INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL

Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica

Unidad profesional Ticomán

INGENIERÍA AERONÁUTICA

METROLOGIA

INVESTIGACIÓN

PRIMER PARCIAL

Grupo: 4AM1

Turno: Matutino

Integrantes del equipo:

ADOLFO JAIMES GUERRERO

FRANCISCO GABRIEL LOPEZ HERNANDEZ

MIGUEL ANGEL HERNANDEZ ROSAS

MARTINEZ RODRIGUEZ ABRAHAM

CONCEPTOS:

Redondez

Perfil

Pasa no pasa

Rugosidad: tolerancias unilaterales y bilaterales

Bloques patrón

1

REDONDEZ.

Se define Redondez como “la desviación de una redondez ideal que es determinada por la diferencia entre los radios mayor y menor del contorno medido de un mensurando y lo que se mide en redondez son variaciones de radio.

El resultado de cualquier medición de redondez es la concordancia a un círculo, y el centro de este círculo a su vez estará definido de cuatro formas posibles y en cualquiera de los cuatro casos el círculo estará definido como el lugar geométrico donde todos los puntos del contorno tienen la misma desviación de radio.

El símbolo convenido para redondez es un círculo y se deben especificar los planos en los cuales se realizaron las mediciones, así como el tipo de filtro y el palpador empleado. También se incluye la incertidumbre expandida obtenida en las mediciones y el factor de cobertura que generalmente es de k=2, correspondiente a un nivel de confianza del 95%.

MEDICION DE LA REDONDEZ.

Cualquier línea circunferencial debe estar contenida dentro de la zona de tolerancia formada entre dos círculos coplanares con una diferencia en radio de “t”

2

PERFIL:

El perfil es una superficie de control. Es una herramienta de tolerancia poderosa y universal. Sirve para controlar el tamaño y forma de un rasgo o el tamaño, forma, orientación, y localidad de un irregular-forma rasgo. El perfil tolerancia  controla la orientación y localidad de rasgos con formas raras, así como también las tolerancias de la posición, la orientación y localidad de agujeros o alfileres.

Objetivos del perfil

Especificar las tolerancias de perfilExplicar las zonas de tolerancias de perfilExplicar las necesidades de perfil de radiosExplicar las tolerancias de perfil combinadas con controles geométricosAplicar las propiedades del perfil

Un perfil visto  o sección establecida con dimensiones básicas. Un perfil verdadero sería establecido con dimensiones del tamaño básicas, dimensiones con coordenadas básicas, radio, básicas, dimensiones básicas angulares, fórmulas. El rasgo controla el marco el cual se dirige siempre a la superficie del eje con un patrón. El perfil es una superficie controladora; la asociación del perfil de tolerancias de una extensión o una línea con dimensiones impropias.

3

CONTROLES DE PERFIL

A continuación se describirán los dos tipos de controles de perfil, perfil de una línea y perfil de una superficie. Los controles de perfil se usan para limitar la forma, tamaño u orientación de una figura de una pieza. Aunque hay ejemplos e información para cada tipo de control, la información que sigue se aplica a ambos tipos de controles de perfil.

La línea exterior de un objeto en un plano es conocida como su perfil. Un perfil ideal es la forma geométrica exacta de un perfil tal y como se describe por las dimensiones básicas en un dibujo. La tolerancia de perfil establece una frontera uniforme a través del perfil ideal dentro del cual todos los elementos del perfil considerado deberán situarse. Una tolerancia de perfil puede aplicarse simultáneamente a todos los elementos de superficie individual (como un perfil de una superficie) o a elementos de superficie individual (como un perfil de una línea) tomada en varias secciones transversales de la pieza.

Los controles de perfil son las únicas tolerancias geométricas que pueden usarse como un control directo de forma (sin datum) o como una tolerancia relativa a un datum.

VENTAJAS DE CONTROL DE PERFIL

Las tres ventajas del uso de controles de perfil son:

(Una definición clara de la zona de tolerancia.

(Comunica datums y secuencia de datums.

(Elimina la acumulación de tolerancias.

SÍMBOLOS DE CONTROL PARA PERFIL

Un control de perfil puede aplicarse a cualquier tipo de figura de una pieza pero el perfil ideal debe definirse con dimensiones básicas.

