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PROPIEDADES DE
IMPRIMIRÍNDICEZOOMZOOMPROPIEDADES DELOS MATERIALESÍNDICEPROPIEDADES DE LOS MATERIALES .01· PROPIEDADES FÍSICAS Y QUÍMICAS .03· PROPIEDADES FÍSICAS .03· LA MASA VOLÚMICA .03· DILATACIÓN TÉRMICA .04· PUNTO DE FUSIÓN O SOLIDIFICACIÓN .05· CONDUCTIBILIDAD TÉRMICA .06· PROPIEDADES QUÍMICAS .06· RESISTENCIA A LA CORROSIÓN .06· COMPOSICIÓN QUÍMICA .07· PROPIEDADES MECÁNICAS .08· DUREZA .08· RESISTENCIA .09· TRACCIÓN .10· COMPRESIÓN .11· CORTE .11· FLEXIÓN .12· TORSIÓN .12· ESFUERZOS COMPLEJOS .13· FLEXIÓN Y CORTE .13· TORSIÓN - ÁRBOL DE SECCIÓN MACIZA .14· TORSIÓN Y FLEXIÓN - ÁRBOL DE SECCIÓN MACIZA .15· TIPOS DE SECIÓN DE LOS ELEMENTOS MECÁNICOS .16· RESILIENCIA .17· PRUEBA DE RESILENCIA .18· FATIGA .19PROPIEDADES TECNOLÓGICAS .20· MALEABILIDAD .20· DUCTILIDAD .21· FUSIBILIDAD Y COLABILIDAD .22· SOLDABILIDAD .22· TEMPLABILIDAD .23· MECANIZADO CON MÁQUINAS - HERRAMIENTAS .23I
IMPRIMIRÍNDICEZOOMZOOMPROPIEDADES DELOS MATERIALESPROPIEDADES DE LOS MATERIALESTodas las piezas que constituyen los productos ilustrados arriba, están sujetas a diferentesesfuerzos, en consecuencia los materiales utilizados en la fabricación deben poseerdeterminadas propiedades. Mostramos a continuación, a modo de resumen, el esquemade las propiedades físicas, químicas, mecánicas y tecnológicas que influyen en losmateriales de fabricación.01
IMPRIMIRÍNDICEZOOMZOOMPROPIEDADES DELOS MATERIALES02
IMPRIMIRÍNDICEZOOMZOOMPROPIEDADES DELOS MATERIALESPROPIEDADES FÍSICAS Y QUÍMICASLas propiedades físicas y químicas de los materiales metálicos, cambian su manera decomportarse y de reaccionar cuando se encuentran en ambientes y situaciones especialesque pueden presentarse tanto durante su proceso de fabricación como durante su empleonormal.PROPIEDADES FÍSICASEntre las propiedades físicas más importantes destacamos:-La masa volúmica.Dilatación térmica.Punto de fusión o solidificación.Conductibilidad térmica.LA MASA VOLÚMICAEs la masa de la unidad de volumen. Por ejemplo decir que la masa volúmica (e) delhierro es 7,8 significa que 1 dm³ de hierro tiene una masa de 7,8 Kg.La masa volúmica es diferente para cada material. Esta propiedad puede ser muyimportante por ejemplo cuando se necesitan materiales con cualidades especiales deligereza como en la aeronáutica o de peso como para la construcción de lastres,contrapesos, etc.Mostramos a continuación la masa volúmica de los metales (Kg/dm³):03
IMPRIMIRÍNDICEZOOMZOOMPROPIEDADES DELOS MATERIALESDILATACIÓN TÉRMICALa dilatación térmica es el aumento de volumen que sufre un cuerpo siempre que seincrementa su temperatura.La dilatación o contracción de los materiales metálicos asumeuna especial importancia en el campo de las herramientas de medición, que debenmantener una elevada precisión. El fenómeno de contracción de los metales es importanteen la fundición para la fabricación de los moldes que dan origen a las coladas.04
IMPRIMIRÍNDICEZOOMZOOMPROPIEDADES DELOS MATERIALESPUNTO DE FUSIÓN O SOLIDIFICACIÓNEl punto de fusión es la temperatura a la que el material pasa del estado sólido alestado líquido. La temperatura del punto de fusión corresponde aproximadamente a lade solidificación.Estas características se aprovechan sobre todo en el campo de la fundición o de lasoldadura.Mostramos a continuación como ejemplo la temperatura de fusión de algunos metales.05
