lunes, 25 de noviembre de 2013


TEMA 5

Indice

PROPIEDADES MECÁNICAS
  1. Elasticidad
  2. Plasticidad
  3. Fragilidad
  4. Tenacidad
  5. Dureza
  6. Resilencia
  7. Acritud 
  8. Maquinabilidad
PROPIEDADES FÍSICO-QUÍMICA
  1. Transparencia
  2. Oxidación
  3. Conductividad térmica
  4. Conductividad eléctrica
  5. Dilatación térmica

PROPIEDADES MECÁNICAS


1.ELASTICIDAD

Se trata de la capacidad de ciertos materiales de sufrir deformaciones cuando se encuentran sujetos a la acción de fuerzas exteriores y de recuperar la forma original si se eliminan estas fuerzas exteriores que lo deformaban.Un claro ejemplo puede ser la suspension de un coche en forma de muelle.





2.PLASTICIDAD

Es lo contrario a la elasticidad, se puede definir como la propiedad que hace que un material pueda deformarse fácilmente y de forma permanente, aplicando fuerzas de poca intensidad. El material plástico por excelencia será la plastilina; su nombre hace, por tanto referencia a esta propiedad. También reciben su nombre de esta característica los plásticos, ya que son fácilmente moldeables.

  •  La ductilidad es un tipo determinado de plasticidad.Un material es dúctil cuando es fácilmente deformable en forma de hilos sin romperse. Un ejemplo de material dúctil es el cobre que lo podemos transformar fácilmente en hilos.

    • La maleabilidad es otro tipo de plasticidad. Hablamos de un material maleable cuando es fácilmente deformable en forma de láminas sin romperse. Un ejemplo de material muy maleable es el oro, material con el que podemos fabricar láminas de tan solo una micras de grosor (pan de oro).  




    La plasticidad es una propiedad importante, cuando tenemos que darle a una pieza formas complejas, mediante deformación.

    3.FRAGILIDAD

    Es básicamente la capacidad que tiene un material de romperse con escasa deformación o también dicho como la capacidad de un material de fracturarse con escasa deformación.
    La rotura frágil absorbe poca energía, a diferencia de la rotura dúctil, que absorbe mucha energía.
    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



    4.TENACIDAD

    Hablamos de tenacidad cuando un material tiene la habilidad para absorber energía durante la deformación plástica.Cuantifica la cantidad de energía absorbida por unidad de superficie de rotura bajo la acción de un esfuerzo progresivo.

    Como propiedad física de los materiales, la tenacidad es la energía que absorbe un material, con las consecuentes deformaciones que el mismo adquiere, antes de romperse. Por eso el concepto está asociado a la resistencia y supone una medida de la cohesión de las cosas.La tenacidad de un material depende directamente de cómo esté constituido el mismo, de su estructura molecular.









    - Se mide con el ensayo: tensión-deformación.
    - La tenacidad se utiliza mucho, pero es difícil de medir. La forma de concretar el concepto es calcular el área bajo la curva de esfuerzo-deformación.



    5.DUREZA

    La dureza mide el grado de oposición de un material a ser rayado o a desgastarse. Un material es mas duro que otro si no puede ser rayado por el.


    - La dureza suele ir unida a la fragilidad, cuando mas duro es un material mas frágil resulta, por lo tanto solo buscaremos la dureza cuando es estrictamente necesaria y no vuelve el objeto demasiado frágil. El diamante es un material muy duro, aunque es muy frágil.
    - Los materiales duros se emplean en herramientas de corte o en piezas que sufren grandes desgastes, como el cilindro y los segmentos de un motor de explosión.




    - Existen varios procedimientos para determinar la dureza de un material, como el ensayo de Martens, que determina la dureza por el ancho de la raya que un diamante, de forma piramidal, produce al rayar un material con una fuerza determinada.








    6.RESILENCIA

    Es la magnitud que cuantifica la cantidad de energía absorbida por unidad de superficie al romperse por efecto de un impacto.Esta resistencia puede ser:

    -A la compresión: máximo esfuerzo que un material rígido puede resistir bajo compresión longitudinal.

    -A la flexión: la resistencia a la flexión estática, es el máximo esfuerzo desarrollado en la superficie de la probeta en forma de barra, soportada cerca del extremo y cargada en el centro hasta que ocurra la falla.

    -Al impacto: representa la resistencia o tenacidad de un material rígido a la repentina aplicación de una carga mecánica.

