Comportamiento mecnico y propiedades de los materialesDocente : Jos Cortegana MontezaFacultad: Ingeniera Escuela: Ingeniera Mecnica y ElctricaPrograma: Pregrado

Propiedades de los metalesDocente : Ing. Jos Cortegana MontezaFacultad : Ingeniera Escuela : Ingeniera Mecnica y Elctrica PregradoLas Propiedades de los metales se dividen en las siguientes propiedades:Propiedades Fsicas.Propiedades Tecnolgicas.Propiedades MecnicasPropiedades Qumicas.

Docente : Ing. Jos Cortegana MontezaFacultad : Ingeniera Escuela : Ingeniera Mecnica y Elctrica PregradoPropiedades de los metalesLas propiedades fsicas dependen del tipo de aleacin y las ms importantes son:Densidad.Peso Especfico.Calor EspecficoPunto de Fusin.Conductividad Trmica.Conductividad Elctrica.Propiedades Fsicas

Docente : Ing. Jos Cortegana MontezaFacultad : Ingeniera Escuela : Ingeniera Mecnica y Elctrica PregradoPropiedades de los metalesEs la relacin entre la masa de un cuerpo respecto al volumen que ocupa en el espacio.Densidad

Docente : Ing. Jos Cortegana MontezaFacultad : Ingeniera Escuela : Ingeniera Mecnica y Elctrica PregradoPropiedades de los metalesEjemplo:Si tengo un cubo de madera de 20[cm] de ancho por 200[mm] de largo y 0,2[m] de alto y su masa es de 25 [gr]. Cual es la densidad en [Kg/m] de la pieza? Datos:20[cm] 0,2[m] V= A x L x H [m] 200[mm] 0,2[m] V= 0,2[m] x 0,2[m] x 0,2[m] 0,2[m] 0,2[m] V= 0,008[m] 25[gr] 0,025[Kg]

= m / V = 0,025[Kg] / 0,008 [m] = 3,125[Kg/m]

Docente : Ing. Jos Cortegana MontezaFacultad : Ingeniera Escuela : Ingeniera Mecnica y Elctrica PregradoPropiedades de los metalesEs la relacin entre la fuerza de gravitacin G que acta sobre un cuerpo respecto al volumen que ocupa dicho cuerpo.Peso Especfico

Docente : Ing. Jos Cortegana MontezaFacultad : Ingeniera Escuela : Ingeniera Mecnica y Elctrica PregradoPropiedades de los metalesEjemplo:Si tengo dos cubos de 1[cm] de oro y de cuarzo, el peso especifico de cada uno es 19,3 y 2,65. Cul es el volumen que el cuarzo tiene que tener para pesar lo mismo que el oro?

Regla de tres:1[cm] 2,65 x 19,3

x = 1 x 19,3 2,65x = 7,28[cm]

Docente : Ing. Jos Cortegana MontezaFacultad : Ingeniera Escuela : Ingeniera Mecnica y Elctrica PregradoPropiedades de los metalesEs la cantidad de calor necesaria para elevar en 1C la temperatura de 1 kg de determinada sustancia. El calor especfico vara con la temperatura. Calor Especfico

Docente : Ing. Jos Cortegana MontezaFacultad : Ingeniera Escuela : Ingeniera Mecnica y Elctrica PregradoEs la temperatura a la cual un material pasa del estado slido al lquido, transformacin que se produce con absorcin de calor. El punto de solidificacin es la temperatura a la cual un lquido pasa al estado slido.Punto de FusinPropiedades de los metales

Docente : Ing. Jos Cortegana MontezaFacultad : Ingeniera Escuela : Ingeniera Mecnica y Elctrica PregradoPropiedades de los metalesTodos los metales presentan una gran transmisin de calor.Conductividad Trmica

Docente : Ing. Jos Cortegana MontezaFacultad : Ingeniera Escuela : Ingeniera Mecnica y Elctrica PregradoPropiedades de los metalesConductividad ElctricaLos metales permiten el paso de la corriente elctrica con facilidad; son por tanto buenos conductores de la electricidad.Algunos metales presentan un caracterstico comportamiento magntico, que consiste en su capacidad de atraer a otros metales.

Docente : Ing. Jos Cortegana MontezaFacultad : Ingeniera Escuela : Ingeniera Mecnica y Elctrica PregradoPropiedades tecnolgicas de los metalesColabilidad: Son aquellos materiales que funden y pueden colarse en moldes a temperaturas rentables.

