Tolerancia de planitud en GD&T

¿Importa la planitud en la producción de piezas pequeñas?

La planitud de la superficie es uno de los estándares de Tolerancia y dimensionamiento geométrico (GD&T) que se utiliza para comunicar cómo se debe fabricar una pieza. También puede ser una consideración importante a la hora de optimizar la capacidad de fabricación.

Junto con el posicionamiento, la cilindricidad y otras características de tolerancia geométrica, la tolerancia de planeidad se puede indicar en un dibujo de ingeniería para ayudar a garantizar que las piezas de metal que se produzcan tendrán tanto la forma correcta como la funcionalidad deseada.

¿Qué es la planitud de la superficie?

La planitud es una medida de la forma de una superficie comparada contra sí misma, lo que indica que todos los puntos a lo largo de la superficie se encuentran en el mismo plano. Simbolizado en GD&T por un paralelogramo, la planitud le permite limitar la ondulación o la variación en una superficie sin ajustar su tolerancia dimensional.

La característica de planitud es útil para ayudar a garantizar un desgaste uniforme en una superficie. También es útil cuando dos superficies deben quedar al ras y formar un sello hermético, como con dos superficies atornilladas con una junta en el medio.

¿Qué es la tolerancia a la planitud?

La zona de tolerancia de planitud es el área entre dos planos paralelos, en la que la superficie en cuestión debería encajar para calificar como "plana". La tolerancia de planitud sería la distancia permitida entre esos planos paralelos.

Mirándolo de otra manera, la zona de tolerancia son los puntos aceptables más alto y más bajo (±) en el plano de la superficie que se está midiendo.

Planitud versus rectitud

La planitud, entonces, es una característica de un objeto tridimensional (3D) tal como existe entre los dos planos paralelos que delimitan su zona de tolerancia.

La rectitud de la superficie, por otro lado, es bidimensional (2D). Su zona de tolerancia existe entre dos líneas paralelas y es un indicador de planitud a lo largo de una línea en la superficie de una pieza.

También existe la rectitud del eje, una característica con la que tratamos a menudo aquí en Metal Cutting Corporation. La rectitud del eje controla cuánto arco o curva se permite en el eje de una pieza. (Lea más sobre cómo medir la rectitud).

Planitud versus paralelismo

A diferencia de la planitud, que no considera ningún otro dato o característica, el paralelismo compara la orientación de superficies opuestas. Si bien también existe el paralelismo de ejes, en GD&T se utiliza con mayor frecuencia para controlar el paralelismo entre dos superficies o características.

El paralelismo se puede usar cuando dos superficies necesitan trabajar sincronizadas y a una distancia constante entre sí. También se puede usar cuando tiene una pieza que debe encajar entre dos planos que deben hacer referencia entre sí.

Planitud versus perpendicularidad

A diferencia de la planitud en el plano de una sola superficie, la perpendicularidad compara la orientación de las superficies contiguas. En GD&T, la tolerancia de perpendicularidad generalmente se usa para controlar dos superficies de 90° o un eje en relación con un punto de referencia particular en un cilindro.

En Metal Cutting, normalmente medimos la perpendicularidad en términos de una pieza en relación con su corte final, comparando el lado de una varilla, tubo o alambre con el corte final que colocamos en esa parte. (Lea más sobre medir la perpendicularidad).

¿Cómo se mide la planitud?

La planitud es notoriamente difícil de medir. En primer lugar, realmente no existe tal cosa como "perfectamente plana" (¡o "perfectamente" cualquier cosa!).

En segundo lugar, medir la planitud de la superficie del extremo cortado en piezas muy pequeñas, como tubos con un diámetro de 0,040" (1,016 mm) y otras piezas diminutas que normalmente producimos aquí en Metal Cutting, es prácticamente imposible.