Otro aspecto especial de los controles de perfil es que la zona de tolerancia puede especificarse en forma unilateral o bilateral

PERFIL DE UNA SUPERFICIE

Cuando se especifica un control de perfil de una superficie, la zona de tolerancia es tri-dimensional y se extiende simultáneamente a través de toda la longitud, ancho y profundidad de la figura controlada. La zona de tolerancia está entre dos límites paralelos separadas del perfil ideal por el valor de la tolerancia.

APLICACIONES

Las aplicaciones más comunes para el control de perfil de una superficie incluyen la definición de límites para polígonos, formas irregulares con la combinación de líneas rectas, curvas y arcos, superficies coplanarias y dimensiones respecto a un datum.

4

PERFIL DE UNA LÍNEA

Cuando se especifica un control de perfil de una línea se limita solamente a los elementos individuales de una superficie y la zona de tolerancia es bidimensional y se extiende a través de toda la longitud de perfil ideal. La zona de tolerancia está entre dos planos paralelos, separados del perfil ideal por el valor de la tolerancia especificada.

ANÁLISIS DE UNA SUPERFICIE MEDIANTE PERFILOMETRO.La tarea fundamental del acabado superficial es cuantificar las características de una superficie poniéndole un número, a través del uso de algún método de medición. El método de medición mas ampliamente utilizado en la actualidad es el de contacto, por lo que este trabajo se enfoca a presentar las características metrológicas que deben ser controladas en un instrumento de este tipo. La pregunta obligada es: ¿Porque nos interesa el acabado superficial? La estadística ha demostrado que cerca del 90 % de los componentes de mecanismos mecánicos inician su falla en la superficie, esto es a través de la fatiga, la corrosión, el desgaste por rozamiento, la erosión, etc. Por esta razón, es importante entender y conocer las propiedades de las superficies; dentro de estas se encuentra el acabado superficial, por lo que es fundamental tener la instrumentación adecuada y trazable a patrones primarios con la finalidad de garantizar aseguramiento metrológico de los resultados de medición de la rugosidad. Antes de iniciar la calibración del instrumento se debe verificar que opere correctamente, tal como lo describe el manual de operación del fabricante. También debemos verificar el estado físico de la punta del palpador, esto se realiza con ayuda de un microscopio.

5

“PASA—NO PASA”

-LIMITES PASA- NO PASA

Son dispositivos con tamaño estándar establecido, que realizan inspecciones físicas de las características de una pieza, para determinar si la característica de ésta, sencillamente pasa o no pasa la inspección. Por lo que no se hace ningún esfuerzo de determinar el grado exacto de error en la pieza a medir, por lo tanto determina si una parte simplemente encaja o no.Este es un método  rápido para medir roscas externas y consiste en un par de anillos roscados pasa, no- pasa,  estos calibres se fijan a los límites de la tolerancia de la parte. Su aplicación simplemente es atornillarlos sobre la misma. El de pasa debe entrar sin fuerza sobre la longitud de la rosca y el de no pasa no debe introducirse más de dos hilos antes de que se atore, también hay calibres roscados pasa, no-pasa para la inspección de roscas internas.En lo que respecta al diámetro del mayor cilindro perfecto imaginario, el cual se inscribe dentro del agujero de modo que contacte justamente los puntos altos de la superficie, no deberá se un diámetro menor que el límite de tamaño pasa; adicionalmente el máximo diámetro en cualquier posición dentro del  agujero no debe exceder el limite de tamaño no pasa.En pernos, el diámetro del menor cilindro perfecto imaginario, el cual puede circunscribirse alrededor del perno de modo que contacte justamente los puntos mas altos de la superficie, no deberá ser un diámetro mayor que el límite de tamaño pasa. Además el mínimo diámetro en cualquier posición sobre el perno no debe ser menor que el límite de tamaño no pasa.

6

RUGOSIDAD:

Aunque durante mucho tiempo la medición de la rugosidad no fue  considerada como una rama de la metrología, en la actualidad es un requerimiento importante debido al  reconocimiento creciente de la importancia y necesidad de esta medición.

Una superficie perfecta es una abstracción matemática, ya que cualquier superficie real, por perfecta que parezca,

presentará irregularidades   que se originan durante el proceso de fabricación.

Las irregularidades mayores (macrogeométricas) son errores de forma, asociados con la variación en tamaño de

una pieza, paralelismo entre superficies y planitud de una superficie o conicidad, redondez y cilindricidad, y que

pueden medirse con instrumentos convencionales.

