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• Abraham Rojas

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Propiedades físicas y mecánicas de los materiales Resistencia de Materiales Instituto IACC 28-09-2018

1.- Explique la interrelación entre los 04 componentes del tetraedro interactivo de Thomas en el comportamiento de los materiales. Argumente adecuadamente su respuesta.

Primero que todo, debemos saber los 04 componentes del tetraedro interactivo de Thomas. Estos son:

1. Las propiedades mecánicas. 2. Caracterización de los materiales. 3. La teoría de los materiales. 4. Procesamiento.

Estos 04 componentes están invariablemente relacionados el uno con el otro y cualquier cambio que sufra uno de ellos siempre tendrá un impacto en el otro el cual será importante en la estructura de los materiales o dentro de la estructura generalizada. Si uno de estos sufre algún cambio cambiara su equilibrio lo que afectara directamente en el funcionamiento específico que tenia dicho material.

Esto se puede corroborar con el material del acero, el cual es forjado dependiendo de cada elemento a utilizar para dicho material, como por ejemplo el carbono, pero si a este mismo material se agrega otro elemento en su composición cambiara sus cualidades básicas, lo que no quiere decir que el material que se realizo esta en mal estado, solo que se modifican para alguna tarea específica.

2.- Indique cuales son los tres factores de los que depende la densidad de un sólido.

Debemos saber primero que todo que la densidad define el peso real de cada cuerpo u objeto. Los tres factores que depende la densidad de un sólido son:

1. Masa Atómica: Es un promedio que entrega el peso de los átomos de los diferentes cuerpo que podemos analizar, lo cual tiene las medidas especificas de cada cuerpo obteniendo la densidad de los átomos. 2. Tamaño Atómico: Se refiere al radio de cada átomo el cual nos permite analizar la medida exacta para de esta forma poder determinar el volumen de los cuerpos analizados. 3. Arreglo atómico: Nos permite analizar la síntesis y enlaces de los átomos para de esta forma poder determinar si posee infinidad química pudiendo determinar la fuerza de atracción o fuerza de gravedad electro elástica para mantener los cuerpos homogéneos.

3.- Se tienen un mineral desconocido al cual se le quiere determinar la dureza aproximada en la escala de Mohs y se dispone de dos piezas metálicas de dureza Brinell conocida (metal A con dureza HB = 500 y metal B con dureza HB = 400). Al hacer un ensayo de rayado se observa que el metal A raya la muestra de mineral, mientras que el B no lo raya. Utiliza la tabla de conversión entre escalas ¿Cuál sería la dureza aproximada en la escala de Mohs del mineral? Justifique su respuesta.

El mineral desconocido debe estar en promedio Brinell de HB = 401 y HB = 499, ya que el metal A con su dureza de 500 raya este material desconocido, no así con el metal B el cual no le produce ralladura. Por ende un promedio de estos dos puntos es de HB = 450 lo que nos transporta a la escala de Mohs que está entre 1 a 10, esto lo ubicaría en el numero 6 el cual pertenece a un mineral Ortosa (ortoclasa).

4.- Observe las siguientes imágenes e identifique cuales son fracturas dúctiles y cuales son fracturas frágiles. Justifique cada respuesta. A)

B)

C)

Tanto en la figura A como en la figura C podemos visualizar una fractura dúctil. La figura B es una fractura frágil.

En la figura A podemos notar que el material se encuentra con una deformación evidente debido a la influencia de energía hasta llegar al punto de ruptura.

En la figura C nos muestra como está comenzando una deformación en el material, la cual con el paso del tiempo será progresiva.

En la figura B visualizamos una fractura frágil, ya que es, por lo notar, un pedazo de vidrio el cual sufre una deformación de manera espontanea, por lo cual no alcanza a tener una deformación considerable ya que llega a la ruptura de manera instantánea.

5.- De dos ejemplos de falla por fatiga, uno para el caso de una pieza metálica y otro para una pieza elaborada con polímeros e indique, en cada ejemplo, cómo afecta la fatiga del material en la vida útil de la pieza.

Pieza Metálica. En este caso puedo dar el ejemplo del pasador de balde de un cargador frontal, el cual se ocupa en faena donde trabajo para cargar camiones de alto tonelaje con concentrado de cobre. Esta pieza debe mantener una adecuada mantención o cambio de esta ya que es el soporte principal para ejecutar las maniobras que se pueden realizar en un cargador frontal, en este caso levantar un peso de máximo de 08 toneladas. Hace un tiempo atrás operador de cargador no realizo

correctamente el chequeo del equipo antes de iniciar el trabajo, por lo cual, el pasador, el cual no se había realizado mantenimiento, sufrió una ruptura, por lo cual, balde de cargador se ladeo con carga, dejando a cargador frontal también ladeado por el peso de este. Se investigo el incidente y claramente fue por una fatiga de material y poco mantenimiento de estos mismo, los cuales en trabajos diarios y continuaos deben ser chequeados.

Pieza de Polímero. Una de las piezas más fabricadas con polímero que se ocupan habitualmente en el hogar son las canaletas y las bajadas de agua, las cuales con el paso del tiempo tanto por la exposición al medio ambiente (sol, tierra, agua) son afectadas por la fatiga del material, por ende, es común ver en casas más antiguas, que dichos elementos no cumplan sus funciones, estén quebrajados por lo cual llegan a un punto de ruptura inmediato y a la par presentan fatigas elásticas.

6.- Se realizo una prueba de fluencia en caliente para un acero inoxidable a 700°C a 4 diferentes esfuerzos. Lamentablemente, el analista del laboratorio confundió los resultados y no recuerda a que esfuerzo corresponde cada resultado, siendo los resultados de tiempo hasta la ruptura: 710, 110, 1.200 y 300 horas.

Existen tres tipos de fluencia: 1. Fluencia Primaria 2. Fluencia Secundaria 3. Fluencia Terciaria En estos tres tipos de fluencia se designa el tiempo de ruptura según los aspectos de temperatura, velocidad, tiempos y puntos de ruptura para de esta forma obtener los datos de la siguiente tabla: Esfuerzo Aplicado (MPa)

Tiempo de Ruptura (h)

115

110

130

300

145

710

160

1200

Bibliografía 

IACC 2018. Propiedades físicas y mecánicas de los materiales. Resistencia de los Materiales. Semana 3.



IACC 2018. Recursos Adicionales. Semana 3.