“AÑO DE LA PROMOCIÓN DE LA INDUSTRIA

RESPONSABLE Y DEL COMPROMISO

CLIMÁTICO”

TEMA :

SELECCIÓN DE MATERIALES

CURSO :

CIENCIA DE LOS MATERIALES

INGENIERO :

ING.ALFREDO FERNANDEZ

FACULTAD :

INGENIERÍA DE INDUSTRIAL-

ESCUELA :

INGENIERÍA MECATRONICA

INTEGRANTES : GUERRERO LOPEZ JESUS FRANCISCO

AYALA GARRIDO JORGE ARMANDO

GONZALES ATOCHE YAN MARCO

PIURA – PERÚ

2014

SELECCIÓN DE MATERIALES

DEFINICIÓN

Trata de una actividad que involucra una gama de conocimientos técnicos que van desde el diseño hasta el

análisis de desempeño en el campo

IMPORTANCIA DE LA SELECCIÓN DE MATERIALES

Para determinar la importancia de la selección de materiales primero analizaremos estos 2 cuadros

La importante conclusión del análisis de las 2 imágenes, es resaltar la importancia de la selección del material,

ya que este tiene que por lo general estar de acorde a sus especificaciones y tener errores mínimos, ya que

vemos, que no se puede obviar nada, porque esto es lo que causa las fallas o errores.

ESPECIFICACIONES GENERALES PARA LA SELECCIÓN DE MATERIAL

La elección de un material u otro depende de múltiples factores, entre los que destacan:

Las características técnicas, que indican la capacidad del material para responder a las exigencias de

funcionamiento. Del material de una suela de zapato se espera, por ejemplo, que sea flexible e

impermeable, o de la estructura de una bicicleta, que sea resistente y ligera.

Las, cualidades estéticas y sensoriales que están relacionadas con las sensaciones al tacto, olor,

color, etc. Por ejemplo, los muebles de madera resultan más cálidos que los de plástico o metal.

El precio y la disponibilidad del material en las formas y tamaños deseados. A veces, la dificultad para

conseguir un determinado material encarece su precio, como ocurre con el diamante o el oro.

El comportamiento ecológico, según los problemas medioambientales que provoque su producción o

utilización, y su capacidad para ser reciclado.

Las posibilidades de fabricación, que indican la mayor o menos dificultad para trabajar el material, las

formas que puede adoptar o los medios y técnicas que se precisan en cada caso.

El aluminio, por ejemplo, puede fundirse y rellenar un molde para obtener piezas complicadas, pero

este procedimiento no puede usarse con madera.

Materiales en Ingeniería

En la actualidad los materiales se diseñan de acuerdo a una aplicación específica, esto es gracias

a la gran cantidad de información disponible y a las herramientas que permiten predecir el

comportamiento mecánico de un material.

Factores a considerar para la selección de un material:

1. Factibilidad de fabricación

2. Estabilidad dimensional

3. Compatibilidad con los demás materiales

4. Reciclabilidad

5. Impacto ambiental durante su fabricación y desecho

6. Costo de fabricación

Figura 1.1: Ciudad de Querétaro principios de siglos

Tipos de Materiales

1. Metáles

2. Cerámicos

3. Polímeros

4. Semiconductores

5. Vidrios

6. Cemento y Concreto

7. Compósitos

Metales

Cerámicos Polímeros Compósito

METALES

a. Ferrosos (Aceros y Fundiciones)

b. No-Ferrosos (Bronces, Latones, Inconel etc..)