Las irregularidades menores (microgeométricas) son la ondulación y la  rugosidad. La primera pueden ocasionarla

la flexión de la pieza durante el maquinado, falta de homogeneidad del material, libración de esfuerzos residuales,

deformaciones por tratamiento térmico, vibraciones, etcétera; la segunda la provoca   el elemento utilizado para

realizar el maquinado, por ejemplo, la herramienta de corte o la piedra de rectificado.

La rugosidad (que es la huella digital de una pieza) son irregularidades provocadas por la herramienta de corte o

elemento utilizado en su proceso de producción, corte, arranque y fatiga superficial.

El acabado superficial de los cuerpos puede presentar errores de forma macrogeométricos y microgeométricos.

La rugosidad superficial es el conjunto de irregularidades de la superficie real, definidas convencionalmente en

una sección donde los errores de forma y las ondulaciones han sido eliminados.

Superficie real: Superficie que limita el cuerpo y lo separa del      medio que lo separa.

Superficie geométrica: Superficie ideal cuya forma está especificada por el dibujo y/o todo documento

técnico.

Superficie de referencia: Superficie a partir de la cual se determinan los parámetros de rugosidad. Tiene

la forma de la superficie geométrica. Se puede calcular por el método de mínimos cuadrados.

CARACTERISTICAS:

Promedio de rugosidad: El valor promedio de rugosidad en µm es el valor promedio aritmético de los valores

absolutos de las distancias del perfil de rugosidad de la línea intermedia de la longitud de medición. El valor

promedio de rugosidad es idéntico a la altura de un rectángulo donde su longitud es igual a la longitud total lm y

esto a su vez es idéntico con la superficie de la suma que existe entre el perfil de rugosidad y la línea intermedia.

Rz: Promedio de la profundidad de la rugosidad en µm (promedio aritmético de cinco profundidades singulares

consecutivas en la longitud de medición). Los rugosímetros sirven para detectar de forma rápida las profundidades

de la rugosidad en las superficies de materiales. Los rugosímetros le indican en µm la profundidad de la rugosidad

Rz y el promedio de rugosidad Ra. Tenemos disponibles equipos con un máximo de trece parámetros de medida.

Son aplicables las siguientes normativas en la comprobación de rugosidad en las superficies delas piezas de

7

trabajo: DIN 4762, DIN 4768, DIN 4771, DIN 4775. La rugosidad alcanzable de las superficies las puede ver en DIN

4766±1. Los rugosímetros se envían calibrados (pero sin certificado). Opcionalmente puede obtener para los

rugosímetros una calibración de laboratorio, incluido el certificado ISO. Así podrá integrar sus medidores en su

control de calidad ISO y calibrarlos anualmente (a través de PCE o cualquier laboratorio acreditado).

 

Rugosidad obtenida: El costo de una superficie maquinada crece cuando se desea un mejor acabado superficial,

razón por la cual el diseñador deberá indicar claramente cual es el valor de rugosidad deseado, ya que no siempre

un buen acabado superficial redundará en un mejor funcionamiento de la pieza, como sucede cuando desea

lubricación eficiente y por tanto una capa de aceite debe mantenerse sobre la superficie.

Tipos de medición de rugosidadLos sistemas más utilizados son el de rugosidad Ra, rugosidad Rx, rugosidad Ry y rugosidad Rz. Los más usuales

son Ra. Rz, Ry. Ra

Los valores absolutos de los alejamientos del perfil desde la línea central.

La altura de un rectángulo de longitud lm, cuya área, es igual a la suma de las áreas delimitadas por el perfil de

rugosidad y la línea central Rz.

Promedio de las alturas de pico a valles. La diferencia entre el promedio de las alturas delos cinco picos más altos

y la altura promedio de los cinco valles más profundos Ry.

La máxima altura del perfil. La distancia entre las líneas del perfil de picos y valles.

TOLERANCIAS UNILATERALES Y BILATERALES

TOLERANCIA: Es la variación máxima permisible en una medida, es decir, es la diferencia entre lamedida máxima y la mínima que se aceptan en la dimensión. La referencia para indicar las tolerancias es

la dimensión básica.

Tolerancia unilateral:

Ocurre cuando la dimensión de una pieza puede ser sólo mayor o sólo menor que

la dimensión básica

Tolerancia bilateral:

Ocurre cuando la dimensión de una pieza puede ser mayor o menor que la

dimensión básica.

