laboratorio 3de tecnologia_de_materiales[1]

TECNOLOGIA DE MATERIALES

1

LABORATORIO 3


2

OBJETIVOS

Diferenciar e identificar los diferentes propiedades de los materialesmetálicos

mas utilizados en el mundo industrial para sus diferentes aplicaciones

Realizar sus respectivas pruebas de cada uno de los metales según sus respectivas

composiciones moleculares

Comprobar mediante métodos físicos la diferencia y cualidades de cada metal al

ser sometido por distintas pruebas de ensayos.

1. IMPLEMENTOS DE SEGURIDAD

2. HERRAMIENTAS Y EQUIPOS

Martillo de peña.

Desarmadores planos.

Mesas de trabajo.

Cocina eléctrica

Tornillo de banco

Balanza

Probeta graduada

Transportado

3. MATERIALES

Módulos con muestras de diversos materiales metálicos para

realizar sus respectivas pruebas

Probetas para el ensayo de las distintas pruebas que pide la guía


3


4

Trabajar en forma ordenada. Nunca juntar instrumentos de comprobación

y medición con otras herramientas.

4. TAREAS A DESARROLLARSE EN EL LABORATORIO

PROPIEDADES DE LOS MATERIALES

Estos materiales pueden tener diferentes propiedades: térmicas,

eléctricas, químicas, mecánicas y tecnológicas.

4.1. OBJETIVOS:

Reconocer las principales propiedades de los diversos materiales, por la

cual se utilizan más en la industria.

Las propiedades a examinar serán las siguientes:

Densidad

Dureza

Magnetismo

Conductividad térmica

Fatiga

Elasticidad

Tracción

INSTRUCCIONES DE TRABAJO !


5

PROPIEDAD DE DENSIDAD

4.1.1. Equipos y materiales

Probeta graduada

Balanza digital

Muestras de acero

de construcción

corriente

Muestra de cobre

Muestra de plomo

Muestra de bronce

Muestra de latón

Muestra de

aluminio

4.1.2. CONOCIMIENTOS RELACIONADOS CON LA TAREA

La densidad es la relación que hay entre la masa y el volumen de un

cuerpo y se puede determinar mediante la expresión:

La masa es numéricamente igual al peso cuando se mide en gramos

y dentro de nuestro planeta.

El principio de Arquímedes nos enseña que el volumen desalojado

por los cuerpos pesados sobre un líquido determina el volumen de

dicho cuerpo.

4.1.3. PROCEDIMIENTO

Seguridad

RIESGO DESCRIPCIÓN DEL PELIGRO

cortes

Posibles cortes por no usar guantes de seguridad o fracturas en el cuerpo por mala manipulación de los materiales

Orden y limpieza

Posible caídas de materiales por no tener orden y limpieza


6

Determinar la masa de cada uno de los materiales de ensayo

(utilizando la balanza).

Determinar el volumen del material de ensayo (por diferencia

de volúmenes, utilizando la probeta graduada).

Calcular la densidad.

Buscar en tablas la densidad del material ensayado

(comparar ambos valores de densidad).

Repetir los mismos pasos para los otros materiales.

material M (g)

V

Densidad

ensayo

Cobre 33 3.8 8.68 8.93

Bronce 27 3.7 7.29 7.40 – 8.90

Aluminio 19 7.0 2.71 2.70

Latón 8 0.9 0.889 8.40 – 8.70

plomo 6 1 6 11.30

5.1.4. Análisis de resultados

5.1.5. Conclusiones

0 2 4 6 8 10

1

2

3

4

5

8.68

7.29

6

2.71

0.889

( / ^3)

1 2 3 4 5

Densidad de los Materiales

Series1

Cu Cu-Sn Cu-ZnAlPb


7

El método de ensayo para determinar la densidad ¿se puede

aplicar a todos los materiales? ¿a cuales cree usted que no seria

posible de realizarla? Fundamente sus respuestas.

Si, por que todo material tiene un volumen y masa correspondiente

(excepto los gaseosos) y solo materiales con mayor densidad del

agua.

Con ayuda de la tabla de densidades y de los resultados obtenidos:

¿para que materiales son validas las siguientes afirmaciones?

