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• Jonathan Marquina Zambrano

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Laboratorio # 01: Reconocimiento de materiales

I.

INTRODUCCIÓN

El reconocimiento de materiales es la acción de distinguirlos por las características que presentan, estas pueden ser a simple inspección, pero existen casos en que este método no basta, por lo que se realizan pruebas para que según la respuesta que se obtenga y el conocimiento de sus propiedades nos lleven a conocer de qué material se trata. La importancia del reconocimiento de materiales se debe a que según esto se opta por el material que será transformado en objetos útiles y adecuados para las aplicaciones a realizar, considerando aspectos como la resistencia a ciertas circunstancias en las que vaya a funcionar, también se toma en cuenta el costo que puede generar la elección de un determinado material que cumple las exigencias y desde luego se considera la abundancia o escasez de estos. Mediante las pruebas de penetración, corte, sonido y chispa realizados en laboratorio nos permitió comprobar las propiedades de las muestras con las que trabajamos: madera, acero y hierro dulce, así como también permitió conocer la utilización de estas herramientas para las pruebas y las consideraciones que se deben tomar para dicho procedimiento.

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II.

RESUMEN

En este experimento de reconocimiento de materiales se buscó identificar las principales diferencias que existen en los diversos materiales y rescatar la característica más resaltante de cada uno de ellos, para esto primero se sometió a una prueba de dureza o penetración a los materiales resultando mas suave la madera y al otro extremo de dureza el acero inoxidable, seguidamente se hizo la prueba de desprendimiento y acerrado donde nuevamente la madera fue el material mas fácil de cortar y el mas duro fue el acero. En tercera instancia se sometió a los materiales a una prueba de sonido donde se percibió que la madera tenia un sonido seco, el bronce un sonido grave y el acero un sonido mas agudo; para finalizar se llevo los materiales al esmeril, donde el único que desprendió chispas fue el acero debido a la presencia del hierro. De todo esto se puede valorar la facilidad y economía del reconocimiento de los materiales por el aspecto físico, saliendo de los parámetros largos y tediosos que se desarrollan en las pruebas químicas.

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III.

MARCO TEÓRICO CARACTERÍSTICAS DE LOS MATERIALES SÓLIDOS

Los materiales sólidos metálicos presentan una serie de propiedades que les otorgan la característica de ser una fuente importante de aplicaciones tecnológicas. Este es el caso del cobre, y de sus aleaciones, que por ser un elemento de estas características, es utilizado ampliamente como materia prima de objetos tecnológico industriales y domésticos.

Los materiales sólidos Los materiales sólidos son aquellos que, a temperatura ambiente, tienen sus átomos o moléculas altamente agregados, presentando una fuerza de unión alta y una energía cinética baja.

Los sólidos no metálicos Los sólidos no metálicos tienden a aceptar electrones, es decir, a reducirse formando aniones. Sus átomos se unen entre sí a través de enlaces 3

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covalentes y mediante enlaces iónicos con un elemento metal. Estos tipos de enlaces determinan que el sólido no metálico tenga baja o nula conductividad térmica, conductividad eléctrica, maleabilidad, ductilidad y dureza.

Los sólidos metálicos Los sólidos metálicos tienen tendencia a oxidarse, es decir, a desprenderse de los electrones de su última capa o capa de valencia, formando de esta manera cationes. Sus átomos se unen entre sí a través de enlaces metálicos o con enlaces iónicos con un no metal, determinando con esto, que estos sólidos tengan una alta conductividad térmica, conductividad eléctrica, maleabilidad, ductilidad y dureza.

La conductividad eléctrica La conductividad eléctrica se define como la capacidad de ciertas sustancias de transmitir la corriente eléctrica. Los sólidos metálicos son buenos conductores de la electricidad ya que en los átomos de los metales hay siempre algún electrón que tiene la tendencia a emigrar porque es periférico y está “débilmente” unido al núcleo, de manera que el enlace metálico hace que exista un flujo de electrones entre sus átomos. Por ejemplo, el cobre, la plata y el oro son excelentes conductores de electricidad, no así el plástico, la madera, etc., donde no existen los enlaces metálicos. 4