8

BLOQUES PATRON

Los bloques patrón, calas o galgas patrón, bloques patrón longitudinales (BPL) o bloques Johansson -en

honor a su inventor- son piezas macizas en forma de paralelepípedo, en las que dos de sus caras paralelas

(o caras de medida) presentan un finísimo pulido especular que asegura excepcional paralelismo y planitud,

pudiendo materializar una longitud determinada con elevada precisión.

Generalmente se presentan por juegos de un número variable de piezas y gracias al fino acabado de sus caras de

medida se pueden adherir entre sí mediante un simple deslizamiento manual, combinándose en la cantidad

necesaria para disponer de cualquier valor nominal existente dentro de su campo de utilización, con

escalonamientos de hasta 0,5 micras.

De estas características se desprende que los bloques patrón son los dispositivos de longitud materializada más

precisa que existe. Desde que aparecieron en el mercado, a comienzos del siglo XX, y hasta la actualidad, su

diseño y construcción ha evolucionado constantemente y hoy están sujetos al cumplimiento de la norma

internacional ISO 3650.

Es por eso que los requisitos que deben cumplir los bloques patrón son rigurosos y se basan en su aptitud para

ser instrumentos de calibración. Estos requisitos son:

Exactitud geométrica y dimensional: deben cumplir con las exigencias de longitud, paralelismo y planitud.

Capacidad de adherencia a otros bloques patrón: determinada por su acabado superficial.

Estabilidad dimensional a través del tiempo, es decir, no deben “envejecer”.

Coeficiente de expansión térmica cercano a los metales comunes: esto minimiza los errores de medición

frente a variaciones de temperatura

Resistencia al desgaste y a la corrosión.

9

Los bloques patrón están construidos generalmente en acero, pero también se presentan en otros materiales de

mayor dureza y resistencia, como el metal duro y la cerámica, por lo que el empleo de piezas de uno u otro

material dependerá del presupuesto y la aplicación.

La dureza media del acero usado en bloques patrón es de 64 HRc (escala Rockwell) y presenta gran precisión y

estabilidad dimensional, así como bajo coeficiente de expansión térmica. No obstante, las piezas requieren una

meticulosa limpieza posterior a su uso y deben cuidarse las condiciones de almacenamiento, a fin de protegerlas

de la humedad y la corrosión.

Grados de precisión y usos

Aún dentro de cada clase de materiales con los que están construidos, los bloques patrónse encuentran

disponibles en distintas calidades o grados de precisión (en números o, más antiguamente, en letras), cada

grado debidamente clasificado por la norma ISO 3650 y sujeto a las tolerancias estipuladas por la misma. Una vez

más, el empleo de tal o cual grado de precisión depende de la aplicación, de acuerdo con los datos de la siguiente

tabla.

Cuidado de los bloques patrón

Como toda pieza de precisión, sumamente delicada y de elevado costo, los bloques patrón requieren un extremo

cuidado, tanto en su manipulación como en su almacenamiento, a fin de evitar deterioros y la pérdida de sus

propiedades. Para ello, debemos tener en cuenta lo siguiente:

10

El ambiente de trabajo deberá estar a 20ºC o a una temperatura lo más cercana posible a ese valor, ya que

es a la cual se calibran los bloques patrón. Debe ser un ambiente protegido de atmósferas húmedas,

polvorientas o corrosivas, como así también de la luz solar, radiaciones térmicas, campos magnéticos o

eléctricos.

Para el cuidado de los bloques patrón se deberá trabajar siempre sobre superficies blandas (goma,

gamuza, etc.) y utilizar guantes o pinzas, evitando usar las manos desprotegidas, que podrían estar sucias

o húmedas. Antes del uso, los bloques deberán limpiarse cuidadosamente con solventes apropiados para

quitar el lubricante que los protege. Deben manipularse sin tocar sus caras de medida ni tomar varios a la

vez en la mano, como tampoco dejarlos permanecer mucho tiempo en la mano para que no se calienten.

Si se construyen acoplamientos, estos nunca deberán forzarse para encajar en el alojamiento a medir y

deberán desmontarse tan pronto como sea posible para evitar que los bloques queden adheridos

permanentemente.

Después del uso, los bloques patrón deberán limpiarse nuevamente, lubricarse y guardarse en su

estuche.

11