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Materiales de uso técnico
Ensayos
Para determinar las propiedades de los materiales, se realizan determinados ensayos normalizados en
el control de calidad y en la recepción de materiales.
Según su rigurosidad, científicos o tecnológicos.
Según su naturaleza, químicos, metalográficos, etc.
Según su utilidad de la pieza, destructivos o no destructivos.
Según la velocidad de aplicación de las fuerzas, estáticos o dinámicos.
Introduccón
Desde hace mucho el ser humano a descubierto y trabajado con muchos materiales que se adapten a sus necesidades.
En la actualidad se han descubierto y sintetizados infinidad de materiales que han ido surgiendo con los avances de la ciencia y la tecnología.
Clasificación
Los materiales pueden clasificarse en tres formas:
Según su origen:
Los materiales pueden ser naturales y artificiales, dependiendo de si se encuentra de forma natural o mediante una serie de procesos, por ejemplo: el granito (natural) y el acero (artificial).
Según su composición:
Los materiales se pueden separar en elementos y compuestos, homogéneos y heterogéneos, metálicos y no metálicos, inorgánicos y orgánicos, etc.
Según sus propiedades:
Los materiales se pueden dividir en rígidos y flexibles, tenaces y frágiles, conductores y aislantes, reciclables y no reciclables, etc.
Aspectos a tener en cuenta en la selección de un material
Para seleccionar el material más adecuado a la hora de usarlo para realizar alguna acción debemos de tener en cuenta el trabajo que tiene que desarrollar, la atmósfera en la que va a trabajar, el proceso por el que se le dará su forma, la carga que va a soportar, etc.
Por tanto un profundo conocimiento de las propiedades de los distintos grupos materiales es clave para determinar el material adecuado.
Esfuerzos
Corte
Se aplican sobre el cuerpo dos fuerzas en la misma dirección pero en sentido contrario y próximas entre ellas.
Flexión
Se aplican sobre el cuerpo dos fuerzas en un sentido y otra fuerza en sentido contrario, de manera que el objeto tienda a “curvarse”.
Torsión
Se aplican sobre el objeto dos fuerzas en sentido opuesto que tienden a provocar una rotación de una parte del mismo.
Compresión
Se aplican sobre el cuerpo dos fuerzas en la misma dirección pero en sentido opuesto, de manera que se tiende a “comprimir” el objeto.
Tracción
Se aplican sobre el cuerpo dos fuerzas en la misma dirección pero en sentido opuesto, de manera que se tiende a “estirar” el objeto.
Tabla de propiedades de los materiales
Físicas
Densidad
Relación entre la masa de una determinada cantidad de material y el volumen que ocupa.
kg/m3
Peso específico
Relación entre el peso de una determinada cantidad de material y el volumen que ocupa.
N/m3
Resistencia eléctrica (R)
Todas las sustancias ofrecen un mayor o menor grado de oposición al paso de la corriente eléctrica. Tal oposición es la resistencia eléctrica, que define si un material es un conductor, semiconductor o aislante eléctrico.
Resistividad (ρ)
Resistencia que ofrece al paso de la corriente un material de un metro de longitud y de un m2 de sección.
Conductividad eléctrica (σ)
Indica la permisividad de un material al paso de los electrones.
Propiedades ópticas
Comportamiento de los cuerpos al incidir la luz sobre ellos: Opacos absorben o reflejan totalmente la luz, impidiendo que pase a su través.
Transparentes transmiten la luz, permiten ver a través de ellos.
Translúcidos dejan pasar la luz, pero impiden ver los objetos a su través.
Químicas
Corrosividad
Es el deterioro de las propiedades de un material debido a la acción de agentes externos como el agua, los ácidos, etc.
Oxidación
Cuando un material se combina con el oxígeno experimenta una reacción de oxidación:
Material + O2 = óxido del material + energía
Estabilidad química
Nos dice si un material reaccionará ante algún elemento o compuesto químico de forma espontánea o si para que eso ocurra, debe existir una acción exterior.
Magnéticas
Materiales paramagnéticos
Son materiales que cuando están sujetos a un campo magnético, sufren el mismo tipo de atracción y repulsión que los imanes normales, pero al retirar el campo magnético, se destruye el alineamiento magnético. Aluminio, platino, magnesio, titanio...
Materiales ferromagnéticos
Adquieren un campo magnético intenso al estar en presencia de un campo exterior inductor, quedando el material “imanado”.
