MATERIALES DE INGENIERIA TECNICAS MODERNAS DE MANUFACTURA

1. MATERIALES DE INGENIERIA
TECNICAS MODERNAS DE MANUFACTURA
INTEGRANTES :
 Hector Fernandez Correa
 Heber Fares Llaza Ala
 Miguel Hurtado Quesada
 José Huidobro Diaz

2. 1.- Metales y Sus Aleaciones: Caracterizados por sus
propiedades como Ductilidad,
Maleabilidad, Brillo, alta conducciòn elèctrica y alta
conductividad térmica
Clasificados en 2 grupos: Ferrosos y No Ferrosos
2.- Ceramicos: Elementos que son muy eficientes gracias
las temperaturas elevadas con
las que se obtiene el material siendo sobre los 100ª a
2000ª. Compuesto por un metal o
semimetal y otro no metal, como ladrillos, mosaicos,
ceramico refractario, cerámica de
vajilla, lentes , vidrios, fibras de vidrio, plasticos
reforzados, herramientas de corte,
bioceramica, etc
3.- Polimeros: Compuestos de cadenas largas de
carbono, considerados quimicos
organicos
4.- Materiales Compuestos: Sistema de materiales
compuesto por dos o màs elementos
distintos, produciendo características conjuntas de sus
componentes originales a la vez.

4. CLASIFICACIÓN DE LOS ACEROS
 . Aceros al bajo carbono. Contienen menos del 0.20% de C
y son por mucho los más utilizados. Las aplicaciones
normales son en las piezas automotrices de lámina, placa
de acero para la fabricación y vías férreas.
 Aceros al medio carbono. Su contenido de carbono varía
entre 0.20% y 0.50%, y se especifican para aplicaciones
que requieren una resistencia mayor que las de los aceros
al bajo carbono.
 Aceros al alto carbono. Contienen carbono en cantidades
superiores a 0.50% y se especifican para aplicaciones que
necesitan resistencias aún mayores y también rigidez y
dureza.

5. PROCESOS DE MANUFACTURA DEL METAL
 Metal fundido, en la que la forma inicial es una pieza fundida.
 Metal forjado en la que el metal ha sido trabajado o puede serlo (por ejemplo,
rolado u otro modo de darle forma) después de la fundición; en general, en
comparación con los fundidos, a los metales forjados se les asocian propiedades
mecánicas mejores.
 Metal pulverizado, en la que el metal es adquirido en forma de polvos muy finos
para convertirlo en piezas por medio de técnicas metalúrgicas especiales para
ello. La mayor parte de los metales se encuentra disponible en las tres formas

6. PROPIEDAD FISICA DE LOS METALES
 1.- Ductilidad.-Aptitud del metal para estirarse sin provocar una
ruptura.
 2.- Maleabilidad.-Capacidad de un metal para soportar impactos
sin provocar una fractura.
 3- Dureza.- Aptitud de un metal para resistir a rayaduras o
perforación.
 4.- Elasticidad.- Propiedad de un metal para regresar a su forma
original después de sufrir una deformación.
 5.- Fragilidad.-Tendencia de un metal a la ruptura.
 6.- Resistencia.- Capacidad de un metal para soportar fuerzas
aplicadas. Ejemplo; vigas, cables.
 7.- Brillo.-Propiedad de un metal para reflejar Luz.
 8.- Conductividad eléctrica.- cables electricos.
 9.-Conductividad Térmica.- resistencias eléctricas.

7. PROPIEDADES FÍSICAS DE LOS NO METALES.
Los no metales se distinguen de los metales en que: ·
1.- No suelen ser buenos conductores, ni del calor ni de la electricidaD.
2.- Presentan diversos estados de agregación en condiciones normales:
sólido (como el azufre), gaseoso (como el hidrógeno) o líquido (como el
bromo).
· 3.- Tienen puntos de fusión muy bajos (en comparación con los
metales).
· 4.- No son brillantes y suelen tener diversos colores.
· 5.- No son dúctiles ni maleables.
· 6.- Adquieren siempre carga negativa al ionizarse.
· 7.- Al combinarse con el oxígeno forman anhídridos (óxidos no
metálicos).
· 8.- En su mayoría forman moléculas de dos o más átomos.