    (Resilencia zona en verde)
    - Se estudia mediante el ensayo Charpy
                                      - Se mide en Julios por metro cuadrado : J/m2 (SI);o kgf·m/cm2; o kp·m/cm2


    7.ACRITUD

    Es la propiedad de un metal de aumentar su dureza, su resistencia a tracción y su fragilidad debido a la deformación en frío.
    Fatiga: deformación o rotura de un material si se le somete a la acción de cargas periódicas (alternativas o intermitentes) con cargas menores a la de rotura del material al actuar un número de veces o un tiempo determinado.




    8.MAQUINABILIDAD

    Se trata de la propiedad que tiene un metal de dejarse mecanizar con arranque de viruta. Son muy mecanizables la fundición gris y el bronce, con virutas cortadas en forma de escamas.
    El acero dulce y las aleaciones ligeras de alta tenacidad, producen virutas largas y no son muy mecanizables.



    PROPIEDADES FISICO-QUÍMICAS

    Son las que están relacionadas con el comportamiento del material frente a acciones externas:

    1.TRANSPARENCIA

    Según el comportamiento de los materiales frente a la luz se clasifican en: transparentes, translúcidos y opacos. Como materiales transparentes podemos distinguir el cristal y algunos tipos de plásticos.


    2.OXIDACIÓN

    Hace referencia al comportamiento de un material cuando es atacado por el oxígeno al estar sometido a la acción de agentes atmosféricos o químicos. La oxidación es típica de algunos metales, y sin embargo en otros materiales no se produce (plásticos, madera, cristal, etc…)


    3.CONDUCTIVIDAD TÉRMICA

    Un material tiene alta conductividad térmica cuando deja pasar el calor por él. Es decir si calentamos una pieza de un material determinado por uno de sus extremos y el calor se transmite a toda la pieza, dicho material tiene una alta conductividad eléctrica, como por ejemplo los metales (acero, cobre, aluminio, latón, estaño, oro, etc…).

    • 3.1.Conductores térmicos:son materiales que conducen bien el calor de un punto a otro. En general, todos los metales, como el oro, la plata, el hierro, etc., son buenos conductores del calor.




    • 3.2.Aislantes térmicos:son materiales que no conducen bien el calor. Suelen ser porosos o fibrosos, con aire en su interior,como la madera o el plástico.El aire es un buen aislante. Ello explica la eficacia que tienen, por ejemplo, la ropa de lana y las ventanas con doble cristal para evitar la transmisión de calor por conducción.


    4.CONDUCTIVIDAD ELÉCTRICA

    Un material tiene alta conductividad eléctrica cuando deja pasar la corriente eléctrica por él. Entonces decimos que es conductor. En caso contrario hablamos de materiales aislantes. Como materiales conductores se distinguen los metales, y como materiales aislantes los plásticos.


    • 4.1. Materiales conductores: un cuerpo es conductor eléctrico cuando puesto en contacto con un cuerpo cargado de electricidad transmite ésta a todos los puntos de su superficie.— Son conductores eléctricos aquellos materiales que tienen electrones de valencia relativamente libres.— Los elementos capaces de conducir la electricidad cuando son sometidos a una diferencia de potencial eléctrico más comunes son los metales, siendo el cobre el mas usado,otro metal utilizado es el aluminio y en aplicaciones especiales se usa el oro.


    • 4.2.Materiales semiconductores—: un semiconductor es una sustancia que se comporta como conductor o como aislante dependiendo del campo eléctrico en el que se encuentre, capaz de conducir la electricidad mejor que un aislante, pero peor que un metal.— El elemento semiconductor más usado es el silicio. De un tiempo a esta parte se ha comenzado a emplear también el azufre. La característica común a todos ellos es que son tetravalentes, teniendo el silicio una configuración electrónica.




    5.DILATACIÓN TÉRMICA

     Es la propiedad por la cual los materiales aumentan de tamaño al aumentar su temperatura. Generalmente los metales tienen una alta dilatación térmica, y materiales como la madera, el cristal, o los plásticos tienen una baja dilatación térmica, es decir, apenas aumentan de tamaño cuando se calientan.






    VOCABULARY:

    PROPERTY MECHANICS

    Elasticidad - Elasticity
    Plasticidad - Plasticity
    Fragilidad - Fragility
    Tenacidad-
    Dureza - Hardness
    Resiliencia - Resilience
    Maquinabilidad- Maquinability
    Fatiga - Fatigue

    PROPERTY -PHYSICAL-CALORIC

    Transparencia- Clarity
    Oxidación- Oxidation
    Conductividad eléctrica - Electrical conductivity
    Conductividad térmica - Thermal conductivity
    Dilatación térmica- Thermal expansion


    Aquí os dejo un test muy interesante para que pongais a prueba vuestros conocimientos sobre las propiedades de los materiales,yo ya le e hecho y con buenos resultados,espero que vosotros también,un saludo!







