lunes, 2 de febrero de 2009

EnSayOs de mAteriaLeS

Se denomina ensayo de materiales a toda prueba cuyo fin es determinar las propiedades mecánicas de un material.



Agunos de muchos ensayos empleados son:


Ensayo de tracción

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. Este ensayo mide la resistencia de un material a una fuerza estática o aplicada lentamente. Las velocidades de deformación en una ensayo de tensión suelen ser muy pequeñas


Ensayo de fatiga

Método para determinar el comportamiento de los materiales bajo cargas fluctuantes. Se aplican a una probeta una carga media específica (que puede ser cero) y una carga alternante y se registra el número de ciclos requeridos para producir la falla del material (vida a la fatiga). Por lo general, el ensayo se repite con probetas idénticas y varias cargas fluctuantes. Las cargas se pueden aplicar axialmente, en torsión o en flexión. Dependiendo de la amplitud de la carga media y cíclica, el esfuerzo neto de la probeta puede estar en una dirección durante el ciclo de carga o puede invertir su dirección.



Ensayo de dureza

Consiste en ejercer una determinada fuerza con un diamante o bola de acero sobre la pieza a analizar y ver las medidas de la huella dejada. Luego se aplica una fórmula y se calcula el grado de dureza. Las escalas mas importantes son Brinell y Rockwell.




Ensayo de resiliencia
También llamado de impacto o choque proporciona una medida de la tenacidad del material e indirectamente de su ductilidad ya que en general existe una correlación entre ambas características; el valor numérico obtenido, sin embargo, es similar al de la resiliencia por lo que también se denomina ensayo de resiliencia. Consiste en determinar la energía necesaria para romper una probeta normalizada del material a analizar , mediante un impacto. Se usa un péndulo (Péndulo de Charpy) que lleva una velocidad entre 5 m/s y 7 m/s. Para calcula la energía se anota la altura a la que se suelta. Ésta será una energía potencial. Después de haber roto la probeta, la energía sobrante hará ascender el péndulo un ángulo (Beta)



Los ensayos en materiales pueden ser de dos tipos, Ensayos destructivos o Ensayos no destructivos, estos últimos 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 solido.
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.

domingo, 1 de febrero de 2009

EsfuErzOs FiSicOs

Cuando una fuerza actúa sobre un objeto tiende a deformarlo. La deformación producida dependerá de la direcciónm sentido y punto de aplicación donde esté colocada esa fuerza.
Los distintos tipos de esfurzos a que pueden estar sometidos los cuerpos, independientemente de su material o forma, son:


Tracción
Decimos que un elemento está sometido a un esfuerzo de tracción cuando sobre él actúan fuerzas que tienden a estirarlo. Los tensores son elementos resistentes que aguantan muy bien este tipo de esfuerzos.







Compresión
Un cuerpo se encuentra sometido a compresión si las fuerzas aplicadas tienden a aplastarlo o comprimirlo. Los pilares y columnas son ejemplo de elementos diseñados para resistir esfuerzos de compresión.
Cuando se somete a compresión una pieza de gran longitud en relación a su sección, se arquea recibiendo este fenómeno el nombre de pandeo.






Flexión
Un elemento estará sometido a flexión cuando actúen sobre el cargas que tiendan a doblarlo. Ha este tipo de esfuerzo se ven sometidas las vigas de una estructura.




Torsión
Un cuerpo sufre esfuerzos de torsión cuando existen fuerzas que tienden a retorcerlo. Es el caso del esfuerzo que sufre una llave al girarla dentro de la cerradura.





Cortadura
Es el esfuerzo al que está sometida a una pieza cuando las fuerzas aplicadas tienden a cortarla o desgarrarla. El ejemplo más claro de cortadura lo representa la acción de cortar con unas tijeras.
Pandeo: El Pandeo es un comportamiento típico de los elementos estructurales sometidos a esfuerzos de compresión. Cuando la carga de compresión aumenta progresivamente llega a un valor en el cual el elemento esbelto, en lugar de limitarse a cortar su altura, curva su eje; una vez que esto ocurre aunque no se incremente el valor de la carga el elemento continúa curvándose hasta el colapso definitivo

PrOpieDadeS dE lOs mAteriAleS

Para saber cuales son sus ventajas e inconvenientes y asi elegir adecuadamente el material que mejor se adapte a las necesidades requeridas, es necesario conocer algunas de sus propiedades:

Propiedades sensoriales:

Son aquellas propiedades que, como el color, el olor, el brillo, la forma o la textura , están relacionadas con la impresión que produce el material en nuestros sentidos. Por ejemplo a la hora de comprarnos una camiseta elegimos un color que nos guste y una tela que sea suave al tacto.



