Guía
¿Cómo especificar la tolerancia de rectitud en ejes que se tuercen con el temple y cuándo aceptar el enderezado?
La tolerancia de rectitud es el control de forma que limita cuánto puede apartarse de una línea recta un elemento de la superficie de una flecha o su eje derivado, sin referirse a ningún dato. En ejes largos que se templan, es la cota que decide si el lote pasa: el tratamiento térmico casi siempre arquea un poco la pieza, y la pregunta práctica no es si se va a torcer, sino cuánto se permite, cómo se mide y con qué se corrige (enderezado, rectificado o volver a tornear) sin dañar la flecha.
Por Equipo de ingeniería de Saola Manufacturing · Publicado · Actualizado
Esta guía es para el ingeniero de diseño que dibuja flechas, husillos, pernos largos o vástagos templados, y para el comprador o el ingeniero de calidad que recibió un lote «chueco» y tiene que decidir si lo acepta, lo manda a enderezar o cambia el plano. Va del síntoma a la causa, de ahí a la medición y a las decisiones de proceso, y termina con lo que conviene escribir en el plano y en la orden de compra. Las definiciones vienen de ASME Y14.5-2018 e ISO 1101:2017; lo que es práctica de taller se identifica como tal.
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Datos clave
- La rectitud puede aplicarse a los elementos lineales de una superficie o, si el valor lleva el símbolo de diámetro, al eje derivado de un elemento cilíndrico; en ese caso la zona de tolerancia es un cilindro (ISO 1101:2017, ISO, 2017)
- Salvo que el plano indique otra condición, las dimensiones y tolerancias aplican en estado libre; cuando la rectitud se asigna al eje derivado, la Regla n.º 1 (envolvente de forma perfecta en condición de máximo material) deja de aplicar a ese elemento (ASME Y14.5-2018, ASME, 2018)
- Cuando el plano no da una rectitud individual, la tolerancia general de forma depende de la clase H, K o L y de la longitud del elemento (ISO 2768-2:1989, ISO, 1989; retirada y reemplazada por ISO 22081:2021)
- El torneado CNC y el fresado CNC de Saola Manufacturing se hacen en su planta asociada principal de maquinado CNC en Vietnam, en operación desde 2017. El tratamiento térmico y los acabados superficiales se coordinan con fábricas asociadas; la ubicación de producción se indica en cada cotización.
¿Qué es una flecha torcida por el temple y cómo se reconoce?
Es una flecha cuyo eje dejó de ser recto después del tratamiento térmico: los diámetros siguen dentro de tolerancia, pero la pieza «bambolea» al girarla o no entra suave en sus baleros. Se reconoce porque la lectura del indicador sube y baja una vez por vuelta y es máxima cerca del centro del claro.
Antes de hablar de rechazo conviene separar tres cosas que en el taller se llaman igual, «está chueca». La rectitud de superficie controla cada línea a lo largo de la generatriz del cilindro: una flecha con forma de barril o de reloj de arena puede fallarla aunque su eje esté perfecto. La rectitud del eje derivado, la que lleva el símbolo de diámetro en el marco de control, limita el arco de la línea media de la pieza; es la que detecta el pandeo típico del temple. El cabeceo circular o total, en cambio, se mide girando la pieza sobre un eje de referencia y suma el arco, la excentricidad y la redondez en una sola lectura; la guía de tolerancias geométricas GD&T explica los símbolos.
La diferencia importa porque cada control lleva a una decisión distinta. Si el plano solo pide cabeceo de los asientos de balero contra los centros, una flecha ligeramente arqueada entre asientos puede pasar. Si pide rectitud del eje en toda la longitud, la misma pieza falla. Por eso, antes de culpar al proceso, conviene revisar el plano: a veces pide un control que la función no necesita, o no pide ninguno y deja la aceptación a la interpretación de quien mide.
¿Qué hace que un eje largo se tuerza con el temple?
Las causas habituales son cinco: esfuerzos residuales que el maquinado o el estirado en frío dejaron en la barra, un temple que enfría un lado antes que el otro, una pieza mal soportada en el horno, un cuñero o una sección asimétrica y, al final, la relación entre longitud y diámetro, que amplifica todo lo anterior.
