LOS MATERIALES METÁLICOS Y CERÁMICOS: LOS MATERIALES METÁLICOS Y CERÁMICOS

CIENCIAS DE MATERIALES I

TALLER MODULO 1

LOS MATERIALES METÁLICOS Y CERÁMICOS

PRÁCTICA 1

DIEGO ALEJANDRO BENTACUR

KATERINE BERRIO MONÁ

JORGE MARIO TIRADO

MAHA LAKSMY G AMARILES

UNIVERSIDAD DE ANTIOQUIA

FACULTAD DE INGENIERÍA

INGENIERÍA DE MATERIALES

MEDELLÍN – ANTIOQUIA

2014

METALES

Cable Electrónico conductor Uso electrónico (eléctrico)

1. Hecho de: Los cables eléctricos o electrónicos conductores están hechos en su mayoría de cobre, generalmente recubierto de un material aislante o protector, ya sea termoplástico o termoestable. Los aislamientos termoplásticos más usuales en la fabricación de cables eléctricos son: PVC (Policloruro de vinilo), Z1 (Poliolefinas), PE (Polietileno lineal), PU (Poliuretano), Teftel, Teflón (Fluorados), etc. Y en los aislamientos termoestables, los más usuales son EPR (Etileno Propileno), XLPE (Polietileno Reticulado), EVA (Acetato de Etil Vinil), SI (Silicona), PCP (Neopreno), SBR (Caucho Natural), etc. El PVC y el Polietileno se utilizan como aislamiento y como cubierta protectora de los cables eléctricos, por su alta resistencia a los impactos y a la abrasión.
2. Función: Conducir corrientes eléctricas de forma eficiente y segura
3. Requisitos: Debe ser un buen conductor, soportar las condiciones del entorno en el que se encuentra, tener una larga durabilidad y buena resistencia a la temperatura. Se debe dejar manipular fácilmente y hacer que su fabricación sea simple maleabilidad. (Gran ductilidad.)
4. Cómo se fabrica: Primero se funde el cobre. Luego, el cobre llega desde la fundición a las fábricas en grandes rollos. El primer proceso de fabricación de un conductor se llama trefilado, que consiste en reducir el diámetro del alambre de cobre de manera progresiva. En la última fase del trefilado, todos los hilos se someten a un tratamiento térmico denominado recocido. Con el fin de aumentar la ductilidad y conductividad del cobre.
5. Propiedades necesarias: Maleabilidad, ductilidad, conductividad, resistencia a la temperatura y a la corrosión

Fórceps o pinzas odontológicas Uso en medicina

1. Hecho de: Fabricado con acero inoxidable, hierro, carbón, cromo, níquel
2. Función: en la exodoncia, permitir de manera gradual y sin tironear que el diente sea extraído cómodamente de su alveolo
3. Requisitos: las dos ramas paralelas del mango del fórceps deben de ser estriadas o rugosas para impedir que el instrumento se resbale de la mano. Una buena angulación para una correcta precisión, sin interferir en otros dientes o tejidos blandos, Resistente a la corrosión, Resistencia a la temperatura (esterilización), Fácil de limpiar
4. Cómo se fabrica: Los instrumentos de acero inoxidable son sometidos a una proceso de pasivacion que tiene como finalidad proteger su superficie y minimizar la corrosión
5. Propiedades necesarias: Resistencia a la temperatura y a la corrosión, buena densidad y buena maleabilidad

Rodamientos Radiales Uso en locomoción

1. Hecho de: de acero al cromo rico en carbono, que contiene aproximadamente un 1% de carbono y un 1.5% de cromo,
2. Función: soportar esfuerzos radiales , que son esfuerzos de dirección normal a la que pasa por el centro de su eje, como por ejemplo una rueda, también tiene la función de alinear partes-
3. Requisitos: Resistencia a la temperatura, resistencia a la alta comprensión, resistencia a la corrosión, permitir el deslizamiento sin fricción.
4. Cómo se fabrica: se hace paso a paso:

Arranque de virutas (torneado o tronzado) o por deformación (emputido forjado)

Tratamiento térmico

Rectificación

Ensamble

1. Propiedades necesarias: alta resistencia a la fatiga por contacto de rodadura, alta dureza, alta resistencia al desgaste, alta estabilidad dimensional, alta robustez mecánica, resistencia a la temperatura, buena composición química.

