Taller segundo corte (1) materiales

ENSAYOS MECÁNICOS, MATERIALES FERROSOS Y NO FERROSOS, MATERIALES
POLIMÉRICOS, MATERIALES CERÁMICOS.
20 de octubre de 2010
Taller Segundo Corte
Utilice los archivos adjuntos para responder el taller.
1. Se obtuvieron los siguientes datos de tensión-deformación para un acero al carbono de
0.2 % de C. (a) Dibuje la curva de tensión deformación. (b) Determine la máxima
resistencia a la tensión de la aleación (trace una recta tangente a la curva en el punto
máximo , horizontal, y lea la intersección de ésta con el eje de esfuerzo normal) . (c)
Determine el porcentaje de elongación al fracturar.
Tensión en
ingeniería
Ksi
Deformación
en ingeniería
pulg/pulg
0 0
30 0,001
55 0,002
60 0,005
68 0,01
72 0,02
74 0,04
75 0,06
76 0,08
75 0,1
73 0,12
69 0,14
65 0,16
56 0,18
51 0,19
(d) determine el módulo de Young, (e) determine el límite elástico de acuerdo al siguiente
párrafo:
El límite elástico es un dato muy importante para el diseño de estructuras en ingeniería
puesto que es la tensión a la cual un metal o un material muestra de formación plástica
significativa. Debido a que no hay un punto definido en la curva de tensión-deformación
donde acabe la deformación elástica y se presente la deformación plástica se elige el
limite elástico cuando tiene lugar un 0.2% de deformación plástica. Éste límite elástico al
0.2 % también denominado esfuerzo de fluencia convencional a 0.2%, se determina a
partir del diagrama de tensión deformación dibujando una línea paralela a la parte elástica
(lineal) de la gráfica tensión deformación que pase cortando al eje de deformación en
0.002 pulg/pulg, como muestra la figura. Entonces el punto donde la línea intercepta a la
1ksi=1000psi
1psi=0.006895 Mpa
1Mpa = 0.145ksi=145 psi
1 lb = 4.448 newtons
1Mpa= 106
pa

curva en la parte superior determinará el esfuerzo o la tensión a la cual ocurre el límite
elástico.
Buena tarde
Para realizar este trabajo pueden utiliar las tablas que se adjuntan, estas muestran las
propiedades de los materielas sus apliaciones y en algunos casos sus costos. Tengan en cuenta
estas características para contestar las preguntas de selección de materiales.
Saludos
--
Lilian Paola Umbarila Valencia
Ingeniera química
Docente Uniminuto Buena tarde
Para realizar este trabajo pueden utiliar las tablas que se adjuntan, estas muestran las
propiedades de los materielas sus apliaciones y en algunos casos sus costos. Tengan en cuenta
estas características para contestar las preguntas de selección de materiales.
Saludos
--
Lilian Paola Umbarila Valencia
Ingeniera química

Docente Uniminuto
2. a. Que es un ensayo de materiales.
Se denomina ensayo de materiales a toda prueba cuyo fin es determinar las propiedades
mecánicas de un material.
Los ensayos en materiales pueden ser de dos tipos, Ensayos destructivos o Ensayos no
destructivos, estos últimos son muy importantes en los controles de calidad (es demasiado caro
romper para comprobar un número de veces que asegure que se cumple los estándares).
Ensayos Destructivos típicos son el ensayo a tracción del que se obtiene la curva de
comportamiento del material, el de compresión, y torsión, para caracterizar mecánicamente el
sólido.

Ensayos no destructivos típicos son los ultrasonidos, para encontrar grietas profundas, el ensayo
con corrientes, para medir a través de las corrientes inducidas el espesor de la pintura en una
superficie, y el de campo magnético, que permite a simple vista encontrar grietas superficiales muy
pequeñas.
b. Qué propiedades importantes evalúan los ensayos de los materiales
• Elasticidad
• Dureza
• Embutibilidad
• Resiliencia
• Ductilidad
• Maleabilidad
c. Que tipo de ensayos existen:
ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS:
• ENSAYO DE DUREZA: En metalurgia la dureza se mide utilizando
un durómetro para el ensayo de penetración. Dependiendo del tipo de punta
empleada y del rango de cargas aplicadas, existen diferentes escalas,
adecuadas para distintos rangos de dureza.
las escalas de uso industrial actuales son las siguientes:
Dureza Brinell: emplea como punta una bola de acero templado o carburo de W . Para
materiales duros, es poco exacta pero fácil de aplicar. Poco precisa con chapas de
menos de 6mm de espesor. Estima resistencia a tracción.
Dureza Rockwell: se utiliza como punta un cono de diamante (en algunos casos bola
de acero). Es la más extendida, ya que la dureza se obtiene por medición directa y es
apto para todo tipo de materiales. Se suele considerar un ensayo no destructivo por el
pequeño tamaño de la huella.

Rockwell superficial: existe una variante del ensayo, llamada Rockwell superficial,
para la caracterización de piezas muy delgadas, como cuchillas de afeitar o capas de
materiales que han recibido algún tratamiento de endurecimiento superficial.
Dureza Webster: emplea máquinas manuales en la medición, siendo apto para piezas
de difícil manejo como perfiles largos extruidos. El valor obtenido se suele convertir a
valores Rockwell.
Dureza Vickers: emplea como penetrador un diamante con forma de pirámide
cuadrangular. Para materiales blandos, los valores Vickers coinciden con los de la
escala Brinell. Mejora del ensayo Brinell para efectuar ensayos de dureza con chapas
de hasta 2mm de espesor.
Dureza Shore: emplea un escleroscopio. Se deja caer un indentador en la superficie
del material y se ve el rebote. Es adimensional, pero consta de varias escalas. A mayor
rebote -> mayor dureza. Aplicable para control de calidad superficial. Es un método
elástico, no de penetración como los otros.
• Ensayos de estructura molecular: La estructura molecular de los
materiales se analiza mediante potentes microscopios. El grado de acabado
superficial se denomina rugosidad, y se verifica con unos instrumentos
electrónicos llamados rugosímetros
• Ensayos por ultrasonido: Un material puede, a la vez, transmitir y
reflejar ondas elásticas. Un transductor ultrasónico hecho de cuarzo, titanato de
bario o sulfato de litio aprovecha el efecto piezoeléctrico para introducir una
serie de pulsos elásticos a alta frecuencia en el material, por lo general por
encima de los 100,000 Hz. Los pulsos crean una onda de deformación por
compresión, que se propaga a través del material. La onda elástica se transmita
a través del material a una velocidad que depende del módulo de elasticidad y
de la densidad del mismo.
ENSAYOS DESTRUCTIVOS:
• ENSAYO DE TRACCION: El ensayo de tracción de un material consiste en
someter a una probeta normalizada realizada con dicho material a un esfuerzo
axial de tracción creciente hasta que se produce la rotura de la probeta.

