Tecnología y selección de materiales.

Tecnología i selección de materiales

Tema 1: Selección de materiales

Familias

Metales: Metales + No Metales. Estructura cristalina, enlaces metálicos. Muy resistente, fácil conformado, plasticidad, poca deformación frente cargas súbditas, conductividad eléctrica y térmica, reflectividad.

Cerámicos; Metales + no Metales (inorgánicos) y procesados por el hombre. Estructura cristalina o amorfa. Químicamente estables, elevada temperatura de fusión, frágiles y alta dureza, aislantes térmicos y químicos, módulo elástico elevado, resistentes a la compresión.

Polímeros: Cadenas de moléculas orgánicas. Estructura amorfa y/o semicristalina. Pobres propiedades mecánicas, ligeros, fácilmente conformarles. En general, gran tamaño de cadena = incremento del punto de fusión, + rigidez, +resistencia. Cadenas cortas = fácil deslizamiento entre ellas. A partir de cierto tamaño es mejor aumentar el entrecruzado.

Materiales compuestos: 2 o más materiales. Reforzante + aglomerante.  Matriz + refuerxo.

Clasificación

• Materiales metálicos:

• Férreos:

• Aceros(C<2.06%): inoxidables, magnéticos, resistentes.  
• Fundiciones: Fe-C, dúctil y maleable, frágiles, no contraen por solidificación. Blanco (enfriamiento rápido y bajo carbono) o gris (enfriamiento lento y mucho carbono).

• No férreos: Cu, Al, Ti, Mg, Nu...

• Pesadas > 4g/cm3: Cu, Ni, Zn, St, Pb
• Ligeras <4g/cm3: Al, Mg
• Medias: Ti

• Materiales cerámicos:

• Vidrios y vitrocerámicas
• Arcilla
• Refractarios
• Abrasivos
• Cementos
• Ingenieriles

• Materiales poliméricos:

• Termoestables: Cadenas flexibles lineales o ramificadas. PE, PVC, PP, PVAc, nilón.
• Termoplásticos: Cadenas reticuladas, duros, rígidos. Resinas fenol-formaldehído, de epoxy, de poliéster y siliconas.
• Elastómeros: Grandes deformaciones elásticas. Si se deforman un 200% las cadenas se alinean (cristalinidad). Caucho natural, neopreno.

Tipos de diseño

• Diseño Original
• Diseño adaptativo, más prestaciones
• Diseño variacional

Tipos de análisis

• Paralelo, por componente
• Serie, por subsistemeas, por funciones. Útil para rediseños.

Proceso de diseño

• Necesidad de mercado, abrir botella de vino.
• Definición del problema, como sacar el tapóm.
• Conceptualización, diferentes propuestas para sacar tapón.
• Estructuración, diferentes propuestas para un mismo concepto.
• Particularización
• Especificaciones del producto

Selección

• Identificar función, restricciones, objetivo y variables libres
• Escribir ecuaciones
• Identificar combinación que maximiza las prestaciones(índice de prestaciones)
• Clasificar

Tema 2: Materias primas y productos semielaborados

Fabricación del acero

• Por arrabio producido en alto horno (70% prod.m). Siderurgias integrales. Arrabio (A.H) -> Acero bruto (convertidor) -> Afino -> colada en lingotes o continua -> Productos semielaborados y acabados.
• Por chatarra en horno eléctrico. Acero bruto(H.E) -> Afino -> colada -> productos

Fuentes de mineral de hierro: 5% Corteza terrestre. El mineral al calentarse en presencia de un agente reductor se convierte en hierro metálico. Casi siempre consiste en óxidos. Formas minerales: Magnetita (Fe304), hematita (Fe2O3) y limonita (Fe2O3·H2O). También se usan, previamente calcinadas, el carbonato de hierro (FeCO3) y sulfuros de hierro (piritas, FeS2).

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