Normas y criterios para la selección de materiales polímeros

La norma ISO 178 investiga el comportamiento a la flexión de plásticos para determinar la resistencia a la flexión, el módulo de flexión y otros aspectos de la relación tensión/deformación a la flexión.

El método de ensayo según ISO 178 es conveniente para el uso con plásticos extruidos, incluyendo los que disponen de cargas y los que no, láminas de termoplásticos rígidos y plásticos termoestables moldeados, incluyendo los que se cargan y refuerzan. Ambos accesorios de flexión los de tres puntos y los de cuatro se utilizan para evaluar estos materiales. Los Deflectometros y otros dispositivos de medición de la deformación, como extensómetros o LVDT han sido requeridos siempre para la medición directa de la flexión en los ensayos de cuatro puntos. Los dispositivos de medición directa en las unidades de flexión de tres puntos no eran necesarios hasta la revisión de la norma ISO 178 en el 2010. Se dispone de un periodo de gracia de cinco años para implementar los cambios. Además es obligatorio para los que ensayan según la norma ISO 178 el utilizar un dispositivo de medición de la deformación cuando se requiera el módulo a partir del año 2015.

La distancia entre apoyos del dispositivo de flexión es en función del grosor de la muestra. Es importante conocer la gama de dimensiones de sus probetas antes de elegir la unidad de flexión. La carga y las dimensiones de la unidad de flexión pueden variar en función del espesor de la probeta. Aquí, para el ensayo de flexión a tres puntos estamos utilizando la 750 AutoX juntamente con un deflectómetro para la medición directa de la deformación. Los sensores de los brazos del AutoX contactan con el deflectómetro para obtener una medición precisa de la deformación directa y determina las propiedades de flexión de la muestra según ISO 178.

Sugerimos que revise la norma ISO 178 para comprender plenamente los requerimientos de la unidad de flexión y los resultados.

Algunas empresas que se dedican a seleccionar los polímeros llevan a cabo estas actividades de acuerdo a ciertas normas  

Normas y criterios para la selección de materiales cerámicosLa selección del tipo de material que se requiere para una aplicación determinada, es solo una de las fases en las que un diseñador o ingeniero de materiales se basa. El conjunto de fases previas a la selección comprende

1) necesidad

2) diseño conceptual

3) diseño de formulación

4) diseño en detalle

5) manufactura y montaje

Los materiales cerámicos son compuestos químicos o soluciones complejas, que contienen elementos metálicos y no metálicos. Tienen amplias propiedades mecánicas y físicas, debido a sus enlaces iónicos o covalentes, los cerámicos son duros, frágiles, con un alto punto de fusión, baja conductividad eléctrica y térmica, buena estabilidad química, resistencia a la compresión, tiene una celda unitaria cúbica, en cada uno de sus cubos menores hay iones de oxígeno, hay 4 intersticiales octaédricos y 8 sitios intersticiales tetraédricos, de los cuales los cationes ocupan 3 en los espineles inversos, el ion bivalente y la mitad de los iones trivalentes se localizan en los sitios octaédricos, es similar a una estructura hexagonal compacta algunos cerámicos tienen esta estructura como son: cr2o3 y fe2o3 se encuentra en varios cerámicos eléctricos en este tipo de celdas están 3 tipos de iones, que son iones de bario, iones de oxígeno y iones de titanio.

Algunas de las normas para la selección de los materiales cerámicos son:

A.S.M.E. - (American Society Of Mechanical Engineers) sociedad americana de ingenieros mecánicos. A.S.T.M.- (American Society Of Testing Materials) sociedad americana para prueba de materiales. S.A.E.- (Society American Of Engineers) sociedad americana de ingenieros. N.E.M.A.- (Nacional Electrical Manufacturers) asociación nacional de fabricantes de aparatos eléctricos. A.N.S.I.- (American Nacional Standars Institute ) instituto nacional americano de estándares.

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Problemas de selección de aceros

CORROSIÓN Y DESGASTE

En un entorno corrosivo la composición e integridad física de un sólido son alteradas. Hay corrosión química, electroquímica, etc. Existe una gran diversidad de mecanismos de desgaste y de desgaste corrosión que alteran la forma de los materiales.

