Atributos de Servicio de los productos Manufacturados

Atributos de Servicio de los
productos Manufacturados
PROCESOS DE
MANUFACTURA 1
Ing. José Carlos López Arenales
¿Qué propiedades de los materiales
nos interesan en la Manufactura?
Propiedades mecánicas (determinación).
 Comportamiento dúctil y frágil
 Efectos de los defectos internos y externos
 Métodos para neutralizar los efectos por
defectos
 Formación elástica del equipo de ensayo y
producción
 Propiedades físicas, tribológicas y químicas.

Proceso óptimo


Obtención de las propiedades finales
deseadas o necesitadas al costo mínimo
Aceptabilidad: ensayos tecnológicos para
asegurar que los materiales cumplan con las
especificaciones.
Propiedades mecánicas en tensión
•Ensayos de Tensión:
•Uso de probeta (redonda
o plana)
•Longitud calibrada
•Máquina de ensayo
•Uso de extensómetro
Probetas
Curva esfuerzo - deformación

ð=P/A

Invariabilidad de
volumen:
V = Aolo = A1l1 = Al
Curva esfuerzo - deformación

Esfuerzo nominal, convencional o de
ingeniería.
ð = P / Ao

Elongación
et (%) = l – lo 100
lo
Resistencia a la tensión
• Ley de Hook.
ð = E et
•Módulo de Elasticidad
E = ð / et (Mpa o psi)
Límite de fluencia
ð 0.2 = P0.002 / Ao
• Es de suma importancia en el diseño de
piezas.
•Se debe evitar la deformación plástica
•A menudo se usa un valor de seguridad
menor tal como un ð0.02
Resistencia a la tensión
Resistencia a la Última Tensión
TS = P max / Ao
Es una medida de la fuerza máxima
que un componente puede soportar
antes de la falla catastrófica.
Resistencia a la tensión
Ductilidad en tensión
Habilidad de los materiales para deformarse
sin fractura
•Elongación uniforme:
Deformación unitaria de ingeniería
soportada en el punto de carga máxima.
Eu = l u – l o
lo
Elongación

Elongación hasta la fractura total o
Elongación total o simplemente elongación.
ef = lf – lo
lo


Toma de decisiones: hacer o comprar
Listado de materiales
Reducción de área
La reducción de área es la medida más
sensible de la Ductilidad.
El estado de esfuerzos
Cambia a tensión triaxial
Reducción de área
Q = Ao – Af
Ao
Tenacidad

Energía absorbida por el material antes de la
fractura.
El área bajo la curva de esfuerzo – deformación
unitaria tiene la dimensión de fuerza por
distancia o sea trabajo.
Lo cual indica que los materiales más dúctiles
son los que tienen una tenacidad mayor.
Aseguramiento del incremento de la
ductibilidad
• Ausencia de defectos internos
•Presencia de inclusiones, porosidad,
etc.
•Limpieza
•Prueba hidrostática
•Neutraliza los esfuerzos de tensión
Efectos de muesca

Concentración de esfuerzos
–
Inicia con presencia de grietas en la superficie o en el
interior del cuerpo, lo cual reduce el esfuerzo de tensión
que un material puede soportar sin fracturarse
ðfr = ( C * 1/a )½ = ( 2E
s)
¶a

Factor de concentración de esfuerzos K
Energía de Impacto

Ensayos de Impacto ( ASTM E32)
–

Aplicación de una carga repentina.
Tenacidad a la fractura
–
Probeta con muesca

Mecánica de fractura elástica
lineal

Prevenir formación de grietas
Energía de Impacto
Compresión

Ensayo de compresión ASTM E9
–



Hierro fundido gris, concreto, etc.
Abarrilamiento
Fractura en diagonal 45
Materiales frágiles fallan
repentinamente
Dureza
• Dureza Brinell ASTM E10
•Esfera de acero (HB o BHN) Kg/mm2
• Dureza Vickers ASTM E92
•Pirámide (HV 0 VHN) Kg/mm2
• Microdureza – Knoop ASTM E384
•Rombo HK Kg/mm2
Dureza

Dureza Rockwell ASTM E18
–


Escleroscopio ASTM E448
Ensayo de rayado
–

HRA, HRB, HRC
Comparativo, escala Mohs
Durómetro
Dureza
Fatiga
• Falla por fatiga
• Límite por fatiga o límite de durabilidad
Propiedades a Temperatura elevada

Termofluencia ASTM E139
Propiedades a Temperatura elevada
Esfuerzos residuales




Resultado del proceso de manufactura
Esfuerzos internos
Calentamiento a alta temperatura
Medios mecánicos
Ensayos no destructivos (NDT)





Inspección por líquido penetrante
Inspección por partículas magnéticas
Inspección por corriente parásita
Inspección ultrasónica
Inspección radiográfica
Ensayos no destructivos (NDT)
Propiedades físicas


Densidad
Propiedades tribológicas
–
–
–
Adhesión (Soldadura por presión)
Fricción
Desgaste




Adhesivo
Abrasivo
Por fatiga
Químico
Propiedades físicas

Lubricación
–
Fluidos viscosos
Lubricantes marginales
Lubricantes EP
Lubricantes sólidos
–
Importancia
–
–
–
Propiedades físicas

Propiedades eléctricas
–
–
–
–

Conductividad
Resistividad (superconductores)
Piezoeléctricos
Aislantes
Propiedades magnéticas
–
–
–
Ferromagnéticos
Magnéticamente suaves
Imanes permanentes
Propiedades físicas

Propiedades térmicas
–
–
–
–
Dilatación térmica
Punto de fusión
Conductividad térmica
Transferencia de calor (radiación, convección)
Propiedades químicas

Corrosión
–
–
Acción química
Corrosión galvánica
Resistencia a la corrosión