Date post: | 12-Nov-2015 |
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MECANICA DE MATERIALES
Departamento Ingeniera Mecnica
UNIVERSIDAD DE PAMPLONA
HISTORIA
CLASIFICACION DE MATERIALES
POR USOS TECNOLOGICOS
FUNCIONALES
ESTRUCTURALES
Dependen propiedades
fsicas Magnticos Elctricos Semiconductores pticos Biomdicos Aeroespaciales
Metales Cermicos Polmeros Compuestos
Propiedades
mecnicas y trmicas
especiales
Construccin maquinaria,
equipos, edificios
Variadas aplicaciones
generales y especficas
CLA
SIF
ICA
CIO
N
MA
TE
RIA
LE
S
MATERIALES METALICOS
ALEACIONES
FERROSAS
AL CARBONO (BAJO, MEDIO ALTO)
BAJA ALEACIN
MEDIA ALEACION
ALTA ALEACION
INOXIDABLES
HERRAMIENTAS
BLANCA
GRIS
MALEABLE
NODULAR
FUNDICIONES
ACEROS
FERROSOS NO FERROSOS
Aleacin: Mezcla o disolucin de dos o mas elementos por lo menos
uno metlico y que posee propiedades metlicas
Hasta 2% C
De 2 - 6.63% C
MATERIALES METALICOS
BASE ALUMINIO BASE TITANIO BASE MAGNESIO
BASE COBRE BASE NQUEL BASE PLOMO BASE METALES NOBLES BASE COBALTO BASE ZINC BASE ZIRCONIO BASE ANTIMONIO BASE ESTAO Y ALEACIONES
Aleaciones
ligeras
ALEACIONES
NO FERROSAS
Superaleaciones
MATERIALES METALICOS
tomos unidos por una nube electrnica (enlacemetlico)
CristalinosAlta conductividad trmica y elctricaDensidad relativamente altaMateriales muy tenacesBrillo MetlicoResistentes a alta temperaturaAlgunos duros pero todos deformables
PROPIEDADES
MATERIALES METALICOS
MATERIALES POLIMERICOS
PLSTICOS ELASTMEROS
(CAUCHOS)
Termoplsticos TermoestablesCaucho natural
Estireno-Butadieno
Nitrilos
Neoprenos
Siliconas
Poli - Uretanos
Polietileno
Poliestireno
Polivinilcloruro (PVC)
Tefln
Policarbonatos
Poli-steres
Epoxicos
Uretanos
Fenolicos
MATERIALES POLIMERICOS
Formados por la unin de pequeas molculasorgnicas (monmeros) entre s
Dichos grupos son unidos individualmentemediante enlaces covalentes
Baja densidadBaja temperatura de fusinAislantes trmicos y elctricosDegradables a rayos UVNo son resistentes a alta temperaturaQuimicamente inactivos con acidos o bases inorganicas
PROPIEDADES
MATERIALES POLIMERICOS
MATERIALES CERAMICOS
Unin qumica de un elemento metlico con un no
metlico
CUAL ES LA DIFERENCIA ENTONCES CON
UNA ALEACION???
Aleacin: Mezcla o disolucin de dos o mas elementos
por lo menos uno metlico y que posee propiedades
metlicas
MATERIALES CERAMICOS
Cermicos tradicionales SliceArcilla
Feldespatos
Cermicos de ingeniera Aluminatos CarburosNitruros Boruros
Cermicos Electrnicos SemiconductoresSuperconductores
CRISTALINOS VITREOS
MATERIALES CERAMICOS
Enlace qumico entre metalno metal
Cristalinos o no
Alta dureza
Elevado punto de fusin
Baja resistencia al impacto
Bajo coeficiente de friccin
Aislantes trmicos y elctricos.
PROPIEDADES
MATERIALES CERAMICOS
MATERIALES COMPUESTOS
MATRIZ METALICA
MATRIZ POLIMERICA
MATRIZ CERAMICA
MATRIZ (continuo)
FIBRAS LARGAS
FIBRAS CORTAS
PARTICULAS
REFORZANTE
MATRIZ
REFORZANTE
MATERIALES COMPUESTOS
Mezclas de dos o ms materiales, fsicamente
diferenciables e insolubles entre s.
Las propiedades son intermedias segn el tipo
de materiales que se hayan mezclado
PROPIEDADES
MATERIALES COMPUESTOS
PROPIEDADES DE LOS
MATERIALES
GENERALES
Peso: Densidad , g/cm3
Costo: $/Kg
MECANICAS
Rigidez: Modulo de Young E, GPa
Resistencia: Limite elstico y, MPa
Resistencia a la presin: Esfuerzo tensil , MPa
Tenacidad: Fractura Kic, MPa/m.
TERMICAS
Expansin: Coeficiente de expansin 1/K
Conduccin: Conductividad Trmica , W/m.K
ELECTRICAS
Conductor o aislante
PROPIEDADES MECANICAS ILUSTRADAS
Rgido, Resistente
Duro, LigeroTodo OK!!!
Falta Rigidez (mayor E)
Falta Resistencia (mayor )
Falta Dureza (mayor Kic)
Demasiado peso (menor )
EFECTO DEL AMBIENTE EN
MATERIALES
Ademas de las propiedades fisicas y mecnicas debe tenerse en cuenta otros para asegurar el buen desempeo de los materiales :
Carga
Temperatura
Corrosin
Atmosfera
Radiacin
CARGAS
Esttica
Fatiga
Impacto
Como las que soporta un
tanque a presin, la
carga es constante con el
tiempo
La carga varia con el
tiempo
Dinmica
TEMPERATURA
Temperatura de servicio Variacin de
propiedades
mecnicas
CORROSION
Ambiente Corrosivo a baja o alta
temperatura
Uniforme
Acidos
Bases
Gases
Sales fundidas
Aguas
Localizada
Informacin de materiales para el
diseo
OBJETIVO Crear productos que cumplan con su funcin de forma EFECTIVA, SEGURA y a COSTO ACEPTABLE Que
se necesita conocer? Mas que datos!
Captura de
datos
Anlisis
estadsticoSeleccin de
materiales y procesos
Anlisis
econmico y
de negocios
Ensayo Datos Datos de diseoAplicaciones
potenciales
Aplicaciones
exitosas
CARACTERIZACIN SELECCIN E IMPLEMENTACION
DATOS DE MATERIALES
Ejemplo seleccin material