Cada revisión DFM comienza con un PDF del cliente que indica ±0,05 mm en una cota bruta de fundición sin mecanizar, y cada vez hay que corregirlo antes de que termine la reunión de arranque. La capacidad de tolerancia en HPDC no es un valor único: depende de si la cota atraviesa el plano de partición, se ubica dentro de una sola mitad del molde, corresponde a un elemento formado por macho, o será mecanizada posteriormente. Indicar una tolerancia genérica para todo el plano es la forma más segura de terminar con rechazos PPAP disputados seis meses después del arranque de producción.
Este artículo detalla lo que realmente es alcanzable en pieza bruta de fundición, qué significan en la práctica las clases de tolerancia CT de la norma ISO 8062-3, y dónde el mecanizado CNC de 5 ejes en un solo montaje es la única vía realista hacia tolerancias estrechas, no el proceso de fundición en sí.
Tolerancia en estado bruto de fundición: la realidad base
Para cotas generales en una pieza de aluminio HPDC sin mecanizado secundario, la referencia del sector es la norma ISO 8062-3, que define las clases de tolerancia de fundición (CT). La fundición a alta presión típicamente se ubica entre CT4 y CT6, según el tamaño y la geometría de la pieza —no CT1 ni CT2, sin importar lo que indique un plano antiguo del cliente.
| Rango de dimensión nominal | CT4 (mm) | CT6 (mm) | Típicamente alcanzable en bruto |
|---|---|---|---|
| Hasta 25 mm | ±0,14 | ±0,30 | ±0,10–0,15 mm |
| 25–63 mm | ±0,18 | ±0,40 | ±0,15–0,20 mm |
| 63–160 mm | ±0,22 | ±0,50 | ±0,20–0,30 mm |
| 160–400 mm | ±0,30 | ±0,70 | ±0,30–0,40 mm |
| 400–1000 mm | ±0,40 | ±1,00 | ±0,40–0,60 mm |
Estos valores asumen un molde estable, temperatura del molde controlada, y una herramienta de cavidad única o multicavidad bien balanceada. Añada ±0,1–0,2 mm a esta tabla para cualquier cota que cruce el plano de partición, ya que la alineación de las mitades del molde (desgaste de columnas, paralelismo de platos) se suma directamente a esa medición.
Por qué "una sola tolerancia para toda la pieza" no funciona
1. Cotas en el plano de partición vs. dentro de una sola mitad del molde
Una cota medida completamente dentro de una sola mitad del molde solo hereda la precisión de mecanizado de la cavidad y la variación por contracción térmica —típicamente el extremo más estrecho del rango CT. En el momento en que una cota cruza el plano de partición, también hereda la tolerancia de alineación del conjunto de moldes, la deflexión por fuerza de cierre y la variación en el espesor de rebaba. Identificamos las cotas críticas de plano de partición durante el DFM y, cuando la tolerancia lo exige, trasladamos ese elemento a una operación de mecanizado secundario en lugar de mantenerlo en la pieza bruta.
2. Elementos formados por macho vs. elementos formados directamente
Los orificios profundos formados por macho (galerías de aceite, canales de refrigeración) acumulan deflexión del macho bajo presión de inyección —espere un adicional de ±0,05–0,15 mm por cada 50 mm de profundidad del macho más allá de una relación profundidad/diámetro de 3:1. Se trata de una deflexión física bajo una presión de intensificación de 600–1000 bar, no un defecto de herramental, y ningún ajuste de proceso la elimina por debajo de cierta relación de profundidad.
3. Variación de contracción según el espesor de pared
Las aleaciones de aluminio (AlSi9Mn, AlSi10MnMg) se contraen linealmente entre un 0,5% y un 0,6% al solidificar, pero esa tasa no es uniforme en una pieza con secciones mixtas de 2,5 mm y 6 mm de pared —la sección más gruesa se contrae ligeramente más debido a un tiempo de solidificación más largo. En una distancia de referencia de 300 mm que atraviesa ambas condiciones de pared, esa sola diferencia puede representar 0,15–0,25 mm de dispersión dimensional, antes de sumar siquiera la variación del herramental.
De dónde viene realmente la tolerancia estrecha: el mecanizado secundario
Para cualquier elemento que el cliente especifique por debajo de la capacidad bruta CT4 —alesados de sellado, asientos de rodamiento, superficies de montaje para conjuntos de motor eléctrico/inversor—, no luchamos contra el proceso de fundición. Lo mecanizamos.
| Tipo de elemento | Alcanzable en bruto | Alcanzable tras CNC (5 ejes, montaje único) |
|---|---|---|
| Diámetro de alesado de rodamiento | ±0,15–0,25 mm | ±0,010–0,020 mm |
| Planitud de superficie de sellado | 0,15–0,30 mm | 0,02–0,05 mm |
| Posición de orificio de tornillo (posición verdadera) | ±0,20–0,30 mm | ±0,05 mm |
| Concentricidad de alesados de rodamiento (2 alesados, misma pieza) | No controlable de forma fiable en bruto | ±0,015 mm (el montaje único elimina la acumulación de error por re-fijación) |
El mecanizado CNC de 5 ejes en montaje único es la verdadera palanca aquí, no el proceso de fundición en sí. Una vez fijada la pieza bruta, cada alesado, superficie y patrón de orificios referenciado a ese mismo datum se mecaniza sin volver a fijar la pieza —de ahí provienen los valores de concentricidad y posición verdadera indicados arriba. Indicar una tolerancia de mecanizado sin confirmar la capacidad de montaje único en el plan de fijación es la forma en que una especificación de "tolerancia estrecha" se convierte silenciosamente en un mecanizado de dos operaciones con un error acumulado que nadie consideró.
Práctica GD&T: lo que cuestionamos
Dos problemas recurrentes en los planos recibidos:
- Estructura de datums no alineada con el plano de partición del molde. Si el esquema de datums GD&T ignora dónde realmente se separa el molde, se le está pidiendo al proceso de fundición que mantenga una relación que estructuralmente no puede sostener de forma repetible. Solicitamos el realineamiento de datums durante el DFM, no después del rechazo de la primera pieza.
- Tolerancia bilateral aplicada a elementos con sesgo de contracción conocido. El diámetro de un alesado formado por macho se contrae hacia el pasador del macho, no simétricamente —una cota bilateral de ±0,15 mm ignora que la distribución real está sesgada hacia una dirección. Recomendamos tolerancia unilateral en elementos formados por macho, basada en datos históricos de Cpk de la familia de herramental específica, en lugar de una banda simétrica genérica.
Conclusión
La tolerancia dimensional realista en estado bruto para HPDC de aluminio se ubica en el rango CT4–CT6 según ISO 8062-3, aproximadamente ±0,10 mm a ±0,60 mm según la dimensión nominal, con un margen adicional para cualquier cota que cruce el plano de partición. Todo lo que deba ser más estrecho —alesados de rodamiento, superficies de sellado, patrones de tornillos para interfaces de ensamblaje Tier 1— debe especificarse desde el inicio como elemento mecanizado posteriormente, referenciado a un plan de fijación de 5 ejes en montaje único. Una especificación de tolerancia que no distingue entre elementos en bruto y mecanizados no es una especificación que una fundición pueda realmente cumplir; es un punto de partida para una conversación de DFM.
