domingo, 12 de enero de 2014

materiales mecanicos

materiales metalicos

indice:

Clasificación de los materiales metálicos. (imagen de cada uno de los que se menciona y piezas que se fabrican del automovil de él).
Enlace metálico.
Características físicas/químicas de los materiales metálicos.
Estructura interna de los materiales metálicos.
Pureza y aleaciones.
Breve (no escasa, he dicho breve) historia de la humanidad relacionada con los materiales metálicos.
Extracción, producción y reciclado de materiales metálicos.
Oxidación y corrosión.

CLASIFICACIÓN DE LOS METALES

Los metales se clasifican en ferrosos y no ferrosos

Metales ferrosos

son aquellos metales cuyo componente principal es el Hierro.

Metales no ferrosos

son todos aquellos materiales metálicos que no contienen hierro en su composición o que lo contien en en muy pequeñas cantidades.

METALES FERROSOS

El material metálico más empleado hoy en día es el hierro, ya que tanto las técnicas de extracción del mineral como los procesos de obtención

El hierro es el metal ferroso mas empleado y siempre se obtiene en forma de aleacion con carbono. es decir el hierro siempre vendran mezclado con otros componentes que es el carbono. dependiendo de la cantidad de carbono que contengo el hierro obtendremos las siguientes aleaciones :

Acero que contiene de carbono

Acero inoxidable , que contiene además de hierro y carbono, cromo y níquel

Fundición que contiene hierro entre 98 - 94% y 1,76 y 6,6 7% de carbono Características Aplicaciones

Acero

Tiene gran resistencia mecánica, son duros y se sueldan con facilidad Múltiples utilidades en la

industria y la construcción

Acero inoxidable

Muy resistente a la corrosión Industria médica, cubertería, etc.

Fundición

Es muy frágil y poco dúctil y maleable. Tiene gran resistencia al desgaste Diversos elementos de maquinaria, carcasas de motores, tapas de alcantarilla, etc.

METALES NO FERROSOS

Los metales no ferrosos son aquellos que no contienen hierro que lo contienen en pequeñas

cantidades.

los metales no ferrosos mass utilizados son :

Cobre

Alta conductividad térmica y eléctrica. Es blando y de color rojizo. Su superficie se oxidacon facilidad tornándose verdoso.

Cables de electricidad, de teléfono, de ordenador.Tuberías, radiadores....

Latón

Es una aleación de cobre y cinc. Alta resistencia a la corrosión y soporta el vapor de agua mejor que el cobre.

Artesanía y tuberías

Bronce

Es una aleación de cobre y estaño. Alta resistencia al desgaste y a la corrosión. Hélices de barco, monedas,

esculturas.

Plomo

Tiene color gris plateado, es muy blando y pesado. Baterías, protectores de radiaciones, aislamiento acústico

Estaño

Es muy blando, poco dúctil pero muy maleable y no se oxida a temperatura ambiente. Se utiliza principalmente

para soldar. Con estaño se fabrica la hojalata, que es una chapa de acero recubierta por ambos lados de estaño.

Aluminio

Tiene color blanco plateado y presenta una alta resistencia a la corrosión. Es muy blando y tiene gran conductividad térmica y eléctrica Fabricación de coches, aviones, barcos y bicicletas.

ENLACE METALICO

El enlace metálico es característico de los elementos metálicos. Es un enlace fuerte, primario, que se forma entre elementos de la misma especie. Al estar los átomos tan cercanos unos de otros, interaccionan sus núcleos junto con sus nubes electrónicas, empaquetándose en las tres dimensiones, por lo que quedan los núcleos rodeados de tales nubes. Estos electrones libres son los responsables de que los metales presenten una elevada conductividad eléctrica y térmica, ya que estos se pueden mover con facilidad si se ponen en contacto con una fuente eléctrica. Los metales generalmente presentan brillo y son maleables. Los elementos con un enlace metálico están compartiendo un gran número de electrones de valencia, formando un mar de electrones rodeando un enrejado gigante de cationes. Muchos de los metales tienen puntos de fusión más altos que otros elementos no metálicos, por lo que se puede inferir que hay enlaces más fuertes entre los distintos átomos que los componen. La vinculación metálica es no polar, apenas hay diferencia de electronegatividad entre los átomos que participan en la interacción de la vinculación (en los metales, elementales puros) o muy poca (en las aleaciones), y los electrones implicados en lo que constituye la interacción a través de la estructura cristalina del metal. El enlace metálico explica muchas características físicas de metales, tales como maleabilidad, ductilidad, buenos en la conducción de calor y electricidad, y con brillo o lustre (devuelven la mayor parte de la energía lumínica que reciben).
La vinculación metálica es la atracción electrostática entre los átomos del metal o cationes y los electrones deslocalizados. Esta es la razón por la cual se puede explicar un deslizamiento de capas, dando por resultado su característica maleabilidad y ductilidad.

caracteristicas fisicas y quimicas

Los metales poseen ciertas propiedades físicas características, entre ellas son conductores de la electricidad. La mayoría de ellos son de color grisáceo, pero algunos presentan colores distintos; el bismuto (Bi) es rosáceo, el cobre (Cu) rojizo y el oro (Au) amarillo. En otros metales aparece más de un color; este fenómeno se denomina policromismo.
Otras propiedades serían:

Maleabilidad: capacidad de los metales de hacerse láminas al ser sometidos a esfuerzos de compresión.
Ductilidad: propiedad de los metales de moldearse en alambre e hilos al ser sometidos a esfuerzos de tracción.
Tenacidad: resistencia que presentan los metales al romperse o al recibir fuerzas bruscas (golpes, etc.)
Resistencia mecánica: capacidad para resistir esfuerzo de tracción, compresión, torsión y flexión sin deformarse ni romperse.

