Diapositiva 1

SELECCIN DE MATERIALES PARA UNA CARROCERIAPara la utilizacin de los materiales de la carrocera de un coche, hay que seleccionarlos teniendo en cuenta factores tales como prestaciones, duracin proceso de fabricacin, disponibilidad de material, fiabilidad, etc., contabilizando todo ello en un mnimo coste y un peso adecuado.Las exigencias varan segn la funcin de dicho componente:Pieza estructural: Funcionalidad y seguridad.Pieza cosmtica: No afecta demasiado a funcionalidad y seguridad.La geometra est definida por:FuncinEntorno o conjunto del que forma parte.

Una vez definido el componente y seleccionado, se le protege del medio ambiente mediante recubrimientos orgnicos, fosfatados, pinturas, etc.Luego se valida mediante ensayos.

El comportamiento del material en la conformacin y fabricacin casi como en todo el proceso posterior (manipulacin, reparacin) estar marcado por sus propiedades fsicas y mecnicas:

Maleabilidad: Cualidad de un metal de reducirse en lminas finas, dobladas o deformadas por choque o presin en caliente o en frio. Tenacidad: Resistencia a la rotura que oponen los materiales a los esfuerzos cuya aplicacin es progresiva.Dureza: Resistencia que opone un cuerpo a dejarse penetrar por otro bajo la accin de una fuerza.Resistencia: Resistencia que oponen los materiales a la aplicacin de esfuerzos bruscos y a los choques. Es lo contrario a la fragilidad.Elasticidad: Propiedad que tienen los materiales de deformarse por accin de una fuerza y de recobrar su forma inicial cuando deja de obrar dicha fuerza.

Alargamiento: Es la deformacin permanente que se produce en un metal cuando el esfuerzo aplicado sobre el sobrepasa la carga de su lmite elstico. Se expresa en porcentaje.Ductilidad: Es la propiedad del material de poder ser trabajado sin que se produzcan cambios en su estructura, o grietas.Fusibilidad: Propiedad que caracteriza a ciertos materiales de pasar con mayor o menor rapidez del estado slido al liquido por efecto del calor.Conductividad: Propiedad de los cuerpos que consiste en transmitir con mayor o menor facilidad al calor o la corriente elctrica.

EL ACERO

Historia del acero

Qu es el Acero?Circunstancias de que sea el material empleado en la fabricacin de carroceras:

Disponibilidad de materias primas.Proceso de obtencin relativamente econmico.Propiedades mecnicas y tecnolgicas adecuadas tanto a las necesidades estructurales como a los requerimientos tcnicos que los procesos de conformacin y ensamblaje imponen.Gran desarrollo de todos los procesos tecnolgicos de produccin de este material. Esto disminuye los costes y permite la produccin en grandes series.

LOS ACEROS AL CARBONO

El carbono aumenta la dureza y la resistencia del acero.

La composicin qumica, Fe y C (principales), Mg y Si (necesarios) y S, P, O e H (impurezas).

Mquinas, carroceras de automvil, cascos de buquesAcero al Carbono [C] dureza y resistentes a los choques. soldabilidad.

Dureza 90 a 250 HB.

Bajo coste de mantenimiento.

Conductividad trmica.

Pierden sus propiedades deseables cuando se calientan por los cambios de fase que sufren.

Baja resistencia a la corrosin.Propiedades Generales Acero de bajo carbono ( C < 0.30%) Relativamente blandos y poco resistentes.

Acero de medio carbono ( 0.30 < C < 0.55%) Menos dctiles y tenaces que los de bajo carbono.

Acero de alto carbono ( 0.55 < C < 1.40%) Los ms duros y resistentes (al desgaste). C= 0.77% (eutectoide) Perlita con propiedades entre la blanda y dctil ferrita y la dura y quebradiza cementita.Tipos de Acero al Carbono

Endurecer Martensita ( tensiones interas).Temple o recocido(T)T vT Objetivo: Controlar las propiedades fsicas del acero.Austenita (750 - 850C)Tratamiento Trmico del AceroNORMA ASTMLa norma ASTM (American Society for Testing and Materials) no especifica la composicin directamente, sino que ms bien determina la aplicacin o su mbito de empleo. Por tanto, no existe una relacin directa y biunvoca con las normas de composicin. El esquema general que esta norma emplea para la numeracin de los aceros es:YXXdonde,Y es la primera letra de la norma que indica el grupo de aplicacin segn la siguiente lista:A: si se trata de especificaciones para aceros;B: especificaciones para no ferrosos;C: especificaciones para hormign, estructuras civiles;D: especificaciones para qumicos, as como para aceites, pinturas, etc.E: si se trata de mtodos de ensayos;Otros...

