Materiales de Ingenieria

1. Tipos de Metales

   Nota:

   • 1.-Cobre.- Una de sus aplicaciones son alambres para conductores eléctricos y sus propiedades van desde su alta conductividad hasta confomabilidad aceptable. 2.-Hierro fundido gris.- Con el se hacen bloques para motores de automóvil, y algunas de sus propiedades son moldeabilidad, maquinabilidad, absorción de vibraciones, entre algunas.
2. Los metales y las aleaciones que incluyen al acero, aluminio, magnesio, zinc, hierro fundido, titanio, cobre, níquel, entre algunos; tienen como características una adecuada conductividad térmica y eléctrica, además resistencia mecánica, alta rigidez, ductilidad y resistencia al impacto.
3. Clasificación General

   Nota:

   • a) Metálicos Ferrosos No ferrosos b) No metálicos Orgánicos Inorgánicos
   1. Metales Ferrosos

      Nota:

      • Los metales ferrosos como su nombre lo indica su principal componente es el fierro, sus principales características son su gran resistencia a la tensión y dureza. Las principales aleaciones se logran con el estaño, plata, platino, manganeso, vanadio y titanio. Los principales productos representantes de los materiales metálicos son: Fundición de hierro gris Hierro maleable Aceros Fundición de hierro blanco Su temperatura de fusión va desde los 1360ºC hasta los 1425ªC y uno de sus principales problemas es la corrosión.
   2. Metales no Ferrosos

      Nota:

      • Por lo regular tienen menor resistencia a la tensión y dureza que los metales ferrosos, sin embargo su resistencia a la corrosión es superior. Su costo es alto en comparación a los materiales ferrosos pero con el aumento de su demanda y las nuevas técnicas de extracción y refinamiento se han logrado abatir considerablemente los costos, con lo que su competitividad ha crecido notablemente en los últimos años. Los principales metales no ferrosos utilizados en la manufactura son: Aluminio Cobre Magnesio Níquel Plomo Titanio Zinc Los metales no ferrosos son utilizados en la manufactura como elementos complementarios de los metales ferrosos, también son muy útiles como materiales puros o aleados los que por sus propiedades físicas y de ingeniería cubren determinadas exigencias o condiciones de trabajo, por ejemplo el bronce (cobre, plomo, estaño) y el latón (cobre zinc).

1. Material inorgánico que puede ser cristalino y/o amorfo. Los materiales de cerámica como ladrillos, el vidrio, la losa, los aislantes y los abrasivos, tienen escasa conductividad térmica y eléctrica, tiene buena resistencia y dureza, son deficientes en ductilidad y resistencia al impacto. Por lo anterior son menos usados en aplicaciones estructurales.
2. Ejemplos de Metales Cerámicos

   Nota:

   • 1.- los vidrios planos para ventana tienen buena transparencia y son aislantes térmicos. 2.- Los refractarios para contener material fundido y sus propiedades es que son aislantes térmicos, tienen alto punto de fusión, inertes ante el metal fundido.
3. Clasificación General

   Nota:

   • a) Con base en la clase de sus compuestos químicos: óxidos, nitruros, carburos, floruros, sulfuros. b) Por su funcionalidad: Eléctricos, magnéticos, ópticos, de construcción, químicos, domésticos.
4. Tipos de materiales y sus usos

   Nota:

   • Alumina.- Se usa para contener metales fundidos, tienen elevada resistencia mecánica, se usa en empaques electrónicos, aisladores de bujías, etc. Nitrato de Bario.- Material cerámico electrónico de mas alta utilización, se usa para capacitares. Diamante.- Material mas duro que existe en la naturaleza, se usa en abrasivos para pulverizar y pulir, en herramientas de corte y joyería. Siliceo Silica.- Su uso mas amplió es como ingrediente de vidrios y vitroceramicos, aislamientos térmicos, refractarios y abrasivos. Cabe mencionar que algunos de los polvos cerámicos mas comunes son el oxido de alumina, bióxido de titanio, oxido de zinc y oxido de zirconio.

Nota:

• Un polímero es una macromolécula formada de la unión de moléculas mas pequeñas llamadas monómeros. Dentro de los polímeros encontramos los polímeros sintéticos tales como PE, PS, ABS, Nylon, PET y los naturales como son la celulosa como pulpa de madera y algodón y hule.

