Cómo elegir el método óptimo de inspección de DI para tubos de pequeño diámetro

Calibres de pasador vs. medición óptica para tubos de piezas pequeñas

Uno de los fundamentos del aprovisionamiento de piezas pequeñas es que tomar decisiones informadas sobre especificaciones tiene un gran impacto en la optimización de la fabricabilidad. Por ejemplo, considerando el uso final de una pieza, puedes determinar qué tolerancias son más críticas y, a su vez, impulsarán la producción y coste de tus piezas.

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Hay muchos factores que pueden afectar a si las piezas cumplirán los requisitos especificados de dimensiones y tolerancias. En este blog, examinamos un factor importante en la optimización de la fabricabilidad de piezas como tubos pequeños — el método para determinar si su diámetro interior (DI) cumple requisitos.

Cómo medir el DI de tubos — y por qué es importante

Los tubos de pequeño diámetro se usan ampliamente en innumerables aplicaciones en una amplia gama de industrias, incluyendo (pero no limitado a):

• Dispositivos médicos
• Electrónica
• Ciencias de la vida
• Investigación física
• Aeroespacial
• Cromatografía
• Medicina veterinaria
• Automoción
• Procesamiento químico

Por ejemplo, tubos de piezas pequeñas a menudo llamados hipodérmicos pueden cortarse de precisión a longitud para dispositivos médicos que requieren resistencia, uniformidad y resistencia a la corrosión. Esto incluye dispositivos para aplicaciones quirúrgicas y terapéuticas mínimamente invasivas como:

• Catéteres
• Endoscopia
• Laparoscopia
• Artroscopia
• Oftalmología
• Biopsias
• Procedimientos dentales
• Recogida de glucosa en sangre
• Ortopedia

Los tubos pequeños para dispositivos médicos están disponibles en diferentes diámetros exteriores (DE), así como diferentes DI y espesores de pared.

El secreto para medir y verificar el DI de estos y otros tubos de pequeño diámetro es acordar de antemano la herramienta y método a usar. Una inspección consistente puede marcar la diferencia entre cumplir especificaciones para aplicaciones muy precisas e incurrir en costes de trabajo adicional.

Veamos dos métodos comunes de inspección del DI de tubos pequeños: calibres de pasador y medición óptica.

El simple pero efectivo calibre de pasador

Tradicionalmente, el diámetro interior de tubos o cilindros de pequeño diámetro se mide usando calibres de pasador, un método de medición de diseño simple y a prueba de fallos. A veces llamados calibres de atributo o límite fijo, los calibres de pasador te permiten inspeccionar una pieza para conformidad y determinar rápidamente si es funcionalmente conforme.

Un calibre de pasador es un pequeño pasador calibrado para insertarse en una pieza para determinar el DI de ajuste a presión y asegurar que el diámetro no es demasiado pequeño. El proceso implica usar una serie de pasadores calibrados con diámetros gradualmente crecientes.

Los pasadores se insertan en el tubo pequeño en secuencia de tamaño para encontrar el pasador mayor que encaja sin estirar el tubo. Según la blandura del material del tubo, puede usarse agua o lubricante para evitar que el pasador se pegue a la superficie del DI.

Para la mayoría de tamaños de tubos de pequeño diámetro con DI de 0,005" a 0,200", los calibres de pasador dan resultados aceptables que pueden correlacionarse. Sin embargo, al ser un método simple de inspección pasa/no pasa, los calibres de pasador no están diseñados para dar un valor de medición para características individuales del diámetro.

Considerando las tolerancias de los calibres de pasador

También es importante tener en cuenta que un calibre de pasador solo puede medir un límite de tolerancia, no tanto más como menos. Además, los calibres de pasador tienen sus propias tolerancias, lo que puede llevar a apilamiento.

Las clases de tolerancia de calibres de pasador las establece el Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST) y usan designaciones de letras como ZZ, Z, Y, X, XX, XXX. La diferencia entre clases es la tolerancia permitida en la fabricación de cada calibre.

En general, cuanto más temprano en el alfabeto (y más letras), menor la tolerancia. Por ejemplo, con calibres de 0,001" a 0,08250", la clase Z tiene tolerancia de no más de 0,0001", mientras la clase X de no más de 0,00004".

Otras limitaciones de los calibres de pasador para medir tubos pequeños

Con DI muy pequeños — digamos, menos de 0,004" — es difícil insertar un delicado calibre de pasador en un tubo de pequeño diámetro sin doblar el tubo o dañar el calibre. Los calibres de pasador sufren desgaste y deben monitorizarse por daños.

Además, los resultados pueden variar de usuario a usuario y no cumplir consistentemente criterios pasa/no pasa. Y para inspeccionar un cilindro muy largo, como tubo de pequeño diámetro de hasta 1,8 m (6') que requiere DI consistente, un calibre de pasador es impracticable.