8. METALOIDES Y SUS PROPIEDADES

10. IMPORTANCIA DE LOS POLIMEROS :
 Ventajas:
 Peso: Son mas livianos que los cerámicos y los metales en proporciones que oscilan de 1 a 8 veces, y su
densidad oscila entre 0.8g/cm3 y 2.3g/cm3 mientras que la del hierro por ejemplo, llega a 7.86g/cm3.
Resistencia a la corrosión y a los agentes químicos: Dependiendo de la estructura que los conformen, los
plásticos presentan una fuerte oposición al deterioro por acción de agentes químicos, a la humedad y a la
descomposición, inclusive ante los rayos UV.
Superficie: Generalmente lisas y uniformes, lo que los hace fáciles de limpiar.
Producción: Se pueden fabricar en serie, a bajas temperaturas (400 Celsius), requiere pocas operaciones
para fabricar inclusive piezas complejas y además, su procesamiento genera una cantidad mínima de
residuos.
 Revisemos algunos ejemplos (de uso cotidiano) en donde se aplica el uso de los materiales poliméricos:
 Lentes de contacto: Polimetacrilato de metilo y policrilamidas.
Carrocerías: ABS (acrilonitrilo – butadieno – estireno).
Cintas para grabadoras: Poliéster.
Persianas: PVC
Flotadores para tanques de inodoros: Polietileno.
Pelotas plásticas: PVC.
Pelos de muñecos: Poliacrilonitrilo.
Salvavidas: Espuma en poliuretano.
Ingeniería de tejidos: Policarbonatos, polianhídridos entre otros.
Suturas e implantes: Poliestar.

11. MATERIALES COMPUESTOS
 1.- Compuestos tradicionales.- Son aquellos que ocurren en la naturaleza o
que han sido producidos por las civilizaciones durante muchos años. La
madera es un material compuesto que se da en la naturaleza, en tanto que el
concreto (cemento Pórtland más arena o grava) y el asfalto mezclado con
grava son compuestos tradicionales que se usan en la construcción.
 2.- Compuestos sintéticos.- Son sistemas de materiales modernos que se
asocian normalmente con las industrias manufactureras, en los que primero
se producen los componentes por separado y después se combinan de manera
controlada para alcanzar la estructura, propiedades y forma de las piezas que
se desea.

12. PROPIEDADES DE LOS FUIDOS:
 1.- Viscosidad.- Se define como la resistencia al flujo que
es característica de un fluido
 2.- Fluides.- El inverso de la viscosidad es la fluidez, es
decir, la facilidad con que el fluido fluye.
 3.- Viscoelasticidad.- Es aquella propiedad que tiene un
material que determina la deformación que experimenta
cuando se le sujeta a combinaciones de esfuerzo y
temperatura a lo largo del tiempo

13. ESFUERZOS ESTÁTICOS
1. TENSION.-Acción de fuerzas opuestas a
que está sometida un cuerpo
2. 2. COMPRESION.-Es la que se opone a una
fuerza que tiende a comprimir el cuerpo
3. 3. CORTANTE.-Es la que se opone a un
movimiento de torsión de una parte del
cuerpo hacia otra

14. ENSAYOS MECANICOS :
 Es una prueba (procedimiento) para medir una propiedad mecánica de un
material, por ejemplo:
 –Ensayo de tracción
 –Ensayo de dureza
 –Ensayo de fatiga
 –Ensayo de impacto

