Fundamentos de Manufactura y Ciencia de Materiales: Conceptos Esenciales

Definiciones Fundamentales de Manufactura

Manufactura Artesanal: Proceso de creación de productos hechos a mano.

Manufactura Tecnológica: Proceso físico o químico que altera la geometría, propiedades y apariencia de un material para transformarlo en un componente o producto.

Manufactura Económica: Transformación de un material en un producto que adquiere un valor añadido.

Clasificación de Bienes y Productos

Bienes de Consumo (Consumer Goods)

• Coches
• Televisores
• Computadoras

Bienes de Capital (Capital Goods)

• Aviones
• Trenes
• Maquinaria de construcción

Estructura Industrial: Sectores y Actividades

Industrias Primarias

• Agricultura
• Pesca
• Extracción de petróleo

Industrias Secundarias

• Refinerías de petróleo
• Procesadoras de alimentos
• Textiles

Industrias Terciarias

• Bancos
• Escuelas
• Gobierno
• Hoteles

Volumen de Producción Anual

• Bajo: 1 - 100 unidades
• Medio: 100 - 10,000 unidades
• Alto: 10,000 - millones de unidades

Clasificación y Propiedades de Materiales en Manufactura

Metales

Metales Ferrosos

Materiales cuya base principal es el hierro. Dentro de estos, los aceros de aleación son ampliamente utilizados en manufactura, compuestos por dos o más elementos como el magnesio y el níquel.

Los aceros al carbono se clasifican en tres categorías principales según su porcentaje de carbono:

• Bajo Carbono: 0.04% a 0.3%
• Medio Carbono: 0.3% a 0.6%
• Alto Carbono: 0.6% a 1.7%

Metales No Ferrosos

Se caracterizan por su resistencia a la corrosión, alta conductividad térmica y eléctrica, y baja densidad. Ejemplos comunes incluyen el aluminio, cobre y titanio.

Polímeros

Cadenas de monómeros que forman moléculas de gran tamaño.

Termoplásticos

Materiales plásticos y dúctiles que, al ser expuestos a altas temperaturas, se vuelven fluidos. A temperatura ambiente, presentan baja dureza y poca rigidez. Ejemplos: ABS y Acrílicos.

Termofijos o Termoestables

Son más resistentes y frágiles que los termoplásticos. Se funden a temperaturas más elevadas y, una vez solidificados, no pueden ser refundidos; a temperaturas superiores a su punto de fusión, se degradan o queman. Ejemplos: Poliésteres y Epoxis.

Elastómeros

Materiales con la capacidad de deformarse significativamente y regresar a su forma original. Ejemplos: Ligas y Hule.

Cerámicos

Materiales compuestos por elementos químicos y soluciones complejas. Son inherentemente frágiles, poseen puntos de fusión considerablemente más altos que los metales, no se deforman plásticamente y son extremadamente duros.

Propiedades Mecánicas Clave de los Materiales

Dureza: Característica de un material que le permite resistir la deformación superficial, como el rayado o la penetración.

Maleabilidad: Capacidad de un material para deformarse plásticamente (tomar una nueva forma) bajo compresión sin fracturarse y sin regresar a su forma original.

Tenacidad: Capacidad de un material para absorber energía y deformarse plásticamente antes de fracturarse. No implica regresar a su forma original.