El cobre tiene aproximadamente 3 veces la densidad delatón

El material con mayor densidad es el plomo y con la menor

densidad es aluminio.

PROPIEDAD DE DUREZA

5.2.1. EQUIPOS Y MATERIALES

Probetas de materiales de:

Aluminio

Cobre

Acero

Vidrio

Acrílico

Latón


DUREZA: es el grado de opción de un material a ser rayado o penetrado de

cualquier forma por otro material.



8

Seguridad

Determinar mediante el rayado sucesivo de uno contra otro, la dureza

de los materiales de ensayo.

Ordenarlos de manera decreciente en el cuadro respectivo

5.2.4. ANALISIS DEL RESULTADOS

En la experiencia se observa la dureza de diversos tipos de metales. ¿Si

realizamos la experiencia con diversos tipos de materiales sintéticos

obtendremos un resultado similar o todos los materiales sintéticos

tienen la misma dureza?

Respuesta: Parcialmente correcto


Cortes punzante

Al momento de probar la dureza de cada metal usar guantes y mucha concentración para evitar un accidente

Daño a la vista

El no usar protección visual conlleva a una caída de viruta metálica en la vista

Nº MATERIAL

1º Vidrio

2º Acero

3º Latón

4º Cobre

5º

6º Acrílico

7º aluminio

Más duro

Más blando


9

5.2.5 Conclusiones

¿un material no metálico puede ser mas duro que un metal?

Explique con ejemplos.

Si ponemos de ejemplo el aluminio como un material metálico

y el vidrio como un material no metálico, en este caso el

material más duro vendría a ser el vidrio, también si

comparamos el cobre con el diamante acá el material más

duro vendría ser el diamante puesto el diamante es un no metal

esta compuesto de carbono.

¿Cual es el metal más duro. De los que usted ha ensayado? Y el

¿metal menos duro?

Metal más duro es el acero y el menos duro es el aluminio

¿se toma en cuenta la propiedad de la dureza cuando se

construyen partes industriales? Mencione un ejemplo

Si, por ejemplo en la fabricación de puentes, molinos, muelles de

automóviles, etc.

PROPIEDAD DE MAGNETISMO


Imán

Regla graduada

Probetas de aluminio, bronce, hierro fundido, acero de construcción



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El magnetismo es una propiedad de varios metales, el que se utiliza

para diversas aplicaciones tecnológicas sobre todo en la electrotecnia.

También puede ser una propiedad no deseada en algunos casos, por

que se le debe eliminar las propiedades magnéticas de determinados

componentes, utilizando equipos especiales.


Seguridad

Determinar cual de los materiales de ensayo son o no son

magnéticos

Para los materiales no magnéticos, indicar con una aspa en la

alternativa que corresponda

Para los materiales magnéticos, medir la distancia máxima desde

la cual el material es atraído por el imán

Anotar la distancia del paso anterior en el recuadro

correspondiente

Identificar específicamente, en función de las distancias

obtenidas, el nombre de los materiales magnéticos.

Nº Materiales Magnético


Cortes punzante


Daño a la vista



11

Distancia (mm)

SI

1 aluminio

2 Bronce

3 Fierro fundido 40

4 Acero de construcción 55

5 Acero inoxidable

5.3.4. ANALICIS DE RESULTADOS

¿Se puede afirmar que existe un grupo de metales que tienen

propiedades magnéticas? ¿Cuáles son?

Si, los metales que contienen fe y otros como son el ferro magnético

como el hierro (Fe), cobalto (Co), níquel Ni, acero suave.

5.3.5. CONCLUSIONES

¿Qué material no se puede sujetar utilizando la fuerza

magnética?