IMPRIMIRÍNDICEZOOMZOOMPROPIEDADES DELOS MATERIALESCONDUCTIBILIDAD TÉRMICAEs la aptitud de los materiales a propagar con facilidad el calor.Todos los metales que conducen el calor con facilidad son también buenos conductoresde electricidad.Estas características asumen especial importancia en las soldaduras y en los tratamientostérmicos, o en ciertas aplicaciones como radiadores, etc.PROPIEDADES QUÍMICASLas principales características químicas son:- Resistencia a la corrosión.- Composición química.RESISTENCIA A LA CORROSIÓNEs la capacidad de resistir a la acción corrosiva de los agentes exteriores y varía muchoen función del metal.La corrosión se debe a reacciones químicas o electroquímicas que tienden a disgregarel material transformándolo en óxidos, como por ejemplo: herrumbre.El fenómeno de corrosión se detiene preferentemente aplicando tratamientos superficialesde protección, como por ejemplo: pintura, cromado, etc.06
IMPRIMIRÍNDICEZOOMZOOMPROPIEDADES DELOS MATERIALESCOMPOSICIÓN QUÍMICALa composición química de los materiales afecta a los sectores de la fundición, elmecanizado y el campo de empleo.Esta composición, indicada a menudo por la sigla del material, es el factor que diversificalas características mecánicas, tecnológicas y físicas de la mayor parte de los materiales.Así por ejemplo en las aleaciones de hierro, basta una pequeña variación del porcentajede carbono para conseguir dos materiales como el “acero” y el “hierro fundido” concaracterísticas muy diferentes.07
IMPRIMIRÍNDICEZOOMZOOMPROPIEDADES DELOS MATERIALESPROPIEDADES MECÁNICASLas propiedades mecánicas representan el comportamiento de los materiales sometidosa esfuerzos de empleo.Para controlar el comportamiento de los materiales se realizan las pruebas directamenteen la pieza examinada o bien en piezas patrón.Las propiedades mecánicas y las correspondientes pruebas a dureza es la resistencia que opone un material a la penetración de un cuerpo exterior.Es una característica requerida a las válvulas y asientos de válvulas.Para probar la dureza pueden utilizarse tres métodos:a. Brunei (con esfera), para durezas no elevadasb.Rockwell (esfera o cono de diámetro), para durezas elevadasc. Vickers(penetrador de diamante a pirámide recta de base cuadrada), dejahuellas muy pequeñas.08
IMPRIMIRÍNDICEZOOMZOOMPROPIEDADES DELOS MATERIALESRESISTENCIAEs la capacidad de un material de soportar los esfuerzos que tienden a deformarlo o aromperlo.Los esfuerzos pueden ser simples o compuestos.Los simples .09
IMPRIMIRÍNDICEZOOMZOOMPROPIEDADES DELOS MATERIALESTRACCIÓNLa tracción es la acción a la que se somete una pieza cuando se ve sujeta a fuerzascontrarias axiales divergentes, como por ejemplo los tornillos.La prueba se realiza en una máquina especial capaz de registrar en un gráfico la entidadde las cargas y estiramientos de la probeta examinada.Analizando el gráfico pueden notarse 3 trazos característicos.AB - El material se comporta en modo elásticoBC - El material cede y se deforma más allá del límite elásticoCD - El material se alarga notablemente hasta la rotura.Determinante en la prueba es la carga de rotura R (Kg/mm²) que junto con la durezaes el elemento más significativo en la diferenciación de los materiales.Otro elemento importante, que se observa en el gráfico, es el alargamiento porcentualdel material.10
IMPRIMIRÍNDICEZOOMZOOMPROPIEDADES DELOS MATERIALESCOMPRESIÓNLa resistencia a la compresión en casi todos los materiales equivale a la resistencia ala tracción. En algunos casos es al revés, como para el hierro fundido, donde la resistenciaa la compresión es superior a la tracción; este material se utiliza en todos esos casosen los que se deban soportar compresiones notables.CORTELa resistencia al corte puede ser un factor positivo o negativo. Positivo cuando estaresistencia contribuye a la funcionalidad de los órganos mecánicos, como por ejemplopernos para ganchos de remolque o pernos para juntas de seguridad. Negativo en todosesos casos en que esta resistencia se opone al mecanizado como por ejemplo el cortede las chapas11
