¡Descarga Técnicas de selección de materiales. y más Diapositivas en PDF de Materiales solo en Docsity!
1. Técnicas de Selección de Materiales1. Técnicas de Selección de Materiales
Cuando se diseña una pieza de maquinaria o algún elemento de ingeniería elCuando se diseña una pieza de maquinaria o algún elemento de ingeniería el diseñador no busca un material en específico, sino un perfil de propiedadesdiseñador no busca un material en específico, sino un perfil de propiedades que cumplan con las necesidades requeridas por la pieza o elemento. Es asíque cumplan con las necesidades requeridas por la pieza o elemento. Es así como se piensa al materialcomo se piensa al material como un conjunto de atributos (propiedades).como un conjunto de atributos (propiedades).
Entre las propiedades más importantes que seEntre las propiedades más importantes que se busca que cumpla un materialbusca que cumpla un material son las siguientes:son las siguientes:
- • DensidadDensidad Cantidad de masa contenida en un volumen determinado. EstoCantidad de masa contenida en un volumen determinado. Esto es, sies, si contamos con poco espacio (volúmen) para la pieza acontamos con poco espacio (volúmen) para la pieza a diseñar, lo másdiseñar, lo más probable es que tendrá una densidad elevada.probable es que tendrá una densidad elevada.
- • Módulo ElásticoMódulo Elástico Es un tipo deEs un tipo de constante elásticaconstante elástica que relaciona una medida relacionadaque relaciona una medida relacionada con la tensión y unacon la tensión y una medida relacionada con la deformación.medida relacionada con la deformación.
- • Módulo de RupturaMódulo de Ruptura El módulo de ruptura (MOR) es la tensión máxima de superficie en unaEl módulo de ruptura (MOR) es la tensión máxima de superficie en una viga inclinada en el instante de fallo.viga inclinada en el instante de fallo.
- • DurezaDureza Es una propiedad mecánica de los materiales, esEs una propiedad mecánica de los materiales, es la dificultad que existela dificultad que existe para rayar o crear marcas en la superficie mediante micro penetraciónpara rayar o crear marcas en la superficie mediante micro penetración de una punta.de una punta.
- • TenacidadTenacidad Es la energía total que absorbe un material antes de alcanzar la rotura.Es la energía total que absorbe un material antes de alcanzar la rotura.
- • Conductividad EléctricaConductividad Eléctrica Es la capacidad de un cuerpo de permitir el paso de laEs la capacidad de un cuerpo de permitir el paso de la corriente eléctricacorriente eléctrica
a través de sí.a través de sí.
- • Conductividad TérmicaConductividad Térmica Es unaEs una propiedad físicapropiedad física de los materiales que mide lde los materiales que mide la capacidad dea capacidad de conducción de calor.conducción de calor.
- • Temperatura de FusiónTemperatura de Fusión También llamado punto de fusión, es laTambién llamado punto de fusión, es la temperaturatemperatura a la cual un materiala la cual un material pasa depasa de estado sólidoestado sólido aa estado líquidoestado líquido, es decir, se funde., es decir, se funde.
- • Temperatura Máxima de ServicioTemperatura Máxima de Servicio Es la temperatura máxima a la cual el material puede usarse sinEs la temperatura máxima a la cual el material puede usarse sin oxidación u otros cambios químicos.oxidación u otros cambios químicos.
- • Temperatura de AblandadoTemperatura de Ablandado Es la temperatura a la cual el material fluye adecuadamente paraEs la temperatura a la cual el material fluye adecuadamente para procesos de extruido y conformado.procesos de extruido y conformado.
- • Resistencia al Shock TérmicoResistencia al Shock Térmico Diferencia de temperatura máxima a laDiferencia de temperatura máxima a la que puede ser calentadoque puede ser calentado rápidamente el material sin sufrir daño.rápidamente el material sin sufrir daño.