15. Ensayo de dureza
•La aplicación del ensayo de dureza le permite evaluar
las propiedades de un material, tales como su fuerza,
ductilidad y resistencia al desgaste. También le ayuda
a determinar si un material o el tratamiento de un
material es adecuado para el propósito deseado.
El ensayo de dureza se define como "una evaluación
que permite determinar la resistencia de un material a
la deformación permanente mediante la penetración
de otro material más duro". No obstante, la dureza no
es una propiedad fundamental de un material. Sin
embargo, cuando se extraen conclusiones de un
ensayo de dureza, siempre se debe evaluar el valor
cuantitativo en relación con:
La carga aplicada en el penetrador
•Un perfil de tiempo de carga específico y una
duración de carga específica
•Una geometría de penetrador específica

16. ENSAYO DE TRACCION
 Ensayo mecánico (prueba destructiva) que mide la resistencia (MPa
ó psi) de un material a una fuerza de tracción estática o aplicada
lentamente

17. TRATAMIENTOS TERMICOS DEL ACERO
 Los tratamientos térmicos hace referencia a las operaciones que se
realizan con el acero y el metal, con la intención de calentarlo o enfriarlo en
condiciones totalmente bajo control (de temperatura, tiempo, presión o
velocidad) para lograr mejorar sus propiedades mecánicas. Concretamente,
se suelen utilizar los tratamientos térmicos para mejorar la dureza, la
resistencia y la elasticidad de un acero.

18. Temple y revenido
 Con el temple, gracias a una subida extrema de la temperatura y una rápida
bajada, conseguiremos aplicar mayor dureza al acero y resistencia
mecánica. Con el revenido podremos rebajar la rigidez hasta conseguir la
dureza deseada del material.

19. Cementación
 En este proceso endurecemos la capa exterior del acero con carbono o
nitrógeno. La finalidad es aumentar la resistencia de la primera capa pero
sin modificar la composición del núcleo

20. Temple por inducción
 El temple por inducción nos servirá para aumentar el aguante de las piezas
al uso, dará mayor dureza a la primera capa y tendrá más resistencia a la
erosión mecánica. Todo ello sin alterar la estructura del núcleo.

21. Bonificado
 El bonificado nos servirá para conseguir una gran resistencia y tenacidad
del acero, pero a diferencia de los otros procesos, también le otorgará
mayor elasticidad. Muy recomendable para piezas de gran tracción

22. Estabilizado del acero
 Durante los diversos procesos de temple, dadas las altas temperaturas, se
generan tensiones en el material. Gracias al proceso de estabilizado se
reducen estas tensiones lo que beneficiará en el proceso de mecanización.

23. Recocido
 Con el recocido buscamos que el material gane en flexibilidad a costa de
perder en dureza. De esta manera se favorece el mecanizado y otro tipo de
procesos como la reparación o curación de piezas.

24. TRATAMIENTO TERMICO
TEMPLE

25. DEFINICIÓN
El tratamiento térmico es el conjunto
de operaciones de calentamiento y
enfriamiento bajo condiciones
controladas de temperatura, tiempo
de permanencia, velocidad, presión
de los metales o las aleaciones en
estado sólido con el fin de mejorar
sus propiedades mecánicas en
especial en su dureza, resistencia y
elasticidad.

26. HISTORIA DEL ACERO
❑ La fecha en que se descubrió la técnica de fundir el mineral de hierro no es conocida con exactitud. Los primeros
artefactos encontrados por arqueólogos datan del año 3.000 A. de C. en Egipto.
❑ Sin embargo, los Griegos a través de un tratamiento térmico, endurecían armas de hierro hacia el 1.000 A. de C.
❑ Los primeros artesanos producían aleaciones que hoy se clasificarían como hierro forjado, mediante una técnica que
implicaba calentar una masa de mineral de hierro y carbón vegetal en un gran horno con tiro forzado, de esta manera
se reducía el mineral a una masa esponjosa de hierro metálico llena de una escoria de impurezas metálicas, junto con
cenizas de carbón vegetal.