Propiedades opticas
Son aquellas que se refieren a la reacción del material cuando la luz incide sobre él. Así tenemos materiales opacos, que no dejan pasar la luz; materiales transparentes, que si dejan pasara la luz y materiales translúcidos, que dejan pasar la luz pero no dejan ver nitidamente a traves de ellos.



Propiedades térmicas

Se sabe que los materiales cambian sus propiedades con la temperatura. En la
mayoría de los casos las propiedades mecánicas y físicas dependen de la T° a la
cual el material se usa o de la T° a la cual se somete el material durante su
procedimiento. Como ejemplo de comportamiento frente al calor sabemos que los metales son muy buenos conductores; los aislantes evitan que el calor los atraviese con facilidad. Algunos ejemplos son el algodon o el poliestireno.



Propiedades magneticas
Se refieren a la capacidad qeu tiene un metal ferroso (hierro y sus aleaciones) para ser atraido por un imán, asi como a la posibilidad de uqe las propiedadesmagneticas del imán sean transferidaas al metal.
De acuerdo a sus propiedades magnéticas, los medios materiales se pueden clasificar en
a) Diamagnéticos: Los materiales diamagnéticos son `débilmente repelidos' por las zonas de campo magnético elevado.
b) Paramagnéticos: Débilmente atraído por las zonas de campo magnético intenso. Se observa frecuentemente en gases.
c) Ferromagnéticos: Fuertemente atraídos por las zonas de campo magnético intenso (presentan además fenómenos de histéresis y existen dominios ferromagnéticos). Se observa en fierro, niquel, cobalto y aleaciones.

Propiedades quimicas
Una propiedad química es cualquier propiedad de un material que se hace evidente durante una reacción quimica; es decir, cualquier cualidad que puede ser establecida solamente al cambiar la identidad química de una sustancia. Estas propiedades se manifiestan en los procesos químicos mientras que las propiedades propiamente llamadas propiedades físicas, se manifiestan en los procesos físicos, como el cambio de estado, la invaginacion, el desplazamiento, etc. Ejemplo son la oxidacion, la reactividad, etc.



Propiedades mecanicas
Estan relacionadas con la forma en que reaccionan los materiales cuando actán fuerzas sobre ellos.

Dureza: es la resistencia de un cuerpo a ser rayado por otro. Un cuerpo es más duro que otro ya que sus moléculas están muy unidas y tensas como para dejarse penetrar. La propiedad opuesta a duro es blando. El diamante es duro porque es difícil de rayar.
resistencia se refiere a la propiedad que presentan los materiales para soportar las diversas fuerzas a que pueden ser sometidos.


Blando: es la poca resistencia que ofrece un cuerpo a ser rayado por otro, un cuerpo es tanto más blando cuando la fuerza necesaria para rayarlo es tanto más pequeña, la propiedad opuesta a blando es duro, el yeso es blando porque se raya con facilidad.


Tenacidad: la tenacidad es la resistencia que opone un cuerpo a romperse por un impacto, un cuerpo es tanto más tenaz cuando el choque necesario para romperlo tenga que ser más fuerte. La propiedad opuesta a tenaz es frágil, ejemplo, la madera es tenaz, dado que es necesario un choque muy violento para romperla.


Fragilidad: es la facilidad con la que un cuerpo se rompe por un choque, propiedad opuesta a tenacidad, el vidrio es frágil porque con un pequeño golpe se rompe.




Elasticidad: es la capacidad de los cuerpos de recuperar su forma original tras una deformación, un cuerpo elástico se deforma cuando se ejerce una fuerza sobre él, pero cuando esa fuerza desaparece, el cuerpo recupera su forma original, la propiedad opuesta a elasticidad es plasticidad. La goma es elástica, si se ejerce una fuerza, por ejemplo sobre una pelota de goma, esta se deforma, cuando deja de ejercer la fuerza la pelota recupera su forma original.



Plasticidad: la plasticidad es la propiedad del cuerpo por la que una deformación se hace permanente, si sobre un cuerpo plástico ejercemos una fuerza este se deforma, cuando la fuerza desaparece la deformación permanece, la propiedad opuesta a plasticidad es elasticidad. Un ejemplo es la arcilla fresca, si se aplica una fuerza sobre ella se deforma, cuando deja de ejercer la fuerza la deformación permanece.