- • Desgaste, Oxidación y CorrosiónDesgaste, Oxidación y Corrosión Éstas son difíciles de cuantificar, yaÉstas son difíciles de cuantificar, ya que son fenómenos de superficie yque son fenómenos de superficie y no de volúmno de volúmen yen y requieren interacción crequieren interacción con un segundoon un segundo material almaterial al menos.menos.
EnEn lala acactutualialidadadd loloss mamateteririalaleses sese didiseseñañann dede acacueuerdrdoo aa ununaa apapliclicacacióiónn específica, esto es gracias a la gran cantidad de información disponible y a lasespecífica, esto es gracias a la gran cantidad de información disponible y a las heherrarramimienentatass ququee pepermrmititenen prprededececirir elel cocompmporortatamimienentoto memecácáninicoco dede unun material.material.
- • Impacto ambiental durante su fabricación yImpacto ambiental durante su fabricación y desechodesecho
EstEsto eso es impimportortantantee coconocnocerlerlo debido debido ao a que si elque si el artartícuículo olo o piepiezaza sese fabricara en serie el costo por multas por contaminación ambiental seráfabricara en serie el costo por multas por contaminación ambiental será mayor y esto repercutirá enmayor y esto repercutirá en las ganancias.las ganancias. En cuanto a los desechos también es importante hacer un estudio antesEn cuanto a los desechos también es importante hacer un estudio antes dede seseleleccccioionanarr elel mamateteriariall aa ututiliilizazar,r, dedebibidodo aa ququee exexisistetenn cicierertotoss desechos que no son recibidos o es más caro el proceso de deshacersedesechos que no son recibidos o es más caro el proceso de deshacerse de ellos, e igualmente repercute ende ellos, e igualmente repercute en las ganancias.las ganancias.
- • Costo de fabricaciónCosto de fabricación
Representa el gasto directo de elaboración del producto. Se compone deRepresenta el gasto directo de elaboración del producto. Se compone de tres conceptos:tres conceptos:
1 1.. MMaatteerriiaall 2.2. MMaanono dede obobrara 3.3. PuPuesesto dto de tre trababajajoo
1.2 Procesamiento1.2 Procesamiento
CuCuanandodo sese didiseseñañann pipiezezasas memecácáninicacas,s, enen ococasasioioneness loloss mamateteriarialeless yaya existentes no cumplen completamente con las necesidades requeridas, es porexistentes no cumplen completamente con las necesidades requeridas, es por esto que los materiales ya existentes requieren cierto tipo de procesamientoesto que los materiales ya existentes requieren cierto tipo de procesamiento antes de ser utilizados para añadir o quitar características a sus propiedades oantes de ser utilizados para añadir o quitar características a sus propiedades o bien para darles labien para darles la forma deseada.forma deseada.
De manera general los procesos de manufactura seDe manera general los procesos de manufactura se clasifican en cincoclasifican en cinco gruposgrupos::
1.- Procesos que cambian la forma del material1.- Procesos que cambian la forma del material
- Metalurgia extractiva- Metalurgia extractiva
- Fundición- Fundición
- Formado en frío y caliente- Formado en frío y caliente
- Metalurgia de polvos- Metalurgia de polvos
- Moldeo de plástico- Moldeo de plástico
2.- Procesos que provocan desprendimiento de viruta por2.- Procesos que provocan desprendimiento de viruta por medio de máquinasmedio de máquinas
-Métodos de-Métodos de maquinado convencionalmaquinado convencional
- Métodos de maquinado especial- Métodos de maquinado especial
3.- Procesos que cambian las superficies3.- Procesos que cambian las superficies
- Con desprendimiento de viruta- Con desprendimiento de viruta
- Por pulido- Por pulido
- Por recubrimiento- Por recubrimiento
4.- Procesos para el ensamblado de materiales4.- Procesos para el ensamblado de materiales
- Uniones permanentes- Uniones permanentes
- Uniones temporales- Uniones temporales
5.- Procesos para cambiar las propiedades físicas5.- Procesos para cambiar las propiedades físicas
- Temple de piezas- Temple de piezas
- Temple superficial- Temple superficial
1.5 Diseño, fallas y deficiencia de materiales1.5 Diseño, fallas y deficiencia de materiales
DiseñoDiseño
Diseñar requiere principalmente consideraciones funcionales y estéticas. EstoDiseñar requiere principalmente consideraciones funcionales y estéticas. Esto necesita de numerosas fases de investigación, análisis, modelado, ajustes ynecesita de numerosas fases de investigación, análisis, modelado, ajustes y adaptaciones previas a la producción definitiva del objeto.adaptaciones previas a la producción definitiva del objeto.