La barra estirada en frío llega con esfuerzos de fabricación; al desbastarla de forma desigual o al fresar un cuñero largo de un solo lado, el temple los libera y la flecha se arquea hacia donde había más material. El segundo origen es el propio enfriamiento: si la flecha entra inclinada al baño o el medio no la baña igual por todos lados, una cara se transforma antes que la otra y la pieza se dobla. El tercero es el soporte: una flecha larga acostada en una charola se pandea por su propio peso a la temperatura de austenitizado, por eso es práctica común colgarlas en vertical o apoyarlas en varios puntos. En temple por inducción, la profundidad de capa desigual por un mal centrado de la bobina produce el mismo efecto. La guía de tratamiento térmico de piezas maquinadas explica cómo se especifica cada proceso.
La esbeltez es el multiplicador. Una flecha corta y gruesa casi no se mueve; una larga y delgada se mueve aunque todo lo demás esté bien. Por eso la tolerancia de rectitud que funciona en una pieza no se puede copiar a otra de distinta longitud: en la tabla de tolerancias generales, el valor permitido crece con la longitud, y el plano debería hacer lo mismo.
La prevención está casi toda en la ruta, antes del temple. Las medidas habituales son: desbastar de forma pareja por todos lados, relevar esfuerzos después del desbaste y antes del terminado, dejar sobrematerial en los diámetros que se van a rectificar y pedir en la orden de tratamiento térmico cómo se soporta la flecha en el horno (colgada en vertical o en un soporte con varios apoyos). Ninguna elimina el movimiento por completo; lo reducen al punto en que el rectificado lo absorbe.
| Longitud nominal (mm) | Clase H (mm) | Clase K (mm) | Clase L (mm) |
|---|---|---|---|
| Hasta 10 | 0.02 | 0.05 | 0.1 |
| Más de 10 hasta 30 | 0.05 | 0.1 | 0.2 |
| Más de 30 hasta 100 | 0.1 | 0.2 | 0.4 |
| Más de 100 hasta 300 | 0.2 | 0.4 | 0.8 |
| Más de 300 hasta 1000 | 0.3 | 0.6 | 1.2 |
| Más de 1000 hasta 3000 | 0.4 | 0.8 | 1.6 |
¿Cómo se mide la rectitud de un eje sin confundirla con el cabeceo?
Primero se acuerda qué se mide: elementos de superficie, eje derivado o cabeceo contra los centros. Después se mide en estado libre, con la pieza apoyada de forma que su peso no la doble, y se reporta en el mismo sentido que pide el plano.
El método más común en recepción es girar la flecha entre puntos o sobre bloques en V y leer con un indicador en varias secciones. Esa lectura es cabeceo, no rectitud: en una flecha arqueada que gira sobre sus extremos, la variación total del indicador en el centro es aproximadamente el doble de la desviación máxima del eje (la altura del arco), porque el indicador ve el punto alto y el punto bajo en la misma vuelta. Si el plano pide rectitud del eje y el inspector reporta la lectura total del indicador, el resultado sale con el doble de error y se rechazan piezas buenas. Lo correcto es dividir entre dos solo cuando la redondez y la concentricidad de la sección son despreciables frente al arco, o medir el eje con una máquina de coordenadas que construya los centros de varias secciones; la guía de reporte CMM explica qué pedir en el informe.
Los bloques en V también engañan: si la flecha tiene asientos de distinto diámetro o un lóbulo de redondez, el apoyo mueve la pieza y la lectura mezcla forma con posición. Para flechas largas y delgadas importa además el apoyo. En ASME Y14.5 el estado libre es la pieza sometida solo a la gravedad, así que una flecha apoyada en sus extremos o en otros puntos puede dar lecturas distintas por su propio peso. Si la flecha trabaja apoyada en sus baleros, conviene que el plano diga que la rectitud se mide sobre esos apoyos (o en posición vertical), para que proveedor y cliente midan igual.
Con el método acordado, el diagnóstico del lote se hace en pocos pasos; es práctica de taller, no requisito de norma. Primero, mida varias piezas y marque en cada sección dónde queda el punto alto. Segundo, mire la forma: un arco suave y del mismo lado en todo el lote apunta a esfuerzos de la barra o a un enfriamiento desigual; un quiebre cerca de un hombro o de un cuñero apunta a la sección asimétrica; direcciones al azar entre piezas apuntan al soporte en el horno o a la forma de entrar al baño. Tercero, compare el lado del arco con la posición del cuñero o del plano fresado. Cuarto, mida dureza en lados opuestos y a lo largo de la flecha: una diferencia marcada sugiere temple desigual. Quinto, busque marcas de prensa o de golpe que indiquen que alguien ya enderezó la pieza; si las hay y el plano no lo permitía, pida inspección por partículas magnéticas antes de aceptar.
