Ciencia de Materiales

Actividad 1: Propiedades mecánicas

de los materiales cotidianos.

Alumno: Pablo Buzarra Ramírez

Grupo: A

Grado en Ingeniería Electrónica Industrial y Automática.

Materiales: 3 objetos de pequeño tamaño y compuestos cada uno de ellos de un único tipo de material (metal, polímero, cerámico o composite) o material principal del objeto. Por ejemplo: un tornillo, una goma de borrar, un corcho, un peine, un vaso de vino, un mosquetón,...

1) Clasifique y defina brevemente cada tipo de material (Ej.: Metal, Aluminio, Propiedades Mecánicas) e indique qué otros materiales se utilizan en el mercado para realizar el mismo objeto para varias aplicaciones (al menos 3). Ejemplo: Tornillo de aluminio: puede ser de acero (hornos), titanio (cirugía, arquitectura), polímero biodegradable (cirugía) ...

Cuchara: Metal, Acero inoxidable, el acero inoxidable es una aleación de hierro con un mínimo del 10% de Cromo. Tiene una elevada resistencia a la corrosión, dado que el cromo, u otros metales aleados que contiene, poseen gran afinidad por el oxígeno y reacciona con él formando una capa protectora.

Además, estas adiciones de aleación aumentan su resistencia mecánica básica y otras propiedades físicas y mecánicas, como su dureza, resistencia o ductilidad. Por otro lado la facilidad de fabricación, la enorme resistencia a la fatiga y la capacidad de absorción de energía son algunos de los rasgos que hacen del acero inoxidable un material idóneo para la industria.

Por último, estas cucharillas se pueden fabricar de:

Plástico, polietileno, este tipo de cucharillas se usan como un producto barato y de “usar y tirar”.

Cerámico, porcelana, estas cucharas pueden usarse como elemento decorativo o para servir cantidades pequeñas en polvo, como por ejemplo en un azucarero.

Plástico, silicona, este material tiene un tacto suave y agradable, por lo que se pueden utilizar para dar papillas o alimentos suaves a los bebés.

Funda móvil: Plástico, Poliuretano termoplástico (TPU), se trata de un termoplástico, por lo que se caracteriza por su facilidad para ser conformado con técnicas habituales como el moldeo, por inyección, extrusión y soplado.

Además, se caracteriza por su alta resistencia a la abrasión, al desgaste, al desgarre, al oxígeno, al ozono y a las bajas temperaturas.

Otros materiales muy utilizados en la reciente industria de las fundas para teléfonos móviles son:

Metal, Aluminio, debido a su poco peso, su resistencia y su estética agradable debida a su brillo metálico, hacen de este material, uno idóneo para este fin.

Plástico, Metacrilato, como todos los plásticos, el metacrilato es un material muy poco poroso y que no deja pasar el agua. Gracias a esta característica, se han fabricado fundas de metacrilato con el fin de hacer del teléfono móvil un aparato sumergible, y usarlo, por ejemplo, como cámara de fotos debajo del agua.

Plástico, Goma dura, hoy en día cada vez son más los profesionales autónomos que se sirven de su teléfono móvil para hacer negocios, mientras tienen que seguir trabajando en el taller. Por eso, se han desarrollado unas fundas de goma dura, capaces de soportar los esfuerzos y golpes a los que pueden ser sometidas durante un día de trabajo.

Goma de borrar: Plástico, caucho sintético, es un tipo de elastómero, con la propiedad mecánica de poder sufrir mucha más deformación elástica bajo estrés que la mayoría de los materiales y aun así regresar a su tamaño previo sin deformación permanente.

Aunque la mayoría de las gomas de borrar se fabriquen con caucho sintético, se suelen añadir al caucho materiales para darle ciertas características necesarias para casos concretos:

2) Ordene comparativamente de mayor a menor las propiedades de los tres objetos y justifique su elección en la medida de lo posible. Utilice las tablas que se adjuntan e Internet para investigar y defender su elección.

Objeto y material Propiedad mecánica

Cuchara de Acero inoxidable

METAL

Funda de móvil de TPU

POLÍMERO

Goma de borrar de caucho

POLÍMERO DUREZA 1 2 3

RIGIDEZ 1 2 3

FRAGILIDAD 2 3 1

DUCTILIDAD 3 2 1

TENACIDAD KIC 2 1 3

Metal-Plástico, caucho sintético + metal, a la goma de borrar normal se le acoplan minúsculas virutas de metal que liman la superficie del papel, consiguiendo borrar el dibujo lijando una capa superficial de la hoja.

Plástico, caucho + titinilio, el titinilio es un plástico obtenido del tratamiento del titanio y el vinilo. Este material proporciona al caucho una mayor rigidez, por lo que se utilizan en dibujo técnico para borrar detalles de difícil alcance.

Plástico, caucho + derivados de arcillas, esta composición proporciona plasticidad a la goma y permite moldearla y darle la forma deseada. Al frotarla no se rompe ni deja viruta, solo atrapa el polvo del lápiz. Se utiliza con lápices blandos (carboncillo) y para no dañar el papel.

3) Proponga un cambio de material para cambiar algunas de las propiedades de cada objeto y hacerlo más útil o más barato para una aplicación concreta. Por ejemplo: tornillo de aluminio, cambiaría a acero inoxidable con tratamiento térmico para hacerlo más resistente a altas temperaturas.

i) Para la cuchara de acero inoxidable, yo propondría fabricarla de un tipo de

material conocido como resina fenólica, que se trata de un polímero termoestable, que no se derrite con el calor de los alimentos, y que además es capaz de no transmitir el calor y evitar quemaduras en la lengua o en el paladar.

ii) En caso de las fundas para teléfonos móviles, desde mi punto de vista, un material idóneo son tanto las fibras de vidrio como de carbono. Se tratan, ambos, de materiales ligeros y resistentes, que darían al móvil la protección necesaria contra golpes, rozaduras y cualquier otro esfuerzo.

iii) Por último, no se me ocurre un material mejor que el caucho para fabricar gomas de borrar; sin embargo, se han desarrollado un tipo de plástico con memoria, es decir, los puedes moldear a temperatura ambiente, pero una vez que los calientas a cierta temperatura no pueden volver a su forma inicial. Estos materiales podrían ser interesantes de tratar junto con el caucho para dar la forma de nuestra mano a la goma al comprarla, y después, al calentarla, tenerla de dicha forma siempre.