Tuberías de Acero galvanizado Uso estructural

1. Hecho de: El acero galvanizado es aquel que se obtiene luego de un proceso de recubrimiento de varias capas de aleación de hierro y zinc y una cuarta llamada Eta; su composición química es 0.15% carbono, 0.60% manganeso, 0.30% Potasio y 0.035% Azufre,  su densidad aproximada es de 7,850kg/m3 y punto de fusión relativamente bajo. Físicamente, las tuberías de acero galvanizado son un poco más oscuras que las tuberías de acero normal, debido al zinc. Aunque la galvanización no fortalece directamente al acero, el recubrimiento de zinc lo protege de la descomposición y de la corrosión, además de brindarle  fenomenales propiedades.
2. Función: Las tuberías de Acero galvanizado se utilizan  principalmente para la conducción de fluidos livianos de Medio- alta presión y uso estructural, los tubos pueden estar en áreas subterráneas, aéreas, industriales como también puede ser expuestos al ambiente. El acero galvanizado se utiliza desde la construcción de rascacielos hasta acarrear agua y en términos económicos, las tuberías de acero galvanizado son baratas y reciclables
3. Requisitos: Las tuberías de acero galvanizado se conocen por su gran resistencia a la abrasión, su resistencia mecánica elevada y a la corrosión esta principalmente que permite la “protección por efecto de barrera” que consta en la aislación frente a un medio ambiente que podría ser bastante agresivo, la “protección catódica o de sacrificio” en la que el zinc se comporta como la parte anódica de la corrosión, de este modo, el acero estará protegido. Por último, la “restauración de zonas desnudas” donde el Zinc logra tapar aquellas discontinuidades que pueden existir en el recubrimiento a causa de la corrosión u otro tipo de daños, como por ejemplo, un golpe fuerte. También el acero galvanizado debe tener  durabilidad mucho mayor y gran resistencia por ser un elemento estructural,  además de adecuarse satisfactoriamente a la corrosión atmosférica.
4. Cómo se fabrica: La fabricación de tubos galvanizados se produce en dos procesos principales: Los fabricantes compran productos de acero en bruto, que se funden para hacer tiras u hojas de acero, las láminas se enrollan en tubos y los dos extremos se sueldan entre sí, El número de veces que se enrolla la hoja determina el tamaño de la tubería y a continuación los tubos  prefabricados se sumergen en zinc fundido (proceso de galvanizado), El producto final es una unión química de tubos de acero y revestimiento de zinc que es resistente a la corrosión.

1. Propiedades necesarias: Es necesario que el acero sea Flexible y Maleable para su fabricación por laminación, como también es importancia su tenacidad y maquinabilidad, en cuanto al zinc se caracteriza por su capacidad para procesos electroquímicos como el galvanizado y su fácil fundición.

CERÁMICOS

Plafón de bombillo Uso electrónico (eléctrico)

1. Hecho de: Porcelana (Caolín, feldespato y cuarzo)
2. Función: Además de su función estética, se usa para colocar bombillas eléctricas (En una rosca de cobre que la alimenta de energía)
3. Requisitos: Que sea resistente a la temperatura, no conduzca electricidad ni calor, que se deje hacer buenos acabados para su función estética
4. Cómo se fabrica: La porcelana se obtiene al tratar en hornos, a elevada temperatura (1800ºC), una mezcla pastosa y moldeable (para darle la forma deseada) de caolín, feldespato y cuarzo. Se obtiene así un producto duro y frágil, impermeable al agua y de superficie rugosa. Normalmente la porcelana se recubre superficialmente con un barniz vítreo, que, al ser sometido  a un nuevo tratamiento en horno, se incorpora a la superficie dándole su aspecto suave y brillante.
5. Propiedades necesarias: Alta plasticidad, resistencia a la temperatura y a la erosión, cero conductividad eléctrica y térmica.