• ENSAYO DE RESILIENCIA: En ingeniería, la resiliencia es la cantidad
de energía que puede absorber un material, antes de que comience la deformación
irreversible, esto es, la deformación plástica. Se corresponde con el área bajo la
curva de un ensayo de tracción entre la deformación nula y la deformación
correspondiente al esfuerzo de fluencia.
• ENSAYO DE COMPRESION: El esfuerzo de compresión es una presión que
tiende a causar una reducción de volumen. Cuando se somete un material a una
fuerza de flexión, cizalladora o torsión actúan simultáneamente fuerzas de torsión y
compresión.
• ENSAYO DE CIZALLAMIENTO: La fuerza de cortante o esfuerzo
cortante es el esfuerzo interno o resultante de las tensiones paralelas a la sección
transversal de un prisma mecánico como por ejemplo una viga o un pilar. Este tipo
desolicitación formado por tensiones paralelas está directamente asociado a
la tensión cortante.
• ENSAYO DE FLEXION: En ingeniería se denomina flexión al tipo de
deformación que presenta un elemento estructural alargado en una dirección
perpendicular a su eje longitudinal. El término "alargado" se aplica cuando una
dimensión es preponderante frente a las otras. Un caso típico son las vigas, las
que están diseñas para trabajar, preponderantemente, por flexión. Igualmente, el
concepto de flexión se extiende a elementos estructurales superficiales
como placas oláminas.
• ENSAYO DE FATIGA: En ingeniería y, en especial, en ciencia de materiales,
la fatiga de materiales se refiere a un fenómeno por el cual la rotura de los
materiales bajo cargas dinámicas cíclicas se produce más fácilmente que con
cargas estáticas. a fatiga es una forma de rotura que ocurre en estructuras
sometidas a tensiones dinámicas y fluctuantes (puentes, aviones, etc.).
• ENSAYO DE TORSION: En ingeniería, torsión es la solicitación que se
presenta cuando se aplica un momento sobre el eje longitudinal de un elemento
constructivo o prisma mecánico, como pueden ser ejes o, en general, elementos
donde una dimensión predomina sobre las otras dos, aunque es posible
encontrarla en situaciones diversas.

• ENSAYO DE PLEGADO: El plegado consiste en doblar un material delgado,
por ejemplo una plancha metálica, con el fin de reforzar algunas de sus funciones.
El ensayo de doblado consiste en doblar una probeta de un material hasta que
aparezcan grietas o fisuras, midiéndose el ángulo donde tales alteraciones se han
producido.
d. Cómo se puede medir la ductilidad de un material de ingeniería?
Una manera habitual de medir la ductilidad de un material es mediante la
deformación convencional a fractura
EF = LF –LO / LO
Donde lf es la longitud de la barra a fractura y lo la longitud inicial.
Alternativamente, la ductilidad puede medirse como la reducción de área a fractura, es
decir
Qf = AO – AF / AO
Donde Ao es la sección inicial de la barra y Af la sección a fractura.
e. Defina el ensayo para medir el impacto de los materiales y describa el proceso.

El ensayo de impacto consiste en dejar caer un péndulo pesado, el cual a su paso golpea
una probeta que tiene forma paralelepípeda ubicada en la base de la maquina a través de
este ensayo se puede conocer como se comportaran los materiales ante una fuerza de
impacto.
El nombre del ensayo se debe a su creador el francés Ausgustin Georges Albert Chapry
Desde el punto de vista mecánico parece bastante simple, sin embargo, con este
instrumento se pueden diseñar varias pruebas de impacto donde se demuestra de
forma rápida y didáctica, la inﬂuencia que tienen determinados factores en el
comportamiento mecanicos de los materiales
los modos de fractura que pueden experimentar los materiales se clasiﬁcan en dúctil o frágil,
dependiendo de la capacidad que tienen los mismos de absorber energíadurante este proceso.
Actualmente no existe un criterioúnico para determinar cuantitativamente cuando unafractura es
dúctil o frágil, pero todos coinciden en que elcomportamiento dúctil esta caracterizado por
unaabsorción de energía mayor que la requerida para que unmaterial fracture levemente. Por otra
parte elcomportamiento dúctil tiene asociado altos niveles dedeformación plástica en los
materiales.
Las probetas que fallan en forma frágil se rompen en dosmitades, en cambio aquellas con mayor
ductilidad sedoblan sin romperse. Este comportamiento es muydependiente de la temperatura y
la composición química.