Al

Br

Cu

Acero inoxidable

Que aplicaciones técnicas industriales emplean la propiedad

del magnetismo. Mencionar ejemplos

Grúas de los puertos

Fajas transportadoras de minerales para separar el fe de otro

metal

Electroimanes para levantar chatarra

Maquinas eléctricas (generadores, dinamos )

PROPIEDADES DE CONDUCTIVIDAD TÉRMICA


12


Calentador eléctrico

Termómetro digital

Tenazas

Probeta de acero de construcción, latón, aluminio, cobre

Tabla de conductividad


La conductividad térmica será de importancia para determinadas parte de

equipos y maquinas industriales que requieren de esa propiedad para su

función. También junto a la conductividad térmica se deberá evaluar las

propiedades de algunos materiales, que tiene resistencia a la propagación del

calor o también denominados materiales aislantes térmicos.


Seguridad.

Colocar los materiales de ensayo sobre el calentador eléctrico.

Calentar los materiales de ensayo por un espacio de 5 minutos.

Sin desconectar el calentador eléctrico, calibrar el termómetro digital.

Tomar simultáneamente la temperatura de los materiales en el

extremo opuesto al calentador.

Anotar las temperaturas

Graficar en forma de barras la temperatura vs. Material.


Cortes punzante


Daño a la vista



13

TIEMPO

(MINUTOS)

Temperatura (°C)

20 15 10 05

95.8

94.6 87.0 88.2

89.4

94.8 83.6 82.8

85.2 84.2 76.4 76.8

77.4 76.4 69.0 72.2

Masa (g) 153 g 54g 177g 165g

material 1 2 3 4

Acero aluminio cobre bronce

NOTA ESTO SE MIDIO APROXIMADAMENTE A 20 CENTIMETROS

5.4.4 ANÁLISIS DE RESULTADOS

Buscar en tablas los valores de conductividad térmica compare sus resultados

con los valores de conductividad térmica de tablas.

material Conductividad calorífica, λ

1 Acero corriente 0.2 % C 32.2

2 Aluminio 207.2

3 Cobre 379.4

4 bronce 125.3

5.4.5. CONCLUSIONES


14

1. ¿En qué casos utilizaría materiales de buena conductividad térmica?

Se utilizaría en actividades que requieran que el intercambio de calor

de un medio a otro sea rápido, como por ejemplo el intercambiador de

calor.

2. ¿En qué casos utilizaría materiales de mala conductividad térmica?

En actividades que requieran conservar mejor el calor y no se

difundarápidamente, como por ejemplo calderos.

3. El material de la experiencia que, mejor conduce el calor es el cobre y

el pero es el acero de construcción.

4. ¿Si los resultados de pregunta, 3 concuerdan con los suyos? En qué

caso de ser así ¿a qué lo atribuye?

A una mala medición de temperaturas

Al no medir simultáneamente la temperatura de los materiales

A un mal contacto entre las varillas y la cocinilla

A l tener diferentes longitudes de las varillas y tomar la temperatura

almedio de cada una

PROPIEDAD DE RESISTENCIA A LA FATIGA


Dispositivo de ensayo de fatiga

Materiales de prueba de acero de construcción, cobre, aluminio, PVC.


Las partes construidas principalmente con metales pueden ser sometidas a

cargas alternas o constantes por un determinado tiempo y no ser destruidas.


15

Esta propiedad es muy importante para la construcción d estructuras que

soportan este tipo de cargas.

5.5.3. PROCEDIMIENTO.

Seguridad

Colocar el material en la ranura del dispositivo de ensayo.

Ajustar el material de ensayo.

Doblar hasta los topes del dispositivo en ambos lados

repetidamente contando el numero d veces que se dobla.

Determinar el número de veces que se dobló el material hasta

producir su rotura.

Registrar los valores en la tabla y graficar en forma de barras.

MATRIAL ACERO COBRE ALUMINIO BRONCE PVC

3

5

7

12

1.5.4. ANÁLISIS DE RESULTADOS

El material metálico con mayor resistencia a la fatiga es: el cobre

El material metálico con menor resistencia a la fatiga es:el

aluminio


Cortes punzante


Daño a la vista



16

¿qué entiende por “fatiga” de un material?

La fatiga es un mecanismo de desgaste que se presentan en

elementos mecánicos tales como por ejemplo en los engranajes,

rodamientos, entre otros.

¿qué materiales son los más apropiados para la fabricación de

partes dobladas a las cuales se les debe aplicar fuerza variable?

El cobre, el pvc, etc.

