ESCUELA SUPERIOR POLITECNICA DE

“CHIMBORAZO”

Facultad de Mecánica.Escuela: Ing. Automotriz.

Séptimo “A”.

Procesos de manufactura.

Metales y alecciones ferrosas / no ferrosas, Polímeros y Cerámicos.

Realizado por: Albán Gustavo. Cruz Diego. Chimbo Darwin. Loza Alejandro. Manotoa William. Mera Eduardo. Pila German. Ríos Jairo. Sánchez Lenin. Tello Luis. Villegas Ronald.

Integrantes:

Albán Gustavo. Cruz Diego.Chimbo Darwin.Loza Alejandro.Manotoa William.Mera Eduardo.Pila German.Ríos Jairo.Sánchez Lenin.Tello Luis.Villegas Ronald.

INTRODUCIONSon varios puntos a abordar en la investigación. Es muy importante saber cuáles son los metales y aleaciones más utilizados en la industria, asimismo veremos su utilización y como estos son clasificados, además de su aplicación

RESUMEN

Los metales y las aleaciones básicamente constituyen el desarrollo de la industria así como de la vida cotidiana, porque una conlleva a la otra. La industria se actualiza para mejorar la calidad o la comodidad del ser humano.

Este tema es muy extenso si se explicara y definiera con detalles. Por lo que se mostro lo más importante. Dentro de lo cual observamos que para seguir avanzando profesionalmente e industrialmente se tiene que utilizar metales y aleaciones como las mencionadas en el desarrollo del texto. De la misma forma se pueden modificar para lograr un mejor resultado. También aunque nos han ayudado también nos ha afectado, por ejemplo, en la manufactura de automóviles, ahora estos son de aleación más delgada y son más livianos eso es bueno por lo mecánico y lo lujoso, también están diseñados con sistemas de seguridad pero debido al tipo de material que se utiliza es de destrucción fácil.

METALES Y ALEACIONES FERROSAS: PRODUCCIÓN, PROPIEDADES GENERALES Y APLICACIONES.

Las aleaciones ferrosas se encuentran entre los más útiles de todos los metales. Contienen hierro como metal base y sus categorías generales son aceros al carbono y aleados, aceros inoxidables, aceros para matrices y herramientas, hierro y acero fundido.

Estas producen:

* Lámina de acero para automóviles, artículos domésticos y contenidos.

* Placas para calderas, embarcaciones y puentes

* Miembros estructurales como vigas I, varillas, ejes, cigüeñales y rieles para ferrocarril.

* Sujetadores como pernos, remaches y tuercas.

Los aceros al carbono son los menos costosos de todos los aceros estructurales. Las herramientas ferrosas primitivas aparecieron por primera vez entre los años 4000 y 3000 a.C. El uso de hierro y acero ha sido uno de los desarrollos más importantes.

PRODUCCIÓN DE HIERRO Y ACERO:

Materias Primas:

Los tres materiales básicos en la fabricación de hierro y acero son:

Los minerales de hierro La piedra caliza El coque Los minerales de hierro:

Los principales minerales de hierro son:

La Taconita: una roca negra similar al sílex La hematita: un mineral de óxido de hierro La limonita: un óxido de hierro que contiene agua.

Al triturar el mineral en finas partículas, se retiran impurezas y se le da forma a los pellets

Pellets son aproximadamente 65% hierro puro y tiene un diamante de 25mm (1 pulgada).

*El coque:

Se obtiene de grados especializados del carbón bituminoso; carbón suave y lleno en hidrocarburos volátiles y materia alquitranada. Esta es calentada en hornos de hasta 1150°C.

Tiene funciones como:

Generar el nivel de calor requerido para que ocurran las reacciones químicas.

Producir monóxido de carbono que se usa para reducir el oxido del hierro.

Los productos derivados del coque se utilizan para la producción de plástico y compuestos químicos.

*Piedra caliza:

Su función es retirar las impurezas del hierro fundido. La piedra caliza se combina con las impurezas y forman una escoria. La escoria se utiliza en la fábrica de cemento, fertilizante, vidrio, materiales de construcción, aislamiento de lana mineral y para relleno de caminos.

Fabricación del hierro:

Con los tres materiales descritos anterior mente se da un proceso llamado cargar el horno, y se transportan a la parte superior del horno al cual se le llama alto horno. Aunque en este pueden ocurrir muchas reacciones, la reacción básica es la del oxigeno con el carbono para producir monóxido de carbono, una vez reaccionada con el oxigeno de hierro esta lo reduce a hierro. Este horno tiene que estar precalentado porque el coque no produce temperaturas tan altas para que ocurra esta reacción.

El metal se acumula en el fondo de el alto horno y las impurezas flotan arriba de el. Al intervalo de 4 a 5 horas se produce sangra. El metal fundido en esta etapa se llama arrabio o hierro cochino, o simplemente metal caliente.

La característica del hierro cochino consiste en:

-4% de C.

-1.5% de Si

-1% de Mn.

-0.04% de S

-0.4% de P.

El metal solidificado (arrabio) se utiliza después para fabricar hierro y acero.

Proceso de aceración:

El proceso de fabricación consiste fundamentalmente en refinar el arrabio reduciendo el porcentaje de magnesio, silicio, carbono y otros elementos de la composición del producto con la adición de varios elementos.

El metal fundido en el alto horno pasa a uno de tres tipos de horno:

-Hogar abierto: Se caracteriza porque abre directamente a las flamas que funden el metal

-electrónico: en este tipo de aparatos se genera temperaturas altas como 1925°C. Para cantidades menores, los hornos eléctricos pueden ser de tipo de inducción. Este horno también se utiliza para refundir el metal para fundición.

-básico de oxigeno: es el proceso de fabricación de acero más rápido. El proceso de BOF (llamado en ingles) es capaz de refinar 250 toneladas de acero en un tiempo de 30 a 50 minutos.

-Horno de vacío: También se puede fundir acero en hornos de inducción de los que se ha retirado el aire, similares al mostrado. Este produce acero de alta calidad porque retira impurezas gaseosas del metal fundido.

Fundición de lingotes:

Consiste en formar el metal fundido en formas sólidas. Hoy este proceso se remplaza en gran medida por la colada continua, que mejora la eficiencia al eliminar la necesidad de los lingotes.

Los lingotes se fabrican de hierro de cubilote o hierro de alto horno con 3.5% de C.

Los lingotes pueden ser de sección transversal cuadrada, rectangular o redonda y sus pesos van desde unos cuantos kilos hasta 40 toneladas.

Durante la solidificación de un lingote ocurren ciertas reacciones, que influyen de modo importante en la calidad de acero producido. El oxigeno expulsado se combina con el carbono para producir monóxido de carbono, que provoca porosidad en un lingote solidificado.

Según la cantidad de gas desarrollado durante la solidificación se pueden producir tres tipos de lingotes de acero:

1. Acero calmado: Este es un acero totalmente desoxidado. Quiere decir que se retira el oxígeno eliminado la porosidad. Este se hace reaccionar con elementos como aluminio, silicio, magnesio, vanadio. Estos tienen afinidad con el oxigeno formando oxido metálico. Si se utiliza aluminio al producto se le llama acero calmado en aluminio

2. Acero semicalmado: también llamado acero parcialmente desoxidado. Contiene algunas porosidades aunque muy poco, o casi ningún, rechupe. El resultado de este es que se reduce el desperdicio.

3. Acero efervescente: en general tiene un contenido bajo en carbono ,los gases desarrollados se claman parcialmente mediante la adición de otros elementos, como el aluminio. Los gases producen sopladura a lo largo del lingote, de aquí el nombre efervescente. Estos no tiene ningún rechupe y poseen buen acabado superficial.