¿Enderezar, rectificar o volver a tornear: qué conviene en cada caso?
Rectificar después del temple es la solución estándar cuando la flecha tiene sobrematerial para ello. Enderezar es aceptable en piezas que no trabajan a fatiga, siempre que después se releven esfuerzos y se revisen por grietas, y volver a tornear sirve sobre todo antes del temple o en piezas templadas y revenidas a dureza media.
El enderezado en frío dobla la flecha en sentido contrario hasta que quede dentro de tolerancia. Funciona, pero deja esfuerzos residuales de tensión en la cara que se estiró, y en piezas templadas a dureza alta o con capa de inducción puede abrir grietas finas que no se ven. SAE AMS2759/11 especifica el alivio térmico de esfuerzos de piezas de acero; no trata el enderezado en sí, pero puede citarse en la orden para definir ese paso. En piezas críticas, la práctica habitual es relevar esfuerzos después de enderezar, a una temperatura por debajo de la de revenido para no bajar la dureza, y revisar por partículas magnéticas. El rectificado, en cambio, quita el arco quitando material, sin el doblado del enderezado, siempre que se haga sin quemar la superficie, el plano haya dejado sobrematerial y que la capa endurecida aguante la remoción; la guía de cuándo especificar rectificado explica cómo pedirlo.
| Situación | Opción preferida | Riesgo | Qué pedir en el plano o la orden |
|---|---|---|---|
| Flecha templada total con sobrematerial en asientos | Rectificar los asientos después del temple | Quemado de rectificado si se quita mucho de golpe | Sobrematerial antes del temple y rectitud o cabeceo después |
| Flecha sin sobrematerial que quedó fuera de rectitud | Enderezar con autorización, relevar esfuerzos e inspeccionar | Grietas finas y que la pieza regrese con el tiempo | Nota que permita o prohíba el enderezado y fije los pasos posteriores |
| Capa de inducción o cementado de dureza alta | Rectificar; enderezar en frío solo con aprobación del diseño | Fisuras en la capa al doblar | Partículas magnéticas después de cualquier enderezado |
| Flecha que trabaja a fatiga (giro con carga, flexión) | Evitar el enderezado; corregir proceso o diseño | Esfuerzo de tensión residual en la zona crítica | «No se permite enderezar» en el plano |
| Pieza templada y revenida a dureza media, aún sin terminar | Volver a tornear o terminar después del tratamiento | Mayor costo de maquinado en material duro | Material comprado ya templado y revenido, o tratamiento antes del terminado |
| Arco solo entre asientos, sin efecto en el montaje | Aceptar si el plano solo controla cabeceo de los asientos | Ninguno funcional si la holgura lo permite | Controlar lo que la función necesita, no toda la longitud |
¿Qué escribir en el plano y en la orden de compra para que no se repita?
Cuatro cosas: el control correcto (rectitud del eje, de superficie o cabeceo), el valor por longitud cuando la flecha es larga, el momento de la ruta en que aplica y una nota explícita sobre el enderezado. Sin esa nota, el proveedor puede enderezar sin avisar y el plano no lo impide.
Si lo que importa es que la flecha gire sin bamboleo en sus baleros, controle el cabeceo de los asientos contra el eje común de esos asientos; es más fácil de medir y refleja la función. Si la flecha pasa por un buje largo, una guía lineal o un sello a lo largo de toda su longitud, use rectitud del eje con el símbolo de diámetro, y en piezas muy largas combine un valor total con un valor por unidad de longitud, que impide un arco concentrado en un tramo corto. Indique que la tolerancia aplica después del tratamiento térmico y, si la flecha se mide apoyada, diga sobre qué apoyos. La guía de ejes de transmisión y flechas cubre los ajustes de los asientos.
Para el enderezado, escriba una de dos notas: «NO SE PERMITE ENDEREZAR» en piezas a fatiga o con capa endurecida crítica, o «SE PERMITE ENDEREZAR; RELEVAR ESFUERZOS E INSPECCIONAR POR PARTÍCULAS MAGNÉTICAS DESPUÉS DEL ENDEREZADO» cuando lo acepte. En la orden de compra pida que el reporte de inspección diga cómo se midió la rectitud, que el proveedor declare si enderezó alguna pieza del lote y que la ruta muestre el sobrematerial para rectificado si lo hay. Con eso el comprador puede aceptar o rechazar con criterio, y no por la lectura de un indicador sin contexto.