Suelen ser opacos o de brillo metálico, tienen alta densidad, son dúctiles y maleables, tienen un punto de fusión alto, son duros, y son buenos conductores (calor y electricidad).

Su molécula está formada por un átomo.
Sus átomos tienen 1, 2 o 3 electrones que pueden participar en un enlace químico.
Al ionozarse (proceso para producir iones; átomos con carga eléctrica) adquieren carga eléctrica positiva.

A continuación se presentan los elementos metálicos de la tabla periódica con sus principales características y propiedades químicas.

Metales de la familia 2 de los alcalinotérreos (elementos representativos)

Magnesio (Mg) propiedades químicas esenciales

Al quemarse se obtiene una llama muy brillante (se produce óxido de magnesio).
Arde también en presencia del vapor de agua, óxido de carbono, anhídrido carbónico, cloro, bromo, azufre y yodo combinándose.

estructura interna de los materiales metalicos. La estructura de los cristales metálicos es más simple porque cada punto reticular del cristal está ocupado por un átomo del mismo metal. Se caracterizan por tener pocos electrones débilmente ligados a sus capas más externas. Están cargados positivamente.
Características más comunes:
- Buena conductividad eléctrica.
- Buena conductividad térmica.
- Alta resistencia mecánica.
- Rigidez.
- Ductilidad.
El 90% de los Metales cristalizan en 3 estructuras densamente empaquetadas:
- BCC (cúbica centrada en el cuerpo):Hay un átomo en cada uno de los vértices de la red cúbica y otro en el centro.
Cúbica centrada en el cuerpo.
- FCC (Cúbica centrada en las caras): Hay un átomo en cada uno de los vértices de la red cúbica y otro en el centro de cada cara.
En presencia del oxígeno forma óxido de calio.
Las sales de calcio dan a la flama una coloración anaranjada
Se caracteriza por el bajo contenido de carbono (entre 0,05% y 0,25%), siendo una de las variedades, de uso comercial, con más pureza en hierro. Es duro, maleable y fácilmente aleable con otros metales, sin embargo es relativamente frágil, y poco apto para ser utilizado en la confección de láminas, tales como espadas, etc. El hierro forjado ha sido empleado durante miles de años, y ha sido la composición más habitual del "hierro" tal como se ha conocido a lo largo de la historia
Los procesos industriales del siglo XIX permitieron producir hierro forjado en grandes cantidades, de modo que se pudo utilizar este material en la construcción de grandes estructuras de arquitectura e ingeniería.

El cobre forma parte de una cantidad muy elevada de aleaciones que generalmente presentan mejores propiedades mecánicas, aunque tienen una conductividad eléctrica menor. Las más importantes son conocidas con el nombre de bronces y latones. Por otra parte, el cobre es un metal duradero porque se puede reciclar un número casi ilimitado de veces sin que pierda sus propiedades mecánicas.

Las aleaciones de aluminio son aleaciones obtenidas a partir de aluminio y otros elementos(generalmente cobre, zinc, manganeso, magnesio o silicio). Forman parte de las llamadas aleaciones ligeras, con una densidad mucho menor que los aceros, pero no tan resistentes a la corrosión como el aluminio puro, que forma en su superficie una capa de óxido de aluminio (alúmina). Las aleaciones de aluminio tienen como principal objetivo mejorar la dureza y resistencia del aluminio, que es en estado puro un metal muy blando.
La corrosión galvánica se produce rápidamente en las aleaciones de aluminio cuando entran en contacto eléctrico con acero inoxidable u otras aleaciones con mayor electronegatividad en un ambiente húmedo, por lo que si se usan conjuntamente deben ser adecuadamente aisladas.

historia de la humanidad relacionada con los metales

El cobre es uno de los pocos metales que pueden encontrarse en la naturaleza en estado "nativo", es decir, sin combinar con otros elementos. Por ello fue uno de los primeros en ser utilizado por el ser humano.¹⁴ Los otros metales nativos son el oro, el platino, la plata y el hierro proveniente de meteoritos.
Se han encontrado utensilios de cobre nativo de en torno al 7000 a. C. en Çayönü Tepesí (en la actual Turquía) y en Irak. El cobre de Çayönü Tepesí fue recocido pero el proceso aún no estaba perfeccionado.¹⁴ En esta época, en Oriente Próximo también se utilizaban carbonatos de cobre (malaquita y azurita) con motivos ornamentales. En la región de los Grandes Lagos de América del Norte, donde abundaban los yacimientos de cobre nativo, desde el 4000 a. C. los indígenas acostumbraban a golpearlas hasta darles forma de punta de flecha, aunque nunca llegaron a descubrir la fusión

La introducción del bronce resultó significativa en cualquier civilización que lo halló, constituyendo la aleación más innovadora en la historia tecnológica de la humanidad. Herramientas, armas, y varios materiales de construcción como mosaicos y placas decorativas consiguieron mayor dureza y durabilidad que sus predecesores en piedra o cobre calcopirítico.^{[cita requerida]}
La técnica consistía en mezclar el mineral de cobre —por lo general calcopirita o malaquita— con el de estaño (casiterita) en un horno alimentado con carbón vegetal. El carbono del carbón vegetal reducía los minerales a cobre y estaño que se fundían y aleaban con el 5 al 10 % en peso de estaño. El conocimiento metalúrgico de la fabricación de bronce dio origen en las distintas civilizaciones a la llamada Edad de Bronce.^{[cita requerida]}

