5 cosas que necesita saber sobre la concentricidad OD / ID

Evitar los requisitos de concentricidad de diámetro exterior y diámetro exterior en el abastecimiento de tubos

Cu018 Como un círculo en una espiral, como una rueda dentro de un ¡Las mediciones de diámetro exterior e ID de ruedas, tubos con requisitos de concentricidad pueden sumar un gran dolor de cabeza! Todos sabemos que el abastecimiento de piezas pequeñas no es un mundo perfecto. (¡Diablos, es por eso que existen las tolerancias en primer lugar!) Sin embargo, a veces, un dibujo indicará que se requiere concentricidad, y la concentricidad perfecta es casi tan difícil de medir como de lograr. ¿Pero por qué?

1. Concentricidad frente a excentricidad

En dimensionamiento y tolerancia geométricos (GD&T), la concentricidad es una tolerancia compleja que se utiliza para establecer una zona de tolerancia para los puntos medios de una parte cilíndrica o esférica. Como medida de la constancia del espesor de pared de un tubo o tubería, la concentricidad controla un eje central que se deriva de los puntos medios de la pieza, medidos en secciones transversales. Si la concentricidad fuera "perfecta", entonces el grosor de la pared entre el diámetro exterior y el diámetro interior sería el mismo en cada sección transversal, en todos los puntos alrededor del diámetro del tubo.

La concentricidad de la tubería es una característica compleja porque se basa en mediciones de un eje derivado en lugar de una superficie tangible, lo que crea una zona de tolerancia cilíndrica 3D teórica en la que deben caer todos los puntos medios derivados del tubo. Esa es exactamente la razón por la que la concentricidad generalmente se reserva para piezas de alta precisión donde existe una necesidad crítica de controlar esos puntos medios.

Cuando tiene variaciones en el grosor de la pared de un tubo, tiene un tubo excéntrico, uno en el que el centro del círculo formado por el OD está en un punto diferente del centro del círculo formado por el ID. (En otras palabras, los dos círculos no son concéntricos). La excentricidad se mide observando una sección transversal para determinar las dimensiones de pared mínima y máxima de un tubo, y luego calculando la diferencia entre los espesores mínimo y máximo, y dividiendo esa cifra por la mitad. .

2. Expresiones de concentricidad OD / ID

Los requisitos de diámetro exterior / diámetro interior de la tubería pueden indicarse en un dibujo de varias formas diferentes, que incluyen:

Símbolo de concentricidad GD&T
Porcentaje de excentricidad
TIR (lectura total del indicador)
Las declaraciones escritas como OD e ID deben ser concéntricas dentro de 0.00X ”
Otro término que se usa a veces cuando se habla de concentricidad es el desvanecimiento de la pared, que es lo mismo que TIR. La desviación de la pared se calcula colocando el indicador en la pieza mientras gira sobre su eje, midiendo no solo la concentricidad sino también la circularidad de la pieza. La desviación de la pared se deriva de la excentricidad de un tubo y describe la variación en el espesor de la pared en comparación con una pared nominal especificada, también expresada como el espesor máximo de la pared menos el espesor mínimo de la pared. La desviación de la pared también se puede expresar como "excentricidad multiplicada por dos".

Cuando estos (y otros) términos se utilizan en los dibujos para describir los requisitos de concentricidad, los proveedores de materiales y los talleres de corte de metales de precisión tienen el desafío de determinar no solo qué proceso de máquina usar, sino también cómo medir la concentricidad para que cumpla con la especificación.

3. Complejidades de medir la concentricidad

Esto nos lleva a la dificultad de medir la concentricidad para determinar si se logran los OD e ID especificados. La concentricidad se considera uno de los rasgos de GD&T más difíciles de medir, debido a la dificultad de establecer el eje central (teórico). También requiere tomar muchas medidas en una serie de secciones transversales (sin embargo, muchas son realistas) y trazar exactamente la superficie y determinar los puntos medios de estas secciones transversales. Luego, estas series de puntos deben trazarse para ver si caen dentro de la zona de tolerancia cilíndrica. Esto solo se puede hacer en una máquina de medición de coordenadas (CMM) u otro dispositivo de medición por computadora y lleva bastante tiempo, lo que por supuesto significa un costo adicional.

