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“Año de la universalización de la salud” UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA DE INGENIERÍA MECÁNICA

ALEACIONES FERROSAS DOCENTE:

Ing. Víctor H. Peláez Chávez

ALUMNOS:

Quiliche Abanto César Andrés Díaz Quispe Randy Alexsander

CURSO:

Transformaciones de Fase y Tratamientos Térmicos

CICLO:

V Viernes, 31 de Julio de 2020

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Trabajo Práctico N°2 Analizar el siguiente caso: A la empresa “MKNK DESIGN S.A.A.”, comercializadora de diferentes materiales en el mercado nacional, le ha llegado procedente de su sede principal de E.E.U.U., diferentes planchas de 1/8” x 5’ x 10’, tales como acero al carbono, cobre, bronce y aluminio. El Sr. Gustavo Vargas, Gerente de dicha empresa, dispone de 4 colaboradores para determinar mediante diferentes pruebas, la identificación del lote de planchas que, según sus propiedades, podrán seleccionarlas para su comercialización.  El primer colaborador realizará la siguiente labor: Mediante una muestra, determinará la densidad, el punto de fusión de los materiales y la facilidad o dificultad de los materiales para soportar pruebas con ácido clorhídrico y/o sulfúrico.  El segundo colaborador realizará la siguiente labor: Mediante muestras representativas, determinará la facilidad o dificultad de los materiales, de poder fundirse en moldes; de poder ser transformados en láminas mediante acción de fuerzas; de poder ser taladrados, torneados o cortados con cizalla; y la facilidad de ser soldados y templados.  El tercer y cuarto colaboradores realizarán la siguiente labor: Determinarán la reacción de los materiales debido a fuerzas externas aplicadas, tales como: jalar en direcciones opuestas con ayuda de dos “mordazas”, para determinar cuál de las muestras se estira más, recupera su estado inicial al cesar la fuerza, o se deforma con facilidad, o falla; rayar con un punzón las superficies de las muestras y determinar cuál es la más fácil o difícil de ser rayada; golpear con un martillo a cada una de las muestras para determinar si alguna de ellas “se quiebra” con facilidad; cada muestra colocarla en un tornillo de banco y en forma intermitente doblarla una y otra vez hasta que falle, para determinar cuál es la que soporta mayor o menor número de dobleces.  Información Genérica: De acuerdo con las mejores propiedades de los materiales, el Gerente establecerá la correcta distribución para comercializarlas.

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Preguntas sobre el caso Pregunta de estudio: 

Elaborar un cuadro de recursos que tienen los colaboradores para identificación de propiedades de los materiales. Para este análisis habrá tres cuadros, de acuerdo a la labor de los trabajadores:

las

1. El primer colaborador realizará la siguiente labor: Mediante una muestra, determinará la densidad, el punto de fusión de los materiales y la facilidad o dificultad de los materiales para soportar pruebas con ácido clorhídrico y/o sulfúrico.

Recursos posibles que tienen los trabajadores Una balanza hidrostática

Aparatos de medida como: SMP 10, SMP 40, Y M 5000.

Ácido clorhídrico y sulfúrico

Propiedad del material Materiales

Densidad

Punto de fusión

Reacción química

Acero al carbono

7,87 g/

1375 – 1510 °C

Resistente

Bronce

8,90 g/

830 – 1020 °

Resistente

Cobre

8,96 g/

1 085 °C

Resistente

Aluminio

2,7 g/

660.3 °C

Resistente

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO 2. El segundo colaborador realizará la siguiente labor: Mediante muestras representativas, determinará la facilidad o dificultad de los materiales, de poder fundirse en moldes; de poder ser transformados en láminas mediante acción de fuerzas; de poder ser taladrados, torneados o cortados con cizalla; y la facilidad de ser soldados y templados. Recursos posibles que tienen los trabajadores

