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Atributos de Servicio de los productos Manufacturados
PROCESOS DE
MANUFACTURA 1
Ing. José Carlos López Arenales
¿Qué propiedades de los materiales nos interesan en la Manufactura?
Propiedades mecánicas (determinación).
Comportamiento dúctil y frágil
Efectos de los defectos internos y externos
Métodos para neutralizar los efectos por defectos
Formación elástica del equipo de ensayo y producción
Propiedades físicas, tribológicas y químicas.
Proceso óptimo
Obtención de las propiedades finales
deseadas o necesitadas al costo mínimo
Aceptabilidad: ensayos tecnológicos para
asegurar que los materiales cumplan con las
especificaciones.
Propiedades mecánicas en tensión
•Ensayos de Tensión:
•Uso de probeta (redonda
o plana)
•Longitud calibrada
•Máquina de ensayo
•Uso de extensómetro
Probetas
Curva esfuerzo - deformación
ð = P / A
Invariabilidad de
volumen:
V = Aolo = A1l1 = Al
Curva esfuerzo - deformación
Esfuerzo nominal, convencional o de ingeniería.
ð = P / Ao
Elongación
et (%) = l – lo 100
lo
Resistencia a la tensión
• Ley de Hook.
ð = E et
•Módulo de Elasticidad
E = ð / et (Mpa o psi)
Límite de fluencia
ð 0.2 = P0.002 / Ao
• Es de suma importancia en el diseño de
piezas.
•Se debe evitar la deformación plástica
•A menudo se usa un valor de seguridad
menor tal como un ð0.02
Resistencia a la tensión
Resistencia a la Última Tensión
TS = P max / Ao
Es una medida de la fuerza máxima
que un componente puede soportar
antes de la falla catastrófica.
Resistencia a la tensión
Ductilidad en tensión
Habilidad de los materiales para deformarse
sin fractura
•Elongación uniforme:
Deformación unitaria de ingeniería
soportada en el punto de carga máxima.
Eu = lu – lo
lo
Elongación
Elongación hasta la fractura total o Elongación total o simplemente elongación.
ef = lf – lo
lo Toma de decisiones: hacer o comprar
Listado de materiales
Reducción de área
La reducción de área es la medida más
sensible de la Ductilidad.
El estado de esfuerzos
Cambia a tensión triaxial
Reducción de área
Q = Ao – Af
Ao
Tenacidad
Energía absorbida por el material antes de la
fractura.
El área bajo la curva de esfuerzo – deformación
unitaria tiene la dimensión de fuerza por
distancia o sea trabajo.
Lo cual indica que los materiales más dúctiles
son los que tienen una tenacidad mayor.
Aseguramiento del incremento de la ductibilidad
• Ausencia de defectos internos
•Presencia de inclusiones, porosidad,
etc.
•Limpieza
•Prueba hidrostática
•Neutraliza los esfuerzos de tensión
Efectos de muesca
Concentración de esfuerzos
– Inicia con presencia de grietas en la superficie o en el
interior del cuerpo, lo cual reduce el esfuerzo de tensión
que un material puede soportar sin fracturarse
ðfr = ( C * 1/a )½ = ( 2E s )
¶a
Factor de concentración de esfuerzos K
Energía de Impacto
Ensayos de Impacto ( ASTM E32)– Aplicación de una carga repentina.
Tenacidad a la fractura– Probeta con muesca
Mecánica de fractura elástica
lineal
Prevenir formación de grietas
Energía de Impacto
Compresión
Ensayo de compresión ASTM E9
– Hierro fundido gris, concreto, etc.
Abarrilamiento
Fractura en diagonal 45
Materiales frágiles fallan
repentinamente
Dureza
• Dureza Brinell ASTM E10
•Esfera de acero (HB o BHN) Kg/mm2
• Dureza Vickers ASTM E92
•Pirámide (HV 0 VHN) Kg/mm2
• Microdureza – Knoop ASTM E384
•Rombo HK Kg/mm2
Dureza
Dureza Rockwell ASTM E18
– HRA, HRB, HRC
Escleroscopio ASTM E448
Ensayo de rayado
– Comparativo, escala Mohs
Durómetro
Dureza
Fatiga
• Falla por fatiga
• Límite por fatiga o límite de durabilidad
Propiedades a Temperatura elevada
Termofluencia ASTM E139
Propiedades a Temperatura elevada
Esfuerzos residuales
Resultado del proceso de manufactura
Esfuerzos internos
Calentamiento a alta temperatura
Medios mecánicos
Ensayos no destructivos (NDT)
Inspección por líquido penetrante
Inspección por partículas magnéticas
Inspección por corriente parásita
Inspección ultrasónica
Inspección radiográfica
Ensayos no destructivos (NDT)
Propiedades físicas
Densidad
Propiedades tribológicas– Adhesión (Soldadura por presión)
– Fricción
– Desgaste Adhesivo
Abrasivo
Por fatiga
Químico
Propiedades físicas
Lubricación
– Fluidos viscosos
– Lubricantes marginales
– Lubricantes EP
– Lubricantes sólidos
– Importancia
Propiedades físicas
Propiedades eléctricas
– Conductividad
– Resistividad (superconductores)
– Piezoeléctricos
– Aislantes
Propiedades magnéticas
– Ferromagnéticos
– Magnéticamente suaves
– Imanes permanentes
Propiedades físicas
Propiedades térmicas
– Dilatación térmica
– Punto de fusión
– Conductividad térmica
– Transferencia de calor (radiación, convección)
Propiedades químicas
Corrosión
– Acción química
– Corrosión galvánica
Resistencia a la corrosión