Ya para este punto debemos tener muy claro el material que vamos a utilizarYa para este punto debemos tener muy claro el material que vamos a utilizar durante el proceso de producción.durante el proceso de producción.
Fallas y deficienciasFallas y deficiencias
Las fallas son detectadas una ves realizado el proceso de producción, es decir,Las fallas son detectadas una ves realizado el proceso de producción, es decir, cuando nuestro producto ya esta terminado ycuando nuestro producto ya esta terminado y es puesto a prueba.es puesto a prueba.
Las principales fallas o deficiencias de nuestro material seleccionado se debenLas principales fallas o deficiencias de nuestro material seleccionado se deben principalmente a los siguientes problemas:principalmente a los siguientes problemas:
- • CorrosiónCorrosión
- • Rotura por Sobre CargaRotura por Sobre Carga
- • Fractura a Bajos Esfuerzos con Presencia de GrietasFractura a Bajos Esfuerzos con Presencia de Grietas
- • Corrosión bajo TensiónCorrosión bajo Tensión
- • Esfuerzos ResidualesEsfuerzos Residuales
- • Entre OtrosEntre Otros
1.6 Seguridad1.6 Seguridad
Es importante conocer en todos los sentidos los materiales y/o sustancias queEs importante conocer en todos los sentidos los materiales y/o sustancias que ututililizizamamosos dudurarantntee elel prprococesesoo dede prprododucucciciónón,, dede lolo cocontntrararirioo popodedemomoss ocasionar un accidente.ocasionar un accidente.
Si no sabemos como reacciona un material o como manipularlo existe un granSi no sabemos como reacciona un material o como manipularlo existe un gran riesgo para nuestra salud y parariesgo para nuestra salud y para la de losla de los compañeros de trabajo.compañeros de trabajo.
Es por eso que existenEs por eso que existen hojas de datos de seguridad para cada material.hojas de datos de seguridad para cada material.
Hojas de Datos de Seguridad (HDS)Hojas de Datos de Seguridad (HDS)
PrPropopororciciononaa ininfoformrmacacióiónn bábásisicaca sosobrbree unun mamateteririalal oo susuststananciciaa ququímímicicaa determinada. Esta incluye entre otros aspectos, las propiedades y riesgo deldeterminada. Esta incluye entre otros aspectos, las propiedades y riesgo del mamateteririalal,, cocomomo ususararlolo dede mamanenerara sesegugurara yy ququee hahacecerr enen cacasoso dede ununaa emergencia.emergencia.
2. Estudio de casos2. Estudio de casos
RetenesRetenes
Son productos elaborados con materias primas de primera calidad en caucho.Son productos elaborados con materias primas de primera calidad en caucho. Se hacen también con siliconas y resinas, que dan al retén alta resistencia a laSe hacen también con siliconas y resinas, que dan al retén alta resistencia a la
temperatura, aceites y corrosióntemperatura, aceites y corrosión..
LaLa mimisisiónón dedell reretetenn eses imimpepedidirr lala enentrtradadaa aa lala mámáququininaa dede susuststananciciasas perjudiciales (agua, polvo,...), retener los elementos beneficiosos de lubricaciónperjudiciales (agua, polvo,...), retener los elementos beneficiosos de lubricación (gr(grasaasa,, aceaceiteite,, aguagua..a...),.), evievitartar ququee dodoss flufluidoidoss que seque se encencuenuentretrenn enen dosdos compartimentos diferentes lleguen a mezclarse, bloquear la salida de gases ocompartimentos diferentes lleguen a mezclarse, bloquear la salida de gases o líquidos de trabajo.líquidos de trabajo.