Materiales diamagnéticos
Este tipo de materiales se oponen al campo magnético aplicado, son repelidos por los imanes. No presentan efectos magnéticos observables: Hidrógeno, cloruro de sodio, oro, plata, cobre,...
Térmicas
Calor específico (ce)
Es el calor necesario para elevar un grado centígrado la temperatura de una unidad de masa.
Coeficiente de dilatación térmica
Variación de tamaño de un material al variar la temperatura. Puede ser lineal (α), superficial (β) o cúbica (γ).
Conductividad térmica (k)
Indica la capacidad de un material de conducir calor en su interior.
Temperatura de fusión
Es la temperatura a la cual un material pasa de estado sólido a estado líquido como consecuencia del aporte de calor. a presión normal se llama punto de fusión.
Calor latente de fusión (Qf)
Es el calor necesario para transformar una unidad de masa del material del estado sólido a líquido.
Mecánicas
Elasticidad
Cualidad que presenta un material para recuperar su forma original al cesar el esfuerzo que lo deformó.
Plasticidad
Es la cualidad opuesta a la elasticidad, ya que indica la capacidad de un material de mantener la forma que adquiere al dejar de estar sometido a un esfuerzo que lo ha deformado.
Resistencia a la fluencia
Indica la fuerza para la cual un material se deforma sin recuperar su forma primitiva al cesar el esfuerzo.
Resistencia a la tracción
Indica la fuerza para la cual un material se rompe.
Resistencia a la torsión
Es la fuerza torsora que provoca la ruptura de un material.
Resistencia a la fatiga
Es la resistencia contra esfuerzos fluctuantes (esfuerzos que varían entre unos determinados valores máximos y mínimos durante el trabajo con el material).
Resiliencia
Magnitud que cuantifica la cantidad de energía, que absorbe un material al romperse bajo la acción de un impacto, por unidad de superficie de rotura.
Fragilidad
Es la facilidad de rotura de un material sin que se deforme elásticamente.
Tenacidad
Resistencia que opone un cuerpo a su rotura cuando está sometido a esfuerzos lentos de deformación.
Dureza
Es la resistencia que opone un cuerpo a ser penetrado o rayado por otro. Nos proporciona información de la resistencia al desgaste contra agentes corrosivos.
Ductilidad
Es la cualidad de un material para poder ser estirado y conformado en hilo finos.
Maleabilidad
Es la capacidad de un material para ser conformado mediante deformación. Un material maleable puede ser transformado en láminas finas.
Maquinabilidad
Mide la mayor o menor facilidad para conformar un material mediante mecanizado con cuchilla, es decir, por arranque de viruta.
Moldeabilidad
Es la facilidad de un material para se conformado por fundición o moldeo.
Sensoriales
Acabado superficial y textura
Nos informa de si la superficie de la pieza es áspera p pulida.
Características acústicas
Es la sonoridad que posee el material.
Cracterísticas olorosas
Algunos materiales son especialmente identificables debido a su olor.
Ecológicas
Daño ambiental
Tiene en cuenta los efectos negativos que puede tener el uso o la obtención de un determinado material sobre su entorno físico.
Recuperado y reciclado
Una vez terminada la vida útil del material, se debe indicar si pueden ser reutilizados.
Propiedades
Son un conjunto de características que vienen determinadas por la estructura interna del material, las propiedades se pueden dividir en cinco:
Propiedades químicas: se refiere a los procesos de modificación químicos del material.
Propiedades físicas: se refiere a las características de los materiales debido al ordenamiento atómico o molecular.
Propiedades térmicas: se refiere al comportamiento del metal frente a el calor.
Propiedades magnéticas: se refiere a la capacidad de algunos materiales al ser sometidos a campos magnéticos.
Propiedades mecánicas: están relacionadas con la forma en que reaccionan los materiales al actuar con fuerzas:
Elasticidad: es la capacidad del material para recuperar su forma inicial tras detener una fuerza que actúe sobre el mismo.
Plasticidad: es la capacidad que tiene un material para conservar su nueva forma tras detener la causa de la deformación.
Resistencia a la fluencia: indica la fuerza para la que in material se deforma sin recuperar su forma anterior al detener una fuerza.
Resistencia de tracción: indica la fuerza con la que el material se rompe.
Resistencia de torsión: fuerza torsora que indica la rotura del material.
Resistencia a la fatiga: resistencia del material a repetidas deformaciones.
Dureza: indica la resistencia a ser rayado o penetrado por otro material.