    lunes, 18 de noviembre de 2013

    TEMA 4:PROCESOS FABRILES



    • Calderería
    • Conformado frió manual
    • Estampación
    • Extrusión
    • Forjado
    • Fundición
    • Inyección
    • Laminado
    • Mecanizado con arranque de viruta
    • Sintetizado
    • Tratamientos térmicos
    • Trefilado                  

    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.
    El material más común que se trabaja en calderería es el acero laminado y vigas en diferentes aleaciones, formas y espesores.
    En un taller o una industria de calderería es común encontrar la siguiente maquinaria:
    • Cizallas para cortar la chapa
    • Prensas de estampar y troquelar chapa
    • Máquinas de rodillos para doblar y conformar la chapa
    • Remachadoras (en desuso, reemplazadas por la soldadura)
    • Máquinas de soldar. De corriente continua y alterna, manuales y automáticas
    • Sopletes de corte (acetileno ó propano y oxigeno)
    Cuando se trata de construcción de depósitos que van a trabajar a altas presiones la calidad del metal que lo compone y las soldaduras que lleve durante su construcción se someten a diversas pruebas, las más habituales; soldaduras y materiales revisados mediante ultrasonidos y rayos X.
    Existe una variante de la calderería denominada calderería plástica cuyo concepto general es similar diferenciándose principalmente en que como materia prima se emplean termoplásticos en lugar de metales.


    CONFORMADO FRÍO MANUAL

    El conformado en frío es empleado a nivel mundial para fabricar los productos más diversos. Clavos, tornillos, bulones, tubos de cobre, botellas de aluminio, cord metálico para neumáticos etc. También la mayoría de los objetos metálicos de uso doméstico se producen mediante este método: mangos, bisagras, elementos de unión, listones y utensilios de cocina.
    El concepto del conformado en frío comprende todos los métodos de fabricación que permiten deformar plásticamente (a temperatura ambiente y ejerciendo una presión elevada) metales o aleaciones de metales tales como cobre, aluminio o latón, pero sin modificar el volumen, el peso o las propiedades esenciales del material. Durante el conformado en frío la materia prima recibe su nueva forma mediante un proceso que consta de diferentes etapas de deformación. De tal manera se evita que se exceda la capacidad de deformación del material y por lo tanto su rotura


    pieza terminada


    ESTAMPACIÓN


    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 y la otra fija.
    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.







         1.  Estampación en caliente
    Este tipo de Estampación se realiza con el material a mayor temperatura que la temperatura de recristalización.
    El producto obtenido tiene Menor precisión dimensional y Mayor rugosidad que cuando se trabaja en frío, pero es posible obtener mayores deformaciones en caliente.
         2.  Estampación en frio
    La estampación en frío se realiza con el material a menor temperatura que la temperatura de recristalización, por lo que se deforma el grano durante el proceso, obteniendo anisotropía en la estructura microscópica. Suele aplicarse a piezas de menor espesor que cuando se trabaja en caliente, usualmente chapas o láminas de espesor uniforme.
    Las principales operaciones de estampación en frío son:
    • Troquelación: punzonado (realización de agujeros), corte (separación de piezas de una chapa) o acuñación.
    • Embutición: obtención de cuerpos huecos a partir de chapa plana.
    • Deformación por flexión entre matrices: curvado, plegado o arrollado.
    Los materiales utilizados en la estampación en frío son dúctiles y maleables, como el acero de baja aleación, las aleaciones de aluminio (preferentemente al magnesio, sin cobre), el latón, la plata y el oro.




    EXTRUSIÓN



    El proceso de estrusión hace referencia a cualquier operación de transformación en la que un material fundido es forzado a atravesar una boquilla para producir un articulo de sección transversal constante y, en principio, de longitud indefinida.Ademas del plástico,muchos otros materiales se procesan mediante estrusión,como los metales o las cerámicas, obteniendo marcos muy variados como por ejemplo ventanas de PVC o aluminio,tuberías,etc .Desde el punto de vista de los plásticos la estrusión es claramente uno de los procesos mas importantes d transformación. El proceso de estrusion de plásticos se lleva a cabo en maquinas denominadas estrusoras. Aunque existen estructoras de diversos tipos,las mas utilizadas son las de tornillo o husillo simple.


    FORJADO


    Consiste en calentar el metal (normalmente aceros) hasta una temperatura inferior a la de fusión (sobre 1000º C) y posteriormente golpearlo con un martillo o una prensa. A esta temperatura aumenta la plasticidad del metal por lo que se le puede dar la forma deseada sin romper o quebrar el material.
    Antiguamente se realizaba la forja a mano, calentando el metal en una fragua de carbón, se sacaba la pieza con la ayuda de unas tenazas, se colocaba sobre el yunque y, con el martillo, se la golpeaba dándole la forma deseada.