Maleabilidad: es la propiedad de la materia, que junto a la ductilidad presentan los cuerpos a ser labrados por deformación. Se diferencia de aquélla en que mientras la ductilidad se refiere a la obtención de hilos, la maleabilidad permite la obtención de delgadas láminas de material sin que éste se rompa, teniendo en común que no existe ningún método para cuantificarlas. El elemento conocido más maleable hasta la fecha es el oro, que se puede malear hasta láminas de diezmilésima de milímetro de espesor. También presenta esta característica, en menor medida, el aluminio, habiéndose popularizado el papel de aluminio como envoltorio conservante para alimentos, con posibles efectos adversos para la salud, así como en la fabricación de tetra-brick.


Ductilidad: La ductilidad es la propiedad que presentan algunos metales y aleaciones cuando, bajo la acción de una fuerza, pueden estirarse sin romperse permitiendo obtener alambres o hilos. A los metales que presentan esta propiedad se les denomina dúctiles. En el ámbito de la metalurgia se entiende por metal dúctil aquel que sufre grandes deformaciones antes de romperse, siendo el opuesto al metal frágil, que se rompe sin apenas deformación.

Fatiga: Es un fenómeno por el cual la rotura de los materiales bajo cargas dinámicas cíclicas se produce mas facilmente que con cargas estáticas. Un ejemplo de ello se tiene en un alambre: flexionandolo repetidamente se rompe con facilidad. La fátiga es una forma de rotura que ocurre en estructuras sometidas a tensiones muy dinámicas y fluctruantes (puentes, aviones, etc...). Puede ocurrir a una tensión menor que la resistencia a tracción o el límite elástico para una carga estática. Es la primera causa de rotura de los materiales metalicos aunque también ocurre en polímeros y cerámicas.

Maquinabilidad. Es una propiedad de los materiales que permite comparar la facilidad con que pueden ser mecanizados por arranque de viruta. Los materiales con mejor maquinabilidad requieren potencias y fuerzas de corte reducidas, con un desgaste lento de los filos de corte y pueden mecanizarse obteniendo superficies menos rugosas y con un mejor acabado. Otro factor que indica una buena maquinabilidad es la posibilidad de controlar facilmente la longitud de la viruta resultante. Las virutas largas y delgadas pueden enrendarse y dificultar las operaciones de corte.


Acritud: Aumento de la dureza, fragilidad y resistencia en ciertos materiales como consecuencia de la deformación en frío.


Colabilidad: Es la capacidad de un metal fundido para producir piezas fundidas completas y sin defectos. Para que un metal sea colable debe poseer gran fluidez para poder llenar completamente el molde. Los metales más fusibles y colables son la fundición de hierro, de bronce, de latón y de aleaciones ligeras



Resiliencia: es una magnitud que cuantifica la cantidad de energía, que absorbe un material al romperse bajo la acción de un impacto, por unidad de superficie de rotura.

ClaSiFicAciOn dE lOs MatEriAles

Todos los materiales que se emplean en la actualidad los podemos clasificar en tres grandes grupos según su origen:

Materiales naturales

Son todos aquellos que se encuentran en la naturaleza. Constituyen los materiales basicos a partir de los cuales se fabrican los demas productos. Las personas utilizamos materiales naturales con diferente origen: mineral, vegetal o anima.


-Origen mineral: se obtienen a partir de rocas y minerales. Los metales, la piedra o la arena son materiales de origen mineral.







-Origel vegetal: se obtienen a partir de las plantas. El material de origen vegetal más importante es la madera, pero también existen otros que empleamos de forma habitual, como las fibras vegetales (algodón, lino, mimbre) o el corcho.






- Origen animal: Por ejemplo, el cuero o la lana que usamos en muchas prendas de vestir, en bolsos, zapatos, etc.







Ya que algún día se pueden agotar este tipo de materiales, es importante qeu se usen, cuando sea posible productos renovables. El reciclado es una buena solución para preservar el el medio natural y ahorrar recursos naturales, al mismo tiempo que se reducen costes.



Materiales artificiales



Son aquellos que se obtienen a partir de materiales naturales qeu se encuetran en la naturaleza y no han sufrido transformacion previa. TAmbién reciben este nombre aquellos productos fabricados con varios materiales que sean en su mayoria de origen natural, como por ejemplo el hormigon, que está fabricadoa partir de arena(material natural), grava(material natural), cemento(material artificial) y agua(material natural). Otros materiales artificiales son el aceroo el papel.