Maleabilidad: Son aquellos materiales que admiten deformaciones bajo cargas, conservando su cohesin sin causar grietas ni roturas.Ciertos metales pueden ser extendidos en lminas muy finas sin llegar a romperse.

Docente : Ing. Jos Cortegana MontezaFacultad : Ingeniera Escuela : Ingeniera Mecnica y Elctrica PregradoPropiedades tecnolgicas de los metalesMaquinabilidad: Son aquellos materiales que pueden ser mecanizados por arranque de viruta aplicando fuerzas de corte.Soldabilidad: Son aquellos materiales que pueden ser unidos entre si y con otros materiales mediante un proceso de soldadura por fusin o por presin.Templabilidad: Son aquellos materiales que pueden ser endurecidos por un proceso de tratamiento trmico predeterminado.

Docente : Ing. Jos Cortegana MontezaFacultad : Ingeniera Escuela : Ingeniera Mecnica y Elctrica PregradoLa propiedades mecnicas se manifiestan al someter a los materiales a determinados ensayos mecnicos.Ensayo de Traccin.Ensayo de Dureza.Ensayo de Compresin.Ensayo de Corte Directo.Ensayo de Flexin.Ensayo de Torsin.Propiedades Mecnicas de los metales

Docente : Ing. Jos Cortegana MontezaFacultad : Ingeniera Escuela : Ingeniera Mecnica y Elctrica PregradoEste ensayo permite conocer las caractersticas de un materia cuando se somete a un esfuerzo de traccin. El objetivo es determinar la resistencia a la rotura y las principales propiedades mecnicas del material que es posible apreciar en el diagrama esfuerzo-deformacin:Lmite Elstico.Punto de Fluencia.Alargamiento.Estriccin.Tenacidad.

Propiedades Mecnicas de los metalesEnsayo de Traccin

Docente : Ing. Jos Cortegana MontezaFacultad : Ingeniera Escuela : Ingeniera Mecnica y Elctrica PregradoPropiedades Mecnicas de los metalesEste ensayo consiste en someter a una probeta de ensayo a una solicitacin de traccin hasta que el material de la probeta se rompa.

Docente : Ing. Jos Cortegana MontezaFacultad : Ingeniera Escuela : Ingeniera Mecnica y Elctrica PregradoPropiedades Mecnicas de los metalesCuando una pieza de metal es sometida a una fuerza uniaxial, se produce una deformacin del metal. Si la pieza vuelve a sus dimensiones originales, cuando cesa la fuerza, la pieza experimenta una Deformacin Elstica.Si el metal es deformado hasta el extremo de que no pueda recuperar completamente sus dimensiones originales, la pieza experimenta una Deformacin Plstica.Lmite Elstico

Docente : Ing. Jos Cortegana MontezaFacultad : Ingeniera Escuela : Ingeniera Mecnica y Elctrica PregradoPropiedades Mecnicas de los metalesEs el primer punto detectable, a partir del cual hay un aumento notorio en la deformacin, sin que se acuse un aumento en el esfuerzo aplicado a la probeta. En los metales es el punto, a partir del cual aparecen la deformaciones plsticas irreversibles.Punto de fluencia

Docente : Ing. Jos Cortegana MontezaFacultad : Ingeniera Escuela : Ingeniera Mecnica y Elctrica PregradoPropiedades Mecnicas de los metalesMide la cantidad de alargamiento que experimenta un material hasta que se rompe.Se mide en % de alargamiento y esto indica la aptitud que tiene un material de ser alargado plsticamente sin romperse, propiedad necesaria para obtener un alambre de dimetro pequeo.Alargamiento

Docente : Ing. Jos Cortegana MontezaFacultad : Ingeniera Escuela : Ingeniera Mecnica y Elctrica PregradoPropiedades Mecnicas de los metalesMide la cantidad de reduccin de seccin transversal inicial con respecto a el rea mnima una vez terminada la prueba.Se mide en % de estriccin; y a mayor % mas ductibilidad tiene un material.Estriccin

Docente : Ing. Jos Cortegana MontezaFacultad : Ingeniera Escuela : Ingeniera Mecnica y Elctrica PregradoPropiedades Mecnicas de los metalesEl impacto o resiliencia se puede calcular con el ensayo de Charpy y este entrega valores en Joules .Se emplea este ensayo para saber la tenacidad del material sujeto a esfuerzos bruscos o choques violentos y para comprobar el comportamiento de los materiales con entalladuras que producen concentracin de esfuerzos.Resiliencia