CORROSIÓN QUÍMICA

Ataque de metales líquidos: primero atacan un sólido en puntos con alta energía, finalmente aparecerán grietas, esta forma de corrosión se complica por la presencia de fundentes.

Disolución selectiva: un elemento que forme una aleación puede disolverse o separarse selectivamente del mismo sólido.

Solución de cerámicos: los refractarios cerámicos utilizados para contener metal, durante la fusión o refinación pueden ser disueltos por las escorias que se producen en la superficie de los metales.

CORROSIÓN ELECTRO QUÍMICA

Es la forma más común de ataque de los metales, pasa cuando los átomos de metal pierden electrones y se convierten en iones, está producida por el desarrollo de una corriente en una celda electroquímica que elimina iones del material. Los componentes de una celda electroquímica son ánodo, cátodo y electrolito.

DESGASTE Y EROSIÓN.Desgaste por adherencia: cuando 2 superficies sólidas se deslizan, una sobre otra bajo presión.

Desgaste abrasivo: ocurre cuando se elimina material de una superficie debido al contacto con partículas duras.

Erosión líquida: causada por altas presiones asociadas con un líquido en movimiento.

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Métodos de selección de materiales

Método tradicional Con este método, el ingeniero de materiales escoge el material que cree más adecuado, con base en la experiencia de partes que tiene un funcionamiento similar y que han mostrado buenos resultados.

Este método es también conocido como materiales de ingeniería de partes similares. El método mantiene buena aceptación debido a lo siguiente: El ingeniero se siente seguro con un material usado y ensayado. En algunos casos esto contribuye a la estandarización del stock .Las características de proceso del acero son bien conocidas .La disponibilidad del acero está asegurada.

Generalmente en un gran porcentaje de partes se usan aceros baratos, sin tratamiento térmico, evitando pérdida de tiempo en ensayos y procesos.

Sin embargo, el uso de este método, en ocasiones conduce a serios problemas, ya que no se hace un estudio real del ambiente de trabajo del componente o equipo, el cual puede ser decisivo a la hora de escoger el material.

Método gráficoEste método se apoya en graficas (conocidas como mapas de materiales), en las que se relacionan por pares ciertas propiedades de los materiales.

El método fue diseñado exclusivamente para ser utilizado durante la etapa conceptual de la selección de materiales. En estos mapas se puede hacer una aproximación del material más adecuado (perteneciente a una determinada familia de materiales), con base en la relación de las propiedades más importantes que debe poseer el componente. Como ejemplo de un par de propiedades que relacionan en estos mapas están el módulo de elasticidad en función de la densidad. Como es de esperarse, rara vez el comportamiento de un componente depende sólo de una propiedad.

De igual manera, diagramas como los de Ashby, muestran que las propiedades de las diferentes clases de materiales pueden variar en amplios intervalos (dependiendo del estado de estos), formando grupos que se ubican en áreas cerradas, zonas o campos en tales diagramas. Eso significa, que una misma familia de materiales puede tener una apreciable variación en sus propiedades, generando un campo o zona en los mapas.

En estos mapas se relacionan entre otras, propiedades como resistencia, módulo de elasticidad, densidad, tenacidad, conductividad térmica, difusividad y expansión y costos.

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Método con ayuda de bases de datos En la Internet existe una amplia gama de bases de datos sobre materiales, que han sido construidas para comercialización libre o son distribuidas por vendedores de materiales.

Estas bases de datos son el resultado de investigaciones en ensayos de materiales. Las bases de datos se dividen básicamente en dos categorías, numéricas y literarias o de referencias bibliográficas.

Dentro de las más importantes bases de datos están el banco de datos de la ASTM, la SAE, la ASM, la AISI, la NASA, etc. Una base de datos pública que ha adquirido gran importancia por la cantidad de datos y variedad de materiales que maneja, puede ser consultada en la página web.

La selección de materiales con ayuda de estas bases de datos, parte del conocimiento de las principales propiedades sé que deben tener para un fin específico. El programa pide entonces el valor aproximado de las propiedades que debe tener el componente y lista uno o varios materiales que pueden servir. Son varias las fuentes donde se compilan bases de datos.

En forma escrita, estas bases pueden ser encontradas en textos como los referenciados en la bibliografía de este artículo en los textos de referencia.

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