Guia de Selecció de Materials i Propietats Mecàniques
Clasificado en Tecnología
Escrito el en catalán con un tamaño de 4,77 KB
Materials i Processos Industrials: Selecció Clau
En qualsevol procés industrial cal elaborar un projecte abans de dur-lo a terme. En aquest projecte és on es trien els materials que seran utilitzats. Caldrà estudiar el problema sota diferents criteris de selecció de materials:
- Les propietats
- Les qualitats estètiques
- El procés de fabricació: cal tenir en compte si es disposa de la maquinària necessària per treballar el material, si els operaris la podran utilitzar i si es domina la tècnica que s'haurà d'aplicar.
- El cost: no tots els materials són abundants i fàcils d'obtenir, la qual cosa incideix en el seu cost.
- La disponibilitat i la vida útil prevista al mercat.
- L'impacte ambiental: Quan ha finalitzat la vida útil del producte, cal tenir present les possibilitats de reutilització o reciclatge, i les conseqüències ecològiques que pot suposar la seva eliminació.
Propietats Mecàniques dels Materials
Les propietats mecàniques descriuen el comportament dels materials davant l'aplicació de forces externes.
Cada material té un comportament diferent i particular quan li són aplicades forces externes. Necessitem conèixer les propietats mecàniques dels materials per tal de poder triar el més adequat per a cada aplicació.
Resistència Mecànica i Assaig de Tracció
La resistència mecànica és la capacitat que té un material per suportar esforços sense deformar-se o trencar-se.
Segons la manera d'aplicar els esforços sobre el material poden ser:
- De tracció
- De compressió
- De flexió
- De torsió
- De cisallament
La forma és un altre aspecte que influeix en la resistència mecànica. Segons sigui el tipus d'esforç que s'apliqui, hi ha formes més adequades que d'altres per suportar-lo.
Models de Deformació i Comportament Mecànic
Quan un material és deformat per l'aplicació d'un esforç, la deformació pot ser temporal o permanent. Si és temporal, parlem de deformació elàstica. Si és permanent, es tracta d'una deformació plàstica.
Hi ha materials que es trenquen sense experimentar cap deformació. Aquests tenen un comportament fràgil. Hi ha materials que es deformen ostensiblement abans de trencar-se. En aquest cas parlem de comportament dúctil.
Quan es dissenya una estructura, cal assegurar-se que no tindran un comportament fràgil. Una deformació prèvia al trencament o l'aparició d'esquerdes permet detectar el perill de col·lapse d'una estructura i, així, prevenir accidents.
Assaig de Tracció: Conceptes Clau
Per tal que els valors obtinguts en aquests assaigs no depenguin de les dimensions de la peça que estem utilitzant, sinó només del seu material, s'utilitzen els conceptes d'esforç unitari i allargament unitari.
Esforç Unitari
L'esforç unitari és la relació entre la força F aplicada a un material i la secció A sobre la qual s'aplica.
Allargament Unitari
L'allargament unitari és la relació entre l'allargament ΔL d'una peça i la llargària inicial L₀.
Diagrama de Tracció
El diagrama de tracció es realitza a partir dels assaigs de tracció. S'utilitzen provetes normalitzades que, mitjançant màquines de laboratori, se sotmeten a esforços de tracció fins a trencar-les.
Zona Elàstica
Aquí les deformacions produïdes són del tipus elàstic.
El valor del mòdul elàstic es pot interpretar com la rigidesa del material.
Zona Plàstica (A-E)
A partir del punt A comencen les deformacions permanents. Al punt B se situa el límit elàstic, que és l'esforç unitari màxim que pot suportar un material sense experimentar cap deformació permanent.
L'esforç unitari màxim que s'utilitza en el disseny d'una peça es coneix com a tensió màxima de treball.
En el tram en què va des del límit elàstic (B) fins a C, es produeix el que s'anomena fluència. El material s'allarga sense gairebé incrementar l'esforç. En el tram entre els punts C i D, l'enduriment del material fa que calgui augmentar l'esforç per continuar deformant el material.
En aquest tram les deformacions sempre són permanents.
Quan s'arriba al punt D comença el trencament de la proveta. L'esforç al punt D es coneix com a esforç de trencament i és l'esforç màxim que pot suportar el material abans de trencar-se.
A mesura que s'aprima la proveta, l'esforç necessari per trencar-la disminueix i la corba decreix, fins que en el punt T, la proveta queda dividida en dues parts.
L'allargament final és el que experimenta la mostra just en el moment de trencar-se.