CERÁMICOS

a. Oxidos (Al2O3, ZrO)

b. Nitruros (Si3N4)

c. Carburos (WC, TiC, Fe3C)

d. Compuestos Complejos

VIDRIOS (BASE SILICE Y SILICATOS)

a. Aplicaciones ópticas

b. Resistentes al calor

POLÍMEROS (COMPUESTOS ORGANICOS)/RESINAS:

a. Termofijos: redes poliméricas con enlaces cruzados

b. Termoplasticos: enredamiento de moléculas de peso molecular alto

CEMENTO Y CONCRETO

COMPOSITOS (MATERIALES COMPUESTOS)

Metal + Cerámico = Compuestos de matriz metálica (MMC) o matriz cerámica (CERMET)

Cerámico 1 + Cerámico 2 = Composito cerámico o Cerámico reforzado (Fibras, hojuelas o

Partículas

Vidrio + Fibra de cerámico = Vidrio cerámico

Fibra de Carbon + Resina (Termofija)

Fibra de Vidrio + Resina (Termofija)

Fibra de Polímero + Resina (Termofija)

La Comparacion de los valores de limite de cedencia para diferentes materiales

Atributos de los Diferentes Materiales (25 °C)

E=Excelente , A=Alta, M=Media, B=Baja, N=Nula

Clases de materiales de ingeníeria y su constitucion

Relación entre estructura, propiedades y procesamiento

El aspecto  fundamental  que  debe  tomarse  cuando  se  requiere  producir  un  componente  con  una

geometría y propiedades adecuadas, es el desempeño que éste  tendría durante su vida útil. Para

poder hacer  la mejor selección y diseño, debemos  tomar en cuenta  la compleja  relación entre  la

estructura interna del material, su procesamiento y sus propiedades finales. Cuando alguno de los

tres aspectos de esta relación cambia los otros dos se ven afectados. Por lo que resulta ventajoso

poder determinar la relación que existe entre estos tres aspectos a fin de obtener el producto

requerido.

Estructuras

Átomo (distribución de electrones)

 

Arreglo atómico (tipo de enlace, tamaño relativo de iones o átomos)

Granos (forma y tamaño de los granos). Bronce C8630

Aleaciones multifásicas (tipo, distribución y cantidad).Composito fibra epoxíca/vidrio

Fotografía mostrando dendritas en un rechupe en u

a aleación Al-Ti. La fotografía

fue tomada usando un microscopio electrónico de 

barrido

El procesamiento de un material por lo general afecta la estructura de éste. Por ejemplo, una

barra de cobre o acero  fabricada por  fundición  tendrá una microestructura diferente a  la de una

barra  obtenida  por  conformado  mecánico.  La  forma,  tamaño  y orientación de los granos puedeser 

diferenteEn las fundiciones se pueden observar huecos: (rechupes) debidos a la contraccióndel metal durant

e la 

solidificación, burbujas de gas; partículas no metálicas (inclusiones) y granoscolumnares o estructuras 

dendríticas desarrolladas en la pared del molde hacia el centro de la pieza.

La estructura y propiedades originales determinan la manera de procesar el

material. Las piezas de  fundición que contengan huecos pueden sufrir agrietamiento durante un

conformado mecánico posterior. Las aleaciones que han sido endurecidas por alteraciones de  la

estructura cristalina se vuelven "fragiles" y pueden fracturarse durante un conformado posterior.

En el caso de los polímeros, sus propiedades mecánicas están determinadas por su estructura

química y peso molecular. Propiedades como la resistencia a la tensión, módulo de Young,

dureza y facilidad de proceso requieren un valor de peso molecular mínimo para alcanzar lo

óptimo. Si bien la resistencia mecánica aumenta con el peso molecular, la facilidad de

procesamiento disminuye. Las variables más  importantes que determinan el  estado  físico de un

polímero son la magnitud y naturalea de las restricciones al movimiento de sus cadenas

moleculares, principalmente en el estado amorfo; en cambio cuando existe cierto grado de

cristalinidad  el  material  se  endurece,  aumentando  su  punto  de  fusión  y propiedades mecánicas.

Diagrama esquematico de una molécula polímerica.

La viscosidad, que es una de la propiedades más importantes de los polímeros, se ve afectada por

el grado de ramificación de sus moléculas.