Las pruebas de impacto Charpy se realizan según normas internacionales. De acuerdo conlas
normas ISO (International Organization for Standarization), los resultados de losensayos de
impacto, en probetas entalladas, se suelen expresar en (kJ/m2) mientras quesegún las normas
ASTM (American Society for Testing Materials) se reportan losresultados en (J/m). Entre los
factores que contribuyen a modiﬁcar el modo de fractura yque se pueden estudiar mediante el
ensayo de impacto Charpy se encuentran:
 La velocidad de aplicación de la carga.
 La presencia de concentradores de tensiones, lo cual se logra mecanizando una
entalla en la probeta del material a estudiar.
 El impacto en materiales expuestos a diferentes temperaturas.
3. Los cocineros profesionales prefieren los cuchillos de acero al carbono en vés de
los de acero inoxidable, aun cuando estos últimos sean más populares entre los
entre los consumidores. Explique cuáles son las razones de esta preferencia.
Los cocineros prefieren este tipo de cuchillos porque tienen un alto nivel de
resistencia a la tracción y un alto nivel de resistencia a la fluencia; es decir tiene
una deformación elástica ya que sus componentes bloquean las dislocaciones de la
red cristalina impidiendo su deslizamiento, proceso mediante el cual el material se
deforma plásticamente.
4. En los aceros para herramienta y dados comúnmente se usan ciertos elementos
de aleación. Explique por qué estos elementos son esenciales en dichos aceros.
Existen cinco elementos principales en los aceros: carbono silicio, magnesio,
fosforo y azufre; se considera aleaciones a los aceros que además de contener
estos elementos principales, contienen cantidades relativamente importantes de otros
elementos como molibdeno, cromo, níquel, vanadio, manganeso, cobalto, silicio, cobalto,
titanio, cobre, boro; su importancia radica en que ayudan a mejorar las propiedades
de los materiales dependiendo de las concentraciones de dichos elementos se
pueden incrementar sus propiedades:
• Molibdeno: Este elemento mejora la resistencia a la tracción, la templabilidad, la resistencia al
<<creep>> de los aceros. Añadiendo pequeñas cantidades a los aceros cromo-níquel, se disminuye
o elimina la fragilidad Krupp que se presenta cuando estos aceros son revenidos en la zona de los
450°C a 550°C.

También aumenta la resistencia de los aceros en caliente y reemplaza al wolframio en la fabricación
de aceros rápidos, pudiendo emplear para las mismas aplicaciones aproximadamente una parte de
molibdeno por cada dos de wolframio.
• Cromo: sirve para aumentar la dureza y la resistencia a la tracción de los aceros, mejora la
templabilidad, impide las deformaciones en el temple, aumenta la resistencia al desgaste, la
inoxibilidad.
• Níquel: evita el crecimiento del grano en tratamientos térmicos, lo que sirve para conseguir
siempre gran tenacidad.
• Vanadio: tiende a afinar el grano y disminuir la templabilidad. Es un elemento desoxidante
muy fuerte.
• Manganeso: Al aumentar de 0,6 a 1,6% aproximadamente el porcentaje de manganeso en
los aceros, se aumenta ligeramente su resistencia, se mejora su templabilidad.
• Cobalto: EL cobre se suele emplear para mejorar la resistencia a la corrosión de ciertos
aceros de 0,15 a 0,30% de carbono
• Silicio: Este elemento aparece en todos los aceros, Es un desoxidante más enérgico que el
manganeso y se emplea como elemento desoxidante complementario del manganeso.
• Cobalto: Este elemento, al ser incorporado a los aceros, se combina con la ferrita,
aumentando su dureza y resistencia. En los aceros de alto porcentaje de carbono reduce la
templabilidad.
• Titanio: Se suelen añadir pequeñas cantidades de titanio a algunos aceros muy especiales
para desoxidar y afinar el grano. El titanio tiene gran tendencia a formar carburos y a
combinarse con el nitrógeno. En los aceros inoxidables cromo-níquel, actúa como
estabilizador de los carburos y evita la corrosión ínter cristalina.
• Cobre: EL cobre se suele emplear para mejorar la resistencia a la corrosión de ciertos
aceros de 0,15 a 0,30% de carbono.
• Boro: mejora notablemente la templabilidad.
5. Suponga que está en competencia en la industria del acero y se le pide que detalle
las características que carecen de atractivo en los aceros. Haga una lista de las
mismas y explique su importancia desde el punto de vista de la ingeniería.
6. En la industria, se ha utilizado el aluminio para sustituir el acero en el chasis. ¿Qué
características pose el aluminio para que pueda sustituir al acero en estas
aplicaciones?¿qué le podría preocupar a usted cuando compre un carro con este
material en la estructura?

El aluminio a remplazado al acero porque es mucho mas ligero, fuerte, maleable,
dúctil, No se altera en contacto con el aire ni se descompone en presencia de agua,
debido a que su superficie queda recubierta por una fina capa de óxido que lo protege
del medio. La utilización de este metal reduce ruido y vibración.es un material que se
puede reciclar sin perder su calidad y gracias a esto muchas partes de los vehículos
pueden ser reciclados, el aluminio absorbe energía cinética lo cual evita, que en
un accidente, la reciban los pasajeros.
El aluminio no se oxida como el acero; esto significa que los vehículos, en zonas
climatológicas de gran humedad tengan una vida más larga. Los autos con cuerpo de
aluminio duran tres o cuatro veces más que los que tienen un chasis de acero.
Al comprar un auto con este material no tendría ningún tipo de preocupaciones pues
dadas sus propiedades me sentiría mucho más segura, además los autos con este
material tienen una mayor duración lo que lo hace mucho más atractivo.
7. ¿Cuáles son las aleaciones cobre comerciales de más alta resistencia?¿cuáles son
sus características y aplicaciones?
Desde el punto de vista físico, el cobre puro posee muy bajo límite elástico (33 MPa) y
una dureza escasa (3 en la escala de Mohs ó 50 en la escala de Vickers).2
En cambio, unido
en aleación con otros elementos adquiere características mecánicas muy superiores, aunque
disminuye su conductividad. Existe una amplia variedad de aleaciones de cobre, de cuyas
composiciones dependen las características técnicas que se obtienen, por lo que se utilizan en
multitud de objetos con aplicaciones técnicas muy diversas. El cobre se alea principalmente con los
siguientes elementos: Zn, Sn, Al, Ni, Be, Si, Cd, Cr y otros en menor cuantía.
Según los fines a los que se destinan en la industria, se clasifican en aleaciones para forja y en
aleaciones para moldeo. Para identificarlas tienen las siguientes nomenclaturas generales según la
norma ISO 1190-1:1982 o su equivalente UNE 37102:1984.53
Ambas normas utilizan el sistema
UNS (del inglés Unified Numbering System).54
Latón (Cu-Zn)
El latón, también conocido como cuzin, es una aleación de cobre, cinc (Zn) y, en menor proporción,
otros metales. Se obtiene mediante la fusión de sus componentes en un crisol o mediante la fusión
y reducción de menas sulfurosas en un horno de reverbero o de cubilote. En los latones
industriales, el porcentaje de Zn se mantiene siempre inferior a 50%. Su composición influye en las
características mecánicas, la fusibilidad y la capacidad de conformación
por fundición, forja y mecanizado. En frío, los lingotes obtenidos