3. Colada continúa:

Esta produce metal de mejor calidad a costo reducido. El metal fundido en la olla se limpia y luego se iguala a la temperatura soplando gas nitrógeno a través de el durante 5 o 10 minutos. Luego se vierte en el recipiente de colada, donde se retira las impurezas.

En la fundición de cintas se producen placas o tiras delgadas a partir del metal fundido. En efecto, la fundición de cinta elimina la operación de laminado en caliente en la producción de cintas o placas de metal. En la instalaciones modernas se pueden obtener espesores finales de 2mm a 6mm (0.08pulgadas a

0.25 pulg.) para aceros al carbono, inoxidables y eléctricos, así como en otros metales. (1)

DEFINICION DE ALEACIONES.

Se trata de una mezcla sólida homogénea de dos o más metales, o de uno o más metales con algunos elementos no metálicos. Se puede observar que las aleaciones están constituidas por elementos metálicos en estado elemental (estado de oxidación nulo), por ejemplo Fe, Al, Cu, Pb. Pueden contener algunos elementos no metálicos por ejemplo P, C, Si, S, As. Para su fabricación en general se mezclan los elementos llevándolos a temperaturas tales que sus componentes se fundan. Sustancia compuesta por dos o más metales. Las aleaciones, al igual que los metales puros, poseen brillo metálico y conducen bien el calor y la electricidad, aunque por lo general no tan bien como los metales por los que están formadas. Las sustancias que contienen un metal y ciertos no metales, particularmente las que contienen carbono, también se llaman aleaciones. La más importante entre estas últimas es el acero. El acero de carbono simple contiene aproximadamente un 0,5% de manganeso, hasta un 0,8% de carbono, y el resto de hierro (2)

CLASIFICACIÓNES

Composición: Esta clasificación tiene en cuenta cual es el elemento que se halla en mayor proporción (aleaciones ferrosas, aleaciones base cobre, etc.). Cuando los aleantes no tienen carácter metálico suelen hallarse en muy pequeña proporción, mientras que si únicamente se mezclan metales, los aleantes pueden aparecer en proporciones similares al metal base.

Número de elementos: Atendiendo a este criterio se pueden distinguir aleaciones binarias como el cuproníquel, ternarias (alpaca)... hay aleaciones en las que intervienen un elevado número de elementos químicos, si bien en pequeñas cantidades.

ACEROS SIMPLES: Los aceros simples, se denominan también aceros al carbono porque no contienen ningún otro componente excepto a nivel de impurezas. Cuando se añaden intencionadamente otros componentes para modificar alguna propiedad se habla de aceros aleados. Estos aceros simples tienen poca resistencia a la corrosión y a la oxidación, son difíciles de templar sin que se produzcan pequeñas fracturas y además resisten mal los impactos. Los aceros simples se pueden definir así.

Aleación hierro con carbono con un contenido de éste último en el rango de 0.02 hasta el 2% con pequeñas cantidades de otros elementos que se consideran como impurezas tales como P, S, Mn, Cu, Si, etc.

Los aceros simples se clasifican de acuerdo a su contenido de carbono en:

Aceros de bajo carbono Aceros de medio carbono y Aceros de alto carbono

Cada uno de los grupos anteriores tiene características bien definidas como se muestra a continuación:

Aceros de bajo carbono (0.02<%C<0.3)

Son dúctiles Soldables No se pueden tratar térmicamente Poseen una resistencia mecánica moderada

Aceros de medio carbono (0.3<%C<0.65)

Son templables (Se pueden someter a temple y revenido) Poseen buena resistencia mecánica Ductilidad moderada Baratos

Aceros de alto carbono (%C>0.8)

Son templables Duros y resistentes al desgaste Difíciles de soldar Poco tenaces Baratos

Entre las principales aplicaciones de los aceros simples se pueden mencionar a las siguientes:

Estructuras Elementos de máquinas (Ejes, resortes, engranes, etc.) Tornillos Herramientas de mano.(3)

ACEROS ALEADOS.

Los aceros aleados son aceros simples a los que se les agrega de manera intencional ciertos elementos de aleación, entre los que se pueden mencionar a los siguientes: cromo, molibdeno, níquel, tungsteno, vanadio, silicio, manganeso, etc., debiendo ser la suma de todos los elementos antes mencionados menor o igual al 5 %.

Los objetivos perseguidos son los siguientes:

Aumentar la resistencia mecánica Mejorar su templabilidad Aumentar su resistencia a la corrosión y a la oxidación

Clasificación de los Aceros Aleados

Aceros en los que tiene una gran importancia la templabilidad:

Acero de gran resistencia Acero de gran segmentación Acero de muelle Acero de indeformable

Aceros de construcción:

Aceros de gran resistencia Aceros de gran segmentación Aceros de muelle Aceros de nitruración Aceros de resistencia de desgastes Aceros para imanes

Aceros de herramientas:

Aceros rápido Aceros de corte no rápido Aceros para trabajo de choque Aceros resistente Aceros inoxidables y resistentes al calor. (5)

ACEROS INOXIDABLES.

Son básicamente aleaciones Fe-Cr ó Fe-Cr-Ni con un contenido de al menos 10% de cromo y el menor contenido posible de carbono y que poseen una buena resistencia a la corrosión y a la oxidación conferida por una capa de óxido de cromo que se forma sobre su superficie y que origina la pasivación de ésta.

Los aceros inoxidables se clasifican de acuerdo a la microestructura que se obtener en ellos, tal y como se muestra enseguida:

Aceros inoxidables martensíticos Aceros inoxidables ferriticos y Aceros inoxidables austeníticos

A continuación se mencionan las principales características de cada una de las familias de aceros antes mencionadas:

Aceros Inoxidables Martensíticos: En los aceros inoxidables martensíticos, el carbono está en una concentración tal, que permite la formación de austenita a altas temperaturas, que a su vez se transforma en martensita durante el enfriamiento. La martensita es una fase rica en carbono, frágil y extraordinariamente dura. Los aceros inoxidables martensíticos tienen la característica común de ser magnéticos y endurecibles por tratamiento térmico, presentando cuando templados una microestructura acicular (en forma de agujas). Es importante observar que estos aceros son normalmente producidos por la industria siderúrgica en estado recocido, con ductilidad razonablemente buena. Solamente después de templados serán muy duros y poco dúctiles.

Pero es precisamente en esta condición (templados), que serán resistentes a la corrosión.

Poseen un contenido de cromo entre el 12 y 14 %. El contenido de carbono no excede de 0.4 %. Son magnético Son tratables térmicamente (Temple y revenido) Poseen regular resistencia a la corrosión y a la oxidación. Son los más económicos dentro de los aceros inoxidables Según AISI-NOM se identifican mediante un 4 seguido de dos dígitos.

Aceros Inoxidables Ferríticos. Los aceros inoxidables ferríticos también son magnéticos. A pesar de tener una menor cantidad de carbono que los martensíticos, se tornan parcialmente austeníticos a altas temperaturas y consecuentemente precipitan martensita durante el enfriamiento. Puede decirse que son parcialmente endurecibles por tratamiento térmico. Los aceros inoxidables ferríticos contienen, de un modo general, un tenor de cromo superior al de los martensíticos. Este aumento en la cantidad de cromo mejora la resistencia a la corrosión en diversos medios, pero sacrifica en parte otras propiedades, como la resistencia al impacto. (4)

Poseen un contenido de cromo entre el 15 y 25 %. El contenido de carbono no debe exceder de 0.1 %. Poseen buena resistencia a la corrosión y a la oxidación. No son tratables térmicamente Endurecibles mediante trabajo en frío Son magnéticos.