Docente : Ing. Jos Cortegana MontezaFacultad : Ingeniera Escuela : Ingeniera Mecnica y Elctrica PregradoPropiedades Mecnicas de los metalesEl ensayo Charpy consiste en dejar caer un pesado pndulo, el cual a su paso golpea una probeta que tiene forma paraleleppedo ubicada en la base de la mquina.Ensayo de Charpy

Docente : Ing. Jos Cortegana MontezaFacultad : Ingeniera Escuela : Ingeniera Mecnica y Elctrica PregradoPropiedades Mecnicas de los metalesTenacidadSe refiere a la capacidad que tienen los materiales a resistir esfuerzos de deformaciones.Un material es mas Tenaz cuando se requiere una mayor cantidad de trabajo mecnico para romperlo.

Docente : Ing. Jos Cortegana MontezaFacultad : Ingeniera Escuela : Ingeniera Mecnica y Elctrica PregradoPropiedades Mecnicas de los metalesDurezaLa Dureza es una medida de la resistencia de un metal a la deformacin permanente en la superficie.Para establecer que material es mas duro o blando es necesario establecer los diferentes tipos de dureza:

Dureza a la Penetracin: Es la resistencia que ofrece un material a ser penetrado por otro mas duro, es una medida de su estructura y plasticidad.

Dureza al Rebote: Es la resistencia que ofrece un material al choque y que genera un rebote determinado segn sus propiedades elsticas.

Docente : Ing. Jos Cortegana MontezaFacultad : Ingeniera Escuela : Ingeniera Mecnica y Elctrica PregradoPropiedades Mecnicas de los metalesDurezaDureza a la Deformacin: Es la resistencia que opone un material a ser deformado en forma plstica sin generar rotura en su estructura.Dureza al Corte: Es la resistencia que ofrece un material al corte, tpica situacin que se genera en los procesos de arranque de viruta.Dureza Abrasiva: Es la resistencia que ofrecen los materiales a desgastarse cuando estn sujetos a movimiento de deslizamiento relativos.Dureza de Tensin: Es la resistencia que ofrecen los materiales a romperse debido a una carga de tensin.

Docente : Ing. Jos Cortegana MontezaFacultad : Ingeniera Escuela : Ingeniera Mecnica y Elctrica PregradoPropiedades Mecnicas de los metalesMedidas de la durezaLa dureza se mide utilizando un durmetro para el ensayo de penetracin y un escleroscopio para el ensayo de rebote. Dependiendo del tipo de punta empleada y del rango de cargas aplicadas, existen diferentes escalas, adecuadas para distintos rangos de dureza.Dureza BRINELL.Dureza VICKERS.Dureza ROCKWELL.Dureza KNOOP.Dureza SHORE.

Docente : Ing. Jos Cortegana MontezaFacultad : Ingeniera Escuela : Ingeniera Mecnica y Elctrica PregradoPropiedades Mecnicas de los metalesSe coloca la muestra bajo un durmetro.Se realiza una carga conocida y se mide el tamao de la huella.Se calcula la dureza con las correlaciones entre las dimensiones medidas y las distintas escalas de dureza.Ensayo de la dureza

Docente : Ing. Jos Cortegana MontezaFacultad : Ingeniera Escuela : Ingeniera Mecnica y Elctrica PregradoPropiedades Mecnicas de los metalesEmplea una punta de esfera de 10mm de acero templado o carburo de tungsteno.Ensayos Brinell

Docente : Ing. Jos Cortegana MontezaFacultad : Ingeniera Escuela : Ingeniera Mecnica y Elctrica PregradoPropiedades Mecnicas de los metalesTabla de Cargas, dimetros de la bola y materiales para el ensayo de Dureza de Brinell.

Docente : Ing. Jos Cortegana MontezaFacultad : Ingeniera Escuela : Ingeniera Mecnica y Elctrica PregradoPropiedades Mecnicas de los metalesEmplea un diamante con forma de pirmide, Angulo 136.Ensayos Vickers

Docente : Ing. Jos Cortegana MontezaFacultad : Ingeniera Escuela : Ingeniera Mecnica y Elctrica PregradoPropiedades Mecnicas de los metalesEmplea una punta de diamante al que se le ejerce una fuerza estndar.Ensayos Knoop

Docente : Ing. Jos Cortegana MontezaFacultad : Ingeniera Escuela : Ingeniera Mecnica y Elctrica PregradoPropiedades Mecnicas de los metalesEnsayos ROCKWELLEmplea un cono de diamante de 120 y en algunos casos esfera de acero.