se deforman plásticamente produciendo láminas, varillas o se cortan en tiras susceptibles de
estirarse para fabricar alambres. Su densidad depende de su composición y generalmente ronda
entre 8,4 g/cm3
y 8,7 g/cm3
.
Las características de los latones dependen de la proporción de elementos que intervengan en la
aleación de tal forma que algunos tipos de latón son maleablesúnicamente en frío, otros
exclusivamente en caliente, y algunos no lo son a ninguna temperatura. Todos los tipos de latones
se vuelven quebradizos cuando se calientan a una temperatura próxima al punto de fusión.
El latón es más duro que el cobre, pero fácil de mecanizar, grabar y fundir. Es resistente a
la oxidación, a las condiciones salinas y es maleable, por lo que puede laminarse en planchas
finas. Su maleabilidad varía la temperatura y con la presencia, incluso en cantidades mínimas, de
otros metales en su composición.
Un pequeño aporte de plomo en la composición del latón mejora la maquinabilidad porque facilita
la fragmentación de las virutas en el mecanizado. El plomo también tiene un efecto lubricante por
su bajo punto de fusión, lo que permite ralentizar el desgaste de la herramienta de corte.
El latón admite pocos tratamientos térmicos y únicamente se realizan recocidos de
homogenización y recristalización. El latón tiene un color amarillo brillante, con parecido al oro,
característica que es aprovechada en joyería, especialmente en bisutería, y en el galvanizado de
elementos decorativos. Las aplicaciones de los latones abarcan otros campos muy diversos,
como armamento, calderería, soldadura, fabricación de alambres, tubos
de condensadores y terminales eléctricos. Como no es atacado por el agua salada, se usa también
en las construcciones de barcos y en equipos pesqueros y marinos.
El latón no produce chispas por impacto mecánico, una propiedad atípica en las aleaciones. Esta
característica convierte al latón en un material importante en la fabricación de envases para la
manipulación de compuestos inflamables, cepillos de limpieza de metales y en pararrayos.
Bronce (Cu-Sn)
Las aleaciones en cuya composición predominan el cobre y el estaño (Sn) se conocen con el
nombre de bronce y son conocidas desde la antigüedad. Hay muchos tipos de bronces que
contienen además otros elementos como aluminio, berilio, cromo o silicio. El porcentaje de estaño
en estas aleaciones está comprendido entre el 2 y el 22%. Son de color amarillento y las piezas
fundidas de bronce son de mejor calidad que las de latón, pero son más difíciles de mecanizar y
más caras.

La tecnología metalúrgica de la fabricación de bronce es uno de los hitos más importantes de la
historia de la humanidad pues dio origen a la llamada Edad de Bronce. El bronce fue la primera
aleación fabricada voluntariamente por el ser humano: se realizaba mezclando el mineral de cobre
(calcopirita, malaquita, etc.) y el de estaño (casiterita) en un horno alimentado concarbón vegetal.
El anhídrido carbónico resultante de la combustión del carbón, reducía los minerales de cobre y
estaño a metales. El cobre y el estaño que se fundían, se aleaban entre un 5 y un 10% en peso de
estaño.
El bronce se emplea especialmente en aleaciones conductoras del calor, en baterías eléctricas y
en la fabricación de válvulas, tuberías y uniones de fontanería. Algunas aleaciones de bronce se
usan en uniones deslizantes, como cojinetes y descansos, discos de fricción; y otras aplicaciones
donde se requiere alta resistencia a la corrosión como rodetes de turbinas o válvulas de bombas,
entre otros elementos de máquinas. En algunas aplicaciones eléctricas es utilizado en resortes.
Alpaca (Cu-Ni-Zn)
propiedades varían de forma continua en función de la proporción de estos elementos en su
composición, pasando de máximos de dureza a mínimos de conductividad Estas aleaciones tienen
la propiedad de rechazar los organismos marinos (antifouling). Si a estas aleaciones de cobre-
níquel-cinc, se les añaden pequeñas cantidades de aluminio o hierro, constituyen aleaciones que
se caracterizan por su resistencia a la corrosión marina, por lo que se utilizan ampliamente en la
construcción naval, principalmente en los condensadores y tuberías, así como en la fabricación
de monedas y de resistencias eléctricas.56
Las aleaciones de alpaca tienen una buena resistencia a la corrosión y buenas cualidades
mecánicas. Su aplicación se abarca materiales de telecomunicaciones, instrumentos y accesorios
de fontanería y electricidad, como grifos, abrazaderas, muelles, conectores. También se emplea en
la construcción y ferretería, para elementos decorativos y en las industrias químicas y alimentarias,
además de materiales de vajillas y orfebrería.57
El monel es una aleación que se obtiene directamente de los minerales canadienses, y tiene una
composición de Cu=28-30%, Ni=66-67%, Fe=3-3,5%. Este material tiene una gran resistencia a los
agentes corrosivos y a las altas temperaturas.58
El platinoide es un metal blanco compuesto de 60% de cobre,14% de níquel, 24% de cinc y de 1-
2% de wolframio.59

