Tarea 4 resistencia de los materiales

Propiedades térmicas de los materiales

Rodrigo Zepeda

Resistencia de los materiales

Instituto IACC

07/10/2019

Desarrollo

1. En un taller de tornería se está fabricando el eje trasero de un carro de arrastre. Para efectos de aprovechar todo el material disponible, el tornero decide soldar una pieza de acero para llegar al largo requerido, que es de 2,5[m], todo esto a temperatura ambiente (23 °C). La soldadura permite obtener las dimensiones deseadas, pero provoca que la pieza aumente su temperatura inicial en 8 veces, por lo que su enfriamiento rápido es inminente para obtener un buen forjado de la aleación, y es por ello que la pieza se sumerge en un recipiente de cal.

1. Determine la longitud aproximada de la pieza que el maestro tornero logró soldar.

Respuesta: Se sabe que la dilatación térmica se calcula mediante la siguiente ecuación:

[pic 1]

Como ya tenemos la longitud final que es de 2,5m, nos queda calcular el largo inicial, por lo que tenemos los siguientes datos:

Lf = 2,5m

Li = x

= [pic 2][pic 3]

Ti = 23ºC

Tf = 23*8=184ºC

[pic 4]

[pic 5]

[pic 6]

Ahora que tenemos los datos de largo inicial y final podemos calcular el largo de la pieza soldada;

Tramo soldado= 2,5-1,5724=0,926m

El largo de la pieza soldada es de 0,926m.

1. Calcule el flujo de carbono a través de una placa que sufre procesos de carburización y descarburización a una temperatura de 650 °C. Las concentraciones de carbono a una distancia de 0,5cm y 0,8cm por debajo de la superficie carburizada son  y  respectivamente. Suponga [pic 7][pic 8][pic 9]

Respuesta: Se conoce que el flujo se puede expresar como:  .Al reemplazar tenemos que:[pic 10]

[pic 11]

Entonces: [pic 12]

1. Desarrolle un ejemplo para cada mecanismo de difusión estudiado. Indique, además, cuál es la ventaja de usar ese tipo de difusión y no otro. Justifique su respuesta.

Respuesta:

• Difusión por vacancia: Cuando utilizamos el proceso de endurecimiento, estamos hablando de una difusión por vacancias, al calentar el hierro a una cierta temperatura, este vibra de una mayor manera, formándose separaciones a nivel molecular, si agregamos carbono al proceso, los átomos de C viajarán hasta estos espacios o vacantes, logrando así un acero mucho más duro.

La ventaja de utilizar este método está en que podemos controlar de buena manera la temperatura a la que se expondrá el hierro en primera instancia, logrando así llegar hasta su punto de mayor vibración y por ende mayores números de vacantes.

• Difusión por intersticial: El proceso “Dopar” habla sobre agregar átomos de un elemento a otro. En este caso para fabricar semiconductores tipo n, a un trozo de silicio se le agrega sobre su superficie capas ricas en Fósforo (P), se calienta hasta una temperatura adecuada, logrando así regiones del semiconductor dopadas, como en el caso de los chips de celulares.

Esta técnica no necesita de una gran fuente de calor como el caso anterior, además los átomos del fósforo son pequeños, por lo que se adhieren rápidamente al silicio.

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