Tecnología de los Materiales

2014-II

SISTEMA DE EVALUACION

PRACTICAS EN AULA: 30%

LABORATORIOS: 40%

EXAMEN FINAL: 30%

DESCRIPCIÓN DEL CURSO

• Cada objeto que observamos o percibimos, ha sufrido un proceso de transformación de los materiales y que para ello ha sido necesario: – Una tecnología apropiada,

que es cambiante con el tiempo;

– Los fundamentos de estos procesos son relativamente invariables.

CLASIFICACIÓN Y PROPIEDADES DE LOS MATERIALES

UNIDAD I

OBJETIVOS GENERALES

• Diferenciar los materiales ferrosos, no ferrosos, naturales y sintéticos más usados en la industria y analizar sus aplicaciones.

• Diferenciar y analizar los diferentes procesos de transformación con y sin arranque de viruta.

• Medir longitudes y ángulos con instrumentos de precisión utilizados en el procesamiento de materiales.

• Identificar los principales materiales y procesos utilizados para unir materiales y analizar el comportamiento de sus variables.

• Reconocer los principales procedimientos, conformado de planchas y perfiles para obtener partes.

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CLASIFICACIÓN Y PROPIEDADES DE LOS MATERIALES

Veremos…

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OBJETIVO ESPECÍFICO

Clasificar y diferenciar los materiales más utilizados en

la industrial.

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EVOLUCIÓN HUMANA

El hombre aprendió a

modificar lo que

encontró a su

alrededor.

EVOLUCIÓN DEL USO DE LOS MATERIALES

El hombre aprendió a

modificar lo que

encontró a su

alrededor.

EVOLUCIÓN DEL USO DE LOS MATERIALES

• El hombre descubre y se fascina por metales nativos en la forma de "pepitas“ (oro y plata).

• (4500 A.C) - el oro es trabajado y usado como símbolo de la perfección

• (4000 A.C.) - en el Medio Oriente surge el cobre como resultado del tratamiento de los minerales

• (3000 A.C.) - aleación cobre y arsénico – Mayor dureza y resistencia que el cobre solo. – Primera herramienta metálica (suplió a la piedra)

EL PERÚ ANTIGUO

• El señor de SIPAN – Los Mochica innovaron la tecnología y

producción metalúrgica con el uso intensivo del cobre en la fabricación de ornamentos, armas y herramientas. Su más importante proeza fue dorar el cobre con una sofisticada técnica que obtienen los mismos resultados que el sistema electrolítico inventado en Europa recién a fines del siglo XVIII.

– Los guerreros debieron gozar de un status especial y formar pequeños ejércitos profesionales, fuerza coercitiva de control, dominio político y cautela territorial, como lo demuestran las complejas edificaciones militares estratégicamente emplazadas en los valles y las extensas murallas que demarcaron los señoríos o pequeños reinos.

– Para los Mochica, amantes de la vida, la muerte no constituía el final. Los hombres seguían viviendo en otra esfera del mundo con sus mismas obligaciones o privilegios, razón que llevó a sepultarlos con provisiones y bienes. Los entierros reflejaban así la función y lugar de cada hombre dentro de su sociedad.

El Perú antiguo

EL PERÚ ANTIGUO

EDAD DE LOS METALES

• (1300 A.C.) - Asia Menor se desarrolla un procedimiento para extraer hierro de sus minerales por alta temperatura.

• (200 A.C.) - Nace el Bronce (CuCobre – SnEstaño): manejo del AsArsénico era peligroso:

– Herramientas – armas y armaduras (poderío militar)

– Forjadores tenían gran prestigio.

– Su uso marcó el final de la edad de piedra y el inicio de la edad de los metales.

EDAD DEL HIERRO

• Durante el siglo XIX se descubrieron nuevos procedimientos para la fabricación de acero (CoCobalto, Ni Nitrógeno, V Vanadio, W Wolframio)

- Propiedades sorprendentes. • Acero de resistencia media, 25% más fuerte que el maleable y

usado en el chasis de los autos. El acero duro es 100% más duro que el acero maleable.

• El acero es un material 100% reciclable. • Acero más duro en THE TWIN TOWER (350 mil toneladas de

acero) • Contenedor de acero: USA, primeros en estandarizar su uso. Hay

200 millones de contendores en el mundo.

CLASIFICACIÓN DE LOS

MATERIALES

CLASIFICACIÓN DE LOS MATERIALES

Las diferentes clasificaciones obedecen a necesidades particulares de resaltar alguna característica común a diferentes materiales; así tenemos:

1. Según su estado

2. Según su origen.

3. Según su aplicación a

nivel industrial, etc.

La selección adecuada de un determinado material, para la fabricación de una pieza determinada es vital para garantizar la funcionalidad de esta durante su ciclo de trabajo.

Ferroso viene de la palabra Ferrum

que los romanos empleaban para el

fierro o hierro.

Por lo tanto, los materiales ferrosos

son aquellos que contienen hierro

como su ingrediente principal; es

decir, las numerosas calidades del

hierro y el acero.