Otras aleaciones
Otras aleaciones de cobre con aplicaciones técnicas son las siguientes:
 Cobre-cadmio (Cu-Cd): son aleaciones de cobre con un pequeño porcentaje de cadmio y
tienen con mayor resistencia que el cobre puro. Se utilizan en líneas eléctricas aéreas
sometidas a fuertes solicitaciones mecánicas como catenarias y cables de contacto
para tranvías.
 Cobre-cromo (Cu-Cr) y Cobre-cromo-circonio (Cu-Cr-Zr): tienen una alta conductividad
eléctrica y térmica. Se utilizan en electrodos de soldadura por resistencia, barras de
colectores, contactores de potencia, equipos siderúrgicos y resortes conductores.
 Cobre-hierro-fósforo (Cu-Fe-P). Para la fabricación de elementos que requieran una
buena conductividad eléctrica y buenas propiedades térmicas y mecánicas se añaden al cobre
partículas de hierro yfósforo. Estas aleaciones se utilizan en circuitos integrados porque tienen
una buena conductividad eléctrica, buenas propiedades mecánicas y tienen una alta
resistencia a la temperatura.60
 Cobre-aluminio (Cu-Al): también conocidas como bronces al aluminio y duraluminio,
contienen al menos un 10% de aluminio. Estas aleaciones son muy parecidas al oro y muy
apreciadas para trabajos artísticos. Tienen buenas propiedades mecánicas y una elevada
resistencia a la corrosión. Se utilizan también para los trenes de aterrizaje de los aviones , en
ciertas construcciones mecánicas.61
 Cobre-berilio (Cu-Be): es una aleación constituida esencialmente por cobre. Esta aleación
tiene importantes propiedades mecánicas y gran resistencia a la corrosión. Se utiliza para
fabricar muelles, moldespara plásticos, electrodos para soldar por resistencia y herramientas
antideflagrantes.62
 Cobre-plata (Cu-Ag) o cobre a la plata: es una aleación débil por su alto contenido de
cobre, que se caracteriza por una alta dureza que le permite soportar temperaturas de hasta
226 °C, manteniendo la conductividad eléctrica del cobre.63
 Constantán (Cu55Ni45): es una aleación formada por un 55% de cobre y un 45% de níquel.
Se caracteriza por tener un una resistividad eléctrica de 4,9•10−7
Ω•m casi constante en un

amplio rango de temperaturas, con un coeficiente de temperatura de 10−5
K−1
. Se emplea en la
fabricación de termopares, galgas extensiométricas y monedas.
 Manganina (Cu86Mn12Ni2): es otra aleación con un muy bajo coeficiente de temperatura y
se utiliza en galgas extensiométricas y resistores de alta estabilidad. Además,
su potencial termoeléctrico de contacto con el cobre por efecto Seebeck es muy pequeño
(+0,6 mV/100 K). Su resistividad eléctrica es de unos 4,9•10−7
Ω•m y su coeficiente de
temperatura es de 10−8
K−1
.64
Algunas aleaciones de cobre tienen pequeños porcentajes de azufre y de plomo que mejoran
la maquinabilidad de la aleación. Tanto el plomo como el azufre tienen muy baja solubilidad en el
cobre, separándose respectivamente como plomo (Pb) y como sulfuro cuproso (Cu2S) en
los bordes de grano y facilitando la rotura de las virutas en los procesos de mecanizado, mejorando
la maquinabilidad de la aleación.
8. ¿Qué aplicaciones hacen de las fundiciones materiales muy importante para el
diseño de piezas? ¿cuáles son sus propiedades? ¿Qué tipos de fundiciones
existen?
Fundiciones
Cuando el contenido en carbono es superior a un 2.11% en peso , la aleación se
denomina fundición. Este carbono puede encontrarse disuelto, formando cementita o en forma
libre. Son muy duras y frágiles. Hay distintos tipos de fundiciones:
 Gris: Las llamadas fundiciones grises son las más utilizadas en la industria
metalúrgica para la producción de piezas que requieran operaciones de mecanizado finales
debido a que son muy mecanizables en todo tipo de máquinas herramienta excepto en
rectificadoras, admiten bien el taladrado, el roscado y son soldables. Sus principales
aplicaciones son la fabricación de bancadas de máquinas, bloques de motores térmicos,
piezas de cerrajería
Propiedades:

 Resistencia a la tracción: la fundiciíon gris tiene una carga de rotura a la tracción
pequeña, en torno a los 15 kg/mm² y llega a los 30 , 40 y 45 kg/ mm² según sea su
composición.
 Resistencia a la compresión esta resistencia es mayor, y para las fundiciones grises
normales resulta cerca de tres veces la de la tracción, por eso, sus aplicaciones principales se
da en piezas sometidas a esfuerzos de compresión, más bien que a los de tracción.
 Resistencia a la flexión: puesto que en la flexión las fibras del elemento quedan tensas
en la parte convexa, y comprimidas en la cóncava, la resistencia a la flexión varia según la
orientacion de la sección.
 Resistencia al choque: el choque y la resiliencia son solicitaciones dinámicas, y en su
confrontación la fundición se comporta de un modo particular. Las fundiciones grises , resisten
muy mal los choques y son frágiles porque no sufren deformaciones plásticas.
 Dureza: la dureza de la fundición gris es relativamente elevada, esta varía entre 140 a 250
Brinell según sea su composición. A pesar de su elevada dureza se puede mecanizar
fácilmente, porque la viruta se desprende mejor y por la presencia de grafito liberado, que
lubrica el paso de la viruta sobre el corte de la herramienta.
 Resistencia química: la fundición tiene poca resistencia química, y se deteriora con los
ácidos, los álcalis y las oxidaciones.
 Otras propiedades: la fundición gris no es dúctil, no es maleable; se puede soldar al latón;
en la soldadura oxiacetilénica y en la eléctrica de arco. La fundición puede recibir baños
galvánicos (ser niquelada, por ejemplo), ser galvanizada en caliente, estañada y esmaltada al
fuego (piezas de uso doméstico y para la industria química)
 Blanca: Se utilizan hierros fundidos blancos por su dureza y resistencia al desgaste por
abrasión. Se puede producir martensita durante el tratamiento térmico.
 Atruchada: Las fundiciones atruchadas son una variedad intermedia entre las
fundiciones blancas y las fundiciones grises donde el carbono se encuentra en forma libre
(como láminas de grafito) y combinado (en la cementita). Generalmente se utilizan en
aquellas aplicaciones que no requieren soportar grandes
 esfuerzos. Debido a su difícil maquinado, no tienen gran aplicación industrial.
 Maleable europea: también conocida como aleación de corazón blancose
obtiene mediante la descarburación, calentando la pieza obtenida por moldeo de
fundición blanca. Se requiere un oxidante, que suele ser óxido de hierro, y la pieza se

