En la fabricación y la ingeniería mecánica , la planitud es una condición geométrica importante para las piezas de trabajo y las herramientas . La planitud es la condición de una superficie o plano medio derivado que tiene todos los elementos en un plano. [1]
El dimensionamiento y la tolerancia geométricos han proporcionado formas cuantitativas y geométricamente definidas de definir la planitud de manera operativa . La desviación de planitud se puede definir en términos de ajuste por mínimos cuadrados a un plano ("planitud estadística") o en el peor de los casos (la distancia entre los dos planos paralelos más cercanos). Se puede especificar para un área determinada y/o sobre una superficie completa.
En la fabricación de piezas y conjuntos de precisión, especialmente cuando se requiere que las piezas se conecten a través de una superficie de manera hermética al aire o a los líquidos , la planitud es una cualidad crítica de las superficies fabricadas. Dichas superficies suelen mecanizarse o rectificarse para lograr el grado de planitud requerido. La metrología de una superficie de este tipo puede confirmar y garantizar que se ha logrado el grado de planitud requerido como un paso clave en un proceso de fabricación.
Dos piezas que son planas hasta aproximadamente 1 banda de luz de helio (HLB) se pueden "estrujar" juntas, lo que significa que se adherirán entre sí cuando entren en contacto. Este fenómeno se usa comúnmente con bloques patrón .
Sir Joseph Whitworth popularizó el primer método práctico para hacer superficies planas precisas durante la década de 1830, [2] utilizando técnicas de raspado y azul de ingeniero en tres superficies de prueba, en lo que se conoce como el método de las tres placas de Whitworth . [3] Al probar las tres en pares una contra la otra, se asegura que las superficies se vuelvan planas. El uso de dos superficies daría como resultado una superficie cóncava y una superficie convexa. Finalmente, se llega a un punto en el que muchos puntos de contacto son visibles dentro de cada pulgada cuadrada, momento en el que las tres superficies son uniformemente planas con una tolerancia muy estrecha. [ cita requerida ] Este método no depende de otras superficies de referencia planas u otros instrumentos de precisión y, por lo tanto, resuelve el problema de arranque de cómo crear la primera superficie plana precisa.
Hasta la introducción de la técnica de raspado, se empleaba el mismo método de tres placas con técnicas de pulido, lo que daba resultados menos precisos. Esto dio lugar a una explosión del desarrollo de instrumentos de precisión que utilizaban estas técnicas de generación de superficies planas como base para la construcción de formas más precisas.
Cuando dos superficies cualesquiera (llamémoslas A y B) se superponen entre sí, las protuberancias de las dos superficies se desgastarán entre sí, dando como resultado finalmente dos superficies que estarán muy juntas entre sí, pero que aún pueden ser cóncavas o convexas (y, por lo tanto, no planas).
La idea clave es que luego se superponen contra una tercera superficie, C, con rotación. Los distintos pares de superficies se superponen uno tras otro en sucesión, hasta que las tres coinciden entre sí. Es imposible que una superficie sea cóncava (o convexa) y, al mismo tiempo, coincida con otras dos superficies que coinciden entre sí.
Con suficiente iteración, las tres superficies convergerán en ser exactamente planas, donde iteraciones sucesivas de la técnica mejorarán aún más la planitud.
La norma ISO 12781-1 [4] define varias medidas de planitud:
Las medidas bidimensionales anteriores encuentran contrapartes unidimensionales en las medidas de rectitud , [5] definidas por la norma ISO 12780 en una sección transversal (la curva plana resultante de la intersección de la superficie de interés y un plano abarcado por la normal de la superficie):