CIENCIA DE LOS MATERIALES.

CIENCIA DE LOS MATERIALES

Una de las partes más importantes en el diseño de maquinaria o en el diseño de piezas estructurales  es el material a utilizar, ya que de esto depende la capacidad del elemento a soportar tanto esfuerzos como deformaciones. Aunque estas dos mencionadas anteriormente son de suma importancia no son las únicas, ni son fundamentales en el diseño. Muchas veces en el diseño se toma en consideración factores tales como la corrosión, por tal motivo la pieza se diseña con el fin de soportar la intervención de sulfatos en sus alrededores,  tomando en consideración estos factores y algunos otros se obtiene un elemento que soportara condiciones para las cual fue diseñada pero también podrá soportar condiciones más severas, dependiendo si se seleccionó o no un material adecuado.

Para analizar algunas propiedades del material seleccionado se realizan pruebas al material utilizando probetas normadas a las cuales se les aplica una carga ya sea de tensión o compresión, según se requiera. Cuando se realiza la prueba se aplica una carga P a la probeta la cual tiene un área circular previamente determinada, esta se estira o se comprime según sea el caso y debido a esto se obtiene una deformación. Con la carga, el área y la deformación podemos obtener una gráfica de Esfuerzo-Deformación con la que se puede visualizar de forma gráfica el comportamiento del material y obtener simultáneamente algunas propiedades intrínsecas del material que son de importancia, tal es el caso del módulo de elasticidad que corresponde con la pendiente del llamado Limite Elástico de la gráfica esfuerzo deformación. También se observan algunos puntos en la gráfica tales como el Punto de fluencia, el punto de ruptura, el límite elástico, entre otros. Es de importancia mencionar que existen dos graficas de esfuerzo deformación, la primera es la que se obtiene de graficar la ordenada y abscisa utilizando el rea original de la probeta y la segunda grafica se obtiene de utilizar el área real de la probeta que tiende a aumentar o disminuir, según sea el caso de la carga aplicada. Otra de las pruebas que se realizan en laboratorio es la prueba de torsión, esta se realiza también con una probeta normada haciendo girar ambos extremos de la probeta pero en sentidos contrarios obteniendo de tal manera un Angulo de giro y una deformación unitaria angular.

La estadística es una herramienta indispensable para el análisis de materiales a utilizar, debido a que la resistencia nominal se basa en el registro estadísticos de las pruebas realizadas a través de los años, lo cual concluye con un sin número de pruebas realizadas pero que se plasman de forma numérica a través de la estadística.

El trabajo en frio proporciona deformaciones que se forman por debajo de la temperatura necesaria para la recristaclizacion  de un material en la región plástica en el diagrama de esfuerzo-deformación. Los materiales pueden deformarse de dos formas en la región plástica, una es aumentando la temperatura y la otra es a través de cargas aplicadas mientras que el material está  a bajas temperaturas o a temperatura ambiente, a pesar de que el material está siendo trabajado en la región plástica sus propiedades mecánicas en ambos casos difieren significativamente. También es necesario distinguir específicamente el punto de fluencia en los materiales la mayoría de veces, aunque esto en algunas ocasiones no es posible debido a que los materiales frágiles no muestran un límite entre la región plástica y la región elástica por lo tanto es necesario calcular el punto de fluencia para este tipo de materiales utilizando un porcentaje del límite elástico y desfasando ese porcentaje una línea que corresponda al límite de proporcionalidad. Otro factor importante es la cantidad de trabajo en frio que se define como la diferencia entre el área transversal original de la probeta y el área después de la liberación de la carga y esta diferencia dividida entre el área original, en conclusión la cantidad de trabajo en frio es igual al porcentaje de reducción de área del material.

...