Los aceros inoxidables austeníticos: no son magnéticos y no pueden ser endurecidos por tratamiento térmico. Son muy dúctiles y presentan excelente soldabilidad. El inoxidable austenítico más popular es el Tipo 304, que contiene básicamente 18% de cromo y 8% de níquel, con un tenor de carbono limitado a

un máximo de 0,08%. Tiene gran aplicación en las industrias químicas, farmacéuticas, de alcohol, aeronáutica, naval, uso en arquitectura, alimenticia, y de transporte. Es también utilizado en cubiertos, vajillas, piletas, revestimientos de ascensores y en un sin número de aplicaciones.

Poseen entre el 15 y 25 % de cromo También contienen níquel en un rango de 7 al 15 %. Y el contenido de carbono no debe exceder de 0.08 % Son no magnéticos No son tratables térmicamente Son endurecibles mediante trabajo en frío Son caros Se identifican mediante un 3 seguido de 2 dígitos, y los que contienen

manganeso mediante un 2 seguido de 2 dígitos. Las principales aplicaciones de los aceros inoxidables son: Tuberías Recipientes de proceso Válvulas Cuchillería Resortes Artículos de ornato, etc.

ACEROS PARA LAS HERRAMIENTAS Y DADOS.

Son otro grupo importante de aceros y como su nombre lo indica se utilizan fundamentalmente para la fabricación de herramientas que se utilizan para darle forma a otros materiales. Los principales elementos de aleación de los aceros para herramienta son: carbono, tungsteno, molibdeno, manganeso, vanadio, níquel, cobalto etc. (5)

Los aceros para herramienta deben mostrar las siguientes cualidades:

Deben poseer una alta dureza y resistencia al desgaste.

También deben mostrar una excelente templabilidad.

Deben sufrir una deformación mínima durante el tratamiento térmico.

Deben retener su dureza a altas temperaturas (dureza al rojo).

Aceros para trabajo en frío.

Los cuales a su vez se dividen en:

Aceros templables en agua y que se identifican con la letra W.

Aceros templables en aceite identificables con la letra O.

Los aceros templables al aire que se identifican con la letra A.

Los aceros de alto cromo- alto carbono que se utilizan para la fabricación de troqueles que se identifican con la letra D.

Aceros resistentes al impacto. Identificables con la letra S.

Aceros para trabajo en caliente que se identifican con la letra H.

Los aceros rápidos o aceros alta velocidad que pueden ser al tungsteno y al molibdeno, identificándose los primeros con la letra W y los segundos con la letra M.

Principales tipos de aceros de herramientas.

Aceros al carbono: para la fabricación de herramientas para los usos más diversos, se emplean aceros sin elementos de aleación con porcentajes de carbono variables de 0.50 a 1.40%.

Para herramientas que deban tener gran tenacidad como martillos y picas; se emplean medios contenidos en carbono 0.50 a 0.70%.

Para herramientas de corte como brocas, cuchillas, y limas; calidades intermedias de 0.70 a 1%. Para conseguir en cada caso la máxima dureza, deben ser templados en agua.

Aceros rápidos: la característica fundamental de estos aceros es conservar su filo en caliente, pudiéndose trabajar con las herramientas casi a l rojo (600º) sin disminuir su rendimiento. Algunas composiciones típicas de los aceros rápidos son: C = 0.75%, W = 18%, Cr = 4% y V = 1% ; otra C = 0.75%, W = 18%, Co = 4% y V = 1.25%.

Aceros indeformables: reciben este nombre los aceros que en el temple no sufren casi deformaciones y con frecuencia después del temple y revenido quedan con dimensiones prácticamente idénticas a las que tenían antes del tratamiento.

Esto se consigue empleando principalmente el cromo y el manganeso como elementos de aleación. Estos aceros templan con un simple enfriamiento al aire o en aceite. Composiciones típicas: C = 2% y Cr = 12%; C = 1% y Cr = 5% y otra C = 1% y Mn = 1%.

Aceros al corte no rápidos: se agrupan varios aceros aleados, principalmente con cromo y wolframio, muy empleados para la fabricación de herramientas de corte que no deben trabajar en condiciones muy forzadas. Pueden considerarse

como unas calidades intermedias entre los aceros rápidos y los aceros al carbono, y la mayoría de herramientas fabricadas con ellos suelen quedar con durezas comprendidas entre 60 y 66 Rockwell-C. (6)

(7)

(8)

ALEACIONES NO FERROSAS.

El material no ferroso más usado en la actualidad es el aluminio y las aleaciones que forma con los siguientes elementos: Cu, Mg, Ni, Si, Zn, Li, etc. Mostrando las siguientes. (9)

Características:

Buena resistencia a la corrosión debida a la formación de una capa protectora.

Ligero con una densidad de 2.7 g/cm3. Fácil de reciclar (principalmente el aluminio puro). Buena relación resistencia/peso. (10)

Sus principales aplicaciones son:

Conductores eléctricos. Componentes para avión. Envases para alimentos. Cancelería. Diversos componentes automotrices.

El cobre es otro importante metal de uso corriente en ingeniería, sus principales elementos de aleación son:

Estaño, para constituir al bronce. Zinc, formando el latón. Níquel constituyendo los cuproníqueles.

Sus principales características son:

Es buen conductor eléctrico. Posee buena resistencia a la corrosión. Es dúctil y fácil de soldar. Posee una resistencia mecánica moderada.

Sus principales aplicaciones son:

Conductores eléctricos. Resorte. Tubería. Artesanías. Engranes. Cerraduras. (11)

Otro metal con cada día mayor número de aplicaciones es el zinc, el cual es muy abundante en nuestro país; sus principales elementos de aleación son: aluminio, magnesio y el cobre. Sus principales características son:

Buena resistencia a la corrosión. Económico. Funde a bajas temperaturas aleado con otros elementos. (12)

ALUMINIO Y ALEACIONES DE ALUMINIO.

Aluminio, de símbolo Al, es el elemento metálico más abundante en la corteza terrestre. Su número atómico es 13 y se encuentra en el grupo 13 de la tabla periódica. (13)

Propiedades:

El aluminio es un metal plateado muy ligero. Su masa atómica es 26,9815; tiene un punto de fusión de 660 ºC, un punto de ebullición de 2.467 ºC y una densidad relativa de 2,7. Es un metal muy electropositivo y muy reactivo. Al contacto con el aire se cubre rápidamente con una capa dura y transparente de óxido de aluminio que resiste la posterior acción corrosiva. Por esta razón, los materiales hechos de aluminio no se oxidan. El metal reduce muchos compuestos metálicos a sus metales básicos. Por ejemplo, al calentar termita (una mezcla de óxido de hierro y aluminio en polvo), el aluminio extrae rápidamente el oxígeno del óxido; el calor de la reacción es suficiente para fundir el hierro. Este fenómeno se usa en el proceso Goldschmidt o Termita para soldar hierro.

Aplicaciones:

Un volumen dado de aluminio pesa menos que 1/3 del mismo volumen de acero. Los únicos metales más ligeros son el litio, el berilio y el magnesio. Debido a su elevada proporción resistencia-peso es muy útil para construir aviones, vagones ferroviarios y automóviles, y para otras aplicaciones en las que es importante la movilidad y la conservación de energía. Por su elevada conductividad térmica, el aluminio se emplea en utensilios de cocina y en pistones de motores de combustión interna. Solamente presenta un 63% de la conductividad eléctrica del cobre para alambres de un tamaño dado, pero pesa menos de la mitad. Un alambre de aluminio de conductividad comparable a un alambre de cobre es más grueso, pero sigue siendo más ligero que el de cobre. El peso tiene mucha importancia en la transmisión de electricidad de alto voltaje a larga distancia, y actualmente se usan conductores de aluminio para transmitir electricidad a 700.000 voltios o más.

