Elección de el mejor metal para la construccion de una bicicleta. Ingenieria de materiales..

CONTENIDO:

Título

Autores

Carlos López, Cristhian Ramirez 

Resumen

Por medio de esta investigación, se busca explicar la razón de que el acero sea óptimo en la creación de tubos  industriales. Esto se llevará a cabo analizando las propiedades de este material para llegar a una conclusión general del por qué se está usando este material o por cual se puede sustituir.

Introducción

El uso de tubos hoy en día es indispensable para el transporte de fluidos. Algunos de estos fluidos deben ser transportados con un especial cuidado, por lo que los tubos deben ser de un material acorde a las necesidades requeridas. Además, una falla en un tubo puede suponer grandes problemas para el usuario, en especial si estos tienen un propósito refrigerante, por  lo que saber el material indicado para su aplicación es indispensable.

Mediante un estudio previo, se concretó que el mejor material para trabajar era el acero  

Basándonos en el mapa de Ashby [1] podemos inferir que el acero tiene una resistencia media vs una densidad alta. Este material es una aleación a base de hierro y carbono con una resistencia a la tensión de 200000 psi, una densidad de 7.87 g/cm3,y con un costo aproximado de 0.10$/lb (Askeland & Phulé, 2006)

[pic 1]Mapa de Ashby [1]

Este costo por libra vs otros costos como el del aluminio (0.60$/lb) o el cobre (0.40$/lb) (Askeland & Phulé, 2006) es el costo más asequible de la lista de metales por lo que visto desde un ámbito económico es el mejor.

Criterios de selección

Se busca que el material sea resistente, pero a la vez que sea dúctil.

Se busca que no se corroa con facilidad.

Debe ser un material asequible.

Resultados alcanzados

Para comenzar es apropiado entender la gráfica [2] que nos muestra la relación entre el esfuerzo al que se somete el acero y la deformación.

[pic 2] 

De esta grafica podemos inducir varios datos del material, como su esfuerzo de cedencia (328 MPa), su máximo esfuerzo (460 MPa), una resiliencia de 4.1 MPa. El inconveniente entonces es lograr aumentar su punto de cedencia mediante el trabajo en frío.

A partir de un trabajo en frio hecho a un tubo de acero de tipo 316 (Masayuki Kamaya, 2015) se obtuvo los resultados de la gráfica [3]. Estos fueron obtenidos al trabajar en frio  el acreo en 5%, 10%, 20% y 40%. Se puede observar como su punto de esfuerzo de cedencia aumenta exponencialmente, mientras que el esfuerzo maximo aumenta linealmente, estos trabajos en frío van a ser útiles para aumentar el esfuerzo de cedencia pero puden llegar a perjudicar la ductilidad del material, disminuyendo la posibilidad de que el material se deforme plasticamente frente a esfuerzos muy altos.

[pic 3]

Grafica [3]

Para esto, se piensa realizar un proceso de recocido en busca de disminuir el estrés interno del material y durante este mismo proceso agregar silicio para restaurar parte de su ductilidad (H. Bayrakceken, 2006) y con esto tener un colchón de seguridad donde sabemos que a cierto esfuerzo el material sufrirá deformaciones pero no se romperá ni se encuellara.

En la tabla 1 tenemos la referencia de algunas propiedades tensiles de los materiales a cada punto del trabajo en frío

Esta tabla nos ayuda a visualizar el nuevo esfuerzo de cadencia que va adquiriendo el acero a medida que se le aplica el trabajo en frío, el cual va logrando lo esperado. [pic 4]

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