5.5.5. CONCLUSIONES

Lafatiga en los metales seproduce por la acción de las cargas

variables y la concentración de tensiones

Las cargas en su mayoría son variables, solo que en algunos casos,

su frecuencia de variación es tan pequeña que se puede decir que

el componente trabaja en condiciones estáticas.

PROPIEDAD DE LA ELASTICIDAD


Dispositivo de ensayo de elasticidad.


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Martillo de goma

Probetas de cobre, acero de aleado, latón y aluminio.

Llave hexagonal.


La elasticidad de un material representa la capacidad para que una vez que

una fuerza deja de actuar sobre un material, éste regresa a su posición inicial

sin haber sufrido una deformación.

La propiedad de elasticidad se aplica en muchos componentes industriales.


Seguridad

Sujetar el dispositivo de ensayo en el tornillo de banco

Enderezar el material utilizando el martillo de goma.

Colocar el material en el dispositivo de ensayo.

Ajustar manualmente el tornillo hasta lograr la verticalidad del

material.

Doblar hasta el tope del dispositivo, empujando dese la base.

Determinar el ángulo de retroceso debido a la elasticidad.

Retirar el material

Registrar los valores en la tabla y graficar en barras verticales.


Cortes punzante


Daño a la vista



18

NOTA: El ángulo entre la vertical y

el tope en el dispositivo es de 45°

(si hubiese)

RESULTADOS

Ángulo de retroceso (°)

12 20, 40

11 30, 50

10 60

9 80

8 70

7 40 10

6 50, 30, 60

5 20 90

4 70 20, 50 50

3 10 10,40,60,90 10,20,30,40

2 30,70 60, 70

1 80 80, 90

0 90

material latón cobre acero aluminio

5.6.5. ANÁLISIS D RESULTADOS

1. La elasticidad es:Capacidad de un material para retornar a su posición

original


19

2. El material con mayor elasticidad es: el cobre

3. El material menos elástico es: el aluminio

4. ¿los materiales blandos tienen mayor retroceso elástico qué los

duros?

5. ¿es lo mismo elasticidad que plasticidad?

No; plasticidad es cuando un material cambia su forma

permanentemente sin llegar a la ruptura.

6. Mencione ejemplos en los cuales un material se encuentra sometido

a elasticidad.

Están los resortes, muelles de los automóviles, las columnas de los

edificios, etc.

5.6.6. CONCLUSIONES

Se logro diferenciar las densidades de las masas de cada uno de los

materiales que se utilizo comparando con la tabla de densidades según

la guía nos arrojó casi un promedio de margen de error un 0.1 a 0.3 %

excepto el plomo que su volumen y su peso varia mucho mas de lo

normal con un margen de error de casi un 20%.

Se observo que el cobre es el más denso y el zinc es el metal que tiene

menos densidad según la tabla que se aprecia en el análisis de

resultados.

Se analizo cada uno de los materiales para comprobar su dureza dando

como resultado final que el vidrio es el material más duro pero no

resistente y el aluminio es el material mas blando pero si el más

resistente.

Comprobamos que de todos los metales trabajados en el taller el Fe y

el acero de construcción tienen mayor atracción magnética en poca

distancia; mientras el bronce, el aluminio, acero inoxidable no son

atraídos magnéticamente por el imán.

Según su conductividad térmica de estos materiales:


20

El acero y el aluminio son los que rápidamente sus moléculas se

excitan más que los del cobre y bronce. A esto deducimos que el acero

y el aluminio son más rápidos en poder ser fundidos y nuevamente

procesados con mayor facilidad.

Comprobando la fatiga de ciertos materiales se logro hallar una gran

diferencia entre el cobre, acero y aluminio con respecto al PVC que su

punto de fatiga de este ultimo fue de mayor resistencia que los

demás.

En la elasticidad el cobre fue comprobadamente el más elástico que los

demás materiales.

DIFICULTADES HALLADAS DURANTE EL DESARROLLO DEL LABORATORIO

Al instante de encontrar los materiales como por ejemplo el plomo que

esta totalmente escaso en el taller

Solo uno constaba de una balanza para realizar sus respectivos pesos

lo cual atrasaba un poco el trabajo que se realizaba en equipo

De la misma manera el que había solo una cocina eléctrica para realizar

las mediciones de las varillas metálicas.

