Clasificacin de materiales de Ingeniera

Clasificacin de materiales de IngenieraMecnica de MaterialesProfesor: Ing. Hctor C. Vergara V.Foto: Violn piezoelctrico de 2 cuerdas. Crdito: MONAD Studio

CONTENIDO:

Clasificacin de los materiales de ingeniera: Metlicos, Polmeros, Cermicos, Semiconductores y Compuestos.

Desarrollo de problemas de Diseo y seleccin de materiales.

La ciencia de materiales clasifica a todos los materiales en funcin de sus propiedades y su estructura atmica. Son los siguientes:

Metales, Cermicos, Polmeros, Materiales compuestos, Semiconductores.

En realidad en la ciencia de materiales se reconocen como categoras nicamente los Metales, los Materiales Cermicos y los Polmeros, cualquier material puede incluirse en una de estas categoras, as pues los semiconductores pertenecen a los materiales cermicos y los materiales compuestos no son ms que mezclas de materiales pertenecientes a las categoras principales.

Propiedades de los materiales.LOS METALES tienen buena resistencia, buena ductilidad y formabilidad, buena conductividad elctrica y trmica, y una resistencia a la temperatura moderada.

LOS CERMICOS son resistentes, sirven como buenos aislantes elctricos y trmicos; a menudo son resistentes al dao por ambientes corrosivos y de temperaturas altas, pero son frgiles.

Violn Piezoelctrico Un violn futurista, 3D-impreso est haciendo su debut musical durante la semana de impresin 3D de Nueva York el mes que viene. El sonido creado promete ser sobrenatural en lugar de las tradicionales vibrantes cuerdas de un violn acstico, este instrumento es piezoelctrico, lo que significa que la presin aplicada se convierte directamente en una seal elctrica. Esta seal elctrica es entonces amplificada y convertida en sonido a travs de un altavoz.

El violn es un prototipo creado por MONAD Studio, una arquitectura y diseo prctica encabezada por Eric Goldemberg y Veronica Zalcberg, en colaboracin con el msico Scott Hall.

Qu es un material Piezoelctrico?

Algunos materiales, como cristales de cuarzo y algunas cermicas, son naturalmente piezoelctricos. Esto significa que cuando el material sufre algn tipo de estrs o presin, los tomos en el enrejado de material ligeramente arreglar ellos mismos, dando lugar a una carga excesiva acumulacin en zonas opuestas del material. Cualquier separacin de carga elctrica crea una tensin que puede formar parte de un circuito elctrico, y de repente tiene un sensor de presin elctrica bsica.

http://physicsbuzz.physicscentral.com/2015/03/the-science-of-piezoelectric-violin.html

LOS POLMEROS tienen una resistencia relativamente baja, no son adecuados para uso a altas temperaturas, tienen una buena resistencia contra la corrosin y, al igual que los cermicos, proporcionan un buen aislamiento elctrico y trmico. Los polmeros pueden ser dctiles o frgiles, dependiendo si se ha seleccionado un polmero termoplstico o termoestable.

LOS SEMICONDUCTORES poseen propiedades elctricas y pticas nicas que hacen de ellos componentes esenciales en dispositivos electrnicos y de comunicacin.

LOS COMPUESTOS son mezclas de materiales que proporcionan combinaciones nicas de propiedades mecnicas y fsicas que no pueden encontrarse en ningn material por si solo.

Los materiales y el diseo industrial

DISEO INDUSTRIAL: Proceso consistente en convertir una idea o una necesidad existente en el mercado en el conjunto de informacin necesario para la realizacin completa del producto final.

DISEOPROPIEDADES FSICASDensidad, propiedades trmicas, elctricas, magntica y pticasCARACTERSTICAS DE FABRICACINSntesis del material, conformado, ejecucin de uniones, acabadoPROPIEDADES SUPERFICIALESCorrosin, oxidacin, friccin, desgastePROPIEDADES MECNICASRigidez, tenacidad, resistencia mecnica, dureza, resistencia a la fatiga, fatiga trmica, resistencia a la fluenciaPRECIO Y DISPONIBILIDADFUNCIN ESTTICAApariencia, textura

PROPIEDADES INTRNSECASCONSIDERACIONES

DISEO Y SELECCIN DE MATERIALES

DISEO Y SELECCIN DE MATERIALES PARA UN EXTENSION ELECTRICADisee los materiales necesarios para transportar una corriente entre dos componentes mediante una extensin elctrica.

SOLUCION:El material que transporte la corriente elctrica deber tener una conductividad elctrica alta.

Un metal como el cobre, el aluminio o el oro ser seleccionado. El metal deber quedar aislado a fin de evitar arqueos o corto circuito.

Un recubrimiento cermico representa un excelente aislamiento, pero los cermicos son frgiles, y los alambres no podrn ser doblados, sin que el recubrimiento cermico se rompa.

Seleccionaremos un recubrimiento de polmero termoplstico o de plstico con buenas caractersticas aislantes y buena ductilidad.

SOLUCION:

A fin de evitar que el usuario se queme las manos, las tazas para caf debern proporcionar un excelente aislamiento trmico.

Los cermicos como los polmetros son apropiados debido a sus bajas conductividades trmicas.Las tazas de polietileno expandido desechables son particularmente eficaces porque contienen muchas burbujas de gas, que mejoran aun mas el aislamiento.

Esta deseable propiedad fsica deber, sin embargo, sopesar contra el dao potencial al medio ambiente causado al desechar el polmero.

Las tazas de cermica pueden ser reutilizadas y resultan menos peligrosas para el entorno. Las tazas de metal no se utilizaran.

DISEO Y SELECCIN DE MATERIALES PARA UNA TAZA PARA CAF

Disee un material al partir del cual se pueda producir una taza para caf.Que propiedades en particular har que ese material sea el adecuado?

SOLUCION:Primero consideraremos propiedades mecnicas . - El material debe tener alta resistencia para soportar las fuerzas que actan sobre el ala- El ala tambin esta expuesta durante el aterrizaje y el despegue a una aplicacin alternada o cclica de fuerzas, as como a vibraciones durante el vuelo; por tanto las propiedades de resistencia ala fatiga son de importancia.- Durante el vuelo supersnico, el ala puede llegar a ponerse muy caliente, por lo que puede resultar critica la resistencia a la termofluencia.Las propiedades fsicas tambin son de importancia. - Dado que el ala debe ser todo lo ligera que sea posible, el material debe tener baja densidad. - Si el ala esta expuesta a atmsfera marina, se requiere resistencia a ala corrosin. - En caso d ser alcanzada por un rayo, la carga elctrica deber poder disiparse, a fin de evitar daos localizados; en consecuencia, el material deber tener buena conductividad.Tradicionalmente, para cumplir con estos requisitos, se han utilizado aleaciones de aluminio. Hoy da , sin embargo en muchas aeronaves modernas de alto rendimiento se utilizan compuestos de matrices polimricas reforzadas con fibra.

DISEO Y SELECCIN DE MATERIALES PARA EL ALA DE UN AVION

Describa alguna de las propiedades mecnicas y fsicas clave, a tomar en consideracin al disear el material para el ala de un avin.

ENSAYO Y MEDIDA DE LAS PROPIEDADES DE LOS MATERIALESTIPOS DE ENSAYOS: Segn rigurosidad: cientficos y tecnolgicos.Segn naturaleza ensayo: Qumico, metalogrfico, fsico, mecnico.Segn la utilidad de la pieza ensayada: Destructivo, no destructivo.Segn velocidad de la fuerza aplicada: Esttico y dinmicos