| Necesidad funcional | Indicación en el marco de control | Dónde se coloca |
|---|---|---|
| Eje que pasa por un buje largo | Rectitud ⌀0.05 (eje derivado) | Junto a la cota del diámetro |
| Flecha larga con arco localizado | Rectitud ⌀0.10 total y ⌀0.02/100 por tramo | Junto a la cota del diámetro |
| Superficie de sello o de rodadura | Rectitud 0.01 (elementos de superficie) | Flecha de referencia a la superficie |
| Asientos de balero | Cabeceo circular 0.02 A-B | Cada asiento, contra el eje común A-B |
¿Quién hace qué en un pedido con Saola Manufacturing?
El maquinado CNC se hace en nuestra planta asociada principal, donde se definen el sobrematerial y la secuencia de torneado y se mide la flecha antes de empacar. El tratamiento térmico se coordina con fábricas asociadas, y la cotización indica la ubicación de producción y el origen.
Las flechas y los vástagos se maquinan con torneado CNC, y los cuñeros y planos con fresado CNC. Cuando recibimos un plano de una flecha larga que se templa, revisamos qué control de forma pide y si la ruta deja sobrematerial para corregir el arco; si el plano no dice nada sobre el enderezado, lo preguntamos en la nota de manufacturabilidad que acompaña la cotización, porque la decisión es del dueño del diseño.
El temple, el revenido y el alivio de esfuerzos se coordinan con una fábrica asociada; esa fábrica puede estar fuera de Vietnam y la cotización lo dice. Si su plano pide recubrimiento después del temple, ese paso también se coordina con una fábrica asociada, por medio de acabados superficiales. En el reporte de inspección indicamos cómo se midió la rectitud, para que su equipo de calidad pueda compararlo con su propio método.
¿Cuál es el siguiente paso si tiene un lote torcido o un plano nuevo?
Si ya tiene un lote rechazado, mida de nuevo con el método que pide el plano antes de devolverlo. Si tiene un plano nuevo, revise el control de forma y la nota de enderezado antes de mandarlo a cotizar.
Para un plano nuevo, envíe el archivo STEP y el PDF por la solicitud de cotización, con la especificación del material, la nota de tratamiento térmico y lo que acepta o no sobre el enderezado. Respondemos las cotizaciones en inglés; puede escribirnos en español. La guía de acero 4140 ayuda si todavía está eligiendo el material de la flecha.
Preguntas frecuentes
¿Una flecha enderezada es tan buena como una que salió recta?
No siempre. Para cargas estáticas suele ser equivalente si se relevaron esfuerzos y no hay grietas. Para flechas que giran con carga de flexión, el esfuerzo residual de tensión que deja el enderezado puede reducir la vida a fatiga, y por eso muchos diseñadores lo prohíben en esas piezas.
¿Por qué el inspector del cliente mide el doble de lo que reporta el proveedor?
Casi siempre porque uno reporta la lectura total del indicador girando la pieza (cabeceo) y el otro calcula la desviación máxima del eje (rectitud). Acuerden el método y el apoyo por escrito antes de discutir el resultado.
¿Basta con poner una tolerancia general ISO 2768 en el plano?
Para flechas cortas sin función crítica puede bastar. Para una flecha larga templada, la tolerancia general deja sin decir en qué etapa aplica y si se permite enderezar, que son justo las dos preguntas que generan disputas. La guía de tolerancias generales ISO 2768 explica sus límites.
¿Se puede comprar barra ya rectificada para evitar el problema?
La barra rectificada y pulida llega recta, pero si después se templa se vuelve a mover. Ayuda en flechas que no llevan tratamiento térmico o que se fabrican con material ya templado y revenido; no sustituye al rectificado después del temple.
¿Quién decide si se acepta un lote fuera de rectitud?
El dueño del diseño. El proveedor puede proponer enderezar, rectificar o aceptar por desviación, pero cualquier pieza fuera del plano necesita una autorización escrita del cliente, con la cantidad y la disposición registradas.
Fuentes
- ASME Y14.5-2018, Dimensioning and Tolerancing, ASME, 2018
- ISO 1101:2017, Geometrical product specifications (GPS). Geometrical tolerancing, ISO, 2017
- ISO 2768-2:1989, General tolerances, Part 2: Geometrical tolerances for features without individual tolerance indications, ISO, 1989 (retirada; reemplazada por ISO 22081:2021)
- AMS2759/11A, Stress Relief of Steel Parts, SAE International, 2018