Tolerâncias dimensionais ISO 286: o guia completo

Cada peça de um móvel para montar sai de uma fábrica diferente, muitas vezes num país diferente, e quando as juntamos encaixam. Não é sorte: é o resultado de uma linguagem precisa com que o projeto diz à produção quanto pode desviar-se. Essa linguagem chama-se tolerância dimensional.

O termo vem do latim tolerare, suportar. As tolerâncias são os desvios que estamos dispostos a aceitar sem comprometer a função da peça. Não são erros: são decisões de projeto conscientes, e são a tradução de uma exigência funcional num requisito mensurável e verificável.

Este guia parte do básico, percorre todo o sistema ISO 286, resolve cinco exemplos de cálculo passo a passo e fecha com as normas, os processos de fabrico e os erros que não se devem cometer.

1. Por que existem as tolerâncias

Há uma única ideia de fundo: a peça exata não existe. Variações de temperatura, desgaste da ferramenta, vibrações da máquina, destreza do operador — tudo introduz desvios. Só se pode definir um intervalo de aceitabilidade dentro do qual a dimensão real tem de cair para que a peça cumpra a sua função.

Tome um eixo que tem de girar dentro de um furo. Se o desenho indica ⌀50 para ambos e a oficina entrega um eixo com 50,004 e um furo com 49,998, o eixo não entra. Ninguém se enganou: as duas peças estão tão perto de 50 quanto é razoável pedir. O erro está no desenho, que nunca disse de que lado de 50 estava o que importava.

O compromisso é sempre o mesmo. Tolerâncias apertadas dão mais precisão mas maquinagem mais cara: máquinas mais exatas, mais passagens, controlos mais severos, mais rejeições. Tolerâncias largas dão produção rápida e económica, com o risco de comprometer ajustamentos e funcionalidade. O bom projetista não pede a precisão máxima possível, mas a precisão necessária.

2. O vocabulário mínimo

Uma convenção a aprender de imediato, porque é universal no desenho técnico: maiúsculas para os furos, minúsculas para os eixos. Se ler H7 está a olhar para um furo; se ler h6, para um eixo.

3. Como se indicam no desenho

3.1 Desvios explícitos

Os desvios escritos diretamente ao lado da cota:

É o método mais direto e sem ambiguidade, ideal para cotas isoladas ou que não correspondam a um ajustamento normalizado. Note o caso assimétrico: +0,025/0 significa que a peça pode crescer mas nunca descer abaixo do nominal. Não é uma comodidade de arredondamento: normalmente quer dizer que ali dentro tem de entrar algo.

3.2 Classes de tolerância ISO

Para as dimensões de ajustamento usa-se o sistema codificado: ⌀50H7 para um furo, ⌀50g6 para um eixo. A letra indica onde se situa o campo de tolerância em relação à linha zero; o número, qual a sua largura.

3.3 Tolerâncias gerais

Pôr desvios em cada cota sobrecarregaria o desenho até o tornar ilegível. Para as cotas não críticas invoca-se uma só vez, na legenda, a classe geral: Tolerâncias gerais: ISO 2768-m. Todas as cotas sem tolerância própria seguem então automaticamente essa classe.

Na prática diária: classes ISO para os ajustamentos funcionais, desvios explícitos para as cotas especiais e tolerâncias gerais para todo o resto.

4. O sistema ISO 286

O sistema é definido pela ISO 286-1, que estabelece as bases, a terminologia e os desvios, e pela ISO 286-2, que contém as tabelas de valores. Tem dois componentes: a qualidade da tolerância e a posição do campo.

4.1 As qualidades IT: qual a largura do campo

São dezoito, de IT01 a IT18. Quanto mais baixo o número, mais apertada a tolerância. Uma qualidade não é um número fixo de milímetros: alarga com a dimensão, porque manter dez micrómetros num pino de 5 mm e num alojamento de 500 mm não é o mesmo trabalho.

Valores em micrómetros: 1 µm = 0,001 mm. As qualidades de IT01 a IT4 não aparecem aqui porque pertencem a calibres e instrumentos de medida, não a peças de mecânica geral; as acima de IT12 correspondem a processos em bruto e estão completas na ISO 286-2.

4.2 As posições: onde se situa o campo

As letras colocam o campo de tolerância em relação à linha zero.

Atenção: furos e eixos deslocam-se em sentidos opostos. Num eixo, as letras anteriores ao h retiram material e criam folga; num furo, as anteriores ao H acrescentam espaço e fazem o mesmo. É simétrico, mas na primeira vez confunde.

4.3 Os desvios fundamentais

Para cada posição a norma dá um só desvio, o do lado da linha zero; o outro obtém-se com a qualidade IT. Para as letras de a a h o valor tabelado é o desvio superior es, e o inferior sai subtraindo o IT. De k em diante o valor tabelado é o inferior ei, e o superior sai somando o IT.

