Normas Y Criterios Para La Seleccion De Polimeros

El problema del diseño y selección de materiales

Aplicación: se debe cumplir unas funciones

específicas

Qué material cumple dichas funciones y de todos aquellos que las cumplen cual es el óptimo

A este proceso se le llama diseño y selección de materiales y existen metodologías específicas para poder realizar la selección de forma sistemática

Principal dificultad: El número de materiales disponibles es enorme; metales, cerámicas, plásticos y compuestos (temas 5,6,7) conforman un vasto menú (entre 50.000 y 100.000 materiales) que están a disposición de las personas que diseñan objetos e instrumentos.

Necesidad del mercado

Diseño inicial

Definición general

Análisis inicial de cada

componente

Diseño Detallado. Análisis

detallado de componentes

Especificaciones de

producto. Prototipo

● Definir especificaciones

● Determinar las funciones del sistema

● Definir el principio de funcionamiento

● Definir componentes y requerimientos científico-tecnológicos, económicos y sociales de cada uno de ellos

● Modelar y analizar cada componente

● Seleccionar los materiales de cada componente que cumplen los requerimientos definidos previamente

● Modelar y analizar las ligaduras

● Analizar los componentes en detalle

● Seleccionar proceso de fabricación

● Optimizar prestaciones y costo

● Especificar planos de diseño

● Fabricación de un prototipo

● Verificación de si el prototipo cumple las especificaciones definidas inicialmente

●En caso afirmativo, definir proceso de producción

●En caso negativo volver a las etapas anteriores y modificar el diseño o la selección de materiales

Diagrama de bloques del proceso de diseño

Parte fundamental del proceso y es la que vamos a analizar en este tema

Propiedades generales de los diferentes tipos de materiales

Puntos Fuertes y Debilidades

● Rigidez (E≈100 GPa)

● Ductilidad ⇒ Moldeabilidad

● Tenacidad (KIC>50 MPa m1/2)

● Elevado punto de fusión (Tm≈1000ºC)

● Elevada resistencia al choque térmico (ΔT≈500ºC)

● Elevadas conductividades eléctricas y térmicas.

● Se deforman plásticamente(σf≈ 1MPa) ⇒ Aleaciones

● Baja dureza (H≈ 3σf) ⇒ Aleaciones

●Baja resistencia a la fatiga (σe≈ 1/2σf)

●Elevada resistencia a la corrosión⇒ recubrimientos

Cerámicas

● Rigidez (E≈200 GPa)

● Elevada resistencia a la fluencia y duras(σf≈ 3GPa)

●Elevado punto de fusión (Tm≈2000ºC)

● Densidad moderada

● Resistencia a la corrosión

● Muy baja tenacidad (KIC≈2 MPa m1/2)

● Baja resistencia al choque térmico (ΔT≈200ºC)

● Dificultad de moldeo⇒ métodos de polvo

Polímeros

● Ductilidad y moldeabilidad

● Resistencia a la corrosión

● Baja densidad

● Bajas conductividades eléctricas y térmicas

● Baja rigidez (E≈2 GPa)

● Elevada Fluencia (σf≈ 2-100 MPa)

● Baja temperatura de transición vítrea (Tg≈100ºC) ⇒ fluyen a baja temperatura

● Tenacidad media (KIC≈1 MPa m1/2)

● Rigidez (E>50 GPa)

● Resistencia mecánica (σf≈ 200 MPa)

● Tenacidad (KIC>50 MPa m1/2)

● Resistencia a la fatiga

● Resistencia a la corrosión

● Baja densidad

● Dificultad de moldeo

● Elevado costo

● Elevada fluencia (matrices poliméricas)

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