A mérettűrés azt írja le, hogy egy alkatrész adott mérete mennyivel térhet el a tervezett, azaz névleges értéktől anélkül, hogy a termék működése vagy szerelhetősége sérülne. Ez azért fontos információ, mert a fémalkatrész gyártás során még a legmodernebb gépekkel sem lehet minden egyes darabot hajszálpontosan ugyanolyanra elkészíteni. Különböző tényezők – mint a szerszámok kopása, a hőmérséklet-ingadozás vagy az anyagok apró különbségei – azt eredményezik, hogy minden egyes munkadarab kicsit más méretű lesz, mint a rajzon szereplő névleges érték. Hogyan működik a mérettűrés a gyakorlatban? Az alábbiakban ezt mutatjuk be!
A mérettűrés alapjai
Képzeljük el, hogy egy gépalkatrésznek pontosan 50 mm hosszúnak kellene lennie. A valóságban azonban az garantálható csak, hogy a darabok mérete például 49,9 mm és 50,2 mm között lesz. Ez a két érték a határméret: az alsó határméret (49,9 mm) és a felső határméret (50,2 mm). A kettő közötti különbség a tűrés, jelen esetben 0,3 mm. Ha egy darab mérete ebbe a tartományba esik, akkor jó, ha kívül esik rajta, akkor selejt.
Erre azért van szükség, mert mérettűrés meghatározása nélkül lehetetlen gazdaságosan gyártani, szerelni vagy javítani bármilyen terméket. Elméletileg megoldható ugyanis, hogy – a példánál maradva – mindegyik gépalkatrész pontosan 50 mm legyen, ám a gyártás drága és lassú lenne, a selejtarány pedig óriási. A tűrés lehetővé teszi, hogy a gyártók és szerelők tudják: a termék akkor is tökéletesen működni fog, ha a méret egy bizonyos, előre meghatározott határon belül marad, így gyorsabban, olcsóbban és jóval kevesebb selejt mellett folytatható az alkatrész gyártása.
A mérettűrés lehet nagyon szigorú, ha a felhasználás cél megköveteli
A LEGO kockák világszerte híresek arról, hogy bármelyik darab bármelyik másikkal tökéletesen illeszkedik, akár 1958-ban, akár ma gyártották. Ez azért lehetséges, mert a LEGO gyárban a kockák mérettűrése rendkívül szigorú, például ±0,01 mm. Ha a kocka túl nagy, nem lehet összenyomni, ha túl kicsi, leesik. A szűk tűrésmező biztosítja, hogy minden darab csereszabatos legyen, vagyis bármelyik bármelyikkel összeilleszthető.
A csapágygolyók gyártásánál is nagyon szigorú tűrésre van szükség, akár 0,001 mm pontosságra. Ha a golyók túl nagyok vagy túl kicsik, a csapágy nem fog megfelelően működni, túl nagy lesz a súrlódás vagy túl laza lesz a szerkezet. Ezért a gyártás után a golyókat válogatják, és csak a megfelelő tűrésmezőbe esőket használják fel.
A precíz mérettűrés biztosítja, hogy a fémalkatrészek pontosan illeszkedjenek – ez a kulcsa a működő és gazdaságosan gyártható termékeknek.
Hogyan működik ez a gyakorlatban?
A műszaki rajzokon a tűrést általában a névleges méret mellett, felső és alsó eltéréssel jelölik, például:
50 +0,2 −0,1 mm
Ez azt jelenti, hogy a darab mérete lehet 50,2 mm (felső határ) és 49,9 mm (alsó határ) között. De ezután még figyelembe kell vennünk a tűrésmezőt is.
A tűrésmező szerepe
A tűrésmező az a tartomány, amelyben a munkadarab mérete elfogadható. Ha két alkatrésznek (például egy csapnak és egy furatnak) is tűrése van, akkor a kettő tűrésmezője együtt határozza meg, hogy a két alkatrész hogyan illeszkedik egymáshoz. Ha a tűrésmezők jól vannak megválasztva, akkor a szerelés gyors és egyszerű, az alkatrészek csereszabatosak lesznek, vagyis bármelyik darab bármelyik másikkal összeszerelhető.
Gyermekjátékok esetén nagyobb tűrés is megengedett, mert nem baj, ha az alkatrészek kicsit lötyögnek, így olcsóbban lehet gyártani. Ezzel szemben a mobiltelefonok kijelzője nagyon szűk tűréssel gyártható csak, hogy pontosan illeszkedjen a házba, különben nem lesz por- vagy vízálló. Vagy vegyük a klasszikus grafitceruzát: ha túl vastag a ceruzabél, nem fér a ceruzába, ha túl vékony, kiesik – ezért itt is fontos a megfelelő tűrés.
Így tervezünk mi fémalkatrészt
Minél szűkebb a tűrés, annál pontosabb gépekre, jobb minőségű alapanyagra és szigorúbb ellenőrzésre van szükség, ami megnöveli a gyártási költségeket. Ezért mindig meg kell találni az optimális tűrésmezőt: legyen elég szűk ahhoz, hogy a termék jól működjön, de ne legyen túl szigorú, mert az feleslegesen drágítja a gyártást.
A mérettűrés tehát egyfajta játéktér, amelyet a tervező megad a gyártónak: ebben a tartományban a méretek még megfelelőek, a termék működni fog, és a gyártás is gazdaságos marad. Ez biztosítja, hogy a termékek csereszabatosak, szerelhetők és megbízhatóak legyenek – legyen szó akár gyerekjátékról, akár egy autó motorjának alkatrészéről.