U7

Horno de fusibilidad

Maquinas como el Flexómetro

Máquina de soldar

Procesos de mecanizado

Propiedad del material Materiales

Fusibilidad

Maleabilidad

Soldabilidad

Maquinabilidad

Acero al carbono

1400 -1420°C

200 GPa

Muy Bueno

57 %

Bronce

900 – 960 °C

100 GPa

Muy Bueno

30 %

Cobre

1083 °C

110 GPa

Muy Bueno

20 %

Aluminio

660 °C

70 GPa

Malo

50 %

3. El tercer y cuarto colaboradores realizarán la siguiente labor: Determinarán la reacción de los materiales debido a fuerzas externas aplicadas, tales como: jalar en direcciones opuestas con ayuda de dos “mordazas”, para determinar cuál de las muestras se estira más, recupera su estado inicial al cesar la fuerza, o se deforma con facilidad, o falla; rayar con un punzón las superficies de las muestras y determinar cuál es la más fácil o difícil de ser rayada; golpear con un martillo a cada una de las muestras para determinar si alguna de ellas “se quiebra” con facilidad; cada muestra colocarla en un tornillo de banco y en forma intermitente doblarla una y otra vez hasta que falle, para determinar cuál es la que soporta mayor o menor número de dobleces.

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO Recursos posibles que tienen los trabajadores

Tendrán al martillo como acción de impacto

Aplicación de fuerzas opuestas; ensayo de tracción

Tendrán al tornillo de banco como base para aplicar la fuerza Propiedad del material

Materiales

Fatiga

Tracción

Acero al carbono

107 kpsi

Bronce

Los métodos: Rockwell, Brinell, Vickers y Knoop, Leeb y Shore.

Tenacidad

Dureza (Brinell)

20 kg/

Baja

163 HB

14 kpsi

12 kg/

Muy baja

100 HB

Cobre

20 kpsi

11 kg/

Media

35 HB

Aluminio

19 kpsi

6 kg/

Media

15 HB

Preguntas facilitadoras: •

Defina variables del problema. -

Variables Independientes:  Temperatura: Con esta variable en los casos de acción que tienen que tomar los trabajadores, será única, debido a la acción que tenga esta con cada material en particular, y dará valores diferentes, tal en el caso de las propiedades de punto de fusión, fusibilidad, soldabilidad, etc.  Resistencia: Con esta variable en los diferentes casos y pruebas, se darán a conocer su determinación de cada uno de los materiales en diversas representaciones, para poder determinar si los materiales cumplen con las condiciones dadas.

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Variables Dependientes:

 Estructura: Esta variable es igual de importante, ya que, debido a las diferentes pruebas que se harán para poder hallar su densidad, su punto de fusión, facilidad y dificultad de cada uno de los materiales, podemos saber su categoría y su descripción de cada uno de estos para así poder seleccionar e identificar sus características para su correcta comercialización.  Fuerza: Esta es una variable importante, será puesta a prueba en diferentes razones y proporciones para hallar el correcto valor de la reacción o tolerancia de los materiales, variará de acuerdo a su resistencia, en algunos casos habrá mayor resistencia, por ende, habrá habido aplicado más fuerza, y en otras pocas resistencias, entonces habrá habido menos fuerza, así obtendríamos valores de resistencia, tenacidad, dureza, etc.



Establezca la función de objetivos, con ordenamiento de los materiales en forma descendente, de acuerdo con sus propiedades. Tabla N°1

.