Materiales sintéticos


Estan fabricados por el hombre a partir de materiales artificiales. No se encuentran en la naturaleza ni ellos ni ninguno de los materiales que lo componen. En general suelen ser derivados del petróleo y han representado para la sociedad un fenomenal avance. Ejemplos de este tipo de materiales son la baquelita, la urea, la fibra y la micarta.






domingo, 25 de enero de 2009

IntrOduCcióN HistÓriCa

El ser humano ha utilizado diferentes materiales desde épocas ancestrales aunque no conocían su estructura íntima. Estos materiales han ido evolucionando a lo largo de la historia segun los recursos que tuvieran disponibles, por ejemplo, la madera, metales, etc. La evolución y el distinto uso que se les ha dado durante los siglos a venido dada por una necesidad. Todo esto ha supuesto un gran avance para los seres humanos, tanto en el aspecto laboral como para satisfacer nuestras necesidades.Ha sido en los últimos años cuando se han obtenido explicaciones científicas sobre fenómenos que la tecnología utilizaba eficientemente desde hace miles de años.


Veamos algunas de estas evoluciones:


Edad de Piedra: periodo histórico, o más exactamente prehistórico, en el cual el instrumental empleado por el hombre estaba construido principalmente con piedra, pero también con hueso, cornamentas de cérvidos o madera. Pertenecen a esta época los útiles más antiguos hallados por la arqueología. El primer material y más utilizado en la fabricación de armas es el silex: este material es fácil de encontrar y puede dividirse en láminas. Con el se fabricaban hachas (FIG.1), azuelas (FIG.2) y hoces (FIG. 3). Inventaron el huso, el telar, aprendieron a fabricar materiales de ceramica, para pescar y migrar, craron los botes, mediante un tronco hueco, para cazar inventaron el arco y la flecha.










Edad de Bronce: comenzó en el 3000 a.C aproximadamente. La necesidad de nuevas herramientas para el trabajo hizo uqe se descubrieran la azada de madera para labrar la tierra, la hoz de madera o de hueso, reforzada con pedernal para segar cereales, el mayal para desgranarlos y el molino para triturarlos. El hombre descubrió el cobre y aprendió a elaborar y utilizar dicho material, como una especie de "piedra" menos frágil que las empleadas normalmente hasta ese momento, para construir herramientas. En esta epoca las herramientas se aproximaban a su forma definitiva, golpeando con martillos y acabándolas con limas o afilándolas sobre una piedra, hasta conseguir el filo deseado. Las herramientas se aproximaban a su forma definitiva, golpeando con martillos y acabándolas con limas o afilándolas sobre una piedra, hasta conseguir el filo deseado. Descubren la producción controlada del bronce (estaño y cobre) y fabrican herramientas más fuertes y duraderas.
Video de interés:






Edad de Hierro: Comezó entre los años 1200 y 500 a.C. La técnica de producción del hierro que fue muy difícil y costosa, fue dominada para usos industriales hacia 1400 a. C., en Medzamor cerca de Erevan, capital de Armenia. Primero se calentaba en un horno el mineral con carbon vegetal pero no se conseguían alcanzar las temperaturas elevadas. Esto hacia que se obtuvieran gotas sólidas dispersas, que se iban depositando en el fondo del horno, formando una masa pastosa llamada posteriormente en nuestras ferrerías, agoa. Luego esta masa se calentaba y se golpeaba reiteradamente hasta conseguir la unión completa de las partículas.

El hacha de hierro permitió la tala de bosques. Los carpinteros utilizaban sierras de bastidor, tronzadoras y otras muchas herramientas de hierro, que antes eran de bronce o piedra. En el taladro de arco se incorporaron brocas de hierro y el torneado se realizaba con cuchillas del mismo material.






Época Actual: Entre los siglos XIX, XX y comienzos del XXI, la tecnología ha sido capaz de satisfacer la gran mayoría de las necesidades del ser humano, además de contribuir a crear una civilización y una cultura.

Las máquinas fabricadas en las épocas anteriores, se perfeccionaron a tal punto que los costos productivos han bajado considerablemente, las máquinas han permitido producir el doble de bienes en un menor tiempo y con un mínimo de esfuerzo, abaratar costos y permitir que los trabajadores puedan tener más tiempo libre.

Esta época también podría llamarse Edad del Silicio, ya que el empleo de este material en multitud de componentes electrónicos está provocando un cambio en nuestra sociedad, cuyos medios distan bastante de los que había a principios del siglo xx.