EJEMPLOS:A36: especificacin para aceros estructurales al carbono; A285: especificacin para aceros al carbono de baja e intermedia resistencia para uso en planchas de recipientes a presin; A325: especificacin para pernos estructurales de acero con tratamiento trmico y una resistencia a la traccin mnima de 120/105 ksi; A514: especificacin para planchas aleadas de acero templadas y revenidas con alta resistencia a la traccin, adecuadas para soldar;

LOS ACEROS INOXIDABLES

Jeringa de alta presin de Acero InoxidableQu son los Aceros Inoxidables?Aceros que no son aceros al carbono o convencionales.

Adems de Fe y C poseen altos contenidos en Cr y Ni.

Pueden contener otros metales tales como Mo, Ti, Mn, Cu en pequeas proporciones.

Fe Cr (10-20%) Ni (8-10%) C es el ms bsico.Se producen por acera elctrica a partir de chatarra de acero inoxidable.

Siderurgia no Integral

Adems de las cargas habituales se introduce Cr como ferrocromo y Ni mecnico.

Se realizan los procesos habituales de fusin, conversin, desulfuracin, ajuste de composicin, afino y colada continua.Cmo se Producen?Provenientes del CrProvoca un efecto anticorrosivo en condiciones ambientales

Crea un capa protectora con cierta debilidad

Provenientes del NiProtege la capa pasivante, es decir, la accin anticorrosiva del Cr

Mejora sus propiedades mecnicas Es importante aclarar que los aceros denominados inoxidables no se oxidan en condiciones atmosfricas pero si pueden hacerlo en otras condiciones de temperatura y presin.

Propiedades de los Aceros InoxidablesExisten varios sistemas de nomenclatura para los aceros inoxidables. La norma AISI es las ms empleada.

Cdigo numrico

Tres nmeros en funcindel tipo de acero y de su composicin

Cdigo alfabtico

Letra al final segn una caracterstica especial de sus componentes

L Low carbonN Nitrurado

NomenclaturaAustenticosLos ms empleados:16-26% de Cr y un mnimo de 7% de Ni. No magnticos, elevada ductilidad y soldabilidad. Aadiendo Mo se aumenta la resistencia qumica.Ferrticos12-17% de Cr. Resistencia a la corrosin aceptable, magnticos.MartensticosCon un 11-13% de Cr. Presentan alta dureza y tenacidad.DuplexAceros austeno-ferrticos: 17-30% de Cr, 6-12% de Ni y 2-5% de Mo. Mejores propiedades mecnicas y anticorrosivas.Clasificacin de los Aceros InoxidablesAluminio y Aleaciones: Piezas para aviones, cuerpos de vlvulas, cabezas de cilindros, cajas de cambio de automviles, zapatas de freno, etc.2. Cobre y Aleaciones: Se emplea en conductos y maquinaria elctrica.3. Aleaciones de Magnesio: Maquinaria porttil, herramientas neumticas, mquinas de escribir y coser, etc.4. Aleaciones de Zinc: Piezas para la industria automotriz, accesorios para edificios, piezas de mquinas para oficina y juguetes.AleacionesALUMINIOEs el elemento mas abundante en la naturaleza, despus del oxgeno y del silicio. Es el segundo material ms utilizado en la actualidad.En el automvil, le corresponde entre el 7 y el 11% del peso.

Aluminio y Aleaciones de Aluminio

Evolucin de la Ingeniera en MaterialesPrincipales Caractersticas del Al

Baja densidad Elevada resistencia a la corrosin (metal autoprotegido: 1-10nm) Elevada conductividad elctrica y trmica (cond term = 4.5 acero) Estructura cristalina: Cbica Centrada de Caras (a=0.404nm) uso en prop criognicas Elevada ductilidad (en gral) Baja tensin de fluencia (en gral) Muy buena formabilidad (en fro y en caliente) Elevadas propiedades especficasPosibilidad de obtener una amplia gama de acabados superficiales (anodizado)Propiedades antichispa Elevada rigidez especfica (comparable a la de los aceros) Bajo mdulo elstico (E = 7000kg/mm2 = 1/3 aceros) Baja resistencia a la fatiga Baja resistencia a elevadas temperaturas Baja resistencia al desgaste (baja dureza) Es no magntico

Obtencin del AluminioLa metalurgia del aluminio comprende dos fases:

Obtencin de la almina (Al2O3) a partir del mineral (Bauxita)

Obtencin del aluminio a partir de la almina

Bauxita (xidos de Al, Fe, Si, Ti, H2O)Almina(Al2O3)Aluminio

1) Obtencin de la almina a partir de la Bauxita (mtodo Bayer)

Orissa, India

Damandjodi, India http://www.redmud.org/

FANGO ROSA

2) Obtencin del aluminio a partir de la alminaEl Al se obtiene por electrlisis de la almina disuelta en un bao de criolita fundida (T 1000C)

Criolita = 3NaF.AlF3 o fluoruro de calcio

Criolita: Fundente + electrolito

De esta forma se obtiene el aluminio de primera fusin Pureza: 99.7%Principales contaminantes: Fe, Si, Al2O3, carburos, fluoruros, Cu, Zn, Sn, Na, B, TiPuede obtenerse aluminio de mayor pureza mediante un afino electroltico (99,99%)Proviene del reciclado de chatarras.

ALUMINIO DE SEGUNDA FUSINLas aleaciones ms usadas para las latas son: AA3003, AA3004, AA3104, AA3105.Al producir aluminio a partir de chatarra existe un ahorro del 95% de la energa si se compara con la produccin a partir del mineral.En el proceso de reciclado no cambian las caractersticas del material ya que se obtiene un producto con las mismas propiedades.El aluminio puede reciclarse indefinidamente y sin disminuir la calidad del mismo.

Propiedades mecnicas del Aluminio y otros materiales

Curvas de tensin deformacin para algunos metalesClasificacin de la aleaciones de Al

Aleaciones para productos trabajados (wrought alloys)La forma de los productos se logra mediante: colado en lingote (convencional, semicontinua o continua) + conformado por deformacin plstica en caliente y eventualmente en fro. Ejemplos: chapas, flejes, tubos, alambrones, perfiles, barras, etc.Pueden ser termotratables o no.

Aleaciones para piezas coladas (cast alloys)Estas aleaciones sern usadas para fabricar piezas mediante los diferentes mtodos de colado. Es mandatorio la obtencin de una buena colabilidad, la que normalmente est asociada a la composicin qumica. En general se trata de aleaciones con mayor cantidad de aleantes que las aleaciones para trabajado.Pueden ser termotratables o no.

Mecanismos de endurecimiento para las aleaciones termotratables: Tratamiento de Bonificado Solubilizacin inicial + Temple + precipitacin (envejecimiento).

Mecanismos de endurecimiento para las aleaciones no termotratables: Endurecimiento por deformacin plstica en fro Endurecimiento por solucin slida

Resistencia mecnica / Ductilidad / Resistencia a la corrosin / Formabilidad / Soldabilidad / Respuesta al anodizado

Para trabajadoPara coladoTermotratablesNo TermotratablesTermotratablesNo TermotratablesEnvejecimiento naturalEnvejecimiento artificialEnvejecimiento naturalEnvejecimiento artificialAleaciones de AluminioClasificacin de las aleaciones de Aluminio

Esta es la nomenclatura correspondiente a la Aluminum Association (AA). Consta de cuatro dgitos. 1 dgito: tienen que ver con los aleantes principales de la aleacin. 2 dgito: Si es cero se trata de la primera versin de la aleacin, y si es mayor indica sucesivas modificaciones de la aleacin base, normalmente tendientes a disminuir las impurezas en pos de mejorar alguna propiedad. 3 y 4 dgitos: Solo poseen significado para la serie 1000. Indican las dcimas y centsimas que le siguen al 99% de pureza. Por ejemplo, la aleacin AA1350 tiene una pureza mnima de 99,50% de Al.Nomenclatura de las aleaciones de Aluminio

Etapas del tratamiento trmico de una aleacin de Al 4%Cu

Microestructuras posibles para una aleacin de Al 4%Cu

Precipitado IncoherentePrecipitado CoherenteDiferencia entre un precipitado coherente y un precipitado no coherente

AA 6061(artificial)AA 2014(artificial)

Envejecimiento naturalCurvas tpicas de envejecimiento artificialy naturalNomenclatura de los tratamientos trmicos para aleaciones de AlLa nomenclatura corresponde a la Aluminum Association.

La letra T designa los tratamientos que involucran: Temple de solucin Etapa de deformacin en fro (puede no estar) Envejecimiento (natural o artificial)

En la tabla que sigue se muestran slo los ms importantes.

Contienen un mnimo de 99% de Al. Principales impurezas: Fe (0,1 a 0,4%) y Si (