Materiales de Ingeniería

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27/10/2012

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DIVERSIDAD DE MATERIALES

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TIPOS DE MATERIALES

METALES

Acero Aluminio

Titanio

Aleación (latón)

Cobre

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TIPOS DE MATERIALES

CERÁMICOS

Porcelana

Ladrillo Vidrio

Refractarios

Arcilla

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TIPOS DE MATERIALES

POLÍMEROS

Hule

Polietileno

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TIPOS DE MATERIALES

SEMICONDUCTORES

Silicio

Láseres de diodo

Germanio

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TIPOS DE MATERIALES

COMPUESTOS

Fibra de carbono Fibra de vidrio

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CONCEPTOS BÁSICOS

VALENCIA: Se relaciona con la capacidad del mismo

para entrar en combinación química con otros elementos.

Electronegatividad: Es la tendencia de un átomo a ganar

un electrón.

Estabilidad atómica: si un átomo tiene una valencia cero,

el elemento es inerte.

311554...

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ENLACES ATÓMICOS

Iónico Covalente Metálico Van der Waals

ENLACE PRIMARIO: Se relaciona con la capacidad del

mismo para entrar en combinación química con otros

elementos.

ENLACE SECUNDARIO: Se relaciona con la capacidad

del mismo para entrar en combinación química con otros

elementos.

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ORGANIZACIÓN ATOMICA

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ESTRUCTURA CRISTALINA

Cúbica Centrada en el Cuerpo

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ESTRUCTURA CRISTALINA

Cúbica Centrada en la Cara

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ESTRUCTURA CRISTALINA

Hexagonal Compacta

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LOS MATERIALES Y SUS

PROPIEDADES

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Son las características inherentes que

permiten diferenciar un material de otros,

desde el punto de vista del

comportamiento mecánico de los

materiales en ingeniería, y también

describen la forma como un material se

comporta frente a una fuerza externa

aplicada, con el fin de conocer sus

respectivas propiedades.

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Las Propiedades De Un Material Dependen De:

• La estructura que presente el material.

• Del proceso o procesos que haya sufrido.

• De la composicion química.

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PROPIEDADES DE LOS MATERIALES

• Cada material tiene unas propiedades que:

lo diferencian de los demás

determinan lo que puede hacerse

con él

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Propiedades de los Materiales

• Propiedad: tipo y magnitud de la respuesta del material a un estímulo específico

• Tipos de Propiedades:

• SENSORIALES,ÓPTICAS, TÉRMICAS,

ELÉCTRICAS, MECÁNICAS,

MAGNÉTICAS, QUÍMICAS, y

ECOLÓGICAS

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PROPIEDADES SENSORIALES

• Son las que están relacionadas con la impresión

que produce el material en nuestros sentidos.

Color

Textura.

Brillo

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PROPIEDADES ÓPTICAS

• Son las que están relacionadas con el comportamiento

del material frente a la acción de la luz.

Transparencia

Translucidad

Opacidad

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PROPIEDADES TÉRMICAS

• Son las que están relacionadas con el comportamiento

del material frente a la acción del calor.

Conductividad térmica: Un material tiene alta

conductividad térmica cuando deja pasar el calor por él.

Temperatura de fusión: temperatura a la cual un

material pasa del estado sólido al liquido

Coeficiente de dilatación

lineal: representa el aum. de

longitud de cada unidad de longitud

cuando la temp. Sube en 1°C

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PROPIEDADES ELÉCTRICAS

Conductividad eléctrica: Un material tiene alta conductividad

eléctrica cuando deja pasar la corriente eléctrica por él.

Entonces decimos que es conductor. En caso contrario, será

aislante.

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PROPIEDADES MECÁNICAS

• Son las que están relacionadas con el comportamiento

del material cuando se somete a esfuerzos.

Dureza: Un material es duros o blando dependiendo de si otros materiales puede rayarlo

Tenacidad/Fragilidad: Un material es tenaz si aguanta

los golpes sin romperse. Un material es frágil si cuando le damos un golpe se rompe.

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PROPIEDADES MECÁNICAS

• Son las que están relacionadas con el comportamiento

del material cuando se somete a esfuerzos.

Elasticidad/Plasticidad: Un material es elástico

cuando, al aplicarle una fuerza se estira, y al retirarla vuelve a la posición inicial. Un material es plástico cuando al retirarle la fuerza continua deformado

Resistencia mecánica: Un material tiene resistencia mecánica cuando soporta esfuerzos sin romperse.

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PROPIEDADES MECÁNICAS

• A las siguientes se las puede identificar también, como “tecnológicas”, pues están relacionadas con el comportamiento de los materiales durante la fabricación.

Fusibilidad: capacidad de los materiales de

pasar del estado sólido al líquido cuando son sometidos a una temperatura determinada.

Ductilidad: capacidad de los materiales de

transformarse en hilos cuando se los estiran.

Maleabilidad: capacidad de los materiales de

transformarse en láminas cuando se les comprime.

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PROPIEDADES MAGNÉTICAS

• Ferromagnetismo: materiales que en presencia de un

C.M forman imanes. (hierro)

• Diamagnetismo: en presencia de un C.M se polarizan

internamente, de manera que repelen a un imán.(plásticos, vidrios,

cerámicos, madera)

• Paramagnetismo: en presencia de un C.M se polarizan

internamente, y son atraídos débilmente por un imán.(Aluminio)

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PROPIEDADES QUÍMICAS

• Resistencia a la Oxidación (la oxidación

es el ataque del oxígeno a un material,

produciendo en él corrosión)

• Resistencia a la Corrosión (la corrosión

es el deterioro de un material metálico

como consecuencia de la acción de su

entorno = agua, oxigeno)

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PROPIEDADES ECOLÓGICAS

• Son las que están relacionadas con la mayor o menor

nocividad del material para el medio ambiente.