PROPIEDADES

Propiedades mecánicas.-éstas propiedades determinan cómo responde un material al aplicársele

una fuerza o un esfuerzo. Las propiedades más comunes son la resistencia mecánica, la

ductilidad, y  la rigidez del material aunque también son importantes la resistencia al impacto,

resistencia a  la  fatiga,  termofluencia y desgaste. Las propiedades mecánicas no sólo determinan

el comportamiento del material en operación, si no que influyen en la facilidad con que puede ser

conformado en un producto.

Propiedades físicas.-en éstas se incluyen el comportamiento eléctronico, magnético, óptico,

térmico y elástico. Las propiedades físicas dependen tanto de la estructura como del

procesamiento de los materiales.

PROCESAMIENTO

El procesamiento de los materiales genera la forma deseada del componente a partir de un material uniforme.

Efectos ambientales sobre los materiales

La mayoria de los materiales se encuentran expuestos a diferentes cambios ambientales y

climáticos como lo son: cambios en la temperatura, y cambios de las condiciones atmósfericas;

pero en algunos caso las mismas condiciones de servicio requieren materiales expuestos a

condiciones extremas como es el caso partícular de las álabes de turbinas de avión.

TemperaturaLos cambios en la temperatura pueden causar alteraciones considerables de las propiedades de

los materiales, debidos principalmente a:

1. Reblandecimiento

2. Degradación

3. Transformaciones de fases

4. Fragilización

Efecto de la temperatura sobre la resistencia mecánica

Corrosión

Reacción de un material con el oxígeno u otros gases, particularmente a alta

temperatura. Los líquidos corrosivos también atacan a algunos materiales. De todos los

problemas metalúrgicos que conciernen a un ingeniero, el más importante desde el

punto de vista económico es  la corrosión. Los metales no se corroen en  lugares donde

no hay atmósferas. La camara Hasselblad que dejaron  los astronautas estadounidenses

en La Luna permanece en perfectas condiciones en lo que a partes metálicas concierne,

ya que debido a efectos de la radiación algunos de sus componentes no metálicos pueden dañarse

Astronauta portando una camara Hasselbland en la superficie lunar

Oxidación o Corrosión en Seco

Los metales del grupo I y II de  la Tabla Periodíca reaccionan imediatamente con el oxígeno por

lo que  tienen un uso muy limitado en el área de  la construcción. Así,  la mayoria de  los metales

que se utilizan son aquellos que se encuentran en la denominada zona de transición y se

caracterizan por tener menor afinidad por el oxígeno. La oxídación es muy lenta en estos metales

a  temperatura ambiente,  pero  se  ve  incrementada  con  el  aumento  de  la  temperatura.  Cuando  el

Fierro se calienta en una atmósfera rica en oxígeno, es cubierto por una capa negra de FeO

Corrosión Electrolítica o Corrosión en Húmedo

La corrosión eletrolítica es de alguna manera  la  responsable de  la mayoría de  la  corrosión,  que

ocurre en  los metáles a temperatura ambiente. Este tipo de corrosión ocurre cuando dos metales

con diferentes potenciales de electrodo, que estan en contacto eléctrico uno con otro y en

presencia de un electrólito.

Sección de tuberia de un sistema de agua, presentando corrosión localizada

Este tipo de corrosión es muy parecida a lo que

ocurre en una celda galvánica, que consiste en

una placa de cobre (Cu) y una de zinc (Zn), inmersas

en una solución de ácido sulfúrico (electrólito).

Cuando el circuito es cerrado la corriente

empieza a fluir en el amperímetro, ésta corriente

esta compuesta de los electrones que se

producen en la placa de Zn, como su concentración

se ve aumentada ahí, los iones Zn++ tienden a fluir

hacia la placa de Cu . Los electrones que fluyen hacia

la placa de Cu reducen a los iones H+ produciendo

gas H2.

Celda electrolítica Zn/Cu