Valores para eixos, em micrómetros. Para os furos valem os mesmos números com o sinal invertido e a maiúscula correspondente, exceto nas posições J, K, M e N nas qualidades mais finas, para as quais a ISO 286-2 introduz uma correção: essas leem-se na tabela e não se deduzem de cabeça. Acima de 50 mm algumas posições subdividem ainda mais os campos de diâmetro — a 65 e a 100 mm, por exemplo — pelo que a partir daí se consulta a norma em vez de extrapolar.

4.4 Furo base ou eixo base

No sistema furo base o furo mantém-se fixo na posição H e o ajustamento muda-se deslocando o eixo: H7/g6, H7/k6, H7/p6. No sistema eixo base fixa-se o eixo em h e desloca-se o furo: F8/h7, K7/h6, P7/h6.

O primeiro usa-se na imensa maioria dos casos, e a razão é económica. Um furo obtém-se com um mandril de acabamento ou uma broca escareadora de uma medida concreta, e mudar a sua tolerância significa comprar uma ferramenta nova; um eixo torneia-se a qualquer diâmetro com a ferramenta que já se tem. O sistema eixo base faz sentido quando o mesmo eixo passante tem de acoplar com vários furos diferentes: então convém deixá-lo quieto e deslocar os furos.

5. Os três tipos de ajustamento

Ao acoplar um furo e um eixo obtém-se uma de três situações.

• Com folga. O eixo é sempre mais pequeno que o furo: as partes movem-se livremente. H7/g6, H8/f7, H9/d9.
• Incerto. Conforme onde cai cada peça obtém-se uma ligeira folga ou um ligeiro aperto: posicionamento preciso com desmontagem possível. H7/js6, H7/k6, H7/n6.
• Com aperto. O eixo é sempre maior que o furo: montagem à prensa ou a quente, ligação permanente. H7/p6, H7/s6, H7/u6.

6. Cinco exemplos resolvidos

Exemplo 1 — Ajustamento com folga: ⌀50 H7/g6

Um pistão que desliza num cilindro: é preciso folga suficiente para a película de óleo. Diâmetro 50, logo campo mais de 30 a 50.

1. Furo H7. Da tabela, IT7 = 25 µm. A posição H impõe EI = 0, logo ES = +0,025 mm. Furo de 50,000 a 50,025 mm.
2. Eixo g6. IT6 = 16 µm; a posição g dá es = −9 µm, logo ei = −9 − 16 = −25 µm. Eixo de 49,975 a 49,991 mm.
3. Folga mínima = furo mínimo − eixo máximo = 50,000 − 49,991 = 0,009 mm.
   Folga máxima = furo máximo − eixo mínimo = 50,025 − 49,975 = 0,050 mm.

A folga mantém-se positiva do princípio ao fim, entre nove e cinquenta micrómetros: toda a peça feita a partir desse desenho desliza, nenhuma gripa e nenhuma bate.

Exemplo 2 — Ajustamento incerto: ⌀25 H7/k6

Um alojamento de rolamento: centragem precisa, mas desmontável. Diâmetro 25, campo mais de 18 a 30.

1. Furo H7. IT7 = 21 µm, EI = 0, ES = +0,021 mm. Furo de 25,000 a 25,021 mm.
2. Eixo k6. IT6 = 13 µm; k dá ei = +2 µm, logo es = +2 + 13 = +15 µm. Eixo de 25,002 a 25,015 mm.
3. Pior caso de um lado: furo no mínimo e eixo no máximo, aperto de 0,015 mm.
   Pior caso do outro: furo no máximo e eixo no mínimo, folga de 0,019 mm.

Não se sabe de antemão qual dos dois se obtém: é por isso que se chama incerto. O rolamento ficará bem centrado e desmontar-se-á com um extrator.

Exemplo 3 — Ajustamento com aperto: ⌀40 H7/s6

A montagem de uma coroa dentada num eixo: ligação permanente. Diâmetro 40, campo mais de 30 a 50.

1. Furo H7. IT7 = 25 µm. Furo de 40,000 a 40,025 mm.
2. Eixo s6. IT6 = 16 µm; s dá ei = +43 µm, logo es = +43 + 16 = +59 µm. Eixo de 40,043 a 40,059 mm.
3. Aperto mínimo = eixo mínimo − furo máximo = 40,043 − 40,025 = 0,018 mm.
   Aperto máximo = eixo máximo − furo mínimo = 40,059 − 40,000 = 0,059 mm.

O eixo é sempre maior que o furo: é preciso uma prensa, ou aquece-se a coroa para a dilatar, enfia-se e deixa-se arrefecer. Atenção à ordem dos termos: o aperto mínimo nasce da combinação mais favorável à montagem — eixo pequeno em furo grande — e não do número maior em valor absoluto.

Exemplo 4 — Desvios explícitos: 65 +0,04 / −0,02

Uma cota funcional que não corresponde a um ajustamento normalizado, por exemplo um encosto.

1. Dimensão máxima = 65 + 0,04 = 65,04 mm; mínima = 65 − 0,02 = 64,98 mm.
2. Campo de tolerância = ES − EI = 0,04 − (−0,02) = 0,06 mm, isto é 60 µm.

No campo 50÷80 esse valor cai entre IT8 (46 µm) e IT9 (74 µm), pelo que a cota é mais larga que um IT8 e mais apertada que um IT9. É trabalho de torno sem dificuldade especial.

