EL PROCESO DE METALES Y ALEACIONES

CAPÍTULO 6: Propiedades mecánicas de metales I

6.1   EL PROCESO DE METALES Y ALEACIONES

6.1.1   La fundición de metales y aleaciones

La mayoría de los metales se procesan primero fundiendo el metal en un horno que sirve como depósito para el metal fundido. Los elementos de aleación necesarios para producir diferentes aleaciones se pueden agregar al metal fundido. Después de eliminar las impurezas de óxido y el exceso de hidrógeno de la aleación de Al-Mg fundida. Otros tipos de lingotes con diferentes secciones transversales también se han sometido a fundiciones similares. Fig 6.4

6.1.2   Laminación en caliente y en frío de metales y aleaciones

El laminado en caliente y en frío son métodos comúnmente utilizados en la fabricación de metales y aleaciones. El laminado en caliente del lingote rectangular se realiza primero en el laminado en caliente de la sección rectangular o la losa, porque cuando el metal está caliente, el espesor se puede reducir aún más y cada uno pasa a través de la máquina laminadora. Aunque a veces es posible laminar en caliente directamente la losa desde la máquina de colada. (Fig 6.5)

6.1.3  Extrusión de metales y aleaciones

Es un proceso de moldeo de plástico, de esta manera, cuando el material es forzado a través de una abertura o matriz de extrusión, el material sometido a alta presión reduce su sección transversal. Durante el proceso de extrusión, la pieza en bruto de metal introducida en el contenedor de la extrusora es empujada a través de la matriz. (Figura 6.9)

6.2  TENSIÓN Y DEFORMACIÓN EN METALES

Cuando una pieza de metal se somete a tensión uniaxial, el metal se deformará. Si el metal vuelve a su tamaño original después de eliminar la fuerza, se considera que el metal ha sufrido una deformación elástica. La cantidad de deformación elástica que puede soportar un metal es muy pequeña.

6.3  EL ENSAYO DE TRACCIÓN Y EL DIAGRAMA TENSIÓN-DEFORMACIÓN CONVENCIONAL

Las pruebas de tracción se utilizan para evaluar la resistencia de metales y aleaciones. En esta prueba, la muestra de metal se extrae a una velocidad constante, lo que ocurre en un período de tiempo relativamente corto. En la siguiente imagen se muestra esquemáticamente cómo realizar la prueba de tracción. (Fig 6.19)

6.3.1  Valores de propiedades mecánicas obtenidos del ensayo de tracción y del diagrama tensión-deformación convencional

Las propiedades mecánicas de metales y aleaciones que tienen interés para el diseño estructural en ingeniería, y que pueden obtenerse a partir del ensayo de tracción técnico, son

Módulo de elasticidad: el metal se deforma elásticamente. Es decir, si la fuerza que actúa sobre la muestra desaparece, la probeta volverá a su longitud inicia

Límite elástico convencional de 0.2 por ciento: es un valor muy importante para el diseño estructural en ingeniería, pues es el nivel de tensión al que un metal o aleación muestran una deformación plástica significativa. (Fig 6. 23)

 3.Resistencia a la tracción: es la máxima tensión que se alcanza en la curva tensión-deformación.(Fig 6.24)

4.Porcentaje de alargamiento a fractura: El porcentaje de alargamiento que una probeta a tracción soporta durante el ensayo proporciona un valor de la ductilidad del metal. (Fig 6.21)

6.3.2  Comparación de curvas tensión-deformación convencional para algunas aleaciones seleccionadas

La fuerza magnética elemental es 35 ksi , mientras que la resistencia a la tracción del acero SAE 1340 templado en agua y templado a 700 ° F es 240 ksi.

CAPÍTULO 7: Propiedades mecánicas de metales II

7.1  FRACTURA DE LOS METALES 

En el diseño, desarrollo y producción de piezas nuevas, uno de los aspectos más importantes y prácticos de la selección de metales es que las piezas pueden fallar durante el funcionamiento normal. Una falla se puede definir como la incapacidad de un material o componente para realizar las siguientes operaciones:

 1) Realizar su función prevista

 2) Cumplir con los estándares de desempeño funcional

7.1.1  Fractura dúctil

Tiene lugar después de una intensa deformación plástica. Por simplicidad, considérese la fractura dúctil de una probeta redonda (0.50 pulg de diámetro). Si se aplica un esfuerzo, la probeta se fracturará.

7.1.2  Fractura frágil

La fractura frágil de muchos metales y aleaciones casi no tiene deformación plástica. Una comparación de esta figura con la Figura 7.1 muestra que existe una gran diferencia en el nivel de deformación previa a la fractura entre la fractura dúctil y frágil. La fractura frágil generalmente se desarrolla a lo largo de ciertos planos cristalográficos

7.2  FATIGA DE LOS METALES

En muchos tipos de aplicaciones, las piezas metálicas sometidas a tensiones cíclicas o repetidas se rompen debido a la fatiga, y la tensión es mucho menor que la tensión que la pieza puede soportar bajo una única tensión estática. Estas fallas se denominan fallas por fatiga. Las piezas móviles como los ejes de transmisión, las bielas y los engranajes son ejemplos de piezas mecánicas de falla por fatiga comunes.

7.2.1  Esfuerzos cíclicos

La tensión de fatiga aplicada en la situación real y la prueba de fatiga pueden ser muy diferentes. Los diferentes tipos de ensayos utilizados en la industria y la investigación asumen esfuerzos axiales, de flexión o de torsión. En la figura 7.19 muestra un gráfico de fatiga en el que se traza un gráfico de fuerza versus número de ciclos de fatiga para tres pruebas de fatiga.

7.3  VELOCIDAD DE PROPAGACIÓN DE LAS FISURAS POR FATIGA

Los datos de fatiga de metales y aleaciones relacionados con la fatiga de ciclo alto están relacionados principalmente con la tensión nominal requerida para causar falla en un número determinado de ciclos, que es similar a la curva SN como se muestra en la figura 7.18. Sin embargo, estas pruebas utilizan muestras lisas o con muescas.

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