Ing. Mecanica

INGENIERÍA MECÁNICA

La ingeniería mecánica es una rama de la ingeniería que aplica las ciencias exactas, específicamente los principios físicos de la termodinámica, la mecánica, la ciencia de materiales, la mecánica de fluidos y el análisis estructural, para el diseño y análisis de diversos elementos usados en la actualidad, tales como maquinarias con diversos fines (térmicos, hidráulicos, de transporte, de manufactura), así como también de sistemas de ventilación, vehículos motorizados terrestres, aéreos y marítimos, entre otras aplicaciones.

MATERIALES MÁS USADOS EN LA INGENIERÍA MECÁNICA

Clasificación y Distinción de los Materiales.

a) Metales

Los metales y las aleaciones que incluyen al acero, aluminio, magnesio, zinc, hierro fundido, titanio, cobre, níquel, entre algunos; tienen como características una adecuada conductividad térmica y eléctrica, además resistencia mecánica, alta rigidez, ductilidad y resistencia al impacto.

Ejemplo:

1.-Cobre.- Una de sus aplicaciones son alambres para conductores eléctricos y sus propiedades van desde su alta conductividad hasta confomabilidad aceptable.

2.-Hierro fundido gris.- Con el se hacen bloques para motores de automóvil, y algunas de sus propiedades son moldeabilidad, maquinabilidad, absorción de vibraciones, entre algunas.

Los metales son útiles en aplicaciones estructurales o de carga, y se prefiere el empleo de sus combinaciones denominadas aleaciones. La manera más general de clasificación de los materiales es la siguiente:

a) Metálicos

-Ferrosos

-No ferrosos

b) No metálicos

-Orgánicos

-Inorgánicos

Metales Ferrosos

Los metales ferrosos como su nombre lo indica su principal componente es el fierro, sus principales características son su gran resistencia a la tensión y dureza. Las principales aleaciones se logran con el estaño, plata, platino, manganeso, vanadio y titanio. Los principales productos representantes de los materiales metálicos son:

• Fundición de hierro gris

• Hierro maleable

• Aceros

• Fundición de hierro blanco

Su temperatura de fusión va desde los 1360ºC hasta los 1425ªC y uno de sus principales problemas es la corrosión.

Metales no Ferrosos

Por lo regular tienen menor resistencia a la tensión y dureza que los metales ferrosos, sin embargo su resistencia a la corrosión es superior. Su costo es alto en comparación a los materiales ferrosos pero con el aumento de su demanda y las nuevas técnicas de extracción y refinamiento se han logrado abatir considerablemente los costos, con lo que su competitividad ha crecido notablemente en los últimos años. Los principales metales no ferrosos utilizados en la manufactura son:

• Aluminio

• Cobre

• Magnesio

• Níquel

• Plomo

• Titanio

• Zinc

Los metales no ferrosos son utilizados en la manufactura como elementos complementarios de los metales ferrosos, también son muy útiles como materiales puros o aleados los que por sus propiedades físicas y de ingeniería cubren determinadas exigencias o condiciones de trabajo, por ejemplo el bronce (cobre, plomo, estaño) y el latón (cobre zinc).

b) Cerámicos.

Cerámico.- Material inorgánico que puede ser cristalino y/o amorfo. Los materiales de cerámica como ladrillos, el vidrio, la losa, los aislantes y los abrasivos, tienen escasa conductividad térmica y eléctrica, tiene buena resistencia y dureza, son deficientes en ductilidad y resistencia al impacto. Por lo anterior son menos usados en aplicaciones estructurales.

Ejemplo:

1.- los vidrios planos para ventana tienen buena transparencia y son aislantes térmicos.

2.- Los refractarios para contener material fundido y sus propiedades es que son aislantes térmicos, tienen alto punto de fusión, inertes ante el metal fundido.

Los materiales cerámicos se pueden clasificar:

a) Con base en la clase de sus compuestos químicos: óxidos, nitruros, carburos, floruros, sulfuros.

b) Por su funcionalidad: Eléctricos, magnéticos, ópticos, de construcción, químicos, domésticos.

Los tipos de enlace que une a los cerámicos son el iónico y el covalente. Los materiales cerámicos se procesan en polvo debido a que no se pueden fundir tan fácilmente como lo hacemos con los metales y esta es una diferencia entre un metal y un cerámico.

Un material cerámico es un material inorgánico con elevada temperatura de fusión, por lo común duro y frágil. En cambio un material vitroceramoico son formas cerámicas que se producen en el estado vítreo y que posteriormente se dejan cristalizar durante un tratamiento térmico para lograr una mejor resistencia a la tenacidad.

A continuación se dan a conocer ejemplos de ciertos materiales cerámicos y sus usos:

• Alumina.- Se usa para contener metales fundidos, tienen elevada resistencia mecánica, se usa en empaques electrónicos, aisladores de bujías, etc.

• Nitrato de Bario.- Material cerámico electrónico de mas alta utilización, se usa para capacitares.

• Diamante.- Material mas duro que existe en la naturaleza, se usa en abrasivos para pulverizar y pulir, en herramientas de corte y joyería.

• Siliceo Silica.- Su uso mas amplió es como ingrediente de vidrios y vitroceramicos, aislamientos térmicos, refractarios y abrasivos.

Cabe mencionar que algunos de los polvos cerámicos mas comunes son el oxido de alumina, bióxido de titanio, oxido de zinc y oxido de zirconio.

Algunas de las características mas comunes es que es que se funden a altas temperaturas y presentan un comportamiento frágil a al tensión, los materiales cerámicos con un tamaño pequeño de grano son mas resistentes que los de grano grueso, además del tamaño de grano dependen otras características como magnéticas, dieléctricas y ópticas.

La diferencia entre un vidrio un vitroceramico y cerámico radica en:

• Vitrocerámico.-Derivado del vidrio pero con estructura cristalina

• Vidrio.- Sustancia inorgánica amorfa.

c) Polímeros.

El caucho, el plástico y muchos tipos de adhesivos, se producen creando estructuras moleculares a partir del petróleo en un proceso llamado polimerización. Los polímeros tiene baja conductividad térmica y eléctrica, poca resistencia mecánica y a altas temperaturas.

Ejemplo:

1.-El polietileno se aplica para empacado de alimentos, una de sus propiedades es que es fácilmente comformable en delgadas películas flexibles e impermeables.

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