Toxicidad: Es el carácter nocivo de los materiales para el medio ambiente o los seres vivos.

Reciclabilidad: Es la capacidad de los materiales

de ser vueltos a fabricar.

Biodegrabilidad: Es la capacidad de los materiales de, con

el paso del tiempo, descomponerse de forma natural en sustancias más simples.

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LA ELECCIÓN DE LOS MATERIALES

• Al elegir un material para una determinada aplicación,

habrá que tener en cuenta los siguientes factores:

Sus propiedades: dureza, flexibilidad, resistencia al calor...

Las posibilidades de fabricación: las máquinas y herramientas de las

que se dispone, la facilidad con que se trabaja...

Su disponibilidad: la abundancia del material, la proximidad al lugar

donde se necesita...

Su impacto sobre el medio ambiente: si contamina, o es tóxico, o

biodegradable

Su precio

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SELECCIÓN DE MATERIALES

La propiedad que determina el material del que está

fabricada la malla es la elasticidad

La propiedad que determina el material del que está

fabricada la olla es la conductividad térmica

La propiedad que determina el material del que están

fabricados los faros es la transparencia

y el parachoques la resistencia mecánica

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• Tenacidad: Propiedad que tienen algunos

materiales de soportar sin deformarse, ni

romperse los esfuerzos básicos que se les

apliquen. Implica que el material tiene

capacidad de absorber energía. Ej.

Azufre.

• Dureza: Resistencia que un material

opone a la penetración o a ser rayado por

otro cuerpo. Ejemplo, el diamante.

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• Plasticidad: Aptitud de algunos materiales

sólidos de adquirir deformaciones

permanentes, bajo la acción de una presión

o fuerza exterior sin que se produzca una

rotura.

• Elasticidad: capacidad de algunos

materiales para recobrar su forma y

dimensiones primitivas cuando cesa el

esfuerzo que había determinado su

deformación.

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• Fragilidad: Capacidad de un material de

fracturarse con escasa deformación. La

rotura frágil tiene la peculiaridad de

absorber relativamente poca energía.

• Rigidez: capacidad de un objeto sólido o

elemento estructural para soportar

esfuerzos sin adquirir grandes

deformaciones o desplazamientos

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Es el cambio en el tamaño o forma de un cuerpo debido a esfuerzos internos producidos por una o más fuerzas aplicadas sobre el mismo.

• Elástica o reversible: Si la deformación se recupera al retirar la carga.

• Plástica o irreversible: Si la deformacion persiste despues de retirar la carga.

DEFORMACIÓN

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Describe la relación entre el esfuerzo y la

deformación y que señala las regiones

elásticas y plásticas de un material dado.

CURVA DE ESFUERZO-DEFORMACION

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Determinación de propiedades mecánicas a partir de la curva de tracción

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TIPOS DE ENSAYOS

Para conocer las cargas que pueden soportar los materiales, se efectúan ensayos para medir su comportamiento en distintas situaciones.

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TIPOS DE ESFUERZO • Esfuerzo de tracción: Fuerza que intenta

separar o estirar una muestra de prueba, tienden

a alargar el cuerpo.

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• Esfuerzo de compresión: Fuerza que intenta

aplanar o “apretar” un material, es

perpendicular a la sección transversal del

cuerpo.

• Esfuerzo de torsión: Tipo de esfuerzo de

desplazamiento que intenta torcer un material

de forma encontrada.

TIPOS DE ESFUERZO

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• Esfuerzo de flexión: Cuando sobre el

cuerpo actúan fuerzas que tienden a

doblar el cuerpo. Esto produce un

alargamiento de unas fibras y un

acortamiento de otras.

TIPOS DE ESFUERZO

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LEY DE HOOKE

Es el limite de proporcionalidad de la

grafica. Nos indica que en la zona

elástica el esfuerzo es directamente

proporcional a la deformación unitaria y la

constante de proporcional es E.

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• La zona elástica: es aquella donde una

vez eliminada la fuerza o carga el material

regresa a sus dimensiones iniciales.

• Limite elástico: Si se estira o se

comprime más allá de cierta cantidad, ya

no regresa a su estado original, y

permanece deformado.

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ENSAYO DE DUREZA

La dureza es una propiedad fundamental de los materiales y esta relacionada con la resistencia mecánica. La dureza puede definirse como la resistencia de un material a la penetración o formación de huellas localizadas en una superficie. Cuanto más pequeña sea la huella obtenida en condiciones normalizadas, más duro será el material ensayado.

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Dureza • Se coloca la muestra bajo el indentador.

• Se realiza una indentación a una carga conocida.

• Se mide el tamaño de la huella.

• Se calcula la dureza con las correlaciones entre las dimensiones medidas y las distintas escalas de dureza.

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ENSAYO DE IMPACTO Método para determinar el comportamiento del

material sometido a una carga de choque en

flexión, tracción o torsión. La cantidad que suele

medirse es la energía absorbida al romperse la

probeta en un solo golpe.

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ENSAYO DE FATIGA Método para determinar el

comportamiento de los materiales bajo cargas fluctuantes. Se aplican a una probeta una carga media específica y una carga alternante y se registra el número de ciclos requeridos para producir la falla del material (vida a la fatiga). Por lo general, el ensayo se repite con probetas idénticas y varias cargas fluctuantes.

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