27. HENRY BESSEMER
El ingeniero e inventor Henry
Bessemer revolucionó la
producción de acero gracias a un
sistema de descarbonización del
hierro a base de aire. Consiguió
así abaratar costes y fabricar a
gran escala un acero más
resistente y ligero. Un avance que
impulsó la expansión del
ferrocarril y marcó el nacimiento
de las ciudades modernas.

28. TEMPLE
El Temple es un tratamiento térmico que tiene por objetivo
aumentar la dureza y resistencia mecánica del material,
transformando toda la masa en Austenita con el calentamiento
y después, por medio de un enfriamiento brusco (con aceites,
agua o salmuera), se convierte en Martensita, que es el
constituyente duro típico de los aceros templados. En el
temple, es muy importante la fase de enfriamiento y la
velocidad alta del mismo, además, la temperatura para el
calentamiento óptimo debe ser siempre superior a la crítica (
entre 700 °C y 950 °C ) para poder obtener de esta forma la
Martensita.

29. El diagrama TTT continuo muestra la
progresión del temple. La dureza depende
de la temperatura y el tiempo de
enfriamiento. Incluso los cambios más
leves en el eje de tiempo (grado de
enfriamiento) causan una diferencia
importante en los niveles de dureza que
se puede alcanzar

30. PROPIEDADES

31. TIPÓS DE TEMPLE
Temple continuo completo
Temple continuo incompleto
Temple escalonado
Temple por inducción
Temple superficial

32.  Se aplica a los aceros hipoeutectoides (contenido
de carbono inferior a 0,9%). Se calienta la pieza
hasta la temperatura de temple y seguidamente
se enfría en el medio adecuado (agua, aceite,
sales, aire) con lo que obtendremos como
elemento constituyente martensita.

33.  Se aplica a los aceros hipereutectoides (contenido
de carbono superior a 0,9%). Se calienta la pieza
hasta la temperatura indicada, transformándose
la perlita en austenita y quedando intacta la
cementita. Después de enfriar, la estructura
resultante estará formada por martensita y
cementita.

34.  Consiste en calentar el acero a temperatura
adecuada y mantenerlo hasta que se transforme
en austenita, seguidamente se enfría con una
temperatura uniforme en un baño de sales hasta
transformarlo en bainita.

35.  Es un proceso de endurecimiento de acero en el
cual las superficies de las piezas se calientan
rápidamente a temperatura de austenitización
mediante inducción electromagnética, (con un
diseño adecuado del inductor, se puede confinar
el calor a áreas pequeñas). Una vez alcanzada la
temperatura de austenitización se aplica una
ducha de agua fría que produce el temple.

36.  Se basa en un calentamiento superficial muy
rápido de la pieza y un enfriamiento también muy
rápido, obteniendo la austenización solo en la
capa superficial, quedando el núcleo de la pieza
blando y tenaz y la superficie exterior. dura y
resistente al rozamiento

37. PROCESO DEL TEMPLE
Calentamiento Enfriamiento

38.  Calentamiento controlado
en temperatura (entre
750 ºC y 1.300 ºC
dependiendo del material
base), rampa de
calentamiento y tiempo
de mantenimiento a
temperatura máxima.
Calentamiento

39.  Enfriamiento controlado de la
zona a templar. Es muy importante
controlar el medio de temple (agua,
agua + polímero, aceite...), caudal,
presión y la tipología de sistema de
ducha utilizado.Con un correcto
ajuste del temple se consigue la
transición estructural de
austenitaa martensita,
mejorando notablemente la dureza
de la zona templada.
Enfriamiento

40. AGUA
ACEITE
SOLUCIÓN SALINA
MEDIOS DE ENFRIAMIENTO

41. El factor que caracteriza la fase de
enfriamiento es la velocidad de
enfriamiento para que tenga lugar la
formación de martensita, velocidad de
calentamiento es moderado (como
norma general)

42. Factores de temple
Espesor
de la
pieza
Tipo de
acero
El grosor
del grano
Medio de
enfriamiento
Estado
superficial
Temperatura
de
calentamiento
Tiempo de
calentamiento
Tensiones
internas