آشنایی با مفهوم تلرانس و ۳ نوع آن

هرکسی در جایگاه یک مهندس مکانیک یا ساخت و تولید باید به خوبی بداند که تلرانس چیست و چه تاثیری در تولید قطعات مهندسی دارد.

برای ورود در بازار کار مهندسی به ویژه حوزه های ساخت و تولید باید با این مفهوم به خوبی آشنا باشید.

برای آشنایی دقیق با مفهوم تلرانس، دعوت می کنیم که تا پایان این مطلب با ما همراه باشید.

1# تلرانس چیست؟

وقتی یک قطعه در مرحله طراحی قرار دارد، ابعاد و اندازه مشخصی برای آن در نظر گرفته می شود؛
اما واقعیت از این قرار است که در زمان ساخت، دقیقا نمی توان ابعاد و اندازه طراحی را برای آن پیاده کرد.

این موضوع در دنیای مهندسی به عنوان یک اصل پذیرفته شده است.

به همین دلیل مقدار مجازی را برای انحراف از ابعاد و اندازه طراحی قطعات در نظر می گیرند.

در پاسخ به این سوال که تلرانس چیست، باید بگوییم که
انحراف مجاز در اندازه گیری های نهایی نسبت به اندازه های پایه، تلرانس (Tolerance) نام دارد.

این مقدار با توجه به حساسیت قطعه و کاربرد آن ممکن است کم یا زیاد باشد.

نکته اساسی این است که تلرانس صرفا برای ابعاد و اندازه قطعات موضوعیت پیدا نمی کند؛
بلکه ممکن است شاهد اختلاف در سایر پارامترهای فیزیکی مانند دما و فشار نیز باشیم.

به این معنی که دمای واقعی عملکرد یک قطعه در مقایسه با دمای طراحی تفاوت دارد.

هرچند در بحث ساخت و تولید بیشتر تلرانس در ابعاد و اندازه قطعات است که مورد توجه قرار می گیرد.

2# اهمیت تلرانس چیست؟

متاسفانه در سرفصل های دانشگاهی موضوع تلرانس چندان مورد توجه قرار نمی گیرد.

شاید به این دلیل که اساسا تمرکز در دروس دانشگاهی روی مباحث تئوریک است.

در مباحث تئوریک تلرانس عملا موضوعیت پیدا نمی کند؛
اما در صنعت یکی از مهم ترین مهارت هایی که به عنوان یک مهندس مکانیک ساخت و تولید نیاز دارید، توانایی تلرانس گذاری است.

تلرانس به صورت مستقیم با دقت ساخت یک قطعه مرتبط است.

به این معنی که هرچه تلرانس آن کمتر باشد، دقت ساخت قطعه به همان میزان افزایش پیدا می کند.

طبیعی است که در برخی از حوزه ها باید سخت گیری زیادی را در زمینه دقت تولید به کار برد.

به عنوان مثال تصور کنید که شما در حال ساخت یک تجهیز پزشکی هستید که برای جراحی در اتاق عمل استفاده می شود.

چنین تجهیزی مستقیما با سلامت جسمی افراد سروکار دارد؛
به همین دلیل لازم است که تلرانس کمی برای ساخت آن در نظر گرفته شود.

3# مفهوم انواع تلرانس چیست؟

در ادامه باید به این سوال پاسخ دهیم که مفهوم انواع تلرانس چیست؟

تمرکز ما در این مطلب روی انواع تلرانس در بحث اندازه گذاری برای ساخت و تولید قطعات گوناگون است.

بر این اساس انواع تلرانس را می توان در سه گروه زیر دسته بندی کرد:

1-3# تلرانس یک طرفه (Unilateral Tolerance)

فرض کنید در فرآیند طراحی یک قطعه، طول آن را برابر با 10.5 سانتی متر در نظر گرفته ایم.

تلرانس این قطعه را نیز برای ساخت در حدود 0.1 میلی متر در نظر می گیریم.

نکته اساسی این است که این تلرانس صرفا در یک جهت تعریف می شود.