coloca en cajas herméticamente cerradas a temperaturas entre 900 y 1100ºC durante unos
10 días, para finalmente enfriarla lentamente. Estas aleaciones deberían presentar una
microestructura en la que sólo apareciera ferrita, pero en la práctica suele quedar algo de
grafito nodular e incluso restos de cementita y perlita sin transformar.
 Maleable americana: también conocida como aleación de corazón negro se
basa en la descomposición total o parcial de la cementita. El proceso se realiza calentando
la pieza obtenida en fundición blanca recubierta de un material neutro a una temperatura
de unos 850-900ºC durante unos 6 días. Estas fundiciones presentan una microestructura
de nódulos de grafito sobre matriz ferrítica.
 Esferoidal o dúctil: Las fundiciones dúctiles presentan en ciertos casos
propiedades comparables con las de los aceros, por ejemplo el modulo de
elasticidad, que puede alcanzar valores de hasta 17500 Kg/mm2
cuando se
encuentra en estado recocido; presentan, además, valores de resiliencia y
porcentaje de elongación muy por encima de las fundiciones pero por debajo de
los aceros. Los valores de límite de elasticidad varían entre un 65 y un 85% de la
última carga de acuerdo al tratamiento que se le realice a la fundición después de
la inoculación. Cuando la fundición es empleada en estado bruto de colada
presenta una resistencia a la tracción de aproximadamente unos 70 Kg/mm2
y un
3% de alargamiento. Cuando se desea una relativamente buena dureza y una
aceptable ductilidad se recomienda utilizar fundiciones esferoidales que hayan
sido sometidas a normalizado y revenido o bien a temple y revenido ya que se
pueden obtener por medio de estos tratamientos resistencias a la tracción que
varían entre 80 y 90 Kg/mm2
y porcentajes de alargamiento entre 1.5 y 2.0%.
Conviene destacar la influencia del espesor sobre los resultados que se desean
obtener, cuando se fabrican piezas delgadas se debe adicionar mayor cantidad de
silicio, para evitar la formación de fundición blanca o bien en caso extremo utilizar
elementos de aleación. La presencia de grafito contribuye al mejoramiento de la
maquinabilidad que es similar a la de las fundiciones grises y superior a la de los
aceros que presentan durezas similares. La fundición dúctil tiene el punto de fusión
más bajo que cualquier otra aleación hierro-carbono, debido esto a que su
composición está muy cerca del punto eutéctico, por lo que presenta mejor
colabilidad y mayor fluidez que otras aleaciones hierro-carbono, es de destacar
entonces su uso con gran regularidad para fabricar piezas fundidas de formas
complicadas. Debido al porcentaje de carbono equivalente relativamente alto (4.3
a 4.7%) se puede fabricar en hornos de cubilote en los que se obtenga la
temperatura necesaria y que se realicen los debidos controles de composición.

9. ¿Qué son las súper aleaciones?
Las super aleaciones, son materiales que se han desarrollado por la necesidad , de encontrar
elementos que sean resistentes a condiciones extremas,como por ejemplo, altas
temperaturas, trabajos que produscan tensiones muy grandes y ambientes muy corrosivos;
ya sea por estar en contacto con sustancias quimicas, o donde halla una atomosfera con altos
niveles de salinidad por ejemplo.
Entre las super aleaciones mas utilizadas en la industria podemos mencionar:
Aleación C-276
Aleación 718
Aleación 20
Aleación x
Lo que une a estas aleaciones es que todas contiene niquel, ya que este ayuda en gra medida
a convatir la corrosión.
10. ¿Cuál de las siguientes aleaciones de magnesio seleccionaría para para la cubierta
de una sierra eléctrica; AZ61A, AZ31A, AZ91D, AM60B, AS41A? ¿por qué?
11. Los materiales poliméricos se pueden clasificar como termoplásticos, termoestables y
elastómeros. Defina cada uno de ellos y determine sus propiedades y características que
los diferencian unos de otros.
 Termoplásticos, que fluyen (pasan al estado líquido) al calentarlos y se vuelven a
endurecer (vuelven al estado solido) al enfriarlos. Su estructura molecular presenta pocos (o
ningún) entrecruzamientos. Ejemplos: polietileno (PE), polipropileno (PP), cloruro de
polivinilo PVC.
Alta resistencia y rigidez a altas temperaturas, buenas propiedades eléctricas, resistencia
química, y procesabilidad.
 Termoestables, que no fluyen, y lo único que conseguimos al calentarlos es que se
descompongan químicamente, en vez de fluir. Este comportamiento se debe a una
estructura con muchos entrecruzamientos, que impiden los desplazamientos relativos de

las moléculas. los termoestables poseen una buena estabilidad dimensional,
estabilidad térmica, resistencia química y propiedades eléctricas
 Elastómero, plásticos con un comportamiento elástico que pueden ser deformados
fácilmente sin que se rompan sus enlaces no modifique su estructura.
PLÁSTICOS
ELASTÓMEROS
PROPIEDADES APLICACIONES
PRINCIPALES
Caucho natural Resistente al desgaste y al
impacto, buen aislante eléctrico.
Neumáticos, juntas,
tacones y suelas de
zapatos.
Polibutadieno
(BR)
Resistente a las bajas
tenperaturas y al desgaste.
Neumáticos.
Policloropreno
(CR)
Resistente al calor y a los
esfuerzos mecánicos.
Cintas transportadoras,
mangueras, cables, trajes
de submarinista.
Polisiloxano (SL) Ligero, alta resistencia mecánica
y resistente al desgaste, buen
aislante.
Materiales aislantes
eléctricos y térmicos,
prótesis, adhesivos.
Neopreno (PCP) Correas industriales,
recubrimientos de cables, trajes
de buceo.
Más resistentes que el
caucho, pero menos
flexibles.
Poliuretanos
(PUR)
Prendas de vestir elésticas (lycra
o elastán) cintas transportadoras
de la industria, mangueras de
agua, ruedas industriales. En
forma de espuma para asientos y
colchones.
Son duros, resistentes a la
abrasión y flexibles.
Pueden presentar también
la forma de espumas.