^{El latón es una aleación de cobre y zinc.
Las proporciones de cobre y zinc pueden variar para crear una variedad
de latones con propiedades diversas. En los latones industriales el
porcentaje de Zn se mantiene siempre inferior al 20%. Su composición
influye en las características mecánicas, la fusibilidad y la capacidad
de conformación por fundición, forja, troquelado y mecanizado. En frío,
los lingotes obtenidos pueden transformarse en láminas de diferentes espesores, varillas o cortarse en tiras susceptibles de estirarse para fabricar alambres. Su densidad también depende de su composición. En general, la densidad del latón ronda entre 8,4 g/cm³ y 8,7 g/cm³.}

Se tienen indicios de uso del hierro, cuatro milenios antes de Cristo, por parte de los sumerios y egipcios.
En el segundo y tercer milenio, antes de Cristo, van apareciendo cada vez más objetos de hierro (que se distingue del hierro procedente de meteoritos por la ausencia de níquel) en Mesopotamia, Anatolia y Egipto. Sin embargo, su uso parece ser ceremonial, siendo un metal muy caro, más que el oro. Algunas fuentes sugieren que tal vez se obtuviera como subproducto de la obtención de cobre.
Entre 1600 a. C. y 1200 a. C. va aumentando su uso en Oriente Medio, pero no sustituye al predominante uso del bronce.

Entre los siglos XII a. C. y X a. C. se produce una rápida transición en Oriente Medio desde las armas de bronce a las de hierro. Esta rápida transición tal vez fuera debida a la falta de estaño, antes que a una mejora en la tecnología en el trabajo del hierro. A este periodo, que se produjo en diferentes fechas según el lugar, se denomina Edad de Hierro, sustituyendo a la Edad de Bronce. En Grecia comenzó a emplearse en torno al año 1000 a. C. y no llegó a Europa occidental hasta el siglo VII a. C. La sustitución del bronce por el hierro fue paulatina, pues era difícil fabricar piezas de hierro: localizar el mineral, luego fundirlo a temperaturas altas para finalmente forjarlo.

El aluminio se utilizaba en la antigüedad clásica en tintorería y medicina bajo la forma de una sal doble, conocida como alumbre y que se sigue usando hoy en día. En el siglo XIX, con el desarrollo de la física y la química, se identificó el elemento. Su nombre inicial, aluminum, fue propuesto por el británico Sir Humphrey Davy en el año 1809. A medida que se sistematizaban los nombres de los distintos elementos, se cambió por coherencia a la forma aluminium, que es la preferida hoy en día por la IUPAC debido al uso uniforme del sufijo -ium. No es sin embargo la única aceptada ya que la primera forma es muy popular en los Estados Unidos.³ En el año 1825, el físico danés Hans Christian Ørsted, descubridor del electromagnetismo, consiguió aislar por electrólisis unas primeras muestras, bastante impuras. El aislamiento total fue conseguido dos años después por Friedrich Wöhler.

Primera estatua construida de aluminio dedicada a Anteros y ubicada en Picadilly- Londres, construida en 1893.

La extracción del aluminio a partir de las rocas que lo contenían se reveló como una tarea ardua. A mediados de siglo, podían producirse pequeñas cantidades, reduciendo con sodio un cloruro mixto de aluminio y sodio, gracias a que el sodio era más electropositivo. Durante el siglo XIX, la producción era tan costosa que el aluminio llegó a considerarse un material exótico, de precio exorbitado, y tan preciado o más que la plata o el oro. Durante la Exposición Universal de 1855 se expusieron unas barras de aluminio junto a las joyas de la corona de Francia. El mismo emperador había pedido una vajilla de aluminio para agasajar a sus invitados. De alumino se hizo también el vértice del Monumento a Washington, a un precio que rondaba en 1884 el de la plata.4

Los metales son materiales que se obtienen de minerales queforman parte de las rocas.

La extracción del mineral se realiza en minas a cielo abierto o en minas subterráneas.

El mineral que se extrae de la mina tiene una parte útil que se llama mena y una parte de desecho que se denomina ganga

La mena se separa de la ganga mediante diferentes procesos físicos.

Entre estos procesos destacan: Tamizado : se separan las partículas sólidas según su tamaño

mediante tamices o cribas.

Filtración : es la separación de partículas sólidas en suspensión en un líquido a través de un filtro.

Flotación : se trata de la separación de una mezcla de partículas sólidas en un líquido. Las menos densas

flotan, mientras que las de mayor densidad se depositan en el fondo.

La metalurgia es el conjunto de industrias que se encargan de la extracción y transformación de los minerales metálicos.

La siderurgia la técnica del tratamiento del mineral de hierro para obtener diferentes tipos de éste o de sus aleaciones.

La mayor parte de los metales que existen pueden fundirse y volver a procesare creando nuevos metales. Metales como aluminio, plomo, hierro, acero, cobre, plata y oro son reciclados fácilmente cuando no están mezclados con otras sustancias, porque pueden ser fundidos y cambiar de forma o adoptar la misma anterior. De estos materiales, el hierro es el que tiene mayor demande comercial. El reciclaje del aluminio esta incrementándose bastante debido a que una lata, producto de reciclaje, requiere solo una parte de la energía necesaria para elaborar una lata similar con materas primas. Si recuperáramos todos estos metales serian una gran fuente de materias primas.