El metal es cada vez más importante en arquitectura, tanto con propósitos estructurales como ornamentales. Los perfiles, las contraventanas y las láminas de aluminio constituyen excelentes aislantes. Con el frío, el aluminio se hace más resistente, por lo que se usa a temperaturas criogénicas. El papel de aluminio de 0,018 cm de espesor, actualmente muy utilizado en usos domésticos, protege los alimentos y otros productos perecederos. La resistencia a la corrosión al agua del mar también lo hace útil para fabricar cascos de barco y otros mecanismos acuáticos.

Se puede preparar una amplia gama de aleaciones recubridoras y aleaciones forjadas que proporcionen al metal más fuerza y resistencia a la corrosión a las temperaturas elevadas, algunas de las nuevas aleaciones pueden utilizarse como planchas de blindaje para tanques y otros vehículos militares.

Aleaciones en aluminio para fundición en arena:

La mayor parte de las aleaciones están basadas en sistemas de aluminio-cobre o aluminio-silicio, con adiciones para mejorar las características de fundición o de servicio. Entre las aleaciones aluminio-cobre, la que contiene 8% de cobre ha sido

usada por mucho tiempo como la aleación para fines generales, aunque las adiciones de silicio y hierro, mejoran las características de la fundición por que la hacen menos quebradiza en caliente; la adición de zinc, mejora su maquinabilidad.

Las aleaciones con 12% de cobre son ligeramente más resistentes que las de 8%, pero considerablemente menos tenaces.

Las aleaciones de aluminio- silicio son de gran aplicación por sus excelentes cualidades para la fundición y su resistencia a la corrosión; no son quebradizas en caliente y es fácil obtener con ellas fundiciones sólidas en secciones gruesas o delgadas, la más comúnmente utilizada es la que contiene 5% de silicio, se solidifica normalmente con una gruesa estructura hipereutéctica que se modifica antes de fundirse por la adición de una pequeña cantidad de sodio para darle una estructura fina eutéctica de mayor resistencia mecánica y tenacidad, el contenido de hierro debe ser bajo para evitar la fragilidad.

Las aleaciones de aluminio-magnesio son superiores a casi todas las otras aleaciones de fundición de aluminio en cuanto a resistencia, corrosión y maquinabilidad; además de excelentes condiciones de resistencia mecánica y ductilidad.

Aleaciones para fundición en moldes permanentes.

El empleo mayor se encuentra en los émbolos para motores de combustión; es conveniente que sean ligeros, de baja dilatación térmica y de buenas propiedades a temperaturas elevadas.

Aleaciones para fundición a presión.

Deben poseer una fluidez considerable y no deben ser quebradizas en caliente, debe conservarse baja la absorción de hierro.

Designaciones de las aleaciones de aluminio.

Se designan con un número de 4 dígitos de acuerdo con el sistema adoptado por la Aluminium Association. El primer digito indica el tipo de aleación, de acuerdo con el elemento principal. El segundo indica las aleaciones especificas en la aleación, los dos últimos indican la aleación especifica de aluminio o la pureza de éste.

La designación del temple indica el tratamiento que ha recibido la aleación para llegar a su condición y propiedades actuales. El temple se indica con las letras: O(recocidas), F(tal como fue fabricada), H(trabajada en frío) o T.

Las aleaciones de aluminio forjado se dividen en dos clases: endurecidas y reforzadas solo con trabajo en frío y las que deben sus propiedades mejoradas al tratamiento térmico.

Las aleaciones más importantes endurecibles al trabajarlas son el aluminio comercialmente puro (1100) o la aleación con 1.25% de manganeso(3003); las cuales pueden endurecerse con trabajo en frío, pero no se someten a tratamiento térmico.

Las aleaciones del tipo duraluminio son de alta resistencia mecánica, se trabajan con facilidad en caliente. Se debe someter a trabajo en frío prolongado después de transcurridas unas cuantas horas del temple por inmersión, donde la resistencia a la corrosión es máxima.

La mayoría de las aleaciones tratables térmicamente son menos resistentes a la corrosión.

Muchas de las aleaciones susceptibles de tratamiento térmico se encuentran en forma de lámina o con un recubrimiento de aluminio de gran pureza o de aleación resistente a la corrosión en cada lado; estos productos se conocen como aleaciones alclad con excelente resistencia a la corrosión.

Un nuevo tipo de producto de aluminio forjado, denominado APM, tienen resistencia mecánica a temperaturas elevadas, estabilidad y resistencia al escurrimiento plástico, superiores a las de cualquier aleación conocida de aluminio. Es un cuerpo compacto de polvo fino de aluminio de alta pureza con óxido de aluminio.

Tratamiento térmico.

El recocido intermedio para aliviar los esfuerzos producidos por el trabajo en frío, se hace a una temperatura de 343ºC a 400º c. Las aleaciones tratables térmicamente se trabajan mejor en frío cuando se encuentran en el estado de templadas por inmersión después del tratamiento térmico (400 a 427ºC calentamiento- 260ºC enfriamiento).

Las aleaciones tratables térmicamente deben sufrir un tratamiento térmico: uno a temperatura elevada y otro a temperatura baja, la cual puede darse espontáneamente a la temperatura ambiente en algunas aleaciones y se conoce como envejecimiento natural, pero en otras aleaciones tiene que efectuarse a una temperatura un tanto elevada; envejecimiento artificial.

Maquinado.

El aluminio puro y las aleaciones de aluminio-manganeso son duros para maquinar, a no ser que se empleen herramientas especiales con mayor ángulo de salida que el acostumbrado para el acero. Las herramientas duras de carburo cementado son esenciales para el aluminio-silicio. Las aleaciones que contienen cobre y las forjadas tratadas térmicamente tienen buena maquinabilidad.

Remachado.

Se usan remaches de composición semejante a la del metal base, los remaches grandes pueden colocarse a veces en caliente a la temperatura de su tratamiento de solución, dependiendo el que se produzca un temple efectivo del contacto con las herramientas y con el metal circundante.

Soldadura.

Se utilizan los métodos de fusión o resistencia; la mayor parte de las aleaciones de colada pueden soldarse, pero se necesita experiencia para vencer el peligro de ocasionar las deformaciones y grietas que resultan de la contracción térmica. La soldadura debe preceder el tratamiento térmico; la varilla o electrodo usado para soldar, por lo general, debe ser de la misma composición que la aleación.

Resistencia a la corrosión.

El aluminio y su mayoría de aleaciones resisten perfectamente a la corrosión atmosférica ordinaria y pueden usarse sin recubrimiento protector. El metal puro es más resistente al ataque; un recubrimiento podría ser el tratamiento de anodización. (14)

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MAGNESIO [16]

El magnesio es el elemento químico de símbolo Mg y número atómico 12. Su masa atómica es de 24,305 u. Es el séptimo elemento en abundancia constituyendo del orden del 2% de la corteza terrestre y el tercero más abundante disuelto en el agua de mar. El ion magnesio es esencial para todas las células vivas. El metal puro no se encuentra en la naturaleza. Una vez producido a partir de las sales de magnesio, este metal alcalino-térreo es utilizado como un elemento de aleación.

[17]

Aleaciones de magnesio

Las aleaciones de magnesio son muy fáciles de mecanizar, pueden ser conformados y fabricados por la mayoría de los procesos de trabajado de metales. A temperatura ambiente, el magnesio se endurece por trabajado rápidamente, reduciendo la conformabilidad en frío; de este modo, el conformado en frío está limitado a deformación moderada o curvado por rodillo de gran radio.