Docente : Ing. Jos Cortegana MontezaFacultad : Ingeniera Escuela : Ingeniera Mecnica y Elctrica PregradoPropiedades Mecnicas de los metalesEnsayos SHORESe basa en la reaccin elstica del material cuando dejamos caer sobre l un material ms duro.Si el material es blando absorbe la energa del choque, si el material es duro produce un rebote cuya altura se mide.La prctica se realiza en un "escleroscopio", aparato formado por un tubo de cristal, por cuyo interior cae un martillo con punta de diamante.

Docente : Ing. Jos Cortegana MontezaFacultad : Ingeniera Escuela : Ingeniera Mecnica y Elctrica PregradoPropiedades Mecnicas de los metalesDureza de algunos Materiales

Docente : Ing. Jos Cortegana MontezaFacultad : Ingeniera Escuela : Ingeniera Mecnica y Elctrica PregradoPropiedades Mecnicas de los metalesEnsayo de CompresinEs un ensayo en el que se somete a una probeta a cargas compresivas.Se usa para estudiar el comportamiento de los materiales bajo estado de cargas.

Docente : Ing. Jos Cortegana MontezaFacultad : Ingeniera Escuela : Ingeniera Mecnica y Elctrica PregradoPropiedades Mecnicas de los metalesEnsayo de Corte Directo.En el ensayo de corte directo se corta una barra (pernos) en un dispositivo que apriete dos piezas o una probeta ranurada sometida a carga de traccin por ambos lados.

Docente : Ing. Jos Cortegana MontezaFacultad : Ingeniera Escuela : Ingeniera Mecnica y Elctrica PregradoPropiedades Mecnicas de los metalesEnsayo de FlexinEl esfuerzo de flexin se obtiene cuando se aplican sobre un cuerpo una carga concentrada en un punto medio.

Docente : Ing. Jos Cortegana MontezaFacultad : Ingeniera Escuela : Ingeniera Mecnica y Elctrica PregradoPropiedades Mecnicas de los metalesEs un ensayo en que se deforma una muestra aplicndole un par torsor. Mientras uno de los extremos permanece quieto, el otro se gira. Se registra el par aplicado y el ngulo girado.Con este tipo de ensayos se muestra directamente del comportamiento a cortadura del Material. Ensayo de Torsin

Docente : Ing. Jos Cortegana MontezaFacultad : Ingeniera Escuela : Ingeniera Mecnica y Elctrica PregradoPropiedades Mecnicas de los metales Es un valor que indica el nivel mximo de solicitacin al cual puede trabajar un material.La tensin de trabajo no debe sobrepasar la tensin admisible. Este valor se determina arbitrariamente, aunque procurando no sobrepasar el rango elstico del material, pues de otro modo, podra sufrir deformaciones permanentes

Docente : Ing. Jos Cortegana MontezaFacultad : Ingeniera Escuela : Ingeniera Mecnica y Elctrica Pregrado Es un valor que permite reducir los niveles de incertidumbre en los clculos de Ingeniera. Este coeficiente debe ser mayor a 1. Este valor relaciona la resistencia que posee el material con las cargas a las que va a estar sometido.

Propiedades Mecnicas de los metalesFactor de Seguridad

Docente : Ing. Jos Cortegana MontezaFacultad : Ingeniera Escuela : Ingeniera Mecnica y Elctrica Pregrado Al igual que en el caso lineal, existen mdulos de elasticidad de rea y volumen.Para el caso del mdulo de elasticidad de volumen, se tiene lo siguiente.Elasticidad VolumtricaB = - (F/A)/ (V/V)B = - P/ (V/V)Propiedades Mecnicas de los metales

Docente : Ing. Jos Cortegana MontezaFacultad : Ingeniera Escuela : Ingeniera Mecnica y Elctrica PregradoPropiedades Mecnicas de los metales Corresponde a las variaciones de dimensin en un material producto de los cambios de temperatura en el mismo. Y la ecuacin es la siguiente:

En donde: Expansin TrmicaCoeficiente de Expansin TrmicaLongitud inicial del miembroCambio de temperaturaExpansin TrmicaCoeficiente de expansin trmica (): es la propiedad de un material que indica la cantidad de cambio unitario dimensional con un cambio unitario de temperatura.