Densidad

Punto de fusión

Cobre

Acero al carbono

Acero al carbono

Acero al carbono

Acero al carbono

3

Bronce

Cobre

Cobre

Cobre

Cobre

2

Acero al carbono

Bronce

Aluminio

Bronce

Bronce

Aluminio

Aluminio

Aluminio

Aluminio

Propiedad

Orden 4

1

Reacción fusibilidad Maleabilidad química

Bronce

Ponderación: Valor 4 hace referencia al primer material – Valor 1 al último

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO Tabla N°2 Propiedad

Soldabilidad

Maquinabilidad

Fatiga

Tracción

Tenacidad

Dureza

Acero al carbono

Acero al carbono

Acero al carbono

Cobre

Acero al carbono

Cobre

Bronce

Aluminio

Bronce

Bronce

Aluminio

Cobre

Acero al carbono

Cobre

Cobre

Bronce

Bronce

Aluminio

Orden 4

Bronce

3

Cobre

2

Acero al carbono Aluminio

1

Aluminio

Aluminio

Ponderación: Valor 4 hace referencia al primer material – Valor 1 al último



Escriba las restricciones de los recursos Las restricciones de los recursos se pueden hallar en la aplicación particular de cada recurso, equipo o proceso, para poder obtener un valor en la búsqueda de las propiedades de los materiales que se le encargo a cada trabajador, en tal caso las restricciones serán los usos que no dan los recursos para hallar una propiedad en particular, como:  Restricción para las propiedades ópticas.  Restricción para las propiedades eléctricas.  Restricción para las propiedades magnéticas.

Preguntas de discusión: 

¿Cómo el Sr. Gustavo puede catalogar a los materiales, de acuerdo con sus propiedades?

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO El Sr. Gustavo puede catalogar los materiales de las siguientes formas:  Por aplicación:

Material

Propiedad

Aplicación

Alta resistencia, resistencia a la tracción buena flexibilidad

Construcción civil Maquinas Partes de automóvil

Bronce

Resistente a la corrosión, dureza, punto de fusión

Fabricación de elementos industriales

Cobre

Alta conductividad eléctrica, resistente a la corrosión, maleabilidad

Electricidad y telecomunicaciones, construcción, monedas

Aluminio

Baja dureza, bastante maleable, material soldable, baja ductilidad

Carpintería metálica, bienes de uso domestico

Acero al carbono

 Costo monetario: De esta forma podrá obtener datos y cargarlos en cuadros, cada material contiene propiedades particulares, pero también comparte las mismas altas o bajas propiedades con otros materiales, al catalogarlos por costo monetario, no tendrá problemas en la comercialización.

 Eficiencia: De esta forma podrá catalogar los materiales, según las altas propiedades que contengan, por consiguiente, su mejor desempeño en las aplicaciones de las industrias. Cada propiedad tal como conductividad térmica, resistencia a la corrosión, tendrán un valor y de esa forma será escogido para su uso y mostrar mejor sus propiedades.

 Equipación: De esta forma podrá catalogar los materiales de acuerdo ya con sus propiedades y entonces sabrá que equipos o procesos aquel material puede contar para su aplicación.

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO Preguntas sobre el resultado: 

¿Qué material es el más recomendable para distribución en industria metal mecánica? Es el acero al carbono, debido a las características hechas para este tipo de industria, tales como: propiedades excelentes para procesos como el revestimiento y el nitrurado; buena maquinabilidad; y su alta resistencia.



¿Qué materiales son los más recomendables para distribución en industria eléctrica? Para la distribución en la industria eléctrica tenemos dos materiales con una excelente conductividad eléctrica, son el cobre y el aluminio. Además, con ser maleables y de baja dureza, tienen aplicaciones diversas dentro de esta industria.



¿Cuál es el material de mejores propiedades físicas, químicas? El material propuesto con mejores propiedades físicas y químicas es el acero al carbono, ya que tiene una elevada resistencia a la tracción, conformabilidad y durabilidad; también buena conductividad térmica.



¿Cuál es el material de mejores propiedades tecnológicas y mecánicas? El material propuesto de mejores propiedades tecnológicas y mecánicas es el acero al carbono, ya que tiene resistencia mecánica, soldabilidad y mecanibilidad.



¿Qué puede recomendar al Sr. Gustavo? Se le recomendaría al señor gerente de la empresa “MKNK DESIGN S.A.A.” comercializadora de diferentes materiales en el mercado nacional. Que de acuerdo al estudio realizado con los diferentes materiales como el Acero al carbono, cobre, bronce y aluminio. Se a llegado a la conclusión que sería una mejor oportunidad comercializar mucho más el “Acero al carbono”. Por sus diferentes características como su ductilidad, facilidad de uso en la fabricación y a la ves por sus bajos costos de producción que ayudaría a la empresa a poder tener menos gastos y más ganancias. Ya que este es un material muy comercializado que es utilizado en las industrias, para construcciones civiles como también para construcción mecánica.