introducción a resistencia de los materiales

34
ING. FERNANDO FLORES MATA RESISTENCIA DE LOS MATERIALES.

Upload: alejandro-garcia-barrientos

Post on 13-Feb-2017

333 views

Category:

Engineering


4 download

TRANSCRIPT

I N G . F E R N A N D O F LO R E S M ATA

RESISTENCIA DE LOS MATERIALES.

LOS MATERIALES Y LA INGENIERÍA

El hombre, los materiales y la ingeniería han evolucionado en el transcurso del tiempo y continúan haciéndolo. El mundo actual es de cambios dinámicos y los materiales no son la excepción. A través de la historia, el progreso ha dependido de las mejoras de los materiales con los que se trabaja.

El trabajo del hombre prehistórico estaba limitado a los materiales disponibles en la naturaleza como la piedra, madera, huesos y pieles. Con el transcurso del tiempo, pasaron de la Edad de Piedra a las nuevas edades de cobre (bronce) y de hierro.

LOS MATERIALES Y LA INGENIERÍA.

Que los materiales son sustancias con las que algo está compuesto o hecho.

¿QUÉ ES UN MATERIAL?.

LOS MATERIALES Y LA INGENIERÍA.• Aun hoy día existe esa limitación respecto a los

materiales que se obtienen de la corteza terrestre y la atmósfera

CONCEPTOS

• Aleabilidad: Es la capacidad de un metal para transformarse en lámina, sin rotura, por la acción de presiones.

• Ductilidad: Es la propiedad que tiene un metal de dejarse estirar en hilos.

• Tenacidad: Es la resistencia a la rotura por tensión que presenta los metales.

CONCEPTOS

• Forjabilidad: Es la propiedad mediante la cual puede modificarse a la forma de un metal a través de la temperatura.

• Soldabilidad: Es la propiedad que tienen algunos metales, por medio de la cual dos piezas de los mismos se pueden unir formando un solo cuerpo.

• Temple: Es la propiedad para la cual adquiere el acero una dureza extraordinaria al calentarlo de 600 °C y enfriándolo bruscamente en agua.

CONCEPTOS

• Semiconductores: Su conductividad eléctrica puede controlarse para su uso en dispositivos electrónicos. Son muy frágiles.

• Fragilidad: Es la facultad de un metal de romperse por la acción del choque o por cambios bruscos de temperatura. Muchas veces se confunde la fragilidad con debilidad, siendo propiedades independientes. Un material es frágil cuando su deformación es casi nula antes de romperse.

CLASIFICACIÓN DE LOS MATERIALES

Mat

eria

les Metales

Polímeros

Cerámica

Electrónicos

TécnicosCompuestos

Semiconductores

LOS MATERIALES (METALES)

Normalmente los materiales metálicos son combinaciones de elementos metálicos. Tienen gran número de electrones deslocalizados, que no pertenecen a ningún átomo en concreto. La mayoría de las propiedades de los metales se atribuyen a estos electrones. • Los metales conducen perfectamente el calor y la

electricidad y son opacos a la luz visible; la superficie metálica pulida tiene apariencia lustrosa.

Además, los metales son resistentes, aunque deformables, lo que contribuye a su utilización en aplicaciones estructurales.

LOS MATERIALES (METALES)

Los materiales metálicos incluyéndolos puros o en aleaciones (acero, aluminio, magnesio, zinc, hierro fundido, titanio, cobre y níquel) tienen como característica:

• Buena conductividad eléctrica y térmica.• Resistencia relativamente alta.• Alta rigidez.• Ductilidad.• Resistencia al impacto.

Tienen aplicaciones estructurales o de carga.

ALGUNOS EJEMPLOS.

Metales: Cobre Aplicaciones: Alambre conductor eléctricoPropiedades: Alta conductividad eléctrica, buena formalidad.

Metales: Hierro fundido gris Aplicaciones: Bloques para motor de automóvil.Propiedades: Moldeable, maquinable, absorbedor de vibraciones.

Metales: Aleación de aceros Aplicaciones: LlavesPropiedades: Endurecidos de manera significativamente mediante tratamientos térmicos

CLASIFICACIÓN DE LOS MATERIALES

Mat

eria

les Metales

Polímeros

Cerámica

Electrónicos

TécnicosCompuestos

Semiconductores

LOS MATERIALES (POLIMEROS)

Los polímeros comprenden materiales que van desde los familiares plásticos al caucho. Se trata de compuestos orgánicos, basados en el carbono, hidrógeno y otros elementos no metálicos, caracterizados por la gran longitud de las estructuras moleculares. Los polímeros poseen densidades bajas y extraordinaria flexibilidad.

EJEMPLOS(POLIMEROS)

Polímero: Polietileno.Aplicación: Empacado de alimentos.Propiedades: Fácilmente conformable en delgadas películas flexibles e impermeables.

EJEMPLOS(POLIMEROS)

Polímero:EpóxicosAplicación:Encapsulado de circuitos integrados.Propiedades:Eléctricamente aislante y resistente a la humedad.

