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Atributos de Servicio de los productos Manufacturados
PROCESOS DE
MANUFACTURA 1
Ing. José Carlos López Arenales
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¿Qué propiedades de los materiales nos interesan en la Manufactura?
Propiedades mecánicas (determinación).
Comportamiento dúctil y frágil
Efectos de los defectos internos y externos
Métodos para neutralizar los efectos por defectos
Formación elástica del equipo de ensayo y producción
Propiedades físicas, tribológicas y químicas.
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Proceso óptimo
Obtención de las propiedades finales
deseadas o necesitadas al costo mínimo
Aceptabilidad: ensayos tecnológicos para
asegurar que los materiales cumplan con las
especificaciones.
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Propiedades mecánicas en tensión
•Ensayos de Tensión:
•Uso de probeta (redonda
o plana)
•Longitud calibrada
•Máquina de ensayo
•Uso de extensómetro
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Probetas
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Curva esfuerzo - deformación
ð = P / A
Invariabilidad de
volumen:
V = Aolo = A1l1 = Al
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Curva esfuerzo - deformación
Esfuerzo nominal, convencional o de ingeniería.
ð = P / Ao
Elongación
et (%) = l – lo 100
lo
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Resistencia a la tensión
• Ley de Hook.
ð = E et
•Módulo de Elasticidad
E = ð / et (Mpa o psi)
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Límite de fluencia
ð 0.2 = P0.002 / Ao
• Es de suma importancia en el diseño de
piezas.
•Se debe evitar la deformación plástica
•A menudo se usa un valor de seguridad
menor tal como un ð0.02
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Resistencia a la tensión
Resistencia a la Última Tensión
TS = P max / Ao
Es una medida de la fuerza máxima
que un componente puede soportar
antes de la falla catastrófica.
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Resistencia a la tensión
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Ductilidad en tensión
Habilidad de los materiales para deformarse
sin fractura
•Elongación uniforme:
Deformación unitaria de ingeniería
soportada en el punto de carga máxima.
Eu = lu – lo
lo
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Elongación
Elongación hasta la fractura total o Elongación total o simplemente elongación.
ef = lf – lo
lo Toma de decisiones: hacer o comprar
Listado de materiales
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Reducción de área
La reducción de área es la medida más
sensible de la Ductilidad.
El estado de esfuerzos
Cambia a tensión triaxial
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Reducción de área
Q = Ao – Af
Ao
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Tenacidad
Energía absorbida por el material antes de la
fractura.
El área bajo la curva de esfuerzo – deformación
unitaria tiene la dimensión de fuerza por
distancia o sea trabajo.
Lo cual indica que los materiales más dúctiles
son los que tienen una tenacidad mayor.
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Aseguramiento del incremento de la ductibilidad
• Ausencia de defectos internos
•Presencia de inclusiones, porosidad,
etc.
•Limpieza
•Prueba hidrostática
•Neutraliza los esfuerzos de tensión
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Efectos de muesca
Concentración de esfuerzos
– Inicia con presencia de grietas en la superficie o en el
interior del cuerpo, lo cual reduce el esfuerzo de tensión
que un material puede soportar sin fracturarse
ðfr = ( C * 1/a )½ = ( 2E s )
¶a
Factor de concentración de esfuerzos K
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Energía de Impacto
Ensayos de Impacto ( ASTM E32)– Aplicación de una carga repentina.
Tenacidad a la fractura– Probeta con muesca
Mecánica de fractura elástica
lineal
Prevenir formación de grietas
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Energía de Impacto
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Compresión
Ensayo de compresión ASTM E9
– Hierro fundido gris, concreto, etc.
Abarrilamiento
Fractura en diagonal 45
Materiales frágiles fallan
repentinamente
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Dureza
• Dureza Brinell ASTM E10
•Esfera de acero (HB o BHN) Kg/mm2
• Dureza Vickers ASTM E92
•Pirámide (HV 0 VHN) Kg/mm2
• Microdureza – Knoop ASTM E384
•Rombo HK Kg/mm2
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Dureza
Dureza Rockwell ASTM E18
– HRA, HRB, HRC
Escleroscopio ASTM E448
Ensayo de rayado
– Comparativo, escala Mohs
Durómetro
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Dureza
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Fatiga
• Falla por fatiga
• Límite por fatiga o límite de durabilidad
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Propiedades a Temperatura elevada
Termofluencia ASTM E139
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Propiedades a Temperatura elevada
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Esfuerzos residuales
Resultado del proceso de manufactura
Esfuerzos internos
Calentamiento a alta temperatura
Medios mecánicos
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Ensayos no destructivos (NDT)
Inspección por líquido penetrante
Inspección por partículas magnéticas
Inspección por corriente parásita
Inspección ultrasónica
Inspección radiográfica
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Ensayos no destructivos (NDT)
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Propiedades físicas
Densidad
Propiedades tribológicas– Adhesión (Soldadura por presión)
– Fricción
– Desgaste Adhesivo
Abrasivo
Por fatiga
Químico
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Propiedades físicas
Lubricación
– Fluidos viscosos
– Lubricantes marginales
– Lubricantes EP
– Lubricantes sólidos
– Importancia
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Propiedades físicas
Propiedades eléctricas
– Conductividad
– Resistividad (superconductores)
– Piezoeléctricos
– Aislantes
Propiedades magnéticas
– Ferromagnéticos
– Magnéticamente suaves
– Imanes permanentes
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Propiedades físicas
Propiedades térmicas
– Dilatación térmica
– Punto de fusión
– Conductividad térmica
– Transferencia de calor (radiación, convección)
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Propiedades químicas
Corrosión
– Acción química
– Corrosión galvánica
Resistencia a la corrosión