todas estas formas geométricas se incluyen en el término textura de la superficie.Inmediatamente por debajo de la superficie hay una capa de metal cuya estructura difiere de la del substrato. Esta podría llamarse la capa alterada y es una manifestación de las acciones que han sido realizadas sobre la superficie durante su creación y posteriormente. Los procesos de manufactura implican energía, usualmente en grandes cantidades, las cuales se aplican a la parte contra su superficie. La capa alterada puede resultar del endurecimiento por trabajo (energía mecánica), calentamiento (energía térmica), tratamiento térmico o incluso energía eléctrica. El metal en esta capa se encuentra afectado por la aplicación de energía y. por consiguiente, también en su microestructura. Esta capa alterada cae dentro del campo de la integridad superficial que se ocupa de la definición, especificación y control de las capas superficiales de un m aterial (metalesFIGURA 5.2 Sección transversal superficial amplificada de la superficie típica de una parte metálica.Capa alteradaSubstrato

Este documento pretende brindar al educando los principios básicos cognitivos y teóricos en los cuales se soporta la transformación de la materia prima utilizada por la humanidad para darle un uso práctico en la sociedad. Para cumplir con este proceso de aprendizaje, el texto trata la naturaleza y la selección de las materias primas, sus propiedades, el diseño del producto y los tipos de procesos a través de los cuales se fabrica.

En la primera unidad se estudian los elementos básicos de los procesos, entre ellos la definición de manufactura, tipos, clasificación, su función económica e importancia en la industria manufacturera. En la segunda, tercera y cuarta unidades se trata la naturaleza de los materiales, tipos y sus propiedades físicas y mecánicas; también se hace referencia a las clases de procesos, así como a los tratamientos térmicos y sus prototipos. Las unidades quinta y sexta se centran en el desarrollo de los procesos de formado y trabajo con metales, el trabajo en caliente y frío, la deformación volumétrica del metal, así como lo pertinente al tratamiento del desprendimiento de viruta. La séptima y octava unidades incluyen las operaciones de ensamble, entre ellas los procesos de soldadura, los métodos de sujeción y ensamble y la operaciones para el procesamiento de superficies. Las unidades restantes abordan los procesos de automatización, el control numérico y la robótica y el planteamiento de funciones de apoyo en los procesos de manufactura.