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Materiales en ingeniería y procesos de manufactura

Presentación
by

Daniel Alexander Caicedo Vargas

on 30 October 2012

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Transcript of Materiales en ingeniería y procesos de manufactura

MATERIALES EN INGENIERÍA Y PROCESOS DE MANUFACTURA Importancia de los materiales en ingeniería. Todos los productos fabricados por la industria y que forman parte de la vida diaria están fabricados de, por lo menos, un material. CLASIFICACIÓN DE LOS MATERIALES Metales: Estos, pueden encontrarse puros o aleados, tienen una buena conductividad eléctrica y alta resistencia. Los mas comunes en ingeniería son los aceros, cobres, aluminio y níquel. Cerámicos: Tienen baja conductividad eléctrica, son aislantes fuertes y duros y por lo tanto, son frágiles. Polímeros: Son grandes estructuras moleculares de cadenas repetidas de una molécula básica, también conocidos como plásticos. Semiconductores: Se usan en aplicaciones electrónicas y de sensores. Su conductividad eléctrica puede regularse. Compuestos: Se combinan dos ó mas materiales con el fin de obtener una combinación de las propiedades de ambos. Metales: Cerámicos: Polímeros: Semiconductores: Compuestos: Propiedades de los materiales Se clasifican en dos grupos: - Propiedades físicas
- Propiedades mecánicas Estructura de los materiales Nivel atómico Se describe el comportamiento y la forma en que se unen los átomos. Nivel cristalino Se presenta un arreglo ordenado en sus átomos, estos se definen como cristales. Nivel granular Cada cristal es un grano, estos, influyen en el comportamiento de los materiales. La unión de átomos es conocida como enlaces. La unión de enlaces entre átomos se clasifican en primarios y en secundarios. Primarios: - Metálico: Los electrones de cada átomo se unen al rededor de los núcleos positivos, estos son unidos por atracción electrostática.

- Covalente: Los átomos involucrados tienen su ultimo orbital casi lleno, estos se unen para compartir electrones y crear equilibrio electroquímico.

- Iónico: Se basa en una atracción electrocinética fuerte y solo puede existir entre diferentes elementos. Secundario: El principal tipo de enlace secundario es conocido como Van Der Walls, esto implica que, aunque la molécula es eléctricamente neutra, un lado de ella está con carga positiva y la otra con carga negativa. Principales aleaciones ferrosas y no ferrosas Aunque algunos materiales son importantes como elementos puros, la mayoría de sus aplicaciones en ingeniería, requieren la combinación de ellos a través de una aleación. Los metales se dividen en dos categorías: - Aleaciones ferrosas: Estas contienen el hierro como metal base, son las aleaciones de mayor importancia en ingeniería

- Aleaciones no ferrosas: Incluyen elementos metálicos y aleaciones que no se basan en el hierro, estos en general, son de mayor costo que los metales ferrosos Aleaciones ferrosas: Aleaciones no ferrosas: Polímeros y cerámicos Polímero es una sustancia de masa molecular elevada que consta de muchas unidades idénticas ó moléculas unidas una a otra en una cadena, cuya base son los enlaces de carbono, hidrógeno, oxígeno y nitrógeno. La formación de polímeros se debe fundamentalmente a dos tipos de procesos químicos de encadenamiento de moléculas: La adición y la condensación. Existen tres clases principales de polímeros:

- Termoplásticos: Se agrandan y se forman fácilmente a temperaturas elevadas.

- Termofijos: Son mucho más regidos y duros.

- Elastómeros: Tienen la capacidad de sufrir deformaciones elásticas y regresar a su forma original. Cerámicos Son compuestos de elementos metálicos y no metálicos. su estructura se basa en enlaces covalentes o iónicos.

Los cerámicos se dividen en dos clases: tradicionales o industriales. Propiedades mecánicas de los materiales Estas propiedades determinan el comportamiento del material cuando se encuentra sujeto a esfuerzos mecánicos, por esto son de vital importancia para el diseño y manufactura de las piezas. En las propiedades mecánicas están el modulo de elasticidad, ductilidad, dureza y varios valores de resistencias.

Hay tres tipos de esfuerzo estatico:
- Tensión
- Comprensión
- Esfuerzo constante Pruebas de los materiales: Los mas importantes son:

- Ensayo de Charpy: Mide la capacidad de un material para absorber sin romperse, es la mas común.

- Ensayo de torsión: Mide la capacidad de resistencia de un material contra ralladuras permanentes. Clasificación general de los procesos de conformado La gran mayoría de procesos se han automatizado para optimizar todos los aspectos de operación. Algunos materiales requieren temperaturas elevadas y necesitan técnicas especiales de procesamiento. La selección correcta de la maquinaria es importante ya que por sus características se ven afectados la calidad de los productos. Para la elección de manufactura se debe tener en cuenta, las características de los materiales. Modelos de conformado: - Modelo de comprensión: Es un proceso lento y tiene un sistema de calentamiento con infrarrojos.

- Modelo soplado: Se utiliza para moldear una pieza, un envase plástico, juguetes, etc. Su sistema de funcionamiento se toma a partir de termoplásticos. Conformado y aplicaciones de polímeros. Los polímeros son materiales que tienen baja densidad, baja conductividad eléctrica y térmica resistentes a compuestos químicos. por estas características se pueden fundir con facilidad.

Estos materiales se pueden someter procesos como adictivos, rellenadores, plastifícantes, colorantes, etc. Procesos de manufactura de polímeros -Extrusión: El material se comprime y genera un producto largo y continuo. se utilizan en este proceso termoplásticos y elastómeros.

- Recubrimiento: Como su nombre lo indica este proceso es el que cubre los cables, alambres y de contorno de piezas.

- Moldeo por inyección: Es el proceso mas utilizado para los termoplásticos.
Después de fundido del material por medio de la presión se hace un moldee que se solidificara, además, es un proceso muy económico. Manufactura integrada por computados - Transformación de materia prima mediante elementos o maquinaria.

- En estos procesos hay mucha variedad y poca flexibilidad, estos mejoran la calidad de cada producto.

- El programa utilizado se denomina CAM, es el más usado; Este asigna un CNC (código de control numérico) para que la maquinaria conozca el proceso a realizar. Construcción rápida de prototipos: Durante el diseño se necesita un prototipo para realizar pruebas y medir el rendimiento, hoy en día se usan dos procesos Proceso sustractivo: Este proceso delimita las modificaciones de la materia prima Proceso adictivo: Se utilizan impresoras tridimensionales que arman capa a capa el diseño del prototipo deseado
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