Los materiales están expuestos continuamente a los más diversos ambientes de

interacción material-ambiente provoca, en muchos casos, la pérdida o deterioro de las

propiedades físicas del material. Los mecanismos de deterioro son diferentes según

se trate de materiales metálicos, cerámicos o polímeros (plásticos). Así, en el hierro,

en presencia de la humedad y del aire, se transforma en óxido, y si el ataque continúa

acaba destruyéndose del todo. Desde el punto de vista económico, la corrosión

ocasiona pérdidas muy elevadas.

En los materiales metálicos , el proceso de deterioro se llama oxidación y

corrosión

. Por otro lado, en los cerámicos las condiciones para el deterioro han de ser

extremas, y hablaremos también de corrosión

. Sin embargo, la pérdida de las propiedades de los materiales

polímeros se denomina degradación

materiales sinteticos

Material sinteticos

Definición de materiales sintéticos.

Elementos sintéticos son aquellos elementos químicos que la humanidad no conocía hasta que los sintetizó, esto es, que no los descubrió como tales en el espacio. Son elementos radiactivos, es decir inestables, con vidas medias cortas en comparación con la edad del planeta. Por lo tanto se desintegraron casi totalmente desde la formación de la Tierra, y no se encuentran en cantidades apreciables salvo por la acción humana, producidos en reactores nucleares o aceleradores de partículas.

Un material sintetico es aquel creado por el hombre basado en polimeros osea plasticos para sustituir los materiales naturales o dados por la naturalesa como la madera, vidrio etc..
La materia esta formada por moléculas que pueden ser de tamaño normal o moléculas gigantes llamadas polímeros.La mayor parte de los polímeros que usamos en nuestra vida diaria son materiales sintéticos con propiedades y aplicaciones variadas.
algunos materiales sinteticos son el caucho el PET (el de las botellas de refresco), el hule, el poliuretano, y todo lo que sea de plastico(embases, recubrimientos, estructuras etc)

Características técnicas más representativas

Los plásticos son sustancias químicas sintéticas denominadas polímeros, de estructura macromolecular que puede ser moldeada mediante calor o presión y cuyo componente principal es el carbono. Estos polímeros son grandes agrupaciones de monómeros unidos mediante un proceso químico llamado polimerización. Los plásticos proporcionan el balance necesario de propiedades que no pueden lograrse con otros materiales por ejemplo: color, poco peso, tacto agradable y resistencia a la degradación ambiental y biológica.
Las propiedades y características de la mayoría de los plásticos (aunque no siempre se cumplen en determinados plásticos especiales) son estas:

fáciles de trabajar y moldear,
tienen un bajo costo de producción,
poseen baja densidad,
suelen ser impermeables,
buenos aislantes eléctricos,
aceptables aislantes acústicos,
buenos aislantes térmicos, aunque la mayoría no resisten temperaturas muy elevadas,
resistentes a la corrosión y a muchos factores químicos;
algunos no son biodegradables ni fáciles de reciclar, y si se queman, son muy contaminantes.
Clasificacion de los materiales sinteticos

Materiales sintéticos: son aquellos creados por las personas a partir de materiales naturales; por ejemplo, el hormigón, el vidrio, el papel o los plásticos.

Los objetos que nos rodean están fabricados con una gran variedad de materiales que podemos clasificar de diferentes formas; por ejemplo, por su origen. Sin embargo, el criterio más adecuado para clasificar materiales es por sus propiedades.

MATERIAL	APLICACIONES	PROPIEDADES	EJEMPLOS	OBTENCIÓN
Madera	Muebles. Estructuras. Embarcaciones.	No conduce el calor ni la electricidad. Fácil de trabajar.	Pino. Roble. Haya.	A partir de árboles.
Metal	Clips. Cuchillas. Cubiertos. Estructuras.	Buen conductor del calor y la electricidad. Dúctil y maleable.	Acero. Cobre. Estaño. Aluminio.	A partir de determinados minerales.
Plástico	Bolígrafos. Carcasas de electrodomésticos. Envases.	Ligero. Mal conductor del calor y la electricidad.	PVC. PET. Porexpán (corcho blanco). Metacrilato.	Mediante procesos químicos, a partir del petróleo.
Pétreos	Encimeras. Fachadas y suelo de edificios.	Pesados y resistentes. Difíciles de trabajar. Buenos aislantes del calor y la electricidad.	Mármol. Granito.	Se obtienen de las rocas, en canteras.
Cerámica y vidrio	Vajillas. Ladrillos, tejas. Ventanas, puertas. Cristales.	Duro. Frágil. Transparente (solo vidrio).	Loza. Porcelana. Vidrio.	Cerámica: a partir de arcillas y arenas por moldeado y cocción. Vidrio: se obtiene mezclando y tratando arena, caliza y sosa.
Textiles	Ropa. Toldos.	Flexibles y resistentes. Fáciles de trabajar.	Algodón. Lana. Nailon.	Se hilan y tejen fibras de origen vegetal, animal o sintético.