CLASIFICACIÓN DE LOS MATERIALES

• FERROSO viene de la palabra Ferrum que los romanos empleaban para el fierro o hierro. → Los materiales ferrosos son aquellos que contienen hierro como su ingrediente principal; es decir, las numerosas calidades del hierro y el acero.

• NO FERROSOS no contienen hierro. Estos incluyen el Plomo, Cobre, aluminio, magnesio, zinc y otros elementos� metálicos. Las aleaciones el latón y el bronce, son una combinación de algunos de estos metales No Ferrosos y se les denomina Aleaciones No Ferrosas.

CLASIFICACIÓN DE LOS MATERIALES

EFECTOS PRINCIPALES DE ALGUNOS ELEMENTOS EN LA ALEACIÓN (I)

EFECTOS PRINCIPALES DE ALGUNOS ELEMENTOS EN LA ALEACIÓN (II)

EFECTOS PRINCIPALES DE ALGUNOS ELEMENTOS EN LA ALEACIÓN (III)

METALES FERROSOS

• Mas versátil, adaptable y ampliamente usado es el ACERO. Combina resistencia y posibilidad de ser trabajado mediante muchos métodos.

• Es básicamente una aleación/combinación de hierro y carbono (0.05% - < 2%)

• Algunas veces se agregan otros elementos de aleación específicos tales como el CrCromo/NiNíquel con propósitos determinados.

ACERO CORRIENTE

• Más del 90% de todos los aceros son aceros al carbono.

• Estos aceros contienen diversas cantidades de carbono y menos del 1,65% de manganeso, el 0,60% de silicio y el 0,60% de cobre.

• Entre los productos fabricados con aceros al carbono� figuran máquinas, carrocerías de automóvil, la mayor parte de las estructuras de construcción de acero, cascos de buques, somieres y horquillas.

MÉTALES – FERROSOS «Acero Corriente»

• 0.1% a 0.25% de C. - Remaches y planchas

MÉTALES – FERROSOS «Acero Corriente»

• 0.3% a 0.6% de C. – Rieles y Piezas Forjadas

MÉTALES – FERROSOS «Acero Corriente»

• 0.4 a 0.5% de C. Piezas Moldeables y llantas.

MÉTALES – FERROSOS «Acero Corriente»

• 0.5 a 0.6% de C. Alambre duro, cables y resortes.

ACERO ALEADO

• Estos aceros contienen una proporción determinada de vanadio, molibdeno y otros elementos, además de cantidades mayores de manganeso, silicio y cobre que los aceros al carbono normales.

• Estos aceros de aleación se pueden sub-clasificar en:

a) Estructurales.

b) Herramientas.

c) Especiales.

ACERO ALEADO - Estructurales

• Diversas partes de maquinas(engranajes, ejes y palancas), estructuras de edificios, construcción de chasis de vehículos, puentes, barcos, etc. [0.25 a 0.6% de C]

ACERO ALEADO - Herramientas

• Herramientas para cortar y modelar metales y no-metales. Taladros, escariadores, fresas y machos de roscar.

ACERO ALEADO - Especiales

• Aceros Inoxidables (Cr, Ni y otros; resistentes a la humedad/ácidos y gases corrosivos) y aquellos con contenido de Cr superior al 12% «Aceros de gran dureza y alta resistencia a altas temperaturas y a la corrosión». Turbinas de vapor, engranajes, ejes y rodamientos.

HIERRO FUNDIDO

• Más empleados. Esta aleación contiene en general más de 2% de Ccarbono y más de 1% de SiSilicio, además de MnManganeso, Pfosforo y Sazufre

• Resistente a la corrosión, absorbente de energía y fácil de soldar.

NO FERROSOS no contienen hierro. Estos incluyen el Plomo, Cobre, aluminio, magnesio, zinc y otros elementos� metálicos. Las aleaciones el latón y el bronce, son una combinación de algunos de estos metales No Ferrosos y se les denomina Aleaciones No Ferrosas.

CLASIFICACIÓN DE LOS MATERIALES

NATURALES

• Madera

• Piedra (mármol)

• Asbesto

• Vidrio

• Cuero

• Cerámico

• Caucho

CLASIFICACIÓN DE LOS MATERIALES

NATURAL – Madera

NATURAL – Piedra (Mármol)

NATURAL – Asbesto

NATURAL – Vidrio

NATURAL – Vidrio

NATURAL – Cuero

NATURAL – Cerámico

NATURAL – Cerámico

NATURAL – Caucho

SINTÉTICOS

TERMOPLASTOS

• PVC

• Polietileno

• Poliamida

• Acrílico

• Poliestireno

CLASIFICACIÓN DE LOS MATERIALES

SINTÉTICO – PVC

SINTÉTICO – Polietileno

SINTÉTICO – Poliamida

SINTÉTICO – Poliamida

SINTÉTICO – Acrílico

SINTÉTICO – Poliestiréno

SINTÉTICOS

DUROPLASTOS

• Resina de Fenol

• Resina de Poliéster

ELASTÓMEROS

• Poliuretano Blando.