Las fundiciones de las aleaciones de magnesio son dimensionalmente estables hasta aproximadamente los 95°C. Algunas fundiciones de aleación magnesio-aluminio-zinc pueden experimentar envejecimiento permanente si se usan por encima de esta temperatura por largos períodos. Las coladas de molde permanente (permanent mold-casting) son tan resistentes como las de molde de arena (sand-casting), y pueden proporcionar tolerancias dimensionales más ajustadas, con mejor terminación superficial. Las aplicaciones típicas de la colada por gravedad son componentes de motores de aviación y llantas de vehículos de competición.

El diseño de partes de magnesio por colada inyectada sigue los mismos principios establecidos para otros metales. Las máximas propiedades mecánicas en una aleación típica son desarrolladas en un rango de espesor de pared entre 1,9 y 3,8 mm. Carcazas de herramientas a motor y sierras de dientes articulados, palancas, mandos y bastidores autoportantes son aplicaciones típicas de la colada inyectada.

El magnesio es fácil de trabajar en caliente, por lo que usualmente requiere menos etapas de forjado que otros metales. Curvado, calado y terminado son usualmente las únicas operaciones que se necesitan. Una típica aplicación del forjado de magnesio son los anillos de acoplamiento en fuselajes de misiles.

Las formas usuales de extrusión incluyen perfiles redondos, cuadrados, rectangulares y hexagonales; ángulos, vigas y canales; y una variedad de tubos. Ejemplos de extrusiones de magnesio son bastidores de carga y estructurales para cubiertas militares. [18]

[19]

Cobre [20]

En esta página podrás descubrir las propiedades químicas del cobre e información sobre el cobre y otros elementos de la tabla periódica como plata, níquel, zinc o escandio. También aprenderás para qué sirve el cobre y conocerás

cuales sus usos a través de sus propiedades asociadas al cobre como su número atómico o el estado habitual en el que se puede encontrar el cobre.

[21]

Aleaciones de cobre [22]

Níquel [23]

El níquel es un metal muy importante dentro de la ingeniería y sus características son: gran resistencia a la corrosión y a la oxidación a alta temperatura, gran capacidad de trabajado, buenas propiedades mecánicas, forma soluciones solidas tenaces y dúctiles, es de color blanco, es moldeable gracias a su estructura cristalina ccc, tiene alta densidad (8,9) se lo utiliza como recubrimiento para piezas sometidas a desgaste y corrosión. La resistencia a elevadas temperaturas, ductilidad y tenacidad a bajas temperaturas son las características de un níquel forjado, por otro lado el níquel fundido es exclusivamente utilizado para piezas resistentes a la corrosión. Entre las clases de níquel que se encuentran en el mercado se tiene:

Níquel A.- Material básico con un contenido mínimo de 99% de níquel con contenido de cobalto, utilizado en equipos de procesamiento en industrias químicas y de jabón, para construir hervidores encamisados, evaporadores, bobinas de calentamiento, etc. El níquel fundido comercial contenido aproximadamente 2% de silicio para mejorar la fluidez y la capacidad de fundición.

Níqueles D y E.- Con composición aproximada del níquel A pero con inclusión de manganeso en un 4.5 y 2%. Con la adición de manganeso se mejora a elevadas temperaturas la resistencia al ataque atmosférico. El níquel D se utiliza en electrodos para bujías, pernos refractarios para calderas de vapor, tubos de ignición.

Duraniquel.- Aleación de níquel-aluminio forjada con características: endurecedle por envejecimiento, resistente a la corrosión, se utiliza para

construir resortes para ropa y armazones ópticos, para anzuelos, piezas de aparejos de pescar.

Permaniquel.- Aleación al alto níquel templadle por envejecimiento, con buena conductividad eléctrica y térmica, mejores propiedades magnéticas.

Aleaciones de NIQUEL. [24]

Son aleaciones NO ferrosas, con matriz en NIQUEL. Excepcional resistencia a la corrosión y las altas temperaturas.

Propiedades magnéticas.

Mejora las propiedades mecánicas de los elementos que lo constituyen. Ej. “MONEL”. “Las aleaciones de níquel buscan mejorar propiedades específicas. A continuación hay un enlace en el cual se observa que propiedades puede ayudar a mejorar cada elemento dentro de la aleación”.

Níquel y cobre

En esta aleación hay bajo níquel (2 a 13%Ni), cuproníqueles (de 10 a 30% Ni), aleaciones para monedas (25% Ni), aleaciones de resistencia eléctrica controlada (45%Ni), aleaciones no magnéticas (hasta 60% Ni), aleaciones de alto níquel (más de 50%Ni). A estas

Aleaciones se la denominan Monel, tiene elevada resistencia mecánica, soldabilidad, excelente resistencia a la corrosión, tenacidad, excelente rendimiento en la exposición al agua de mar o salobre en condiciones de alta velocidad.

Hierro, níquel y cromo

Son aleaciones resistentes al calor (de 40 a85% Ni), Aleaciones de resistencia eléctrica controlada (de 35 a 60% Ni), Súper aleaciones a base de hierro (de 9 a 26% Ni),

Aceros inoxidables (de 2 a 25% Ni), Supe aleaciones en base de hierro (de 0.2 a 9% Ni), Aceros martensítico de alto níquel (18%Ni).

Níquel, cromo, molibdeno y hierro

Se utiliza para aleaciones reforzadas por solucione en base de níquel (de 40 a 80%Ni),

Para aleaciones reforzadas por precipitación en base de níquel (de 40 a 90%Ni).

Estas aleaciones se crearon principalmente para el servicio en ambientes altamente corrosivas, muchas de ellas poseen buena resistencia a la oxidación, y algunas tienen una resistencia mecánica útil hasta 1093 grados centígrados.

SUPERALEACIONES

Las superlaciones son importantes en aplicaciones de alta temperatura de ahí que también sean conocido como aleaciones resistentes al calor o como de alta temperatura. Las aplicaciones principales de las súper aleaciones se encuentran en los motores a chorro y en las turbinas de gas otras aplicaciones son motores reciprocantés, motores a reacción, en herramientas y dados para el trabajo en caliente de los metales y en las industrias, nuclear, química y petroquímica en general las superlaciones tienen una buena resistencia a la corrosión a la fatiga mecánica y térmica al impacto mecánico y térmico a la fluencia y a la erosión a temperaturas elevadas

Estas aleaciones se conocen como supe aleaciones base hierro, base cobalto o base níquel contienen níquel, cromo, cobalto y molibdeno como los principales

elementos de aleación otros elementos de aleación son el aluminio, el tungsteno y el titanio. En general las súper aleaciones se identifican mediante nombres comerciales o mediante sistemas de numeración especial y se disponen en una variedad de formas.

a) SUPERALEACIONES BASE HIERRO.- Generalmente contiene de 32% a 67% de hierro de 15 a 22 % de cromo y de 9 a 38 % de níquel. Las aleaciones comunes de este grupo son los correspondientes a la serie Incoloy

b) LAS SÚPER ALEACIONES BASE COBALTO generalmente contiene de 35% de cobalto a 65% de cobalto de 19 a 30 % de cromo y hasta un 35 % de níquel .El cobalto (Co) es un metal color blanco que se parece al níquel , no son tan resistentes como las de níquel pero conservan su resistencia a temperaturas más elevadas

c) LAS SÚPER ALEACIONES BASE NÍQUEL son las súper aleaciones más comunes , estando en una amplia variedad de composiciones la proporción de níquel va desde 38 a 76 % también contiene hasta 27% de cromo y 20% de cobalto las aleaciones comunes de este grupo son las series Hastelloy , Inconel , Nimonic , Rene , Udiment , Astroloy y Waspaloy

d) TITANIO Y ALEACIONES DE TITANIO.- Son muy costosas tienen elevada resistencia a peso y a la corrosión a temperaturas ambientes y elevadas sus aplicaciones son en aeronaves , componentes de motores , autos de carrera en la industria química y petroquímica , aplicaciones marinas , cascos de submarino el titanio no aleado es conocido como titanio puro y este tiene una gran resistencia a la corrosión