Exemplo 5 — Sistema eixo base: ⌀30 F8/h7

O mesmo eixo passante que tem de acoplar com vários furos diferentes. Diâmetro 30: atenção, cai no campo mais de 18 a 30.

1. Eixo h7. IT7 = 21 µm; h dá es = 0, logo ei = −0,021 mm. Eixo de 29,979 a 30,000 mm.
2. Furo F8. IT8 = 33 µm; a posição F dá EI = +20 µm, logo ES = +20 + 33 = +53 µm. Furo de 30,020 a 30,053 mm.
3. Folga mínima = 30,020 − 30,000 = 0,020 mm.
   Folga máxima = 30,053 − 29,979 = 0,074 mm.

O eixo é a referência e o furo dá a folga. Para acoplar o mesmo eixo com outro elemento basta mudar a posição do furo: G8, H8, e assim por diante.

7. As tolerâncias gerais ISO 2768

Para as cotas não críticas a ISO 2768-1 define quatro classes de precisão, invocadas uma só vez na legenda.

7.1 Dimensões lineares

7.2 Dimensões angulares

7.3 Tolerâncias geométricas gerais

A ISO 2768-2 cobre a geometria com as classes H, K e L. A retitude e a planeza dependem do comprimento do elemento; não são um valor único:

A perpendicularidade e a simetria também dependem do comprimento do lado; o batimento circular, por seu lado, é um valor único por classe: 0,1 para H, 0,2 para K e 0,5 para L.

Escolha da classe: f para mecânica de precisão, m para mecânica geral — a resposta certa na grande maioria dos casos — c para serralharia e chapa, v para peças em bruto e fundidos. Um desenho com ISO 2768-mK cobriu lineares e geométricas em seis caracteres.

Lido ao contrário, está aí a disciplina que a norma ensina de verdade: se uma cota leva tolerância própria, é porque algo depende dela. Um desenho em que cada cota está tolerada individualmente é o desenho de alguém que não tinha decidido o que importava.

8. O quadro normativo

9. Que precisão dá cada processo

Cada processo alcança um intervalo característico de qualidades IT. Conhecê-lo é a única forma de especificar tolerâncias realistas.

Daí a pergunta que convém fazer antes de escrever uma tolerância: que processo vai a oficina usar? Pedir IT5 numa peça fundida em areia é pedir o impossível; escrever IT12 num eixo de precisão é desperdiçar a retificação que será feita de qualquer forma.

10. Erros comuns

• Apertar tudo «por precaução». É de longe o erro mais caro. Cada qualidade IT pode multiplicar por dois ou três o custo da peça, e em cotas sem função esse dinheiro está perdido.
• Errar o campo de diâmetro. ⌀30 está em «mais de 18 até 30». É um erro que não deixa rasto: produz números credíveis.
• Tolerar as cotas auxiliares. As cotas entre parênteses são informativas: uma tolerância sobre elas só cria ambiguidade e contradiz as cotas reais.
• Cotar o mesmo elemento duas vezes. A partir de duas direções a peça pode cumprir uma cota e violar a outra, e nenhuma das duas está errada por si só.
• Encadear cotas. As tolerâncias somam-se: quatro cotas seguidas a ±0,1 podem deixar a última face a 0,4 mm do nominal. Se a cadeia importa, cota-se a partir de uma única referência.
• Especificar tolerâncias que ninguém pode medir. Se a oficina não tem o instrumento para a verificar, a tolerância não existe: existe só no papel.
• Pôr um código de ajustamento num elemento que não acopla com nada. H7 num furo passante para um parafuso M8 não é precisão: é despesa sem objetivo.

11. Em resumo

• Especifique a precisão necessária, não a máxima possível.
• Use o sistema furo base quando puder: é mais económico.
• Para as cotas não críticas, confie na tolerância geral da legenda.
• Verifique sempre se a tolerância se pode medir com os instrumentos que existem.
• Tenha em conta a acumulação nas cadeias de cotas.
• Lembre-se da convenção: maiúsculas para furos, minúsculas para eixos.
• Em desenhos de outra origem, verifique se vale a norma ISO ou a ASME.

As tolerâncias parecem-se com as regras de trânsito: parecem limitar a liberdade e na verdade são o que a torna possível. Sem elas cada peça iria por sua conta e nenhum conjunto se manteria de pé.

12. Pôr numa prancha

Ler leva-nos até certo ponto. Pegue numa prancha do arquivo com um eixo e um alojamento, decida você quais cotas são funcionais, escolha ajustamentos para essas e uma classe geral para todo o resto, e escreva-o no desenho. Depois mude de ideias sobre um ajustamento e veja até onde chegam as consequências.

É esse último passo que ensina. Uma tolerância nunca é uma propriedade de um elemento isolado: é uma afirmação sobre uma relação, e é nas relações que os desenhos se tornam interessantes.

O próximo artigo da série abordará as tolerâncias geométricas segundo a ISO 1101: o que acontece quando a dimensão por si só não basta para descrever o que uma peça tem de fazer.