OBSERVACIONES Y RECOMENDACIONES:

Que al momento de tomar las medidas de los ángulos no era de mucha

precisión por que esta no estaba totalmente fijo.

PROPIEDADES

QUÍMICAS ECOLÓGICAS FÍSICAS

Eléctricas


21

PROPIEDADES QUÍMICAS.

Una propiedad química es cualquier propiedad evidente durante una reacción química; es decir, cualquier cualidad que puede ser establecida solamente al cambiar la identidad o estructura química de una sustancia. En otras palabras, las propiedades químicas no se determinan simplemente por

http://es.wikipedia.org/wiki/Reacci%C3%B3n_qu%C3%ADmica

http://es.wikipedia.org/wiki/Sustancia


22

ver o tocar la sustancia, la estructura interna debe ser afectada para que sus propiedades hayan sido modificadas.

Las propiedades químicas pueden ser contrarrestadas con las propiedades físicas, las cuales pueden discernirse sin cambiar la estructura de la sustancia.

Las propiedades químicas pueden ser usadas para crear clasificaciones de los elementos químicos y para la nomenclatura de los compuestos químicos.

EJEMPLO DE PROPIEDADES QUIMICAS

La solubilidad es una medida de la capacidad de disolverse una

determinada sustancia (soluto) en un determinado medio (solvente);

implícitamente se corresponde con la máxima cantidad de soluto disuelto en

una dada cantidad de solvente a una temperatura fija y en dicho caso se

establece que la solución está saturada. Su concentración puede expresarse

en moles por litro, engramos por litro, o también en porcentaje

de soluto (m(g)/100 mL) . El método preferido para hacer que el soluto se

disuelva en esta clase de soluciones es calentar la muestra y enfriar hasta

temperatura ambiente (normalmente 25 C). En algunas condiciones la

solubilidad se puede sobrepasar de ese máximo y pasan a denominarse

como soluciones sobresaturadas

LAS DENSIDADES DE LOS MATERIALES METÁLICOS Y NO METÁLICOS

PROPIEDADES TÉRMICAS DE MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN Y AISLANTES

http://es.wikipedia.org/wiki/Estructura_qu%C3%ADmica

http://es.wikipedia.org/wiki/Propiedades_f%C3%ADsicas



http://es.wikipedia.org/wiki/Tabla_peri%C3%B3dica_de_los_elementos

http://es.wikipedia.org/wiki/Nomenclatura_qu%C3%ADmica

http://es.wikipedia.org/wiki/Compuestos_qu%C3%ADmicos

http://es.wikipedia.org/wiki/Sustancia

http://es.wikipedia.org/wiki/Soluto

http://es.wikipedia.org/wiki/Solvente

http://es.wikipedia.org/wiki/Mol

http://es.wikipedia.org/wiki/Litro

http://es.wikipedia.org/wiki/Gramo

http://es.wikipedia.org/wiki/Soluto


23

Material Densidad(kg/m3) Calor

específico(J/(kg·K)) Conductividad

térmica(W/(m·K))

Difusividad térmica(m2/s)

(x10-6)

Acero 7850 460 47-58 13,01-16,06

Agua 1000 4186 0,58 0,139

Aire 1,2 1000 0,026 21,67

Alpaca 8,72 398 29,1 8384,8

Aluminio 2700 909 209-232 85,16-94,53

Amianto 383-400 816 0,078-0,113 0,250-0,346

Arcilla refractaria

2000 879 0,46 0,261

Arena húmeda

1640 - 1,13 -

Arena seca 1400 795 0,33-0,58 0,296-0,521

Asfalto 2120 1700 0,74-0,76 0,205-0,211

Baldosas cerámicas

1750 - 0,81 -

Baquelita 1270 900 0,233 0,201

Bitumen asfáltico

1000 - 0,198 -

Bloques cerámicos

730 - 0,37 -

Bronce 8000 360 116-186 40,28-64,58

Carbón (antracita)