به این معنی که قطعه هرگز طولی کمتر از 10.5 سانتی متر نباید داشته باشد و
تلرانس 0.1 میلی متر صرفا در جهت افزایش طول آن تعیین شده است.

البته ممکن است تلرانس یک طرح دقیقا عکس شرایط فوق باشد.

به این معنی که قطعه هرگز طولی بیشتر از 10.5 سانتی متر نداشته باشد و
تلرانس 0.1 میلی متر صرفا در جهت کاهش طول آن تعیین شود.

این اصطلاحی است که تحت عنوان تلرانس یک طرفه شناخته می شود.

2-3# تلرانس دوطرفه (Bilateral Tolerance)

در ادامه بحث تلرانس چیست، نوبت به معرفی تلرانس دو طرفه می رسد.

یک قطعه را در نظر بگیرید که طول آن در فرآیند طراحی برابر 1.5 سانتی متر است.

تلرانس این قطعه را برابر 0.002 میلی متر در نظر می گیریم.

تنها تفاوت تلرانس دوطرفه این است که دقت در اندازه گیری قطعه در دو جهت تعریف می شود.

به این معنی که با تلرانس 0.002 میلی متری ممکن است قطعه نهایی طولی بین 1.4998 تا 1.5002 سانتی متر داشته باشد.

3-3# تلرانس ترکیبی (Compound Tolerance)

تلرانس در یک قطعه الزاما مربوط به اندازه گیری طول نیست؛
بلکه این امکان وجود دارد در فرآیند ساخت شاهد انحراف در زاویه قطعات نیز باشیم.

این جاست که پای مفهومی جدید به نام تلرانس ترکیبی به میان می آید.

روی هم رفته اگر در یک فرآیند اندازه گذاری با بیش از یک نوع تلرانس سروکار داشته باشیم، اصطلاحا تلرانس ترکیبی را شاهد خواهیم بود.

4# ملاحظات تعیین تلرانس

سوال مهم دیگری که باید در ادامه به آن پاسخ دهیم این است که مبنای تعیین تلرانس چیست؟

به طور کلی باید توجه داشته باشید که
حد مجاز برای تعیین تلرانس در اندازه گذاری جایی است که نتیجه نهایی دستخوش تغییر نشود.

این موضوعی است که برای تحقق آن باید دانش مهندسی و تجربه را توأمان به کار ببرید.

به عنوان مثال لازم است تا در قالب آزمایش های تجربی تاثیر تغییرات یک پارامتر را بر سایر مؤلفه های موثر در ساخت قطعات ارزیابی کنید.

فراموش نکنید که تولید یک قطعه در دنیای واقعی بدون تلرانس عملا امکان پذیر نیست.

حتی اگر از دقیق ترین تجهیزات نیز استفاده کنید، خطای اندازه گیری و عدم قطعیت آماری شما را رها نخواهند کرد.

از طرفی دیگر باید توجه داشته باشید که کاهش تلرانس به معنی افزایش هزینه های تولید است؛
بنابراین لازم است که حتما نقطه بهینه ای بین میزان تلرانس و هزینه های ساخت تعیین کنید.

5# GD&T چیست؟

GD&T مخفف عبارت Geometric Dimensioning and Tolerancing به معنی تلرانس گذاری هندسی است.

برای این که در دنیای مهندسی زبان مشترکی برای تلرانس گذاری در کشورهای مختلف ایجاد شود، از زبان GD&T استفاده می شود.

این زبان مجموعه ای از علائم و نشانه ها را در بر می گیرد که هر یک برای تلرانس گذاری هندسی در قطعات به کار می روند.

از زبان GD&T برای تلرانس گذاری روی نقشه ها و اسناد مهندسی استفاده می شود.

همچنین تقریبا در بسیاری از اسناد مهندسی نیز برای تلرانس گذاری هندسی از زبان بین المللی GD&T استفاده می شود.

شما برای فعالیت در عرصه ساخت و تولید باید حتما با این زبان به طور کامل آشنا باشید.