Proceso productivo

La primera parte de la producción de plásticos consiste en la elaboración de polímeros en la industria química. Hoy en día la recuperación de plásticos post-consumidor es esencial también. Parte de los plásticos determinados por la industria se usan directamente en forma de grano o resina. Más frecuentemente, existen varias formas de procesado de plásticos. Una de ellas es la extrusión de perfiles o hilos, la cual permite generar un producto extenso y continuo. Otra forma de procesado es por moldeo (por inyección, compresión, rotación, inflación, etc.). También existe el termoconformado, un proceso que usa un material termoplástico previamente producido a través del procesado de extrusión. Este tipo de procesado tiene diferentes variantes: termoconformado al vacío, a presión y el termoconformado mecánico.1

Historia

El invento del primer plástico se origina como resultado de un concurso realizado en 1860, cuando el fabricante estadounidense de bolas de billar Phelan and Collarder ofreció una recompensa de 10 000 dólares a quien consiguiera un sustituto del marfil natural, destinado a la fabricación de bolas de billar. Una de las personas que compitieron fue el inventor norteamericano John Wesley Hyatt, quien desarrolló el celuloide disolviendo celulosa (material de origen natural) en una solución de alcanfor y etanol. Si bien Hyatt no ganó el premio, consiguió un producto muy comercial que sería vital para el posterior desarrollo de la industria cinematográfica de finales de siglo XIX.
En 1909 el químico norteamericano de origen belga Leo Hendrik Baekeland sintetizó un polímero de gran interés comercial, a partir de moléculas de fenol y formaldehído. Se bautizó con el nombre de baquelita y fue el primer plástico totalmente sintético de la historia, fue la primera de una serie de resinas sintéticas que revolucionaron la tecnología moderna iniciando la «era del plástico». A lo largo del siglo XX el uso del plástico se hizo popular y llegó a sustituir a otros materiales tanto en el ámbito doméstico, como industrial y comercial.
En 1919 se produjo un acontecimiento que marcaría la pauta en el desarrollo de los materiales plásticos. El químico alemán Hermann Staudinger aventuró que éstos se componían en realidad de moléculas gigantes o macromoléculas. Los esfuerzos realizados para probar estas afirmaciones iniciaron numerosas investigaciones científicas que produjeron enormes avances en esta parte de la química.

viernes, 10 de enero de 2014

primer trimestre

el primer dia de clase mitica presentacion con la fortuna de encontrar un profesor con ganas de enseñar e involucandose con nosotros en un proyecto bastante jugoso en el cual podremos adquirir grandes conocimientos con todos los medios puestos por su parte e enriquecer nuestra cultura en automocion.

la verdad le agradezco la oportunidad y confianza depositada en nosotros y espero no defraudarle tenemos un buen equipo y podemos conseguirlo ademas tuve la fortuna de hacer el primer corte y salio perfecto y eso ya es un gran comienzo.

martes, 19 de noviembre de 2013

propiedades fisicas- mecanicas de los materiales

La elasticidad:

es un concepto económico introducido por el economista inglés Alfred Marshall, procedente de la física, para cuantificar la variación experimentada por una variable al cambiar otra. Para entender el concepto económico de la elasticidad debemos partir de la existencia de dos variables, entre las que existe una cierta dependencia, por ejemplo el número de automóviles vendidos y el precio de los automóviles, o el producto interior bruto y los tipos de interés. La elasticidad mide la sensibilidad de la cantidad de automóviles vendidos ante la variación del precio de los mismos, o en el segundo caso la sensibilidad del PIB a las variaciones de los tipos de interés.

El límite elástico, también denominado límite de elasticidad, es la tensión máxima que un material elastoplástico puede soportar sin sufrir deformaciones permanentes. Si se aplican tensiones superiores a este límite, el material experimenta un comportamiento plástico deformaciones permanentes y no recupera espontáneamente su forma original al retirar las cargas. En general, un material sometido a tensiones inferiores a su límite de elasticidad es deformado temporalmente de acuerdo con la ley de Hooke.

material elastico

lmaterial no elastico

La plasticidad :
es la propiedad mecánica de un material anelástico, natural, artificial, biológico o de otro tipo, de deformarse permanente e irreversiblemente cuando se encuentra sometido a tensiones por encima de su rango elástico, es decir, por encima de su límite elástico.
En los metales, la plasticidad se explica en términos de desplazamientos irreversibles de dislocaciones.
En los materiales elásticos, en particular en muchos metales dúctiles, un esfuerzo uniaxial de tracción pequeño lleva aparejado un comportamiento elástico. Eso significa que pequeños incrementos en la tensión de tracción comporta pequeños incrementos en la deformación, si la carga se vuelve cero de nuevo el cuerpo recupera exactamente su forma original, es decir, se tiene una deformación completamente reversible. Sin embargo, se ha comprobado experimentalmente que existe un límite, llamado límite elástico, tal que si cierta función homogénea de las tensiones supera dicho límite entonces al desaparecer la carga quedan deformaciones remanentes y el cuerpo no vuelve exactamente a su forma. Es decir, aparecen deformaciones no-reversibles

Museo Nacional de Cerámica y de las Artes Suntuarias González Martí

la ceramica constituye toda la carroza con el inconveniente de no poseer elasticidad.

La dureza: es la oposición que ofrecen los materiales a alteraciones como la penetración, la abrasión, el rayado, la cortadura, las deformaciones permanentes; entre otras. También puede definirse como la cantidad de energía que absorbe un material ante un esfuerzo antes de romperse o deformarse. Por ejemplo: la madera puede rayarse con facilidad, esto significa que no tiene mucha dureza, mientras que el vidrio es mucho más difícil de rayar.
Otras propiedades relacionadas con la resistencia son la resiliencia, la tenacidad

o la ductilidad

La fragilidad: es la cualidad de los objetos y materiales de romperse con facilidad. Aunque técnicamente la fragilidad se define más propiamente como la capacidad de un material de fracturarse con escasa deformación. Por el contrario, los materiales dúctiles o tenaces se rompen tras sufrir acusadas deformaciones, generalmente de tipo deformaciones plásticas. La fragilidad es lo contrario de la tenacidad y tiene la peculiaridad de absorber relativamente poca energía, a diferencia de la rotura dúctil.