1370 1260 0,238 0,139

Cartón - - 0,14-0,35 -

Cemento (duro)

- - 1,047 -

Cinc 7140 389 106-140 38,16-50,41

Cobre 8900 389 372-385 107,45-111,20

Corcho (expandido)

120 - 0,036 -

Densidad de los materiales metálicos y no metálicos


24

Corcho (tableros) 120 1880 0,042 0,186

Espuma de poliuretano

40 1674 0,029 0,433

Espuma de vidrio 100 - 0,047 -

Estaño 7400 251 64 34,46

Fibra de vidrio 220 795 0,035 0,200

Fundición 7500 - 55,8 -

Glicerina 1270 2430 0,29 0,094

Goma dura 1150 2009 0,163 0,070

Goma esponjosa 224 - 0,055 -

Granito 2750 837 3 1,303

Hierro 7870 473 72 19,34

Hormigón 2200 837 1,4 0,761

Hormigón de cascote

1600-1800 - 0,75-0,93 -

Láminas de fibra de madera

200 - 0,047 -

Ladrillo al cromo 3000 840 2,32 0,921

Ladrillo común 1800 840 0,8 0,529

Ladrillo de circonio

3600 - 2,44 -

Ladrillo de magnesita

2000 1130 2,68 1,186

Ladrillo de mampostería

1700 837 0,658 0,462

Ladrillo de sílice 1900 - 1,070 -

Lana de vidrio 100-200 670 0,036-0,040 0,537-0,299



25

Latón 8550 394 81-116 24,04-34,43

Linóleo 535 - 0,081 -

Litio 530 360 301,2 1578,61

Madera 840 1381 0,13 0,112

Madera de abedul

650 1884 0,142 0,116

Madera de alerce 650 1298 0,116 0,137

Madera de arce 750 1591 0,349 0,292

Madera de chopo 650 1340 0,152 0,175

Madera de fresno

750 1591 0,349 0,292

Madera de haya 800 1340 0,143 0,133

Madera de haya blanca

700 1340 0,143 0,152

Madera de pino 650 1298 0,163 0,193

Madera de pino blanco

550 1465 0,116 0,144

Madera de roble 850 2386 0,209 0,103

Mármol 2400 879 2,09 0,991

Mica 2900 - 0,523 -

Mortero de cal y cemento

1900 - 0,7 -

Mortero de cemento

2100 - 1,4 -

Mortero de vermiculita

300-650 - 0,14-0,26 -



26

Mortero de yeso 1000 - 0,76 -

Mortero para revoques

1800-2000 - 1,16 -

Níquel 8800 460 52,3 12,92

Oro 19330 130 308,2 122,65

Pizarra 2650 758 0,42 0,209

Placas de yeso 600-1200 - 0,29-0,58 -

Plata 10500 234 418 170,13

Plexiglás 1180 - 0,195 -

Plomo 11340 130 35 23,74

Poliestireno 1050 1200 0,157 0,125

Porcelana 2350 921 0,81 0,374

Serrín 215 - 0,071 -

Tierra de diatomeas

466 879 0,126 0,308

Tejas cerámicas 1650 - 0,76 -

Vermiculita expandida

100 837 0,07 0,836

Vermiculita suelta

150 837 0,08 0,637

Vidrio 2700 833 0,81 0,360

Yeso 1800 837 0,81 0,538



27

BIBLIOGRAFÍA

Guía de laboratorio 3, tecnología

http://www.slideshare.net/areatecnologia/propiedades-de-los-materiales-1574982

http://www.miliarium.com/Prontuario/Tablas/Quimica/PropiedadesTermicas.asp



http://www.facebook.com/l.php?u=http%3A%2F%2Fwww.miliarium.com%2FProntuario%2FTablas%2FQuimica%2FPropiedadesTermicas.asp&h=LAQF10IA_

http://www.facebook.com/l.php?u=http%3A%2F%2Fwww.miliarium.com%2FProntuario%2FTablas%2FQuimica%2FPropiedadesTermicas.asp&h=LAQF10IA_

laboratorio 3de tecnologia_de_materiales[1]

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