IMPRIMIRÍNDICEZOOMZOOMPROPIEDADES DELOS MATERIALESFLEXIÓNEl esfuerzo de flexión puede determinar una deformación permanente o temporal dela pieza examinada.Por supuesto se usan los materiales más elásticos para aplicaciones del tipo: muelles,ballestas, etc. y se usan los materiales más flexibles en el plegado de las chapas, y porúltimo existen estructura rígidas para aplicaciones de tipo puentes, etc.TORSIÓNEstán sujetos a torsión todas las piezas de transmisión o de conexión que se ponen enrotación.Ejemplos órganos en rotación:- Ejes de transmisión de los coches.- Brocas.- Llaves de tubo, acodadas, destornilladores, etc.12
IMPRIMIRÍNDICEZOOMZOOMPROPIEDADES DELOS MATERIALESESFUERZOS COMPLEJOSPor lo general el estado de esfuerzo de los órganos mecánicos es de tipo complejo:-Esfuerzo Normal Flexión (esfuerzo normal excéntrico).Corte Flexión.Flexión Torsión.FLEXIÓN Y CORTE13
IMPRIMIRÍNDICEZOOMZOOMPROPIEDADES DELOS MATERIALESTORSIÓN – ÁRBOL DE SECCIÓN MACIZAEsfuerzo de torsión: Las tensiones tangenciales , generadas por el esfuerzo de momentode torsión, forman líneas cerradas para crear en la sección un momento de fuerzacontrapuesto al del esfuerzo.Las unidades elementales de área de la sección reaccionan con valores de tensiónmayores en los puntos más separados del centro de rotación al ser la tensión proporcionala la deformación.14
IMPRIMIRÍNDICEZOOMZOOMPROPIEDADES DELOS MATERIALESTORSIÓN Y FLEXIÓN – ÁRBOL DE SECCIÓN MACIZA15
IMPRIMIRÍNDICEZOOMZOOMPROPIEDADES DELOS MATERIALESTIPOS DE SECCIÓN DE LOS ELEMENTOS MECÁNICOSSe ilustran en la figura los principales tipos de sección utilizados en los elementosperfilados con funciones de resistencia mecánica.El comportamiento del tipo de sección transversal, del elemento perfilado, se valora enfunción del mejor empleo de su superficie (mm2), respecto a los distintos esfuerzos,tracción, compresión (carga de punta), corte, momento de flexión y momento de torsión:-Secc. en C – Buena resistencia a la tracción, compresión, corte y flexión.Secc. en I – Buena resistencia a la tracción, compresión, corte y flexión.Secc. en L –Buena resistencia a la tracción, corte y flexión.Secc. en T –Buena resistencia a la tracción, corte y flexión.Secc. rectangular hueca – Buena resistencia a la tracción, corte y flexión.Secc. cuadrada hueca – Buena resistencia a la tracción, compresión, corte ytorsión.- Secc. circular maciza – Buena resistencia a la tracción, corte y torsión.- Secc. circular hueca – Buena resistencia a la tracción, compresión, corte y torsión.16
IMPRIMIRÍNDICEZOOMZOOMPROPIEDADES DELOS MATERIALESRESILIENCIALa resiliencia es la resistencia que opone un material a los golpes.Un material con baja resiliencia se dice frágil, como por ejemplo el cristal, el hierrofundido, etc.Un material con gran resiliencia, buena resistencia a la tracción y buen alargamientose dice tenaz, como por ejemplos los aceros.17
IMPRIMIRÍNDICEZOOMZOOMPROPIEDADES DELOS MATERIALESPRUEBA DE RESILENCIARepresenta la medición de la resistencia de un material al esfuerzo dinámico (golpe).La prueba de resiliencia consiste en romper con un solo golpe, con una maza a caídapendular, un patrón de dimensiones predeterminadas, con una incisión en la medianeríay con los extremos apoyados.El valor de la resiliencia viene dado por el trabajo absorbido por la rotura y la seccióntransversal del patrón.La diferencia entre la energía de choque disponible y la energía determina el trabajoabsorbido por la rotura del patrón.RE ( P H - P h ) / A[ J / mm2]18
