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TEMA 7: LOS MATERIALES: TIPOS Y PROPIEDADES, 7.2. PROPIEDADES DE LOS…
TEMA 7: LOS MATERIALES: TIPOS Y PROPIEDADES
7.2. PROPIEDADES DE LOS MATERIALES
PROPIEDADES SENSORIALES:
son aquellas relacionadas con el efecto que produce un material en alguno de nuestro sentidos, como el tacto, olor, textura, color, brillo, forma...
PROPIEDADES ÓPTICAS:
referidas a la reacción del material que se produce cuando la luz incide sobre este. Distinguimos: opacos (no pasa luz), transparentes (pasa la luz y podemos ver a través de ellos perfectamente) y translúcidos (pasa la luz pero no vemos claramente a través de ellos). Además, también tenemos materiales sensibles a la luz como LDR o células fotovoltaicas.
PROPIEDADES TÉRMICAS:
relacionadas con el comportamiento de un material frente al calor. Diferenciamos entre buenos conductores del calor y materiales aislantes.
PROPIEDADES MAGNÉTICAS:
capacidad de un metal ferroso para ser atraído por un imán y que las propiedades magnéticas de este sean transferidas por dicho metal.
PROPIEDADES QUÍMICAS:
principalmente relacionadas con la oxidación y corrosión (de metales principalmente). Acero y sus aleaciones se oxidan con facilidad en contacto con la humedad.
PROPIEDADES MECÁNICAS:
forma en que reaccionan cuando actúan fuerzas sobre ellos.
Elasticidad:
recuperar su forma tras deformarse.
Plasticidad
: mantener su forma tras deformarse. Opuesto a elasticidad.
Ductilidad
: capacidad para estirarse en hilos
Maleabilidad
: extenderse en láminas sin romperse.
Dureza:
resistencia a ser rayado, perforado o desgastado.
Fragilidad
: romperse en añicos cuando sufre la acción de una fuerza. Opuesto dureza.
Tenacidad:
resistencia a romperse cuando está sometido a esfuerzos lentos de deformación.
Fatiga:
deformación cuando se somete a cargas variables (menores a la rotura) que actúan un cierto tiempo o varias veces.
Maquinabilidad
: facilidad a dejarse cortar por arranque de viruta.
Acritud
: aumento de la dureza, la fragilidad y la resistencia a consecuencia de la deformación en frío.
Colabilidad
: capacidad de un material fundido para llenar un molde.
Resiliencia:
resistencia a los choques o esfuerzos bruscos.
7.4. CRITERIOS ELECCIÓN ADECUADA DE MATERIALES Y USO RACIONAL DE MATERIALES.
Para escoger el material adecuado es necesario tener en cuenta varios aspectos: sus propiedades, los esfuerzos que puede soportar y cómo se deben diseñar las piezas.
PROPIEDADES
En primer lugar, hay que conocer bien el producto que se quiere fabricar, ya que debemos tener en cuenta las características que queremos que tenga el producto, el público al que va dirigido... Sabiendo esto, vemos que propiedades necesitamos en el material.
TIPOS DE ESFUERZOS
Debemos analizar el uso que va a tener el producto y ver a que esfuerzos se va a ver sometido. Para ello, debemos irnos siempre a situaciones extremas para asegurar que el producto siempre cumpla con su función. Además, para estudiar los esfuerzos hay que tener en cuenta las direcciones y sentidos en los que pueden actuar las fuerzas y que pueden actuar varias a la vez.
DISEÑO DE PIEZAS
Un mismo material puede soportar mejor o peor un esfuerzo dependiendo de la forma que tenga, según la dirección de la fuerza que actúa sobre él.
USO RACIONAL
En la actualidad, se fabrican un montón de productos cada día y muchos de ellos se usan solo una vez. Esto puede tener consecuencias graves como agotamiento prematuro de materiales y excesivo deterioro del medio ambiente.
MATERIALES RENOVABLES: si se hace un uso racional de ellos, no se agotarán, pues pasado un tiempo se regenerarán. Ej= madera, algodón...
