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martes, 31 de enero de 2017

Tecnología Industrial I - Tema 5.- Los materiales y sus propiedades

Tema 5.- Los materiales y sus propiedades

1.- Clasificación de los materiales

2.- Propiedades de los materiales

3.-  Esfuerzos físicos a los que pueden estar sometidos los materiales

4.- Introducción a los ensayos de materiales

5.- Estructura interna de los materiales

     5.1.- Características de las redes cristalinas metálicas
     5.2.- Solidificación de los metales
     5.3.- Propiedades de los metales según la velocidad de solidificación
     5.4.- Método para disminuir el tamaño de grano
     5.5.- Transformaciones al calentar o enfriar hierro puro
     5.6.- Algunos constituyendes de los aceros

6.- Modificación de las propiedades de los metales

7.- Criterios para la elección adecuada de los materiales

     7.1.- Propiedades que deben cumplir los materiales
     7.2.- Tipos de esfuerzos
     7.3.- Diseño de pìezas

8.- Uso racional de los materiales

     8.1.- Agotamiento prematuro de los materiales
     8.2.- Soluciones adoptadas

9.- Residuos industriales

     9.1.- Tipos de residuos
     9.2.- Operaciones a realizar con los residuos

 1.- Clasificación de los materiales

Es tal la importancia de los materiales en la historia de la humanidad, que atendiendo a los materiales empleados por el ser humano a lo largo de la historia, se clasifica ésta en diferentes etapas o edades de la siguiente forma:






 Si queréis ver el resto de la presentación sobre "La historia de los materiales", la podéis descargar en este enlace.

Los materiales que usamos hoy día se pueden clasificar según varios criterios:
Según su origen los podemos clasificar en:

Naturales: Se encuentran directamente en la naturaleza, y a partir de ellos se fabrican otros productos. Ejemplos: lana, arcilla, seda, arena, pirita, oro, etc.

Artificiales: Se obtienen a partir de materiales naturales que no han sufrido transformación previa. También se llaman así a los productos fabricados con varios materiales de origen natural. El hormigón se compone de grava, arena, agua y cemento.

Sintéticos: Son fabricados por el ser humano a partir de materiales artificiales, es decir, no se encuentran en la naturaleza, ni sus componentes. Los pláticos, diesel, etc.

Según sus propiedades los podemos clasificar en:

Madera: Se obtiene de los árboles. A partir de ella se obtienen sus derivados.
Metales: Tienen propiedades comunes como dureza, resiliencia, tenacidad, etc
Plásticos: Existen diferentes tipos y con diferentes propiedades: ligeros, resistentes..
Pétreos: Son de origen natural y elaborados a partir de ellos: mármol, granito, etc.
Cerámicas y vídrios: usados sobre todo en la construcción: tejas, ladrillos, cristal, etc.
Textiles: Procedentes de diversas fibras naturales y artificiales: lino, algodón, etc.


2.- Propiedades de los materiales

SENSORIALES

 Los materiales pueden elegirse según el efecto que produzcan en alguno de nuestros sentidos. El tacto, el olor, la forma, la textura y el color pueden influir en la elección. Están relacionadas con la impresión que produce un material en nuestro sentidos. se derivan en: visuales, táctiles, olfativas, auditiva.

ÓPTICAS 
El material reacciona cuando sobre él incide la luz. Hay materiales opacos (que no permiten que la luz les atraviese), transparentes (que dejan pasar la luz) y translúcidos (que permiten que penetre la luz pero no dejar ver nítidamente a través de ellos).

TÉRMICAS

 Los metales son buenos conductores de calor, aunque algunos son aislantes y evitan que el calor los atraviese con facilidad.


MAGNÉTICAS

 La propiedad magnética es la capacidad que tiene un material ferroso para ser atraído por un imán. Están relacionadas con el comportamiento del material ante la presencia de campos magnéticos o eletromagnéticos generados por corrientes eléctricas u otros fenómenos naturales o artificiales.

QUÍMICAS

 Uno de los factores que limitan la vida de un material es la alteración química que puede experimentar en procesos de oxidación(Consiste en la cesión de electrones) o corrosión(Cuando la oxidación de un material concreto se produce en un ambiente húmedo)


MECÁNICAS

 Describen la forma en que un material soporta fuerzas aplicadas, incluyendo fuerzas de tensión, compresión, impacto, cíclicas o de fatiga, o fuerzas a  altas temperaturas.


3.-  Esfuerzos físicos a los que pueden estar sometidos los materiales

Lo primero es definir el concepto de esfuerzo:

Para la Mecánica es la acción o fuerza que tiende a deformar un cuerpo.

Por tanto el esfuerzo es la respuesta del material cuando está sometido a cargas exteriores (nieve, viento, peso propio, cargas sísmicas, elementos constructivos, etc.) o a fuerzas internas (dilatación térmica, fatiga, etc.)

Las consecuencias que producen estas acciones o fuerzas en los materiales son las deformaciones. Dependiendo del tipo de esfuerzo se produce una deformación característica en cada caso.

Las cargas que tienen que soportar las estructuras producen en sus elementos fuerzas que tratan de deformarlos denominadas esfuerzos. Hay 5 tipos de esfuerzos: compresión, tracción, flexión, torsión y cortante. 


  • Tracción. Hace que se separen entre sí las distintas partículas que componen una pieza, tendiendo a alargarla. Por ejemplo, cuando se cuelga de una cadena una lámpara, la cadena queda sometida a un esfuerzo de tracción, tendiendo a aumentar su longitud.
  • Compresión. Hace que se aproximen las diferentes partículas de un material, tendiendo a producir acortamientos o aplastamientos. Cuando nos sentamos en una silla, sometemos a las patas a un esfuerzo de compresión, con lo que tiende a disminuir su altura.
  • Cizallamiento o cortadura. Se produce cuando se aplican fuerzas perpendiculares a la pieza, haciendo que las partículas del material tiendan a resbalar o desplazarse las unas sobre las otras. Al cortar con unas tijeras un papel estamos provocando que unas partículas tiendan a deslizarse sobre otras. Los puntos sobre los que apoyan las vigas están sometidos a cizallamiento.
  • Flexión. Es una combinación de compresión y de tracción. Mientras que las fibras superiores de la pieza sometida a un esfuerzo de flexión se alargan, las inferiores se acortan, o viceversa. Al saltar en la tabla del trampolín de una piscina, la tabla se flexiona. También se flexiona un panel de una estantería cuando se carga de libros o la barra donde se cuelgan las perchas en los armarios.
  • Torsión. Las fuerzas de torsión son las que hacen que una pieza tienda a retorcerse sobre su eje central. Están sometidos a esfuerzos de torsión los ejes, las manivelas y los cigüeñales.


Trabajos realizado por alumnos/as:
Presentación sobre el tema realizada por Cristian Sandovalin:

https://drive.google.com/open?id=0B05Np8uS53DlcHh5ZER0OHlLXzQ