4. Cuando se necesita concentricidad

Con toda esta complejidad, la concentricidad suele reservarse para piezas que requieren un alto grado de precisión para funcionar correctamente. El hecho de que la concentricidad sea fundamental depende del uso final, por ejemplo, si alguna entidad física con su propio diámetro exterior necesita encajar en la tubería. En general, si tiene un tubo que debe ir dentro de una abertura y otra parte que debe encajar en el diámetro interno del tubo, es posible que el diámetro externo, el diámetro interno y la concentricidad deban alinearse para que todas esas piezas funcionen juntas. .

Si su aplicación requiere que líquido o gas pase a través de un tubo, es posible que la concentricidad no importe en absoluto, porque la falta de concentricidad del tubo no impediría el flujo. Sin embargo, incluso donde la concentricidad no es crítica, puede ser importante saber qué tan lejos de concéntrico puede estar el OD / ID. Por ejemplo, suponga que en su aplicación, el líquido o gas que fluye a través del tubo estará bajo presión. En este caso, es posible que deba especificar un grosor de pared mínimo aceptable para asegurarse de que la presión no provoque una rotura en un punto delgado de la pared del tubo no concéntrico.

Hasta cierto punto, la elección del material también puede relacionarse con la concentricidad o el espesor de pared mínimo / máximo. Por ejemplo, si ha optado por utilizar tubos soldados que se someterán a rectificado para formar una pieza, es posible que desee especificar un grosor mínimo para evitar que la pared del tubo se rectifique demasiado y provoque una rotura en la soldadura. Del mismo modo, si su aplicación final utilizará un tubo para mover líquido a alta presión, un material sin costuras que esté estirado y no soldado podría ser una mejor opción de material para minimizar el riesgo de rotura. Pero, de nuevo, si el tubo simplemente libera aire en el medio ambiente, entonces la tubería sin costura sería un caso de ingeniería excesiva.

5. Una alternativa a la concentricidad

En algunos casos, puede evitar el tiempo y el costo de verificar la concentricidad reemplazando los requisitos de concentricidad con la desviación de la pared, que es más fácil de medir y más fácil de lograr. Siempre que conozca los espesores de pared mínimo y máximo, esas especificaciones de tubería se pueden convertir en desviación de pared usando fórmulas simples:

Espesor de pared máximo - Espesor de pared mínimo ÷ 2 = Excentricidad
Excentricidad x 2 = Desviación de la pared
Entonces, por ejemplo, una excentricidad máxima de 0 .001 ”se convierte en una desviación de la pared de 0 .002”. Una excentricidad máxima del 10% se convierte en una desviación de la pared del 20% de la pared nominal.

Con la desviación de la pared, puede tocar y medir físicamente la superficie de la pieza. El control de la desviación del muro también controlará la concentricidad, aunque es cierto que no en la misma medida que cuando la concentricidad se aplica por sí sola.

Conclusión

Recuerde, la viabilidad de producir piezas que estén dentro de sus tolerancias aceptables es una consideración de importancia crítica al hacer sus dibujos. Es por eso que la mayoría de los maquinistas, técnicos de medición e ingenieros de diseño recomiendan evitar la concentricidad siempre que sea posible. En su lugar, puede utilizar otros símbolos geométricos GD&T aplicables en sus dibujos y diseños de tuberías, evitando los errores de concentricidad al evitar diseñarlo en la pieza en primer lugar.

El socio de fabricación de metal adecuado puede ayudarlo a tomar decisiones acertadas cuando sea el momento de convertir su diseño y dibujos en realidad. Para obtener consejos sobre cómo aprovechar al máximo las relaciones con sus socios contractuales, descargue una copia gratuita de nuestra guía para elegir un socio contractual.