EJEMPLOS (POLIMEROS)

Polímero:FenólicosAplicación:Adhesivos para unir capas de madera laminada.Propiedades:Fuertes, resistentes a la humedad.

CLASIFICACIÓN DE LOS MATERIALES

Mat

eria

les Metales

Polímeros

Cerámica

Electrónicos

TécnicosCompuestos

Semiconductores

LOS MATERIALES (CERAMICOS)

Los compuestos químicos constituidos por metales y no metales (óxidos, nitruros y carburos) pertenecen al grupo de las cerámicas, que incluye minerales de arcilla, cemento y vidrio. Por lo general se trata de materiales que son aislantes eléctricos y térmicos y que a elevada temperatura y en ambientes agresivos son más resistentes que los metales y los polímeros. Desde el punto de vista mecánico, las cerámicas son duras y muy frágiles.

LOS MATERIALES (CERAMICOS)

La mayoría de los materiales cerámicos tienen una gran dureza y resistencia a las altas temperaturas pero tienden a ser frágiles (con poca o nula deformación antes de la fractura). Ventajas en aplicaciones industriales: • Peso ligero. • Gran resistencia y dureza. • Buena resistencia al calor y al desgaste. • Poca fricción y propiedades aislante.

LOS MATERIALES (CERAMICOS)

Las propiedades aislantes, junto con la alta resistencia al calor y al desgaste de muchos materiales cerámicos, los vuelve útiles en revestimientos de hornos para tratamientos térmicos y fusión de metales como el acero.

Un ejemplo de la industria.

CLASIFICACIÓN DE LOS MATERIALES

Mat

eria

les Metales

Polímeros

Cerámica

Electrónicos

TécnicosCompuestos

Semiconductores

LOS MATERIALES (ELECTRONICOS)

Los materiales electrónicos no son importantes por su volumen de producción, pero sí lo son extremadamente por su avanzada tecnología. El material electrónico más importante es el silicio puro, al que se modifica de distintos modos para cambiar sus características eléctricas.

LOS MATERIALES (ELECTRONICOS)Muchísimos circuitos electrónicos complejos se pueden miniaturizar en un chip de silicio de aproximadamente ¾

de in 2 (1.90 cm2). Los dispositivos microelectrónicos han hecho posibles nuevos productos, como los satélites de comunicaciones, las computadoras avanzadas, las calculadoras de bolsillo, los relojes digitales y los robots.

LOS MATERIALES (ELECTRONICOS)

El empleo del silicio y otros materiales semiconductores en la electrónica de estado sólido y en la microelectrónica, ha demostrado un enorme crecimiento desde 1970, y se espera que esta tendencia continúe.

CLASIFICACIÓN DE LOS MATERIALES

Mat

eria

les Metales

Polímeros

Cerámica

Electrónicos

TécnicosCompuestos

Semiconductores

LOS MATERIALES (COMPUESTOS)

• Se han diseñado materiales compuestos formados por más de un tipo de material. La fibra de vidrio, que es vidrio en forma filamentosa embebido dentro de un material polimérico, es un ejemplo familiar. Los materiales compuestos están diseñados para alcanzar la mejor combinación de las características de cada componente. La fibra de vidrio es mecánicamente resistente debido al vidrio, y flexible debido al polímero. La mayoría de los materiales desarrollados últimamente son materiales compuestos.

LOS MATERIALES (COMPUESTOS)

Compuesto:Grafito en matriz epòxica.Aplicación:Componentes para aeronaves.Propiedades:Relación elevada resistencia-peso.

LOS MATERIALES (COMPUESTOS)Compuesto:Carburo de tugsteno-cobalto.Aplicación:Herramientas de corte de carburo para maquinado.Propiedades:Alta dureza, y de una buena resistencia al impacto.

LOS MATERIALES (COMPUESTOS)

Compuesto:Acero recubierto de titanio.Aplicación:Recipientes para reactores.Propiedades:Tiene el bajo costo y la alta resistencia del titanio.

CLASIFICACIÓN DE LOS MATERIALES

Mat

eria

les Metales

Polímeros

Cerámica

Electrónicos

TécnicosCompuestos

Semiconductores

LOS MATERIALES (SEMICONDUCTORES)

• Los semiconductores tienen propiedades eléctricas intermedias entre los conductores y los aislantes eléctricos. Las características eléctricas de los semiconductores son extremadamente sensibles a la presencia de diminutas concentraciones de átomos de impurezas. Estas concentraciones se deben controlar en regiones espaciales muy pequeñas. Los semiconductores posibilitan la fabricación de los circuitos integrados que han revolucionado, en las últimas décadas, las industrias electrónica y de ordenadores.

LOS MATERIALES (SEMICONDUCTORES)

• Semiconductor:Silicio• Aplicación:Transistores y circuitos integrados.• Propiedades:Comportamiento eléctrico único.

LOS MATERIALES (SEMICONDUCTORES)

• Semiconductor:Arseniuro de Galio (GaAs).• Aplicación:Sistemas de fibras ópticas• Propiedades:Convierte señales eléctricas en luz.