    Actualmente se emplean prensas mecánicas o hidráulicas, que comprimen el material hasta darle la forma deseada, o bien se emplean martillos mecánicos que golpean el material. La fuerza necesaria para realizar la forja depende del tipo de metal, de la superficie total en contacto y de la forma que tenga la pieza




    FUNDICIÓN


    Es el 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 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.
                                 

    PROPIEDADES:buena resistencia a la compresión,baja resistencia a la compresión,resistencia a las vibraciones,fragilidad,moldeabilidad en caliente,resistencia al desgaste,etc






    INYECCIÓN


    El moldeo por inyección es un proceso semicontinuo que consiste en inyectar un polímero, cerámico o un metal en estado fundido 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 diferente.

    Los polímeros han logrado sustituir otros materiales como son madera, metales, fibras naturales, cerámicas y hasta piedras preciosas; el moldeo por inyección es un proceso ambientalmente más favorable comparado con la fabricación de papel, la tala de árboles o cromados. Ya que no contamina el ambiente de forma directa, no emite gases ni desechos acuosos, con bajos niveles de ruido

    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 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 CON ARRANQUE DE VIRUTA

    El mecanizado es un proceso de fabricación que comprende un conjunto de operaciones de conformación de piezas mediante la eliminación de material, ya sea por arranque de viruta o por abrasión. 
    Se realiza a partir de productos semielaborados como lingotes, tochos u otras piezas previamente conformadas por otros procesos como moldeo o forja. Los productos obtenidos pueden ser finales o semielaborados que requieran operaciones posteriores.
    OTROS:mecanizado sin arranque de viruta,mecanizado por abrasión,etc

    SINTETIZADO


    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.




    TRATAMIENTOS TÉRMICOS

    Se trata de variar la temperatura del material pero sin variar la composición química.
    OBJETIVO: Mejorar las propiedades de los metales y aleaciones, por lo general, de tipo mecánico. En ocasiones se utiliza este tipo de tratamientos para, posteriormente,conformar el material.
    • TEMPLE
    El temple se utiliza para obtener un tipo de aceros de alta dureza llamado martensita. Se trata de elevar la temperatura del acero hasta una temperatura cercana a 1000 ºC y posteriormente someterlo a enfriamientos rápidos o bruscos y continuos en agua, aceite o aire.
    La capacidad de un acero para transformarse en martensita durante el temple depende de la composición química del acero y se denomina templabilidad.
    Al obtener aceros martensíticos, en realidad, se pretende aumentar la dureza. 
    El problema es que el acero resultante será muy frágil y poco dúctil, porque existen altas tensiones internas.
    La curva de templabilidad asegura que si la dureza disminuye rápidamente conforme nos alejamos del extremo templado, el acero tendrá una templabilidad baja, mientras que los aceros cuyas curvas son casi horizontales serán de alta templabilidad, es decir, susceptibles de endurecerse rápido cuando sufren temple

    • REVENIDO
    El revenido es el tratamiento térmico que sigue al temple. Recuerda que un acero templado es aquel que tiene una dureza muy alta (llamado martensita), pero tiene el inconveniente de ser frágil y poco porque tiene tensiones internas. 
    El revenido consiste en calentar la pieza templada hasta cierta temperatura, para reducir las tensiones internas que tiene el acero martensítico (de alta dureza). 
    De esto modo, evitamos que el acero sea frágil, sacrificando un poco la dureza.
    La velocidad de enfriamiento es, por lo general, rápida.


    • RECOCIDO
    El recocido consiste en calentar un material hasta una temperatura dada y, posteriormente, enfriarlo lentamente. Se utiliza, al igual que el caso anterior, para suprimir los defectos del temple.

    Se persigue:
    – Eliminar tensiones del temple.
    – Aumentar la plasticidad, ductilidad y tenacidad del acero.
    ¿Cómo se practica el recocido?
    – Se calienta el acero hasta una temperatura dada
    – Se mantiene la temperatura durante un tiempo
    – Se enfría lentamente hasta temperatura ambiente, controlando la velocidad de enfriamiento.
    Si la variación de temperatura es muy alta, pueden aparecer tensiones internas


    • NORMALIZADO

    Este tratamiento se emplea para eliminar tensiones internas sufridas por el material tras una conformación mecánica, tales como una forja o laminación para conferir al acero unas propiedades que se consideran normales de su composición.
    El normalizado se practica calentando rápidamente el material hasta una temperatura crítica y se mantiene en ella durante un tiempo. A partir de ese momento, su estructura interna se vuelve más uniforme y aumenta la tenacidad del acero.

    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.