Imaginemos que requerimos un reten que trabaje aImaginemos que requerimos un reten que trabaje a una temperatura mínima deuna temperatura mínima de -10º C y una temperatura máxima de 110 º C, que evite que se mezclen aceite-10º C y una temperatura máxima de 110 º C, que evite que se mezclen aceite de motor y lubricantes EP, y que no retenga polvo en el interior.de motor y lubricantes EP, y que no retenga polvo en el interior.
El eje interior mide 15mm.El eje interior mide 15mm. y debe cubrir uny debe cubrir un diámetro dediámetro de 24mm. la separación24mm. la separación entre los fluidos debe ser mínima de 6 mm.entre los fluidos debe ser mínima de 6 mm.
El reten trabajara bajo una presión alta, por lo que debe tener una buenaEl reten trabajara bajo una presión alta, por lo que debe tener una buena resistencia a la compresión.resistencia a la compresión.
LaLa pipiezezaa exexteteririoror sese mumuevevee coconsnstatantntememenentete poporr lolo ququee dedebebe tetenenerr ununaa resistencia a la abrasión media.resistencia a la abrasión media.
ConCon laslas carcaractacteríerístisticascas mínmínimaimass reqrequerueridaidass rearealizlizarearemosmos lala selseleccecciónión dedell material a utilizar.material a utilizar.
TABLA DE COMPATIBILIDAD DE COMPUESTOSTABLA DE COMPATIBILIDAD DE COMPUESTOS
Material deMaterial de fabricaciónfabricación
NNiittrriilloo((NNBBRR)) PPoolliiaaccrriilloo((PPAA)) SSiilliiccoonnaa((SSII)) VViittóónn
TTeemmppeerraattuurraa ººCC - -4 40 0ºº aa 1 12200 - -2 20 0ºº aa 1 1550 0ºº - -5 50 0ºº aa 1 1880 0ºº - -5 50 0ºº aa 2 2110 0ºº AAcceeiitteess ddee mmoottoorreess EExxcceelleennttee EExxcceelleennttee EExxcceelleennttee BBuueennaa GGaassoolliinnaa BBuueennaa DDeeffiicciieennttee DDeeffiicciieennttee MMeeddiiaa DDiieesseell EExxcceelleennttee EExxcceelleennttee DDeeffiicciieennttee MMeeddiiaa
AAgguua Da Duullcce oe o ssaallaaddaa EExxcceelleennttee DDeeffiicciieennttee EExxcceelleennttee DDeeffiicciieennttee
AAcceeiittee hhiiddrrááuulliiccoo EExxcceelleennttee EExxcceelleennttee - - -- -- EExxcceelleennttee KKeerroosséénn EExxcceelleennttee EExxcceelleennttee DDeeffiicciieennttee BBuueennaa LLuubbrriiccaanntteess EEpp BBuueennaa EExxcceelleennttee DDeeffiicciieennttee EExxcceelleennttee Propiedades MecánicasPropiedades Mecánicas DDuurreezzaass 770 0//8 80 0//9 900 770 0//8 800 775 5//8 855 770 0//8 80 0//9 900
Deformación porDeformación por compresióncompresión BBuueennaa^ MMeeddiiaa^ BBuueennaa^ EExxcceelleennttee
TTrraabbaajjoo sseeccoo BBuueennaa RReegguullaarr DDeeffiicciieennttee DDeeffiicciieennttee EExxppaannssiióónn BBaajjoo BBaajjoo MMeeddiiaa BBaajjoo
Resistencia aResistencia a abrasiónabrasión
BBuueennaa MMeeddiiaa DDeeffiicciieennttee BBuueennaa
PPrreecciioo ppoorr KKgg.. $$4 48 8..0 000 $$5 56 6..0 000 $$8 85 5..0 000 $$1 1110 0..0 000
Precio de cementoPrecio de cemento por litropor litro $$3^38 8..0^000 $$3^38 8..0^000 $$1^1220 0..0^000 $$1^1220 0..0^000
TTiippoo ddee lliimmppiiaaddoorr TToolluueennoo TToolluueennoo AAcceettoonnaa AAcceettoonnaa
PPrreecciioo ppoorr lliittrroo $$1 12 2..0 000 $$1 12 2..0 000 $$2 26 6..0 000 $$2 26 6..0 000
EnEn lala tabtablala hemhemosos susubrabrayadyadoo laslas carcaractacteríerístisticascas mínmínimaimass reqrequerueridaidass parparaa nuestro reten.nuestro reten.