Curvas representativas de Tensión-Deformación de un material frágil (rojo) y un material dúctil y tenaz (azul)

La energía absorbida por unidad de volumen viene dada por:

$\frac{dE_{def}}{dV}=\frac{1}{2}\sum_{i,j} \sigma_{ij}\varepsilon_{ij}$

Si un material se rompe prácticamente sin deformación las componentes del tensor deformación $\varepsilon_{ij}\;$ resultan pequeñas y la suma anterior resulta en una cantidad relativamente pequeña.
La fragilidad de un material además se relaciona con la velocidad de propagación o crecimiento de grietas a través de su seno. Esto significa un alto riesgo de fractura súbita de los materiales con estas características una vez sometidos a esfuerzos.¹ Por el contrario los materiales tenaces son aquellos que son capaces de frenar el avance de grietas.

La resistencia:
de materiales clásica es una disciplina de la ingeniería mecánica y la ingeniería estructural que estudia los sólidos deformables mediante modelos simplificados. La resistencia de un elemento se define como su capacidad para resistir esfuerzos y fuerzas aplicadas sin ( romperse, adquirir deformaciones permanentes o deteriorarse de algún modo).
Un modelo de resistencia de materiales establece una relación entre las fuerzas aplicadas, también llamadas cargas o acciones, y los esfuerzos y desplazamientos inducidos por ellas. Generalmente las simplificaciones geométricas y las restricciones impuestas sobre el modo de aplicación de las cargas hacen que el campo de deformaciones y tensiones sean sencillos de calcular.

Resiliencia: En ingeniería, se llama resiliencia de un material a la energía de deformación (por unidad de volumen) que puede ser recuperada de un cuerpo deformado cuando cesa el esfuerzo que causa la deformación. La resiliencia es igual al trabajo externo realizado para deformar un material hasta su límite elástico:la zona verde es la resiliencia (zona elastica).

Fatiga: En ingeniería y, en especial, en ciencia de los materiales, la fatiga de materiales se refiere a un fenómeno por el cual la rotura de los materiales bajo cargas dinámicas cíclicas se produce más fácilmente que con cargas estáticas. Aunque es un fenómeno que, sin definición formal, era reconocido desde la antigüedad, este comportamiento no fue de interés real hasta la Revolución Industrial, cuando, a mediados del siglo XIX comenzaron a producir las fuerzas necesarias para provocar la rotura con cargas dinámicas son muy inferiores a las necesarias en el caso estático; y a desarrollar métodos de cálculo para el diseño de piezas confiables. Este no es el caso de materiales de aparición reciente, para los que es necesaria la fabricación y el ensayo de prototipos.

Resistencia a la fatiga: la flexión, tensión o tracción, compresión.

nueva

La conductividad:

eléctrica es la medida de la capacidad de un material que deja pasar la corriente eléctrica, su aptitud para dejar circular libremente las cargas eléctricas. La conductividad depende de la estructura atómica y molecular del material, los metales son buenos conductores porque tienen una estructura con muchos electrones con vínculos débiles y esto permite su movimiento. La conductividad también depende de otros factores físicos del propio material y de la temperatura.
La conductividad es la inversa de la resistividad, por tanto $\scriptstyle \sigma = 1/\rho$ , y su unidad es el S/m (siemens por metro) o Ω^-1·m^-1. Usualmente la magnitud de la conductividad (σ) es la proporcionalidad entre el campo eléctrico $\bold{E}$ y la densidad de corriente de conducción $\bold{J}$ :

$\bold{J} = \sigma \bold{E}$

El aislamiento eléctrico:

se produce cuando se cubre un elemento de una instalación eléctrica con un material que no es conductor de la electricidad, es decir, un material que resiste el paso de la corriente a través del elemento que alberga y lo mantiene en su desplazamiento a lo largo del semiconductor. Dicho material se denomina aislante eléctrico.

Cinta aislante eléctrica.

La diferencia de los distintos materiales es que los aislantes son materiales que presentan gran resistencia a que las cargas que lo forman se desplacen y los conductores tienen cargas libres y que pueden moverse con facilidad.
De acuerdo con la teoría moderna de la materia (comprobada por resultados experimentales), los átomos de la materia están constituidos por un núcleo cargado positivamente, alrededor del cual giran a gran velocidad cargas eléctricas negativas. Estas cargas negativas, los electrones, son indivisibles e idénticas para toda la materia.

La conductividad térmica:

es una propiedad física de los materiales que mide la capacidad de conducción de calor. En otras palabras la conductividad térmica es también la capacidad de una sustancia de transferir la energía cinética de sus moléculas a otras moléculas adyacentes o a sustancias con las que no está en contacto. En el Sistema Internacional de Unidades la conductividad térmica se mide en W/(K·m) (equivalente a J/(s·K·m) )
La conductividad térmica es una magnitud intensiva. Su magnitud inversa es la resistividad térmica, que es la capacidad de los materiales para oponerse al paso del calor. Para un material isótropo la conductividad térmica es un escalar $\lambda$ (k en Estados Unidos) definido como:

$\lambda = \frac{\dot{q}}{|\nabla T|}$

Un aislante térmico :

es un material usado en la construcción y la industria y caracterizado por su alta resistencia térmica. Establece una barrera al paso del calor entre dos medios que naturalmente tenderían a igualarse en temperatura, impidiendo que entre o salga calor del sistema que nos interesa (como una vivienda o una nevera).
Uno de los mejores aislantes térmicos es el vacío, en el que el calor sólo se trasmite por radiación, pero debido a la gran dificultad para obtener y mantener condiciones de vacío se emplea en muy pocas ocasiones. En la práctica se utiliza mayoritariamente aire con baja humedad, que impide el paso del calor por conducción, gracias a su baja conductividad térmica, y por radiación, gracias a un bajo coeficiente de absorción.

martes, 12 de noviembre de 2013

PROCESO FEBRIL DE LOS METALES

CALDERERIA

La calderería es una especialidad profesional de la fabricación mecánica que tiene como función principal la construcción de depósitos aptos para el almacenaje y transporte de sólidos en forma de granos o áridos, líquidos y gas; así como todo tipo de construcción naval y estructuras metálicas. Muchos de estos depósitos reciben el nombre de silos y cisternas. El material más común que se trabaja en calderería es el acero laminado y vigas en diferentes aleaciones, formas y espesores.

Ejemplos significativos de construcción en calderería: la Torre Eiffel, el puente colgante de Vizcaya, la estructura que sustenta el Museo Guggenheim Bilbao, etc. Y en construcción naval: petroleros, gaseros, etc.

CONFORMADO EN FRIO

El uso de miembros conformados en frío en edificaciones comenzó en Estados Unidos y Gran Bretaña alrededor de la década de los 50 del siglo XIX, pero no fueron ampliamente utilizados hasta alrededor de 1940. En la actualidad es muy común que la estructura principal de los edificios altos esté formada por perfiles pesados laminados en caliente; en cambio, los elementos secundarios como viguetas, paneles o cubiertas y entrepisos generalmente lo componen miembros conformados en frío

Los estudios comprueban (estudios realizados por Chajes, Britvec, Winter, Karren y Uribe en la Universidad de Cornell en la década de 1960) que las propiedades mecánicas del acero son modificadas por el conformado en frío, en especial la tensión de fluencia, la resistencia a la tracción, y el alargamiento. Estas se ven incrementadas por el endurecimiento por deformación que experimentan las curvas de las secciones, las especificaciones de la AISI permiten tomar en cuenta este efecto bajo una serie de requisitos y limitaciones.

LA ESTAMPACION
La estampación es un tipo de proceso de fabricación por el cual se somete un metal a una carga de compresión entre dos moldes. La carga puede ser una presión aplicada progresivamente o una percusión, para lo cual se utilizan prensas y martinetes. Los moldes, son estampas o matrices de acero, una de ellas deslizante a través de una guía (martillo o estampa superior) y la otra fija (yunque o estampa inferior).
Si la temperatura del material a deformar es Mayor a la temperatura de recristalización, se denomina Estampación en Caliente, y si es menor se denomina estampación en frío.

LA EXTRUSION
La extrusión es un proceso utilizado para crear objetos con sección transversal definida y fija. El material se empuja o se extrae a través de un troquel de una sección transversal deseada. Las dos ventajas principales de este proceso por encima de procesos manufacturados son la habilidad para crear secciones transversales muy complejas y el trabajo con materiales que son quebradizos, porque el material solamente encuentra fuerzas de compresión y de cizallamiento. También las piezas finales se forman con una terminación superficial excelente.
La extrusión puede ser continua (produciendo teóricamente de forma indefinida materiales largos) o semicontinua (produciendo muchas partes). El proceso de extrusión puede hacerse con el material caliente o frío.

FORJADO

En construcción, se denomina forjado a un elemento estructural, generalmente horizontal, capaz de transmitir las cargas que soporta, así como su propio peso, a los demás elementos de la estructura (vigas, pilares, muros...) hasta que todas las cargas llegan a la cimentación, que descansa sobre el terreno.
Forma parte de la estructura horizontal de las diferentes plantas de un edificio, siendo capaz de solidarizar horizontalmente los diversos elementos estructurales, permitiendo, por tanto, no solo transmitir cargas verticales sino también horizontales. Ello contribuye a reducir la traslacionalidad del edificio y le aporta rigidez en ese plano horizontal.

FUNDICION
Se denomina fundición y también esmelter (del inglés smelter, ‘fundidor’) al proceso de fabricación de piezas, comúnmente metálicas pero también de plástico, consistente en fundir un material e introducirlo en una cavidad, llamada molde, donde se solidifica.
El proceso más común es la fundición en arena, por ser ésta un material refractario muy abundante en la naturaleza y que, mezclada con arcilla, adquiere cohesión y moldeabilidad sin perder la permeabilidad que posibilita evacuar los gases del molde al tiempo que se vierte el metal fundido.
La fundición en arena consiste en colar un metal fundido, típicamente aleaciones de hierro, acero, bronce, latón y otros, en un molde de arena, dejarlo solidificar y posteriormente romper el molde para extraer la pieza fundida.
Para la fundición con metales como el hierro o el plomo, que son significativamente más pesados que el molde de arena, la caja de moldeo es a menudo cubierta con una chapa gruesa para prevenir un problema conocido como "flotación del molde", que ocurre cuando la presión del metal empuja la arena por encima de la cavidad del molde, causando que el proceso no se lleve a cabo de forma satisfactoria.