IMPRIMIRÍNDICEZOOMZOOMPROPIEDADES DELOS MATERIALESFATIGASe ha constatado que muchos órganos mecánicos, sometidos a esfuerzos variablesdurante mucho tiempo, se rompen bruscamente sin manifestar deformaciones permanentesvisibles y bajo cargas notablemente inferiores a las de rotura por esfuerzo estático.La rotura de un material debido a esfuerzos repetidos y variables se denomina roturapor fatiga.NOTA: Los órganos mecánicos raramente se someten a esfuerzos simples, en la mayor parte de los casossufren un conjunto de esfuerzos que toman el nombre de esfuerzos compuestos o complejos.19
IMPRIMIRÍNDICEZOOMZOOMPROPIEDADES DELOS MATERIALESPROPIEDADES TECNOLÓGICASLas propiedades tecnológicas representan el comportamiento de los materiales sometidosa distintos procesos de mecanizado.MALEABILIDADEs la propiedad de algunos materiales de cambiar de forma, sin perder sus característicasmecánicas, cuando se someten a acciones deformantes como: laminación, embutición,forja, acuñación, etc.Algunos materiales son maleables en frío, por ejemplo: el cobre, el plomo, el oro; otrosen caliente, por ejemplo: el hierro.Para determinar el grado de maleabilidad se efectúan pruebas que simulan las condicionesde mecanizado de los metales; se realizan por consiguiente pruebas de embutición, deplegado, de forja, etc.20
IMPRIMIRÍNDICEZOOMZOOMPROPIEDADES DELOS MATERIALESDUCTILIDADEs la aptitud de algunos materiales de dejarse reducir a hilos.Algunos de estos materiales son: el platino, el cobre, el oro, el aluminio, etc. y laoperación puede realizarse en frío o en caliente.21
IMPRIMIRÍNDICEZOOMZOOMPROPIEDADES DELOS MATERIALESFUSIBILIDAD Y COLABILIDADTodos los materiales, si se calientan hasta una cierta temperatura, se funden pero sóloalgunos alcanzan una buena fluidez.Esta característica se define colabilidad y se aprovecha en los altos hornos para conseguircoladas sanas, es decir piezas sin soplados y que copien fielmente los huecos del molde.SOLDABILIDADEs la característica que presentan algunos materiales de unirse si se calientanadecuadamente y se comprimen entre sí.Esta característica está presente en algunos tipos de soldaduras como por ejemplo:soldaduras por fricción y soldaduras por resistencia (por puntos o de cabeza). Tienenuna buena soldabilidad todos esos metales que presentan una escasa fusibilidad, porejemplo el hierro.22
IMPRIMIRÍNDICEZOOMZOOMPROPIEDADES DELOS MATERIALESTEMPLABILIDADEs la propiedad que tienen algunos materiales metálicos para cambiar su dureza, cuando,tras haberlos calentado a una cierta temperatura, se sumergen en un fluido de refrigeración(agua, aceite, aire, etc.).Cuando con este procedimiento se consigue un aumento de la dureza se dice que eltemple es “positivo”, por ejemplo en los aceros.Por el contrario cuando se consigue una disminución de la dureza se dice que el templees negativo, por ejemplo en el cobre.MECANIZADO CON MÁQUINAS-HERRAMIENTASEs la aptitud de un material a ser trabajado con eliminación de virutas mediante unaherramienta adecuada de corte.23
Es la masa de la unidad de volumen. Por ejemplo decir que la masa volúmica (e) del hierro es 7,8 significa que 1 dm³ de hierro tiene una masa de 7,8 Kg. La masa volúmica es diferente para cada material. Esta propiedad puede ser muy importante por ejemplo cuando se necesitan materiales con cualidades especiales de ligereza como en la aeronáutica o de peso como para la construcción de .