Como nos damos cuenta por la temperatura podríamos elegir cualquiera de losComo nos damos cuenta por la temperatura podríamos elegir cualquiera de los 4 materiales.4 materiales.
En cuanto a los fluidos que requiere separar el reten nos damos cuenta que yaEn cuanto a los fluidos que requiere separar el reten nos damos cuenta que ya popodedemomoss dedescscarartatarr elel prprimimerer mamateteririalal (S(Siliilicoconana),), yaya ququee susu tratrababajojo coconn lubricantes EP es deficiente.lubricantes EP es deficiente.
DeDe loloss tretress rereststanantetess popodedemomoss dedescscarartatarr alal PoPoliliacacríríliclicoo dedebibidodo aa ququee lala deformación por compresión no es ladeformación por compresión no es la mínima requerida.mínima requerida.
Por lo que solo queda elegir entre el Nitrilo y el Vitón. Y de acuerdo a losPor lo que solo queda elegir entre el Nitrilo y el Vitón. Y de acuerdo a los precios nos conviene más un reten de Nitrilo que uno de Vitón.precios nos conviene más un reten de Nitrilo que uno de Vitón.
La siguiente tabla nos ilustra una forma de lo que hay que conocer paraLa siguiente tabla nos ilustra una forma de lo que hay que conocer para ordenar al momento de comprar un reten.ordenar al momento de comprar un reten.
DDiiáámmeettrroo ddeell EEjjee ((mmmm)) AAlloojjaammiieennttoo ((mmmm)) EEssppeessoorr ((mmmm))
Por las medidas, laPor las medidas, la especificación de acuerdo a las normas seria:especificación de acuerdo a las normas seria:
RetenReten 15 x15 x 24 x24 x 6 6
La selección final de nuestro reten sería:La selección final de nuestro reten sería:
Reten de NitriloReten de Nitrilo (NBR) de 15(NBR) de 15 x 24 x 6x 24 x 6 mm.mm. de tipo F36 sde tipo F36 segúnegún
DIN3760.DIN3760.
ComComoo reqrequeruerireiremosmos utiutilizalizarr TolToluenuenoo comcomoo limlimpiapiadordor antanteses dedell VuVulcalcaniznizadoado requerimos las Hojas de Datos de Seguridad (HDS) del mismo, que se anexanrequerimos las Hojas de Datos de Seguridad (HDS) del mismo, que se anexan al documento.al documento.
INSTITUTO POLITECNICO NACIONALINSTITUTO POLITECNICO NACIONAL
UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA ENUNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA EN
INGENIERÍA Y TECNOLOGÍAS AVANZADASINGENIERÍA Y TECNOLOGÍAS AVANZADAS
UPIITAUPIITA
ESTRUCTURA Y PROPIEDADES DE LOSESTRUCTURA Y PROPIEDADES DE LOS
MATERIALESMATERIALES
PROFRA: TREJO OSORIO DIANA CAROLINAPROFRA: TREJO OSORIO DIANA CAROLINA
TEMA: TÉCNICAS DE SELECCIÓN DETEMA: TÉCNICAS DE SELECCIÓN DE
MATERIALESMATERIALES
ALUMNO: QUIJADA MORENO MIGUEL ANGELALUMNO: QUIJADA MORENO MIGUEL ANGEL
NUMERO DE BOLETA: 2010640151NUMERO DE BOLETA: 2010640151
GRUPO: 1MV4GRUPO: 1MV