INYECCION
En ingeniería, el moldeo por inyección es un proceso semicontinuo que consiste en inyectar un polímero, cerámico o un metal¹ en estado fundido (o ahulado) en un molde cerrado a presión y frío, a través de un orificio pequeño llamado compuerta. En ese molde el material se solidifica, comenzando a cristalizar en polímeros semicristalinos. La pieza o parte final se obtiene al abrir el molde y sacar de la cavidad la pieza moldeada.
El moldeo por inyección es una técnica muy popular para la fabricación de artículos muy diferentes. Sólo en los Estados Unidos, la industria del plástico ha crecido a una tasa de 12% anual durante los últimos 25 años, y el principal proceso de transformación de plástico es el moldeo por inyección, seguido del de extrusión. Un ejemplo de productos fabricados por esta técnica son los famosos bloques interconectables LEGO y juguetes Playmobil, así como una gran cantidad de componentes de automóviles, componentes para aviones y naves espaciales.

LAMINADO
El laminado es un proceso de deformación volumétrica en el que se reduce el espesor inicial del material trabajado, mediante las fuerzas de compresión que ejercen dos rodillos sobre la pieza/material de trabajo. Los rodillos giran en sentidos opuestos para que fluya el material entre ellos, ejerciendo fuerzas de compresión y de cizallamiento, originadas por el rozamiento que se produce entre los rodillos y el metal. Los procesos de laminado requieren gran inversión de capital; debido a ello los molinos de laminado se usan para la producción de grandes cantidades de productos estándar (laminas, placas, etc.).
Los procesos de laminado se realizan, en su gran mayoría, en caliente por la gran deformación ejercida sobre el material trabajado. Además, los materiales laminados en caliente tienen propiedades isotrópicas y carecen de tensiones residuales. Los principales inconvenientes que presenta el laminado en caliente son que el producto no puede mantenerse dentro de tolerancias adecuadas, y que la superficie de la pieza queda cubierta por una capa de óxido característica.

MECANIZADO POR ARRANQUE DE VIRUTA
El material es arrancado o cortado con una herramienta dando lugar a un desperdicio o viruta. La herramienta consta, generalmente, de uno o varios filos o cuchillas que separan la viruta de la pieza en cada pasada. En el mecanizado por arranque de viruta se dan procesos de desbaste (eliminación de mucho material con poca precisión; proceso intermedio) y de acabado (eliminación de poco material con mucha precisión; proceso final cuyo objetivo es el de dar el acabado superficial que se requiera a las distintas superficies de la pieza). Sin embargo, tiene una limitación física: no se puede eliminar todo el material que se quiera porque llega un momento en que el esfuerzo para apretar la herramienta contra la pieza es tan liviano que la herramienta no penetra y no se llega a extraer viruta.

SINTERIZADO

Sinterización es el tratamiento térmico de un polvo o compactado metálico o cerámico a una temperatura inferior a la de fusión de la mezcla, para incrementar la fuerza y la resistencia de la pieza creando enlaces fuertes entre las partículas.
En la fabricación de cerámicas, este tratamiento térmico transforma un producto en polvo en otro compacto y coherente. La sinterización se utiliza de modo generalizado para producir formas cerámicas de alúmina, berilia, ferrita y titanatos.
En la sinterización las partículas coalescen por difusión al estado sólido a muy altas temperaturas, pero por debajo del punto de fusión o vitrificación del compuesto que se desea sinterizar. En el proceso, se produce difusión atómica entre las superficies de contacto de las partículas, lo que provoca que resulten químicamente unidas.

TRATAMIENTO TERMICO
Se conoce como tratamiento térmico al conjunto de operaciones de calentamiento y enfriamiento, bajo condiciones controladas de temperatura, tiempo de permanencia, velocidad, presión, etc., de los metales o las aleaciones en estado sólido, con el fin de mejorar sus propiedades mecánicas, especialmente la dureza, la resistencia y la elasticidad. Los materiales a los que se aplica el tratamiento térmico son, básicamente, el acero y la fundición, formados por hierro y carbono. También se aplican tratamientos térmicos diversos a los cerámicos.

TREFILADO

Se entiende por trefilar a la operación de conformación en frío consistente en la reducción de sección de un alambre o varilla haciéndolo pasar a través de un orificio cónico practicado en una herramienta llamada hilera o dado.

Los materiales más empleados para su conformación mediante trefilado son el acero, el cobre, el aluminio y los latones, aunque puede aplicarse a cualquier metal o aleación dúctil.

El trefilado propiamente dicho consiste en el estirado del alambre en frío, por pasos sucesivos a través de hileras, dados o trefilas de carburo de tungsteno cuyo diámetro es paulatinamente menor. Esta disminución de sección da al material una cierta acritud en beneficio de sus características mecánicas.

La trefiladora se compone principalmente por una matriz colocada en un troquel la cual debido a su forma con una sección de entrada menor que la de salida variará la del acero a su paso por ella), un sistema de aplicación de lubricante al cable antes de que entre el troquel(para facilitar el paso del acero y reducir el calentamiento por fricción), un sistema de afilado del cable inicial (facilita el paso del cable por la matriz en el comienzo de la operación para ser sujetado y traccionado), Una mordaza para sujetar el cable al sistema de tracción, un sistema de tracción y almacenado. Estos dos últimos pueden ser un único sistema mediante bobinas o encontrarse por separado, estando compuesto el de tracción por una cadena unida a un pistón oscilante que lo activa. Otros dos elementos importantes son el sistema de soldadura que une el comienzo de un cable al final del anterior, consiguiendo así un proceso de trefilado continuo. La aplicación de lubricante puede ser por una caja con jabón con polvo lubricante, por la que al pasar el cable se impregna de lubricante, esto se realizarán antes de la entrada por la matriz. Otra opción es la aplicación de lubricante líquido que fluirá directamente a la entrada del troquel o directamente lo sumergirá.