Una opción más sofisticada para inspeccionar tubos pequeños

Para necesidades más exigentes o tubos de piezas pequeñas con DI que no pueden medirse con calibres de pasador estándar — por ejemplo, diámetros de 0,002" a 0,004" — la medición óptica ofrece una opción más sofisticada para calcular el diámetro de un cilindro o tubo.

El método puede ser simple, como usar una luz para verificar visualmente un tubo por obstrucción o medir un punto justo dentro del extremo. Generalmente, la medición óptica usa un sensor para medir varios puntos alrededor de la circunferencia y dentro del tubo, y luego pasa los números por un algoritmo para determinar si el DI promedio está dentro de tolerancia.

La medición óptica es más precisa que los calibres de pasador y puede medir círculos, arcos y formas más complejas. Es genial para asegurar que líquido fluirá a través de tubos de pequeño diámetro largos (otra aplicación donde un calibre de pasador puede no ser práctico).

Sin embargo, la medición óptica tiene inconvenientes.

Desventajas de la medición óptica vs. calibres de pasador

Un sistema de medición óptica basado en sensor es más costoso que usar calibres de pasador. Además, la óptica solo puede ver hasta cierta profundidad en el tubo y no puede resolver en profundidad en el eje Z, donde un calibre de pasador puede y debe pasar completamente.

Aunque la medición óptica puede asegurar que el diámetro promedio del tubo está dentro de especificaciones, no te dirá si el DI es consistente a lo largo del tubo. Como el sistema promedia lo que "ve", problemas como una protuberancia en el tubo podrían simplemente promediarse.

Sin embargo, como un calibre de pasador necesita pasar por el punto más pequeño del DI, el calibre podría detectar una protuberancia que un sistema óptico no puede medir.

El método óptico también puede no ser lo suficientemente preciso si otra pieza necesita encajar en el tubo, requiriendo que el DI se verifique con calibre de pasador u otro método pasa/no pasa para verificar ajuste.

Además, la medición óptica puede verse afectada por el acabado superficial y limpieza de la pieza medida, así como la repetibilidad de la colocación de la pieza respecto al sensor óptico.

Algunas directrices generales para inspección de tubos de piezas pequeñas

De la misma forma que dedicas tiempo y esfuerzo a determinar dimensiones y tolerancias, debes sopesar cuidadosamente tus opciones al decidir cómo determinar si el DI de tubos pequeños cumple tus especificaciones.

Como siempre, es importante considerar el uso final de la pieza. Por ejemplo, ¿el tubo necesita transportar gas o líquido? Si es así, la medición óptica puede ser la forma más fiable de asegurar que el diámetro es suficiente para permitir flujo de gas o líquido.

Sin embargo, si la longitud del tubo es corta (digamos, bajo 25 mm), un calibre de pasador puede ser perfectamente aceptable. Mientras esté calibrado correctamente y no tenga desgaste o daño, un calibre de pasador te dirá si el DI del tubo corto es demasiado pequeño. Como ventaja, un calibre de pasador es menos costoso que la medición óptica.

Algunas directrices para usar calibres de pasador

Al usar calibres de pasador, debes usar un calibre maestro que hayas calibrado, interna o externamente, y que sea trazable a NIST.

Además, es importante asegurar que tú y tu proveedor usáis la misma calidad de calibre calibrado. Así no incurrirás en coste añadido innecesario por discrepancias falsas al medir el DI de tubos de pequeño diámetro.

Decidir qué clase de tolerancia de calibre de pasador es más apropiada dependerá de dos cosas:

• Qué tan ajustado se mantiene el proceso
• Si un ajuste adicional de los límites de tolerancia usando un calibre de clase inferior aún logra los resultados que necesitas

En caso de duda, tu socio de fabricación puede ayudarte a consultar la tabla de tolerancias del fabricante de calibres para determinar el mejor calibre para tus necesidades.

Especifica tu método de inspección de DI de tubos pequeños por adelantado

También es vital decir a tu socio, por adelantado, qué método planeas usar para inspeccionar tus piezas terminadas. ¿Por qué es tan importante?

Un cliente de Metal Cutting nos proporcionó tubos que el proveedor suministrador había indicado que cumplían el requisito del cliente de 0,015" DI máximo. Sin embargo, cuando el cliente inspeccionó las piezas terminadas, fueron rechazadas porque un calibre de pasador calibrado de 0,015" no entraba en los tubos.

¿Cuál era la discrepancia? El cliente no había especificado que inspeccionaría las piezas usando calibres de pasador, y como las piezas estaban destinadas a transportar líquido, el proveedor de tubos las había inspeccionado usando medición óptica.

Este es un caso donde ves claramente cómo el método de inspección, no solo el DI especificado y la funcionalidad final, debe considerarse. Aunque las piezas eran funcionalmente correctas, fueron rechazadas por no cumplir los requisitos de inspección de DI del cliente.

En resumen, manteniendo abiertas las líneas de comunicación y asegurando que tú y tu socio de fabricación estáis informados, podéis trabajar juntos para cumplir vuestros objetivos de DI de tubos pequeños e pasar inspección con nota.

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