Tabla 1.- Propiedades y aplicaciones típicas de súper aleaciones en base de níquel [25]

POLIMEROS

Los plásticos son materiales poliméricos y tienen moléculas extremadamente grande (macromoléculas) los productos de consumo e industriales son fabricados de polímeros incluyen recipientes para alimentos y bebidas, empaques anuncios, artículos domésticos , lentes , engranes productos electrónicos carrocerías y partes automotrices debido a ello se han mejorado las propiedades para obtener las siguientes ventajas

a) Resistencia a la corrosión y a los productos químicos b) Baja conductividad eléctrica y térmica c) Baja densidadd) Elevada relación resistencia a peso especialmente cuando es reforzado e) Reducción de ruido f) Amplia selección de colores y transparencias g) Facilidad de manufactura y posibilidades de diseño complejos h) Costo relativamente bajos

El conjunto más común es la celulosa y mediante reacciones químicas se modifica está convirtiéndola en acetato de celulosa que se usa para fabricar películas fotográficas (celuloide ) hoja de empaque y fibras textiles en nitrato de celulosa para plásticos y explosivos en rayón (una fibra textil de celulosa ) , barnices (primer polímero sintético )

ESTRUCTURAS DE LOS POLIMEROS

Se suelen considerar dos niveles, estructura química y estructura física. La estructura química se refiere a la construcción de la molécula individual y la estructura física al ordenamiento de unas moléculas respecto a otras.

Son moléculas de cadena larga ( conocidas como macromoléculas o moléculas gigantes ) que se forman por polimerización esto es por enlace y enlace cruzado de diferentes monómeros (bloque constructivo básico de un polímero ) el termino polímero significa muchos ‘’meros’’ la mayor parte de los monómeros son materiales orgánicos en los cuales los átomos de carbono están unidos por uniones covalentes ( compartiendo electrones ) con otros átomos como hidrogeno oxígeno y nitrógeno flúor cloro silicio y azufre .

ESTRUCTURA QUIMICA

Tipo de átomos en la cadena principal y sustituyentes

En los polímeros la unión entre monómeros se realiza siempre mediante enlaces covalentes los átomos de carbono presentan una configuración sp^3 por tanto sus orbitales se dispondrán formando un tetraedro en torno al átomo de carbono

y el ángulo de enlace de dos carbonos consecutivos será de aproximadamente de 109 grados

Fig 1.-Estructurad de diferentes polimeros [26]

PROPIEDADES FÍSICAS

Estado amorfo y estado cristalino

Los términos cristalino y amorfo se utilizan para indicar las regiones ordenadas y desordenadas de los polímeros, respectivamente, en estado sólido algunos polímeros son completamente amorfos, otros son semicristalinos y, dependiendiendo de las condiciones de cristalización un polímero con capacidad de cristalizar puede ser amorfo o semicristalino.

Cristalinidad y comportamiento térmico. El concepto de cristalinidad de un polímero no es similar al que se utiliza en materiales metálicos o cerámicos. Estos compuestos son muy cristalinos y presentan un gran orden a larga distancia. Este

no suele ser el caso de la mayoría de los materiales poliméricos donde el orden principal es en el empaquetamiento entre cadenas poliméricas.

Fig 2.-Sistemas amorfo (a) , semicristalino (b)y cristalino (c) [27]

TEMPERATURA DE TRANSICION VITREA Y TEMPERATURA DE FUSION

En el estado líquido o fundido las moléculas del polímero se encuentran por lo general ovilladas si no hay fuerza externa que las obligue a cambiar de dirección si la energía disponible es suficiente las moléculas podrán moverse y los átomos de las cadenas podrán rotar alrededor de los ángulos de enlace produciéndose cambios de conformación

Fig. 3.-Variación del volumen especifico en función de la temperatura para a)un polímero cristalino y b) un polímero amorfo [28]

APLICACIONES DE LOS POLÍMEROS

La resistencia al impacto (caracterizado mediante el ensayo Charpy); por encima de Tg son mucho más plásticos (menos frágiles), por lo que pueden soportar mejor los golpes sin romperse. La fatiga ya que los polímeros pueden experimentar fallos en condiciones de esfuerzos cíclico. La resistencia a la torsión es la energía requerida para torcer una probeta normalizada y está relacionada con la resistencia a la tracción. Por último, la resistencia química y a la degradación es un parámetro muy importante ya que puede excluir el uso de un polímero u ocasionar un fallo. Generalmente depende de la resistencia química intrínseca del polímero y del medio al que será expuesto.

ADITIVOS EN LOS PLÁSTICOS.

Un plástico se compone por la combinación de sustancias monoméricas o poliméricas, con materiales añadidos a la mezcla – aditivos - , siendo usado un polímero raramente de forma pura o natural.

Siendo un aditivo cualquier material agregado a la sustancia polimérica que persigue una serie de finalidades determinadas por los requerimientos del producto a obtener.

En lo general se agrega durante la etapa del proceso llamada formación mezclándose el aditivo de manera homogénea una vez terminada la polimerización; aunque otros se puede agregar durante la etapa de transformación del polímero.

Encontramos dos tipos de aditivos que se agregan a un polímero siendo estos denominados como básicos y complementarios.

Los básicos son los indispensables para obtener un compuesto – estabilizadores térmicos, lubricantes, etc. – durante el proceso de polimerización.

Los complementarios son aquellos incorporados a un compuesto a fin de conferir determinadas características o propiedades – modificadores de impacto, cargas, filtro UV, retardante, pigmentos, etc.

La utilidad para el diseñador es conocer el comportamiento y las posibilidades de los materiales en su aplicación en desarrollo de productos. Para esto debemos conocer algunos de los aditivos y sus efectos sobre el polímero al ser incluido en su composición. [29].

Para mejorar las propiedades de los distintos tipos de plásticos se utiliza una gama de aditivos: para ablandarlos, colorearlos, facilitar su procesamiento y hacerlos más duraderos.  Actualmente, no sólo hay muchísimos tipos distintos de plástico, sino que, gracias a los aditivos, los productos pueden hacerse rígidos o flexibles, opacos, transparentes, coloreados, aislantes o conductores, resistentes al fuego, etc.

Lista de aditivos:

Antimicrobianos/Bioestabilizadores Antioxidantes Agentes antiestáticos Plastificantes biodegradables Agentes de soplado Lubricantes externos Llenadores/Extendedores Retardantes de llama Fragancias Estabilizadores de calor

Modificadores por impacto Lubricantes internos Estabilizadores ligeros Pigmentos Plastificantes Catalizadores de proceso Refuerzos. [30].

¿Cómo se hacen los plásticos?

En un principio, la mayoría de los plásticos se fabricaban a partir de resinas de origen vegetal, como la celulosa (del algodón), el furfural (de la cáscara de la avena), aceites de semillas y derivados del almidón o del carbón. Actualmente, El 95% de los plásticos se fabrican a partir de derivados del petróleo crudo, los que se transforman en monómeros y luego al polimerizarlos en polímeros. 

Aditivos

Con frecuencia se utilizan aditivos químicos para conseguir una propiedad determinada. Por ejemplo, los antioxidantes protegen el polímero de degradaciones químicas causadas por el oxígeno o el ozono. De una forma parecida, los estabilizadores lo protegen de la intemperie. Los plastificantes producen un polímero más flexible, los lubricantes reducen la fricción y los pigmentos colorean los plásticos. Algunas sustancias ignífugas y antiestáticas se utilizan también como aditivos.