PregradoPropiedades Mecnicas de los metalesEsfuerzo Trmico: Estos esfuerzos se generan cuando a un elemento sometido a cambios de temperaturas se le sujeta de tal modo que impida la deformacin del mismo, esto genera esfuerzos en la pieza. Recordando que:Expansin TrmicaCoeficiente de Expansin TrmicaMdulo de elasticidadCambio de temperaturaPor la Ley de Hooke:En donde:

Docente : Ing. Jos Cortegana MontezaFacultad : Ingeniera Escuela : Ingeniera Mecnica y ElctricaTORSINEn el caso en que se aplique torsin sobre un cuerpo, ste no gira uniformemente alrededor de un eje, sino que el giro vara linealmente segn la longitud del cuerpo.Ej: Sea un cilindro macizo de seccin circular de radio R y longitud L, sometida a un momento torsor:Propiedades Mecnicas de los metales

Docente : Ing. Jos Cortegana MontezaFacultad : Ingeniera Escuela : Ingeniera Mecnica y ElctricaTORSINPropiedades Mecnicas de los metalesConsiderando la igualdad de arcos entre los puntos a y b, segn el radio R y la generatriz L, se deduce lo siguiente: R L (1)Donde es el ngulo de torsin, y es la deformacin angular por cortante. Para determinar el esfuerzo cortante mximo mx del material, se puede utilizar la ley elstica de Hooke para la torsin, que establece: mx = G. (2)

Docente : Ing. Jos Cortegana MontezaFacultad : Ingeniera Escuela : Ingeniera Mecnica y ElctricaTORSINPropiedades Mecnicas de los metalesSi los esfuerzos cortantes no sobrepasan el lmite de proporcionalidad, dicho esfuerzo se distribuye linealmente, siendo cero en el eje central de la probeta y logrando un valor mximo en la periferia. As, es posible utilizar otra frmula para calcular el esfuerzo cortante mximo, la cual considera el momento torsor T aplicado y el momento polar de inercia J de la seccin de la pieza que resiste la torsin:

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Docente : Ing. Jos Cortegana MontezaFacultad : Ingeniera Escuela : Ingeniera Mecnica y ElctricaTORSINPropiedades Mecnicas de los metalesSi los esfuerzos cortantes no sobrepasan el lmite de proporcionalidad, dicho esfuerzo se distribuye linealmente, siendo cero en el eje central de la probeta y logrando un valor mximo en la periferia. As, es posible utilizar otra frmula para calcular el esfuerzo cortante mximo, la cual considera el momento torsor T aplicado y el momento polar de inercia J de la seccin de la pieza que resiste la torsin:

(3)

Docente : Ing. Jos Cortegana MontezaFacultad : Ingeniera Escuela : Ingeniera Mecnica y ElctricaTORSINPropiedades Mecnicas de los metales En el caso de secciones circulares macizas de radio R, el momento polar de inercia J es:

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Por lo tanto, el esfuerzo cortante en la periferia del cilindro es igual a:

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Igualando las ecuaciones (2) y (3), finalmente permite obtener:

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Docente : Ing. Jos Cortegana MontezaFacultad : Ingeniera Escuela : Ingeniera Mecnica y ElctricaTORSINPropiedades Mecnicas de los metales

Docente : Ing. Jos Cortegana MontezaFacultad : Ingeniera Escuela : Ingeniera Mecnica y ElctricaLa propiedad qumica ms importante de los metales es la corrosin y esta se puede definir como el ataque qumico sobre un material efectuado por el medio ambiente que lo rodea. Esta se divide en dos:Corrosin por Oxidacin: Consiste en su facilidad para reaccionar con el oxgeno y cubrirse de una capa de xido al poco tiempo de estar a la intemperie.Propiedades Qumicas de los metales

Docente : Ing. Jos Cortegana MontezaFacultad : Ingeniera Escuela : Ingeniera Mecnica y ElctricaPropiedades Qumicas de los metalesCorrosin Electroqumica: Consiste en aportacin de corriente que puede producir una oxidacin por la polaridad que tenga el metal.

GRACIAS