En tercer lugar, la planitud de una pieza no se puede medir colocándola sobre una mesa y pasando un medidor de altura sobre la pieza. Esto se debe a que la tabla sería parte de los datos y, por lo tanto, estaría midiendo el paralelismo, no la planitud.

En su lugar, debe asegurarse de que los puntos a lo largo de la superficie de la pieza estén dentro de la zona de tolerancia de planeidad, comparando la superficie con dos planos paralelos imaginarios.

Las máquinas de medición por coordenadas (CCM) permiten un tipo de medición 3D, creando planos virtuales con los que se puede comparar el perfil de la superficie de una pieza. Por lo tanto, se puede usar un CCM para medir puntos a lo largo y ancho de una pieza para verificar que toda la superficie esté dentro de la tolerancia de planeidad.

Alternativas a la planitud en pequeñas piezas metálicas

En Metal Cutting, donde producimos miles de varillas, tubos y alambres cortados a medida todos los días, no solemos trabajar con tolerancia de planitud para las superficies que cortamos, debido a sus tamaños muy pequeños.

En cambio, nuestros clientes generalmente están más preocupados por el paralelismo, los ángulos y la perpendicularidad del corte final que por la planitud de la superficie. Además, nuestros clientes buscan cortes finales sin rebabas, especialmente con piezas que necesitan acoplarse con otras piezas.

Sin embargo, en ocasiones los clientes nos piden que los ayudemos a lograr una tolerancia de planeidad específica, por ejemplo, en piezas que tienen un área de superficie más grande, que han sido maquinadas o que fueron prefabricadas y suministradas por los clientes para un acabado adicional.

En estos casos, hacemos un buen uso de nuestro equipo de pulido para lograr superficies lisas y planas que cumplan con las especificaciones del cliente.

¿Cómo verificamos la tolerancia a la planitud?

En Metal Cutting, normalmente fijamos la pieza de modo que la superficie a medir esté nivelada; lo confirmamos encontrando tres puntos opuestos en la superficie de la pieza que tienen la misma altura.

Luego, colocamos un medidor de altura en otros puntos de la pieza para notar cualquier diferencia y verificar que toda la pieza cumpla con las especificaciones de planeidad.

También podemos usar nuestro sistema OGP SmartScope para medir múltiples puntos aleatorios a lo largo del plano de la superficie de una pieza para asegurarnos de que los puntos más alto y más bajo estén dentro del rango de tolerancia permitido.

¿Existen estándares para la tolerancia a la planitud?

Sin duda, la tolerancia a la planitud es importante para algunas aplicaciones.

En enero de 2019, Apple promocionó la estrecha tolerancia a la planitud de sus nuevos modelos iPad Pro. La compañía dijo que el nuevo iPad Pro fue fabricado para "[permitir] no más de 400 micrones de desviación a lo largo de cualquier lado, menos del grosor de cuatro hojas de papel".

Junto con el uso de mecanizado CNC para crear una carcasa de plástico y aluminio más resistente, la tolerancia de planitud más estricta fue parte de la respuesta de Apple a las quejas sobre problemas de flexión en varios dispositivos.

En la fabricación de piezas pequeñas, ASTM International y otras organizaciones publican normas para tolerancias de planitud para acero, aluminio y otros materiales, en formas que van desde placas, láminas y barras hasta alambres, varillas y tubos.

Utilizar GD&T para obtener especificaciones precisas

Para la gama completa de funciones de GD&T, desde el paralelismo, la perpendicularidad y la angulosidad hasta la circularidad, la rectitud y la planitud, el objetivo de Metal Cutting es siempre mantener la producción rentable y, al mismo tiempo, ofrecer la mejor calidad para los productos de nuestros clientes.

Al proporcionar especificaciones detalladas y completas por adelantado, incluidas tolerancias claras y cuidadosamente pensadas para la planitud de la superficie y otras características importantes, puede desempeñar un papel verdaderamente vital en la optimización de la capacidad de fabricación y ayudarnos a administrar los costos y la calidad.