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La conductividad térmica La transferencia del calor o conductividad térmica se logra mediante dos mecanismos. El primero es la interacción molecular, en la cual las moléculas de niveles energéticos relativamente mayores (indicados por su temperatura) ceden energía a moléculas adyacentes en niveles inferiores. El segundo mecanismo de transferencia de calor por conducción es el de electrones libres. La facilidad que tienen los sólidos para conducir el calor varía directamente con la concentración de electrones libres, por lo tanto, se espera que los sólidos metálicos puros sean los mejores conductores de calor, ya que presentan mayor cantidad de electrones libres. La concentración de electrones libres varía considerablemente en las aleaciones metálicas y es muy baja en los no metales. La facilidad con que el calor “viaja” a través de un material lo define como conductor o como aislante térmico. Ejemplos de buenos conductores son los metales como el cobre, la palta, el oro, etc. y de buenos aislantes, los plásticos, maderas, aire.

La maleabilidad La maleabilidad es la característica que tiene un material para deformarse antes de fracturarse. Esta es una característica muy importante en el diseño de estructuras, puesto que un material maleable es usualmente también muy resistente a cargas de impacto (pesos y fuerzas). Un material maleable tiene, además, la ventaja de “avisar” cuando va a ocurrir la fractura, al hacerse visible su gran deformación. También se dice que la maleabilidad es la capacidad de un material para formar láminas. Los metales son muy maleables porque la disposición de sus átomos hace que al golpearlos se deslicen unos sobre otros sin romperse, a diferencia de los no metales que son rígidos. La ductibilidad La ductibilidad es la propiedad de los metales para formar alambres o hilos de diferentes grosores. Los metales se caracterizan por su elevada ductibilidad, la que se explica porque los átomos de los metales se disponen de manera tal que es posible que se deslicen unos sobre otros y por eso se pueden estirar sin romperse 5

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Enlace metálico El enlace metálico es característico de los elementos metálicos. Este es un enlace fuerte, primario, que se forma entre elementos de la misma especie. Al estar los átomos tan cercanos unos de otros, interaccionan los núcleos junto con sus nubes electrónicas empaquetándose en las tres dimensiones, por lo que quedan rodeados de tales nubes. Estos electrones libres son los responsables de que los metales presenten una elevada conductividad eléctrica y térmica, ya que éstos se pueden mover con facilidad si se ponen en contacto con una fuente eléctrica. Además, le otorgan el brillo y la maleabilidad a los metales. Las estructuras metálicas tienen algunas propiedades muy características, en el cristal cada átomo tiene un número de coordinación muy elevado y la estructura presenta una conductividad eléctrica y térmica muy grande. El empaquetamiento de los átomos en el cristal es de tal forma que los mantiene muy próximos entre sí, lo que da lugar a que haya una gran superposición de los orbitales de los electrones externos y que los electrones de valencia no estén asociados con un núcleo especial sino que estén completamente deslocalizados sobre todos los átomos de la estructura.

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IV.

DETALLES EXPERIMENTALES

MATERIALES:  Materiales  Madera.  Bronce.  Acero rápido

 Equipo  Esmeril.  Sierra metálica  Punzón de fierro

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PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL. De los materiales proporcionados por el docente se realizara las siguientes pruebas: a) Prueba de Penetración o Dureza - Rayar el material con tiza y luego con un punzón y un martillo de gran pesado aproximadamente de 8kg golpear con una fuerza firme el material.

-

Observar y anotar y luego comparar

b) Prueba de Desgaste o Corte - Con una sierra metálica se sobrepasa el material, causando cierta alteración. - Observar y anotar y luego comparar

c) Prueba de Sonido Desde cierta altura aproximadamente de un 1 metro se suelta el material evitando que rebote. - Escuchar y anotar los resultados. d) Prueba de Chispa - Colocar el material in contacto con el esmeril que gira a 3600 revoluciones por minuto. - Observar y anotar los resultados para cara material 8

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V.

ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS

a) Prueba de Penetración o Punzonado: Se observó que aplicada esta fuerza en los dichos materiales causaban cierta alteración física a éstos. Blando MADERA

Duro

Muy duro

 

BRONCE



ACERO CON EL BRONCE

CON EL ACERO

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b) Prueba de Desprendimiento o Aserrado: En la tabla se puede observar que el material que tuvo mayor desprendimiento de viruta fue la madera, el menos afectado en muy bajas proporciones el hierro dulce. Este sufrió un mínimo rasguño. Desprendimiento MADERA BRONCE ACERO

Muy Bajo

Bajo 



 Con la madera

 Con el bronce

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Alto 

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 Con el acero

c) Prueba de Sonido: Con esta prueba se determina el nivel de cohesión del enlace en el material. Sonido Seco Grave Muy Grave MADERA  BRONCE

 sordo  resonante

ACERO

Con la Madera, Bronce y Acero

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d) Prueba de Chispa: La prueba de chispa puede ser un método confiable para clasificar los metales ferrosos, ya que en una composición específica produce una chispa con características específicas. Cuando un metal es puesto contra piedra de esmeril que gira a 3600 revoluciones por minuto, pequeños fragmentos se desprenden con dicha fricción, los cuales se vuelven incandescentes. La diferencia en el patrón de la corriente de la chispa puede identificar los metales y el tipo de aleación.

MADERA BRONCE

ACERO

COLOR CARACTERÍSTICA No tiene base ferrosa, por lo tanto no produce chispa No tiene base ferrosa, por lo tanto no produce chispa Distancia moderada. Chispa simple, se Amarillo - naranja propaga hacia arriba y hacia abajo (en todas direcciones.

Las chispas del acero

Las chispas dependen del % de aleciones , % de carbono, ya que estas propiedades ocasionaran que las chispas sean corta , largas ,oscura o claras, etc . Las explosiones que se observan son debido a las aleaciones.

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VI.

CONCLUSIONES:



Se pudo comprobar que el material mas duro es el acero inoxidable en comparación con los otros metales.



Con la prueba del sonido se pudo deducir que mientras mas duro es un metal el sonido de impacto será mas agudo.



los únicos metales que pueden producir chispas al ser sometidos al esmeril son los que tienen en su composición al hierro, y la intensidad del color de las chispas esta en función de la pureza del hierro, es decir, si el metal contiene mayor porcentaje de acero mayor será la luminosidad de las chispas.



Para que un material raye otro, la dureza de este debe ser mayor, como se demostró en la prueba del punzón, que penetro a todos los materiales excepto al acero inoxidable que era de mayor dureza.

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VII.

RECOMENDACIONES:

Prueba de penetración 

Asegurar bien los materiales antes de dar el golpe para que no ocurra ningún accidente.  Tratar de que todos los golpes sean de la misma magnitud para que podamos diferenciar los resultados en los diferentes materiales. Prueba de corte 

Debemos coger firmemente el arco de sierra para tratar de cortar uniformemente los materiales y no se vaya hacia un lado.  Coger la cierra de manera perpendicular al material para que no resbale tanto la hoja de la sierra, esto dependiendo del tipo de material. Prueba de sonido:  

Estar atentos al primer impacto para tener buenos resultados Si se tuviera, colocar un soporte en el lugar de impacto de los materiales para poder identificar mejor el tipo de sonido y para que solo sea un impacto. Prueba de chispa:  

Para mejores resultados los materiales deberán someterse con la misma presión contra la piedra de esmeril y el lugar deberá estar oscuro. Utilizar protección adecuada para los ojos cuando se realice esta prueba (espejuelos de seguridad).

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VIII. BIBLIOGRAFÍA:

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http://www.infomecanica.com/210ensayosmecanicos.zip

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https://www.codelcoeduca.cl/minisitios/docentes/pdf/naturales/2_naturales_N M1.pdf http://tecnologiafuentenueva.wikispaces.com/file/view/Metales_Fe.pdf http://iesvillalbahervastecnologia.files.wordpress.com/2010/01/materiales_met ales.pdf

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http://www.oni.escuelas.edu.ar/olimpi2000/santa-fesur/ensayodemateriales/index.htm http://www.infomecanica.com/210duresistencia.PNG http://www.oni.escuelas.edu.ar/olimpi2000/santa-fesur/ensayodemateriales/Ensayos/Index.htm http://www.aprendizaje.com.mx/Curso/Proceso1/Temario1_VI.htmlhttp:/ /www.metalspain.com/pruebaNUEVOsitio/TT%20Sumarios.pdf http://www.agapea.com/Fundamentos-de-manufactura-modernan97054i.htm http://sifunpro.tripod.com/termos.htm http://sifunpro.tripod.com/termoquim.htm

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IX.

ÉNDICE /ANEXOS

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