Muchos plásticos se fabrican en forma de material compuesto, lo que implica la adición de algún material de refuerzo (normalmente fibras de vidrio o de carbono) a la matriz de la resina plástica. Los materiales compuestos tienen la resistencia y la estabilidad de los metales, pero por lo general son más ligeros. Las

espumas plásticas, compuestas de plástico y gas, proporcionan una masa de gran tamaño, pero muy ligera. [31].

PROPIEDADES GENERALES Y APLICACIONES DE LOS TERMOPLÁSTICOS.

Son los plásticos más utilizados, se reblandecen con el calor y adquieren formas que se conservan al enfriarse. Pueden fundirse y moldearse varias veces. La mayoría son económicos y fáciles de moldear, se transforman con el calor y adquieren la forma al enfriarse. Pueden fundirse y moldearse varias veces porque sus moléculas no están entrelazadas

Los polímetros termoplásticos se ablandan por la acción del calor y vuelven a endurecerse cuando se enfrían, este proceso puede repetirse indefinidamente. Presentan las siguientes características:      -Es muy fácil para la industria el fabricar objetos con este tipo de plásticos.      -Los objetos fabricados con termoplásticos son baratos.      -Los objetos ya elaborados se pueden reciclar para formar otros nuevos.      -Cuando se someten a altas temperaturas se degradan      -Son en general blandos y flexibles.       -Se reblandecen con el calor y adquieren formas que se conservan al enfriarse.      -Pueden fundirse y moldearse varias veces gracias a que sus macromoléculas no están entrelazadas.Los termoplásticos de uso general son bastantes económicos y fáciles de procesar. También existen otros plásticos de altas prestaciones que tienen propiedades más exclusivas, como una mayor resistencia mecánica, soportan mayores temperaturas, tienen mayor transferencia o resistencia mecánica. [32].

Propiedades de los materiales termoplásticos

1. Pueden derretirse antes de pasar a un estado gaseoso.2. Permiten una deformación plástica cuando son calentados.3. Son solubles en ciertos solventes.4. Se hinchan ante la presencia de ciertos solventes.5. Buena resistencia al fenómeno de fluencia.

Ejemplos y aplicaciones de materiales termoplásticos:

Polietileno de alta presión como material rígido aplicado para cubiertas de máquinas eléctricas, tubos, etc..

Polietileno de baja presión como material elástico usado para el aislamiento de cables eléctricos, etc..

Poliestireno aplicado para aislamiento eléctrico, empuñaduras de herramientas...

Poliamida usada para la fabricación de cuerdas, correas de transmisión, etc...

PVC o cloruro de polivinilo para la fabricación de materiales aislantes, tubos, envases, etc...

Ejemplos de adhesivos termoplásticos:

Acrilatos Cianoacrilatos Epoxy curados mediante radiación ultravioleta Acrilatos curados mediante radiación ultravioleta

Ahora que ya conoces a los termoplásticos ¿sabías que la mayoría de envases que contienen bebidas refrescantes están fabricados con materiales termoplásticos? [33].

PROPIEDADES GENERALES Y APLICACIONES DE LOS PLÁSTICOS TERMOESTABLES

Los alquilos: poseen buenas propiedades aislantes eléctricas, resistente al impacto y estabilidad dimensional, con una baja absorción de agua. [34]

Los aminos: tienen propiedades que dependen de su composición. Son duros y frágiles y resistentes a la abrasión, al escurrimiento plástico y el arco eléctrico. [35]

Los epóxicos: tienen excelentes propiedades mecánicas y eléctricas y buena estabilidad dimensional, fuertes propiedades de adherencia y buena resistencia al calor y a los productos químicos. [36]

Los fenoles: aunque son frágiles, son rígidos y estables dimensional y tienen una elevada resistencia al calor, al agua a la electricidad y a los productos químicos. [37]

Los poliésteres: tiene buenas propiedades mecánicas, químicas y eléctricas. Los poliésteres por lo general se utilizan reforzados con fibras de vidrio (u otras). [38]

Los poliimidas: poseen buenas propiedades mecánicas físicas y eléctricas a temperatura elevadas, también tienen una buena resistencia al escurrimiento plásticos y características de fricción y de desgaste bajas. [39]

Las siliconas: tienen propiedades que dependen de la composición. Generalmente resisten bien la intemperie, poseen excelentes propiedades eléctricas ante una amplia gama de humedad y temperatura y resisten los productos químicos y el calor. [40]

Tabla 1. Aplicación de plásticos termoestables

PLATICOTERMOESTABLE

APLICACIÓN

Alquilos Componentes eléctricos y electrónicosAminos Carcazas de componente domésticos, cubiertas de muebles

de cocina, manijas y tapas de distribuidorEpóxicos Carcazas para motores a reacción, tanques y componentes

estructurales similares, herramientas troquelesFenoles Perillas, manijas, paneles laminados y teléfonos, material de

unión para aglutinar granos abrasivos en las ruedas de esmeril

Poliésteres Embarcaciones, equipaje, sillas, carrocerías automotrices, piscinas y materiales para impregnar tela y papel

Poliimidas Componentes para bombas(cojinetes, sellos, asientos de válvula), conectores eléctricos para uso de altas temperaturas, piezas aeroespaciales, estructuras de alta resistencia al impacto

Siliconas conectores eléctricos que requieren a temperaturas elevadas, juntas para hornos, sellos de calor y material a prueba de agua

1.2.3.4.5.6 Manufactura, ingeniería y tecnología –kalpakjian- 4 taed. Pdf (páginas 194 y 195)

PLÁSTICOS BIODEGRADABLES.

La biodegradabilidad significa que las especies microbianas en el ambiente (es decir, los microorganismos en el suelo y en el agua) degradaran una porción de (o

incluso la totalidad) el material polimérico, bajo las condiciones ambientales adecuadas, y sin producir subproductos tóxicos.

Los productos finales de la degradación de la porción biodegradables del material, son el bióxido de carbono y el agua. Dada la diversidad de constituyentes en los plásticos biodegradables, estos últimos se pueden considerar como materiales compositos; en consecuencia solo una porción de estos plásticos pueden ser verdaderamente biodegradables. [41]

Tipos de plásticos biodegradables

1. El sistema basado en almidones: los gránulos de almidón se procesan en un polvo que se calienta y se convierte en un líquido pegajoso.

2. En el sistema basado en lácticos: el forraje en fermentación produce ácido láctico, que entonces se polimeriza para formar una resina de poliéster.

3. El sistema de fermentación de azucares: se agrega ácidos orgánicos a un material de alimentación de azúcar, la reacción resultante produce un polímero muy cristalino y rígido, mismo que, después de un posterior procesamiento, se comporta de manera similar a los polímeros desarrollados a partir del petróleo.

Aplicaciones típicas:

Utensilios de mesa desechables fabricados de un substituto de cereal, como son granos de arroz a la harina de trigo.

Plásticos fabricados casi totalmente de almidones extraídos de papas, trigo arroz y maíz.

Recipientes para alimentos y bebidas (hechos de almidones de papa, piedra caliza, celulosa y aguas) que se pueden disolver en las atarjeas pluviales y en los océanos sin afectar la visa marina ni la vida silvestre. [42]

RECICLADO.

Los termoplásticos se reciclan volviéndose a fundir y volviéndolos a formar después en otros productos. Esos productos ostentan símbolos de reciclado.

1. PET (polietilen tereftalato)2. HDPE (polietileno de alta densidad)3. V (vinilo)4. LDPE (polietileno de baja densidad)5. PP (polipropileno)6. PS (poliestireno)

7. Otros.

Los Elastómeros.

Son cuerpos plásticos que durante la vulcanización transforma su contenido plástico total o parcial en elástico. Todos los elastómeros para ser considerados como tal deben tener en su monómero dobles enlaces suficientes que al polimerizar queden algunos dobles enlaces en la cadena.

Clasificación de los Elastómeros.

