Conceptos Esenciales de Materiales, Propiedades y Procesos de Fabricación

Propiedades Mecánicas Fundamentales de los Materiales

Resistencia Última a la Tensión (Su)

La resistencia última a la tensión (Su), también conocida como resistencia última o simplemente resistencia a la tensión, se define como el punto máximo de la curva esfuerzo-deformación unitaria.

Resistencia de Fluencia (Sy)

La resistencia de fluencia (Sy), también conocida como resistencia de cedencia o resistencia a la deformación, es el punto en la curva esfuerzo-deformación unitaria donde se observa un incremento significativo de la deformación con poco o ningún aumento del esfuerzo.

Módulo de Elasticidad en Tensión (E)

Para la parte rectilínea del diagrama esfuerzo-deformación unitaria, el esfuerzo es directamente proporcional a la deformación unitaria. El valor de E, el módulo de elasticidad, representa esta constante de proporcionalidad.

Relación de Poisson (ν)

La relación de Poisson (ν) es la relación entre la deformación unitaria de contracción (transversal) y la deformación unitaria de tensión (axial).

Procesos de Endurecimiento Superficial

Diferencias entre Carburización y Endurecimiento por Flama/Inducción

El proceso de carburización altera la composición química de la superficie del material, enriqueciéndola con carbono. En contraste, el endurecimiento por flama o por inducción consiste en un calentamiento rápido de la superficie seguido de un enfriamiento, sin alterar la composición química, sino modificando la microestructura.

Hierro Gris: Características, Ventajas y Aplicaciones

Propiedades y Usos del Hierro Gris

Características Principales:

• Muy alta resistencia a la compresión (20,000-60,000 psi).
• Excelente resistencia al desgaste.
• Fácil de mecanizar.
• Buena capacidad para amortiguar vibraciones.

Desventaja Principal:

• Es un material muy frágil.

Aplicaciones Comunes:

• Bloques de motor.
• Frenos.
• Bancadas de máquinas.
• Componentes que requieren amortiguación de vibraciones.

Fabricación de Componentes Metálicos por Pulvimetalurgia

Proceso de Pulvimetalurgia

1. Compactación: Primero, el polvo metálico se compacta en una matriz utilizando alta presión para formar una pieza en verde.
2. Sinterización: Posteriormente, la pieza compactada se sinteriza a una temperatura muy alta (por debajo del punto de fusión principal del metal) para unir las partículas de polvo y formar una masa uniforme y densa.
3. Prensado Secundario (Opcional): Para mejorar las propiedades mecánicas y la densidad, a menudo se realiza un segundo prensado después de la sinterización.

Lineamientos Clave para el Diseño con Materiales

Principios de Diseño para Optimización de Materiales

1. Alinear las fibras del material con la dirección de la carga aplicada.
2. Combinar varios componentes en una estructura integral para reducir uniones y mejorar la resistencia.
3. Utilizar materiales ligeros en el núcleo, cubiertos con capas de material compuesto resistente para optimizar la relación resistencia-peso.
4. Evitar la exposición a temperaturas excesivamente altas que puedan degradar las propiedades del material.
5. Integrar las consideraciones de manufactura en las primeras etapas del proceso de diseño.
6. Evitar cargas constantes o sostenidas si es posible, para prevenir fenómenos como la fluencia (creep).