Frenos cerámicos Uso en locomoción

1. Hecho de: Los frenos cerámicos están hechos de  carburo de silicio que se obtiene de arenas o cuarzo de alta pureza y coque de petróleo fusionados en horno eléctrico a más de 2000ºC (SiO2 + 3 C → SiC + 2 CO) además de fibras de carbono que proceden de una mezcla de polímeros el PAN (poliacrilonitrilo) una fibra de plástico formada por largas cadenas de moléculas de carbono, oxigeno e hidrogeno en forma de escalera, se combina con otros polímeros como: metil acrilato, vinil acetato y cloruro de vinilo, todos derivados del petróleo, que es carbono concentrado,.
2. Función: Los frenos cerámicos han sido empleados en la industria aeronáutica y las competiciones automovilísticas, donde han dado resultados brillantes. confirmando su excelente resistencia al 'fading' (pérdida de eficacia por sobrecalentamiento) y, por ende mayor duración: hasta cuatro veces más que los discos de acero convencionales además de aumentar significativamente la seguridad al conducir.
3. Requisitos: Resistencia a la fricción y abrasión,  resistencia mecánica, impresionante dureza, elemento refractario lo cual presenta muchas ventajas para ser utilizado en dispositivos que impliquen trabajar en condiciones extremas de temperatura, voltaje y frecuencia, también se caracteriza por la durabilidad que puede tener en el tiempo, su baja densidad y exentos de corrosión.
4. Cómo se fabrica: El proceso de fabricación comienza con la mezcla de fibra de carbono y polímeros líquidos y el resultado es una especie de pegamento de fibra de carbono, que se vierte sobre unos moldes con la forma del disco. Eso moldes disponen también de las marcas de los circuitos de ventilación, de manera que cuando la mezcla se endurece, se obtiene un disco de fibra de carbono con el mismo aspecto que los que se instalan en el vehículo. Posteriormente, estos discos se introducen en un horno de pirolisis para que los componentes polímeros se transformen en carbono y, por último, se pasa a la fase de silificación. Sobre el disco se aplica silicio y se cuece a unos 1.700ºC. Ésa es la temperatura a la que este material llega al punto de fundición, fluye como el agua y el disco lo absorbe. Terminado todo el proceso, el disco se enfría y su dureza es comparable a la del diamante, el proceso de fabricación es arduo por lo cual puede llevarse todo un día de trabajo y se considera de altos costos económicos
5. Propiedades necesarias: resistencia refractaria por las altas temperatura a la que se somete, resistencia a la abrasión, menos desgaste y esfuerzo de compresión

Prótesis dental Uso en medicina

1. Hecho de: HIDROXIAPATITA  constituyendo el 60% del hueso y 40% de volumen 
2. Función: Los implantes dentales son diseñados para sustituir la raíz que falta y mantener el diente artificial en su sitio. Utilizando la hidroxiapatita como recubrimiento.
3. Requisitos: Deben tener buena biocompatibilidad, soportar elevadas cargas oclusales, buena biointegración, que es la unión que se produce en el hueso maxilar y el implante dental cerámico, buena osteointegración, enlaces químicos directos con el hueso, baja capacidad inmunogénica
4. Cómo se fabrica: Con un material biocompatible, biorreabsorbible (hodroxiapatita porosa), bioactivos (hidroxiapatita densa). 
5. Propiedades necesarias: Biocompatibildad, bioactividad, características físicas similares a las de un hueso humano.

Baldosas  Uso en infraestructura

1. Hecho de: las baldosas cerámicas están compuestas de arcilla y arena de cuarzo con materiales no ferrosos, sílices, fundentes, colorantes y otros materiales.
2. Función: las baldosas son generalmente usadas para cubrir o revestir pisos y paredes u otros objetos tales como mesas, hornos y paredes
3. Requisitos: impermeabilidad, incombustibilidad, seguridad eléctrica, asepsia y estabilidad estática, aislamiento térmico térmico y acústico, resistente a la corrosión, etc.
4. Cómo se fabrica: las baldosas cerámicas se fabrican mediante el molido, luego se realiza el tamizado, amasado  y la humidificación; a continuación se moldean por prensado, extrusión, colado u otros procedimientos, por lo general este proceso se realiza a temperatura ambiente, luego son secadas y se cuecen en hornos a altas temperaturas y por último el proceso de acabado. 
5. Propiedades necesarias: alta plasticidad y resistencia refractaria a altas temperaturas.

CIBERGRAFIA

• http://www.topcable.com/content/visita_virtual/Topcable_Proceso_de_creacion_de_un_cable_electrico.pdf
• http://www.quimica.uc.cl/uploads/commons/images/f_porcelana.pdf
• http://www.consumer.es/web/es/motor/mantenimiento_automovil/2007/06/20/163930.php
• http://www.automotriz.net/tecnica/frenos-ceramica.html
• http://www.ehowenespanol.com/definicion-tuberia-galvanizada-sobre_353451/

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