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SELECCIÓN DE MATERIALES Y PROCESOS


Enviado por   •  25 de Febrero de 2022  •  Apuntes  •  2.060 Palabras (9 Páginas)  •  68 Visitas

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Tema 2 SELECCIÓN DE MATERIALES Y PROCESOS

2.1 Introducción

En el desarrollo de un producto, tenemos que saber la función que va a tener, considerando su utilidad (en condiciones de servicio como soportar cargas, transmitir calor…), su objetivo (más barato, más seguro…) o sus restricciones (dimensiones fijas, rango de temperaturas…), o una combinación de ambos. Algunas de las restricciones son realmente imposiciones que no pueden obviarse mientras que otras restricciones se pueden considerar condiciones deseables. La idea es elegir el material más adecuado, según las necesidades.

Asimismo, la selección de un material va relacionado con su geometría, teniendo en cuenta que para obtener ésta el material debe ser sometido a uno o varios procesos de fabricación. Por tanto, existe una clara relación entre la función que debe cumplir el producto, el material, la forma y el proceso de fabricación.

TIPOS DE MATERIALES MÁS IMPORTANTES

Metales y aleaciones (más común)

Hierro y acero

Aluminio y sus aleaciones

Cobre y sus aleaciones

Níquel y sus aleaciones

Titanio y sus aleaciones

Polímeros (creciente uso)

Polietileno

Poliamidas

Poliestireno

Resinas epoxi

Elastómeros

Cerámicos y vidrios (creciente)

Alúmina (aluminio y oxigeno)

Carburo de silicio

Nitruro de silicio

Cemento y hormigón

Materiales compuestos (combinación de propiedades)

Cermets

Polímeros reforzados

Materiales naturales (algunos con propiedades no superadas por ninguno)

Madera

Piel, hueso

Algodón, lana, seda

En el pasado, el número de materiales era reducido, pero actualmente se ha incrementado notablemente, gracias a la selección racional de materiales, así como del proceso de conformado.

 

2.2 Selección de materiales

Se debe elegir el material idóneo para cada componente. Sin embargo, es difícil seleccionar el material ideal. Por ello, es necesario utilizar distintos métodos: recomendaciones (métodos tradicionales), mapas de materiales (método gráfico) o información escrita, recogida en fuentes bibliográficas, o en forma de software, en bases de datos virtuales.

2.2.1 Criterios de selección

En general, los métodos para la selección de materiales se basan en sus propiedades económicas, físicas, mecánicos, térmicos, eléctricos y de fabricación (facilidad). También destaca el atractivo a los consumidores, características compatibles y que sea competitivo con otros materiales. Las propiedades más importantes son las siguientes:

PROPIEDADES

Económicas (importante)

Precio y disponibilidad

Posibilidad de reciclado

Físicas

Densidad (ligero)

Mecánicas

Módulos de elasticidad, compresibilidad y transversal

Límite elástico y resistencia a la tracción

Dureza y tenacidad

Resistencia a la fatiga y a la fluencia

Amortiguación a vibraciones

Térmicas

Conductividad térmica

Calor específico

Coeficiente de expansión térmica

Eléctricas y magnéticas

Resistividad

Constante dieléctrica

Permeabilidad magnética

Interacción con el entorno

Oxidación

Corrosión

Desgaste

Producción

Facilidad de fabricación

Unión

Acabado

Estéticas

Color

Textura

Aspecto

Fluencia: capacidad de deformación del material conforme se incrementa la temperatura.

Fatiga: deformación plástica continuada pequeña, que provoca la ruptura del material. Rompe a una carga inferior de tensión del material.

2.2.2 Propiedades generales de los materiales

Al seleccionar los materiales, es necesario considerar sus propiedades mecánicas. Por otra parte, las propiedades mecánicas especificadas para un producto y sus componentes deben ser apropiadas a las condiciones bajo las que deben funcionar. En cuanto a las propiedades físicas y químicas, estas también juegan un papel significativo. Los métodos de fabricación utilizados pueden afectar de forma adversa a las propiedades del material, su vida en servicio y el coste del mismo.

Cada material tiene sus ventajas e inconvenientes, debiendo ser consideradas como limitaciones de diseño en el proceso de selección:

MATERIAL

Bueno

Pobre (posible solución)

Metales

- Rigidez

- Ductilidad

-Conformabilidad (frio y caliente, en caliente mejor)

- Tenacidad (capacidad de absorber energía antes de romper)

- Alto punto de fusión

Límite elástico (aleación)

Dureza (aleación)

Resistencia a fatiga

Resistencia a corrosión (recubrimientos)

Cerámicos

Alto límite elástico (limite alto antes de que empiece el plástico)

Alto punto de fusión

Resistencia a la corrosión

Densidad moderada

Muy baja tenacidad

Conformabilidad (pulvimetalurgia, polvo)

Polímeros

Ductilidad y conformabilidad

Resistencia a la corrosión

Baja densidad

Baja rigidez

Límite elástico

Baja tenacidad

Rigidez

Límite elástico y Tenacidad

Resistencia a la fatiga

Resistencia a la corrosión

Baja densidad

Conformabilidad compleja

Coste alto

Fluencia (se deforma con temperatura)

Compuestos (se combinan propiedades)

2.2.3 Propiedades de materiales que limitan el diseño: Coste y disponibilidad

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