Siliconas (SI) Hules, aplicaciones resistentes al
agua, prótesis médicas, sellado
de juntas.
Buena estabilidad térmica
y a la oxidación. Flexibles.
Excelentes propiedades
eléctricas.
12. ¿Cuáles son los materiales termoplásticos más baratos y cuáles son sus principales
aplicaciones?
Dentro de los materiales termoplásticos los más comúnmente usados son:
Acrílico: Alta claridad óptica; excelente resistencia a la intemperie en exteriores;
duro, superficie brillante; excelentes propiedades eléctricas, resistencia química aceptable;
disponible en colores brillantes transparentes.
Celulósicos: Familia de materiales tenaces y duros; acetato, propionato, butirato de
celulosa y etil celulosa. Los márgenes de las propiedades son amplios debido a las
composiciones; disponible con diversos grados de resistencia a la intemperie, humedad y
productos químicos; estabilidad dimensional de aceptable a mala; colores brillantes.
Nylon (poliamida): Familia de resinas usadas en ingeniería que tienen tenacidad y
resistencia sobresalientes al desgaste, bajo coeficiente de fricción y propiedades eléctricas
y resistencia química excelentes. Las resinas son higroscópicas; su estabilidad dimensional
es peor que la de la mayoría de otros plásticos usados en ingeniería.
Óxido Fenileno: Excelente estabilidad dimensional (muy baja absorción de humedad);
con propiedades mecánicas y eléctricas superiores sobre un amplio margen de
temperaturas. Resiste la mayoría de los productos químicos, pero es atacado por
algunos hidrocarburos.
Poli carbonato: Tiene la más alta resistencia al impacto de los materiales transparentes
rígidos; estabilidad en exteriores y resistencia a la deformación plástica bajo carga
excelentes; resistencia a los productos químicos aceptable; algunos solventes aromáticos
pueden causar agrietamiento al esfuerzo.
Poliéster: Estabilidad dimensional, propiedades eléctricas, tenacidad y resistencia
química excelentes, excepto a los ácidos fuertes o bases; sensible al ranurado; no es
adecuado para uso en exteriores o en instalaciones para agua caliente; también disponible
en los termo fraguantes.
Polipropileno: Resistencia sobresaliente a la flexión y al agrietamiento por esfuerzo;
resistencia química y propiedades eléctricas excelentes; buena resistencia al impacto
arriba de 15ºF; buena estabilidad térmica; peso ligero, bajo costo, puede aplicársele una
capa galvanoplástica.

Poliestireno: Bajo costo, fácil de procesar, material rígido, claro, quebradizo como el
cristal; baja absorción de humedad, baja resistencia al calor, mala estabilidad en
exteriores; con frecuencia se modifica para mejorar la resistencia al calor o al impacto.
Cloruro de polivinilo: Muchos tipos disponibles; los rígidos son duros, tenaces y tienen
excelentes propiedades eléctricas, estabilidad en exteriores y resistencia a la humedad y a
los productos químicos; los flexibles son fáciles de procesar, pero tienen propiedades de
menor calidad; la resistencia al calor va de baja a moderada para la mayoría de los tipos de
PVC; bajo costo.
1. ¿qué son los fluoroplásticos y cuáles son las aplicaciones más importantes?
Fluoroplásticos: Gran familia (PTFE, FEP. PFA, CTFE, ECTFE, ETFE y PVDF) de
materiales caracterizados por excelente resistencia eléctrica y química, baja fricción y
estabilidad sobresaliente a altas temperaturas; la resistencia es de baja a moderada;
su costo es alto.
• Protegen cables, tubos y otros objetos.
• Incrementa la lubricación para mas facil deslice.
2. ¿Qué son las resinas epoxi? ¿Cuáles son sus aplicaciones?
Una Resina Epóxi o poliepóxido es un polímero termoestable (la resina) que se endurece
cuando se mezcla con un agente catalizador o endurecedor. Las resinas epóxi más
frecuentes son producto de una reacción entre bisfenol-a y la epiclorohidrina, el bisfenol
A se obtiene de fenol y acetona. Las resinas epoxi están constituidas comúnmente de
dos componentes que se mezclan previamente antes de ser usados; al mezclarse
reaccionan causando la solidificación de la resina, su curado se realiza a temperatura
ambiente, durante ese curado o secado se forman enlaces cruzados lo que hace que su
peso molecular sea elevado.
Usos: Dependiendo del peso molecular, las resinas epóxi pueden tener muchas
aplicaciones, desde adhesivos hasta recubrimientos para latas y tambores entre otras:
- Pinturas y acabados
- Adhesivos
- Aplicaciones de las resinas epoxi en la industria de la Construcción: Las resinas
epóxicas se usan en la industria de la construcción para unir bloques y como argamasa
en edificios, además unión entre hormigones, morteros, juntas, membranas, anclajes,
pinturas y reparación estructural.
- Materiales compuestos
- Sistemas eléctricos y electrónicos
- Consumo y aplicaciones naúticas, y en partes estructurales en aeronaves.
- Industria

13. ¿Qué características harían que usted tomara la decisión de reemplazar un recipiente de
bebidas de metal por uno fabricado de plástico?
El plástico que se utiliza para los recipientes de bebidas es el Polietileno Tereftalato (PET)
Las ventajas que me harían tomar esta decisión son:
 Barrera a los gases
 Transparente
 Irrompible
 Liviano
 Impermeable
 No tóxico
 Inerte (al contenido)
14. Suponga que está manufacturando un producto en el cual todos los engranajes son de
metal. Lo visita un vendedor y le solicita que vea la posibilidad de reemplazar algunos de
esos engranajes de metal por engranajes de plástico. Haga una lista de las preguntas que
tendría que contestar antes de tomar una decisión.
 ¿Qué tipo de plástico se puede usar?
 ¿Cuáles son las ventajas y desventajas de realizar este cambio?
 ¿Cuál será el costo de este cambio?
 ¿Beneficiara de manera significativa el proceso?
15. ¿Cuál de los siguientes plásticos seleccionaría para un equipo auto lubricado, que no
estuviera expuesto a la humedad a temperatura ambiente? Y por qué?
a. Polietileno b. polipropileno c. ABS D. Nylon 6.6 e. acetal
Escogería el nylon o el acetal ya que tienen un coeficiente de fricción muy bajo.
16. ¿Cuál de los siguientes plásticos seleccionaría para una caja de ordenador barato? Y por
qué?
a. Polietileno b. polipropileno c. ABS d. polisulfona e. oxido de
polifenileno.