MATERIALES NO RENOVABLES: proceden del interior de la Tierra y si no se reciclan, se agotarán, pues o no se pueden volver a producir o tardan demasiado en hacerlo. Ej= todos los metales
SOLUCIONES
Nuevos diseños
: consiste en reducir el volumen de materia prima empleada y que resista igual o mejor los esfuerzos.
Reciclado:
cuando se elabore un producto, incluir un método de identificación y separación de materiales. De esta forma, cuando el producto ya no sirve, se pueden identificar y separar las piezas de los distintos materiales fácilmente para reciclarlos por separado.
Reutilización
: consiste en volver a usar los mismos productos o piezas, siempre que cumplan las condiciones de seguridad.
7.1. CLASIFICACIÓN DE LOS MATERIALES
MATERIALES NATURALES:
se encuentran en la naturaleza. Son la base para construir el resto de productos. A lo largo del tiempo se han mejorado las técnicas de localización y extracción. Distinguimos entre renovables y no renovables, que son agotables. Hay que intentar usar los renovables, y si no se puede hacer un consumo responsable de las no renovables. Por todo esto, es importante el reciclaje. (madera, arena, ...)
MATERIALES ARTIFICIALES:
son producidos a partir de materiales naturales que no han sufrido transformación previa, es decir, están hechos de productos de origen natural. (hormigón)
MATERIALES SINTÉTICOS:
son fabricados partiendo de productos artificiales. Ni ellos ni sus componentes se hayan en la naturaleza. (Plásticos: formol + fenol)
Destaca la
vulcanización
que fue descubierta accidentalmente por Goodyear. Este proceso consiste en calentar caucho crudo en presencia de azufre, para volverlo más duro, impermeable y resistente al frío. Dicho caucho se extrae a partir del látex que segregan los árboles de caucho de la jungla. Esto ya se usaba por antiguas tribus amazónicas para elaborar botas.
7.3. ESFUERZOS E INTRODUCCIÓN A ENSAYOS
Un esfuerzo se produce cuando una fuerza actúa sobre un cuerpo y tiende a deformarlo. El tipo de esfuerzo y deformación dependerán de la dirección, sentido y punto de aplicación de la fuerza.
TIPOS DE ESFUERZOS
Tracción:
tiende a alargar el objeto y actúa perpendicular a la superficie de sujeción.
Compresión
: tiende a acortar el objeto y actúa perpendicular a la superficie de sujeción.
Flexión:
paralela a la superficie de sujeción y tiende a curvar el objeto.
Torsión:
tiende a retorcer el objeto. Las fuerzas, que forman un par o momento, son paralelas a la superficie de sujeción.
Cortadura
: es paralelo a la superficie que se rompe y pasa por ella.
Pandeo:
similar a la compresión, pero en este caso la pieza se curva o "pandea".
Los ensayos de materiales consisten en someter a los materiales a una serie de pruebas en las que se ejercen distintos esfuerzos sobre ellos y se prueban sus propiedades mecánicas, con el fin de averiguar cuál es el material más adecuado para soportar un determinado esfuerzo.
TIPOS DE ENSAYOS
Ensayo de tracción
: estirar lentamente una probeta del material a analizar hasta que se rompa. Se estudian los alargamientos producidos a medida que aumenta la fuerza. Tensión de rotura: o®=F®/S. F®= fuerza de rotura. S= sección.
Ensayo de fatiga:
girar rápidamente una probeta del material a analizar, al mismo tiempo que se deforma (flexión). Al número de revoluciones que ha girado antes de romperse se le llama límite de fatiga.
Ensayo de dureza:
ejercer una determinada fuerza con un diamante o bola de acero sobre la pieza a analizar. Después, se mide la huella dejada y se determina el grado de dureza con una fórmula. Escalas destacadas: Brinell y Rockwell.
Ensayo de resiliencia:
calcular la energía necesaria para romper una probeta del material a analizar mediante un impacto. Se usa el péndulo de Charpy que tiene V=5-7 m/s. La energía se calcula teniendo en cuenta la altura a la que se suelta el péndulo y el ángulo que sobrepasa la vertical de la probeta (energía sobrante).
Fundamentales para elegir correctamente el producto que vamos a usar en la fabricación