CLASIFICACIÓN DE LOS MATERIALES

SINTÉTICO – Resina de Fenol (Bakelita)

SINTÉTICO – Resina de Poliéster

SINTÉTICO – Poliuretano Blando

PROPIEDADES DE LOS MATERIALES

• Térmicas

• Eléctricas

• Químicas

• Mecánicas

• Tecnológicas

PROPIEDADES FÍSICAS

DENSIDAD

– Mide la relación de masa de una sustancia (sólido o líquido) por unidad de volumen

– Como referencia el agua con densidad de (1gr/ml)

PROPIEDADES FÍSICAS

PUNTO DE FUSIÓN

– Temperatura a la cual el material sólido pasa a estado líquido.

PROPIEDADES TECNOLÓGICAS

• Indican el comportamiento del material al momento de ser trabajado:

– Colabilidad

– Maleabilidad

– Mecanizabilidad.

– Soldabilidad

– Templabilidad

– Ductibilidad.

…

PROPIEDADES TECNOLÓGICAS

COLABILIDAD Son aquellos que pueden fundirse y conformarse por moldeo en moldes a temperaturas económicas.

COLABILIDAD Son aquellos que pueden fundirse y conformarse por moldeo en moldes a temperaturas económicas.

PROPIEDADES TECNOLÓGICAS

MALEABILIDAD Son aquellos que por acción de fuerzas aplicadas, sufre una deformación permanente conservando su cohesión molecular.

MALEABILIDAD Son aquellos que por acción de fuerzas aplicadas, sufre una deformación permanente conservando su cohesión molecular.

PROPIEDADES TECNOLÓGICAS

MAQUINABILIDAD Aquellos materiales que por seccionado o arranque de viruta pueden romper su cohesión molecular.

• Cizallado

• Torneado

• Taladrado

PROPIEDADES TECNOLÓGICAS

SOLDABILIDAD:

PROPIEDADES TECNOLÓGICAS

TEMPLABILIDAD Indica que la dureza del material puede modificarse por acción de la temperatura.

Por lo tanto un acero aleado de alta templabilidad es aquel que endurece, no sólo en la superficie sino también en su interior, es una medida de la profundidad a la cual un aleación especifica puede endurecerse.

PROPIEDADES TECNOLÓGICAS

TEMPLABILIDAD Indica que la dureza del material puede modificarse por acción de la temperatura.

Por lo tanto un acero aleado de alta templabilidad es aquel que endurece, no sólo en la superficie sino también en su interior, es una medida de la profundidad a la cual un aleación especifica puede endurecerse.

DUCTIBILIDAD

Es la propiedad que presentan algunos metales y aleaciones cuando, bajo la acción de una fuerza, pueden estirarse sin romperse permitiendo obtener alambres o hilos.

A los metales que presentan esta propiedad se les denomina dúctiles.

PROPIEDADES TECNOLÓGICAS

PROPIEDADES MECÁNICAS

Es la reacción de los materiales debido a fuerzas externas aplicadas.

RESISTENCIA • Fuerza de tracción (Ductibilidad)

• Fuerza de compresión (maleabilidad)

• Fuerza de cortadura.

DUREZA

Propiedad mecánica de los materiales consistente en la dificultad que existe para rayar o crear marcas en la superficie mediante micro penetración de una punta.

PROPIEDADES MECÁNICAS

PROPIEDADES MECÁNICAS

FRAGILIDAD

Capacidad de un material de fracturarse con escasa deformación.

PROPIEDADES MECÁNICAS

FATIGA

Una pieza sometida a acción de cargas periódicas (alternativas o intermitentes). Puede llegar a romperse con cargas menores a las que producirían deformaciones.

TENACIDAD

Es la energía total que absorbe un material antes de alcanzar la rotura o resistencia que opone un mineral a ser roto.

Péndulo de charpy

PROPIEDADES MECÁNICAS

PROPIEDADES MECÁNICAS

ELASTICIDAD

Es la propiedad que tiene un material de volver a su posición/forma inicial tras su tracción.

PLASTICIDAD

Es una propiedad mecánica de un material de deformarse permanentemente e irreversiblemente cuando se encuentra sometido a tensiones por encima de su rango elástico sin llegar a romperse.

PROPIEDADES MECÁNICAS

PROPIEDADES TÉRMICAS

Cuando el CALOR actúa sobre el material:

– Dilatación.

– Punto de fusión.

– Conductividad térmica.

– Calor específico.

PROPIEDADES TÉRMICAS

DILATACION TERMICA

PROPIEDADES TÉRMICAS

CONDUCTIVIDAD TERMICA Es la capacidad que tienen los materiales de conducir calor:

PROPIEDADES MAGNETICAS

PROPIEDADES ELÉCTRICAS

Comportamiento de los materiales frente a la ENERGÍA ELÉCTRICA.

– Resistencia eléctrica

– Conductividad eléctrica

PROPIEDADES QUÍMICAS

Los materiales pueden deteriorarse químicamente:

– Oxidación

– Corrosión

FIN