Utilizaría el ABS por sus propiedades tales como formado, facilidad de maquilado, facilidad
de unión.
17. Cuál de las siguientes materiales seleccionaría apara conectores eléctricos que operen a
altas temperaturas y por qué?
a. Polietileno b. polietileno de tereftalato c. PVC d. polisulfona e. sulfuro
de polietileno.
Utilizaría el polietileno de tereftalato porque posee un punto de fusión alto (260°c), es
totalmente reciclable, irrompible, liviano.
18. ¿Cuál de los siguientes plásticos seleccionaría para aplicaciones de vidriados
transparentes de alta resistencia al impacto y por qué?
a. Polietileno b. poliproileno c. polimetacrilato de metilo d. policarbonato
f. poliacetal.
Utilizaría el policarbonato por sus propiedades de transparencia, resistencia al impacto y su
capacidad de soportar temperaturas de hasta 130ºC. Además de ser un material muy ligero.
19. ¿Cómo son las propiedades de los materiales cerámicos frente a los de los metales?
Los cerámicos y los metales comparten algunas propiedades por ejemplo: la dureza, tienen un
alto punto de fusión, ductilidad, resistencia mecánica.
En cuanto a las propiedades eléctricas los metales son buenos conductores, mientras que los
cerámicos son aislantes; los metales tienen una mayor tenacidad que los cerámicos.
También existen propiedades que solo poseen los metales tales como la ductibilidad
20. ¿Por qué los cerámicos son más débiles a la tensión que a la compresión?
Porque poseen enlaces iónico-covalentes, además la concentración de poros por volumen puede
variar mucho (0-30%)
21. Los cerámicos son duros y resistentes a la compresión y al corte. ¿Por qué no se utilizan para
como clavos u otros sujetadores?
Porque tienen un alto nivel de dureza lo que los hace muy frágiles.
22. ¿Por qué se aglomeran algunos cerámicos ingenieriles con metales? ¿Cuál es el nombre de
estos cerámicos?

Porque Los cerámicos están constituidos por metales y no metales los cerámicos ingenieriles
están constituidos principalmente de compuestos puros o casi puros; principalmente óxidos,
carburos o nitruros; algunas de las más importantes cerámicas son: alúmina (Al2O3), nitruro de
silicio (Si3N4), carburo de silicio (SiC), y zirconia (ZrO2).
23. ¿Qué es la temperatura de transición vítre y para qué es útil conocerla?
La Temperatura de transición vítrea (Tg) es la temperatura a la que se da una seudotransición
termodinámica en materiales vítreos, por lo que se encuentra en vidrios, polímeros y otros
materiales inorgánicos amorfos. Esto quiere decir que, termodinámicamente hablando, no es
propiamente una transición. La Tg se puede entender de forma bastante simple cuando se
entiende que en esa temperatura el polímero deja de ser rígido y comienza a ablandarse.
Se entiende que es un punto intermedio de temperatura entre el estado fundido y el estado rígido
del material. El estudio de Tg es más complejo en el caso de polímeros que en de cualquier otro
material de moléculas pequeñas.
Por encima de la Tg los enlaces secundarios de las moléculas son mucho más débiles que el
movimiento térmico de las mismas, por ello el polímero se torna gomoso y adquiere cierta
elasticidad y capacidad de deformación plástica sin fractura. Este comportamiento es específico de
polímeros termoplásticos y no ocurre en polímeros termoestables.
24. Se está pensando en utilizar pistones cerámicos para un motor de combustión de alta
velocidad. Liste los beneficios y preocupaciones que usted tendría en relación con esta aplicación.
Beneficios:
Resistencia al desgaste y a la corrosión.
Aislante térmico, impedirá que el pistón se caliente demasiado.
Preocupaciones:
Costos de fabricación.
El enfriamiento del pistón seria lento y esto podría causar daños.
25. Los utensilios de cocina Pyrex presentan un fenómeno único: funcionan bien durante un
número de ciclos y luego se rompen en muchas piezas. ¿Cuáles son las causas probables?
Poque este es un tipo de vidrio que ha sido sometido a un proceso de templado es decir que
exteriormente se encuentra a compresión y su interior a tensión

Alta dureza
26. ¿Qué son los vidrios templados? ¿Cuáles son sus principales características?¿cómo se
procesan?
El vidrio templado es un tipo de vidrio utilizado principalmente en la industria del motor y la
construcción. Hay dos maneras de templar el vidrio: templado químico y templado térmico.
Para fabricar vidrio templado térmicamente, el vidrio flotado se calienta gradualmente hasta una
temperatura de reblandecimiento de entre 575 y 635 grados Celsius para después enfriarlo muy
rápidamente con aire. De esta manera se consigue que el vidrio quede expuesto en su superficie a
tensiones de compresión y en el interior a tensiones de tracción, confiriéndole mayor resistencia
estructural y al impacto que el vidrio sin tratar, teniendo la ventaja adicional de que en caso de
rotura se fragmenta en pequeños trozos inofensivos (por lo cual se le considera uno de los tipos de
vidrio de seguridad). Todas las manufacturas, ya sean cortes de dimensiones, canteados o taladros
deberán ser realizadas previamente al templado. De realizarse posteriormente, se provocaría la
rotura del vidrio.
El templado químico se realiza sumergiendo la pieza en un baño de sales de fusión a una
temperatura 450° aproximadamente, mediante este proceso se produce un intercambio iónico:
los iones contenidos en el vidrio (Na+), más pequeños, se cambian por los iones contenidos en las
sales (k+), mas grandes. El mayor volumen de estos últimos comprimen la capa superficial del
vidrio aumentando su resistencia.
Ventajas:
 Ausencia de distorsiones ópticas
 No hay riesgo de roturas espontaneas
 Pueden templarse vidrios de espesor inferior a 2 mm
 Se puede templar en el mismo baño vidrios de diferentes formas, espesores y colores
 El vidrio químicamente puede retocarse (cortarse, pulirse, etc.) después del proceso.
Desventajas:
Al contrario de lo que ocurre con el vidrio templado térmicamente, en caso de rotura, este vidrio
se fragmenta del mismo modo que un vidrio no templado, presentándose aristas que pueden
resultar altamente peligrosas para las personas
Este tipo de vidrio tiene su aplicación en campos como la óptica y técnica aeroespacial

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