1. El caucho, el plástico y muchos tipos de adhesivos, se producen creando estructuras moleculares a partir del petróleo en un proceso llamado polimerización. Los polímeros tiene baja conductividad térmica y eléctrica, poca resistencia mecánica y a altas temperaturas.
2. Algunos ejemplos de Polímeros

   Nota:

   • 1.-El polietileno se aplica para empacado de alimentos, una de sus propiedades es que es fácilmente comformable en delgadas películas flexibles e impermeables. 2.-Epoxicos.- Se aplican en encapsulado de circuitos integrados y como propiedad es buen aislante eléctrico y resiste a al humedad.
3. Aplicaciones y características de algunos polímeros

   Nota:

   • -Polipropileno: -Deacuerdo al acomodo del CH3 Atactico.- Es aquel donde los grupos CH3 están colocados ala azar Isotactico.- Los grupos CH3 están colocados del mismo lado de la cadena principal. Sindiotactico.- Los grupos CH3 están alternados a uno y otro lado de la cadena principal. -Aplicaciones.- Envolturas de cajas de cigarros, jeringas, popotes, tapetes, etc -Poliestireno: -Homopolímero.-Es de alta rigidez, tiene altas propiedades ópticas, es brillante y de fácil procesamiento -Copólimero.-Es traslucido, dúctil, no posee barrera a las grasas, es permeable al agua. -Aplicaciones.- Se usa para contenedores de chocolates finos, bolsas y para defensas de automóviles. *ABS: -Acrilonitrilo.- Resistencia química, al rayado, al envejecimiento, al calor, a la tensión. -Butadieno.- Resistencia al impacto. -Estireno.- Procesabilidad, rigidez, brillo, transparencia. -Aplicaciones.- Paneles de computadora, carcasas de planchas, cajas de teléfono. -PET: -Es un material semicristalino, alta resistencia al impacto, transparente, larga vida, excelente al O2. -Generalmente se usa para embalague de bebidas carbonatadas, agua potable, aceite comestible, productos industriales, cosméticos, empaque de alimentos. -PVC: -Material amorfo menos de 10% de cristalinidad, -Se aplica en la industria eléctrica, piso, construcciones

1. Están construidos por dos o más materiales que generan propiedades que uno solo no puede dar, como le concreto, el triplay y la fibra de vidrio
2. Ejemplos de Materiales Compuestos

   Nota:

   • 1.- Grafito en matriz epoxica.- Se aplica en componentes aeronáuticos por su propiedad adecuada resistencia-peso. 2.-Carburo de tungsteno en matriz de cobalto.- Se aplica en herramientas de corte para maquinado gracias a su alta dureza y buena resistencia al impacto. Un material compuesto se compone de: Matriz ----------- Refuerzo/Relleno Polimérica ------- Metal- Cerámico Cerámica ------- Metal- Polímero Metálica ------- Polímero- Cerámico Matriz.- Material que se encuentra en mayor proporción. Refuerzo.- Agregado en la matriz con el fin de mejorar propiedades del artículo terminado. Relleno.- Agregado en la matriz cuyo único fin es aglomerar más material sin alterar las propiedades resultantes del material.
3. Tipos de Materiales Compuestos
   1. Compuestos Particulados

      Nota:

      • Tienen grandes cantidades de partículas gruesas que no bloquean el deslizamiento con eficacia. Podemos encontrar: -Carburos cementados.- Contienen partículas cerámicas duras dispersas en una matriz metálica. -Contactos eléctricos.-Los materiales utilizados en interruptores y relevadores para contactos eléctricos deben ser resistentes al desgaste y conducir la electricidad, por lo que se usa plata reforzada con tungsteno -Compuestos particulados de metales fundidos.- Son fundiciones de aluminio con partículas de SiC dispersas para aplicación automotriz, incluyendo pistones y bielas.
   2. Metales Compuestos Laminares

      Nota:

      • Laminares.- Incluyen recubrimientos delgados, superficies protectoras mas gruesas, revestimientos metálicos, biometalicos, laminados; están diseñados para mejorar la resistencia a la corrosión conservando bajo costo, alta resistencia o bajo peso; tienen una resistencia superior al desgaste o a la abrasión y características de expansión térmicas poco usuales; para construir compuestos laminados se usan técnicas de deformación y de unión tales como: -Unión por laminación adhesiva.- Se colocan varias capas, entre ellas se coloca una película de polímero que no a terminado de polimerizar, al comprimirse a altas temperaturas se polimeriza y se logra la unión. -Unión por explosión.- Una carga explosiva proporciona la presión requerida para la unión de los metales. -Soldadura capilar.- Las hojas metálicas separadas por un espacio pequeño, se calienta por encima de la temperatura de fusión del material de aporte, el cual ya fundido es atraído por acción capilar a la unión.
   3. Compuestos reforzados con fibras

      Nota:

      • Compuestos reforzados con fibras.- Tienen mayor resistencia a la fatiga, mayor rigidez y mejor relación resistencia-peso, esto se logra al incorporar fibras resistentes y rígidas aunque frágiles, en una matriz blanda y dúctil, pues la matriz trasmite la resistencia a la fibra y esta resiste la fuerza. -Longitud y diámetro de las fibras.- Las fibras pueden ser cortas, largas o continuas, se caracterizan sus dimensiones mediante la relación forma, la resistencia mejora cuando la relación de forma es grande. -Cantidad de fibras.- Una fracción de volumen de fibras incrementa la resistencia y la rigidez del compuesto, la fracción máxima es 80%. -Propiedades de las fibras.- Son resistentes rígidas y de poco peso, las características mas importantes son resistencia especifica y modulo especifico. -Propiedades de las matrices.- Soporta a las fibras manteniéndolas en su posición correcta, trasfiere la carga a las fibras fuertes, las protege de los daños.