Naturales.- Son básicamente de una misma constitución química, difieren entre si según su procedencia, forma y época de recolección, tratamiento hasta entrega en la factoría y tratamiento posterior de la misma. “El mayor consumo de caucho natural (NR) procede de las plantaciones de Hevea Brasiliensis y en pureza viene clasificado desde el origen” [43].

Sintéticos.- Constituye una rama especial de elastómeros de muy diversa naturaleza, con propiedades intrínsecas muy diferentes unos de otros. Unos, con una molécula que está formada por un solo monómero polimerizado y otros formados por copolimeracion de dos o más monómeros, cuya proporción varia en muchos casos, de acuerdo con las propiedades que se quiera dotar al copolimero.

Progresos Científicos e Industriales.

Pero pocos procesos fueron aportados a este respecto a la industria y fue necesario esperar casi un siglo para que dos descubrimientos fundamentales, la masticación y la vulcanización, dieran paso al impulso de la industria del caucho.

Masticación.- Siendo el caucho un polímero duro resistente a temperatura ambiente, de alto peso molecular, tiene pocas aplicaciones sin masticar y su máxima aplicación es transformándolo en un cuerpo elástico mediante el proceso de vulcanización, para lo que es imprescindible mezclarlo con los ingredientes apropiados.

“La masticación produce la reducción de peso del caucho como consecuencia de la rotura molecular lineal que forma, es el resultado de tres acciones que son: la acción mecánica que se aplica sobre el al pasarlo entre rodillos de acero y palas de mezclador, el calor que esta acción mecánica produce”.[44]

Vulcanización.- Durante este proceso, las moléculas lineales de caucho se unen para formar un reticulado tridimensional, que da lugar a un cambio físico que da lugar a un cambio físico de forma predominante plástica altamente elástica.

Látex.- El látex de caucho es una suspensión coloidal acuosa, en la que el caucho forma partículas esféricas con un diámetro inferior a un micro-milímetro, las partículas de caucho se encuentran en movimiento que se llama movimiento browniano. Para la producción de látex se usa maquinaria mucho más ligera que para el caucho, de menor costo y se emplea menor potencia.

Aplicaciones de los elastómeros.

Neumáticos.- Los neumáticos ocupan un muy destacado primer lugar en el uso del caucho, “a escala mundial se usa el 60% del consumo total del caucho”.[#3]

Bandas Transportadoras.- Las bandas transportadoras se usan tanto para el trasporte continuo de personas como de materiales diversos a distancias que varían desde algunos metros hasta kilómetros.

Correas de Transmisión.- Las correas de transmisión pueden ser de dos tipos planas y trapezoidales (Neopreno).

Tubos y mangueras.- Los tubos son comúnmente de un solo material, en nuestro caso el caucho vulcanizado o elastómero termoplástico, mientras que las mangueras son articulaciones compuestas con varios refuerzos que pueden ser textiles, metálico o mixto.

Cables eléctricos.- Por su gran capacidad como aislante se los usa como recubrimiento para cables eléctricos (Neopreno).

Materiales Cerámicos.

Una definición amplia de materiales cerámicos diría que son sólidos inorgánicos no metálicos producidos mediante tratamiento térmico.

“Son soluciones compuestas y no metálicas enlazadas mediante uniones iónicas y/o covalentes. Son duros y frágiles con baja tenacidad y ductilidad. Son buenos Aislantes eléctricos y térmicos. Tienen altas temperaturas de fusión, alta resistencia al ataque químico, bajo costo y presentan la facilidad de controlar su aspecto”.[45]

Comparados con los metales y plásticos son duros, no combustibles y no oxidables. Pueden utilizarse en ambientes con temperatura alta, corrosivos y tribológicos. En dichos ambientes muchas cerámicas exhiben buenas propiedades electromagnéticas, ópticas y mecánicas.

Constitución de los materiales cerámicos.Están formados por una combinación de fases cristalinas y/o vítreas Se pueden presentar en función de la aplicación como sólido denso, polvo fino, película, fibra, etc.Los hay constituidos por una fase cristalina o una fase vítrea, denominándose Monofásicos Los constituidos por muchos cristales de la misma fase cristalina se denominan poli cristalinos.

Propiedades destacables de los materiales cerámicos.

• Alta temperatura de fusión• Baja densidad• Rigidez, dureza, resistencia estructural• Resistencia a la corrosión• Buenos aislantes térmicos y eléctricos

Aplicación de los Materiales Cerámicos.

Los productos de cerámicas técnicas se utilizan para una amplia variedad de tecnologías:

Aeroespacial: Materiales ligeros de alta resistencia mecánica y de alta temperatura para motores, aviones, revestimientos de lanzadera espacial,...etc

Automatismo: Sensores, componentes de alta temperatura.

Biomédica: Huesos, dientes, materiales de implante.

Óptica/Fotónica: Fibras ópticas, amplificadores laser, lentes, etc

Electrónica: Condensadores, sustratos de circuito integrado, aislantes, etc

Energía: Celdas de combustible sólidas, combustible nuclear

GRAFITO.

El grafito es una forma del carbono con una estructura en capas con planos u hojas basales de átomos de carbono de empaque compacto. La resistencia y la rigidez en el grafito se incrementan con la temperatura. El grafito amorfo se conoce como negro de humo (hollín negro) y es usado como pigmento.

Aunque es frágil, el grafito tiene una elevada conductividad eléctrica y térmica así como una buena resistencia al choque térmico y a las altas temperaturas, una característica del grafito es su resistencia a los productos químicos, por eso es usado en filtros para fluidos corrosivos.

El grafito está disponible en forma comercial en formas cuadradas, rectangulares o redondas en varios tamaños y se clasifican por lo general en orden decreciente de tamaño de grano: industrial, grano fino, microgramo.

Fibras de grafito. Un uso importante del grafito es en fibras en plásticos reforzados.

Espuma de carbono. Un desarrollo reciente es la espuma de carbono microcelular, las aplicaciones posibles incluyen su uso como componentes de refuerzo en estructuras aeroespaciales.

Bolas Bucky. Un desarrollo más reciente es la producción de moléculas de carbono en forma de balones de futbol, estas moléculas esféricas se producen a partir del hollín.

DIAMANTE.

La segunda forma principal del carbono es el diamante, es la sustancia más dura conocida (7000 HK – 8000HK) es frágil y comienza a descomponerse en el aire a aproximadamente 700°c, en entorno no oxidante, resiste altas temperaturas.

El diamante sintético o industrial. Un método para fabricarlo es el someter al grafito a una presión hidrostática de 14 GPa y una temperatura de 3000°c. El diamante sintético es idéntico al natural y tiene propiedades superiores debido a que carece de impurezas.

Un desarrollo más reciente es el carbono similar al diamante (DLC), su conductibilidad eléctrica es 50 veces superior a la del diamante natural, y es 10 veces más resistente al daño por láser.

Sus aplicaciones. Material de herramienta de corte, como abrasivo en piedras de esmeril, para el rectificado de piedras de esmeril, recubrimiento para herramientas de corte y dados.

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option=com_content&task=category&sectionid=4&id=36&Itemid=30 (25) Tabla 1.- Propiedades y aplicaciones típicas de súper aleaciones en

base de níquel(26) Fig 1.-Estructurad de diferentes polimeros(27) Fig 2.-Sistemas amorfo (a) , semicristalino (b)y cristalino (c)(28) Fig. 3.-Variación del volumen especifico en función de la

temperatura para a) un polímero cristalino y b) un polímero amorfo(29) 1.2. Manufactura, ingeniería y tecnología –kalpakjian- 4 taed. Pdf

(páginas 195,196 y 197)(30) http://www.buenastareas.com/ensayos/Los-Aditivos-En-Los-

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