Presentación desarrollo y caracterización de nuevos materiales Ing. Mauricio Sierra
- 1. Nodo Bogotá CICLO DE CHARLAS EN NUEVAS TENDENCIAS Y BUENAS PRÁCTICAS EN DESARROLLO Y CARACTERIZACION DE NUEVOS MATERIALES Mauricio Sierra Cetina Ingeniero Mecánico. MSc en Ingeniería Universidad Nacional de Colombia www.tecnoparquecolombia.edu.co Línea de Ingeniería y Diseño
- 2. INTRODUCCION En el área de la Ingeniería y en especial en la mecánica los MATERIALES juegan uno de los papeles más importantes a la hora de tomar decisiones en el campo del diseño, construcción, mantenimiento, reconstruc ción y recuperación de piezas y elementos de máquinas. Es por esta razón que la selección de materiales es un requisito indispensable en nuestra área.
- 3. MATERIALES DE INGENIERIA • Aleaciones de Ingeniería: Grupo conformado por todas las aleaciones metálicas. • Materiales Compuestos: En este grupo se encuentran los PMC, MMC y CMC. • Polímeros: Dentro de este grupo se encuentran los termoplásticos, termoestables y los elastómeros. • Cerámicos: Materiales de obtención natural.
- 5. ALEACIONES DE INGENIERIA 1. Aleaciones de Hierro 2. Aleaciones de Aluminio 3. Aleaciones de Cobre 4. Aleaciones de Magnesio 5. Aleaciones de Titanio 6. Superaleaciones
- 6. Aleaciones de Hierro Quizá sea este el grupo de metales más conocidos en la ingeniería mecánica, dentro de el están: • Aceros 1020 1045 1541 4140 4340 5160 8620 • Aceros para Herramientas • Fundiciones • Aceros Inoxidables
- 7. ALEACIONES DE ALUMINIO • Las aleaciones de aluminio son usadas donde la ligereza estructural y la resistencia a la corrosión son importantes. • Son aleaciones extremadamente buenas conductoras de la electricidad, pero tienen un alto coeficiente de expansión térmica que las hace inadecuadas para usos a elevada temperatura (por ejemplo: componentes de motores, fuselaje de aviones de alta velocidad).
- 8. APLICACIONES
- 11. APLICACIONES APLICACIONES ALEACION RZ25 Y WE43A-T6
- 12. Otras Aleaciones •Aleaciones de Titanio •Superaleaciones •Aleaciones Bioimplantables
- 13. MATERIALES COMPUESTOS • PMC: Quizá son los materiales compuestos de mayor uso y aplicación ya que contempla los compuestos de matriz polimérica. • MMC: Son los materiales compuestos que más avances han tenido en los últimos tiempos ya que su complejidad tecnológica para obtenerlos retrasó su fabricación. • CMC: De este grupo hace parte el concreto ya que se parte de la matriz cerámica reforzada, en este caso, con metal como es el caso del hormigón.
- 14. EVOLUCION EN EL USO DE LOS MATERIALES COMPUESTOS POLIMERICOS EN LOS AUTOMOVILES FIAT
- 15. APLICACIONES PMC
- 16. POLIMEROS • TERMOPLASTICOS: Son los plásticos que se pueden moldear por calor, sin que sufran modificación química, presentan una estructura molecular de cadenas lineares o poco ramificadas. • TERMOESTABLES: Son aquellos que luego del calentamiento se convierten en sólidos más rígidos que los polímeros originales. • ELASTOMEROS: Se derivan del caucho, son materiales que se deforman en un lato porcentaje, para luego recuperar su forma sin deformación permanente.
- 17. TERMOPLASTICOS
- 18. CERAMICOS Los materiales cerámicos más nuevos incluyen carburos de metales, como el carburo de tungsteno y el carburo de titanio que son empleados ampliamente en la fabricación de buriles, y los nitruros metálicos y semimetálicos como el nitruro de titanio y el nitruro de boro que se usan como herramientas de corte y abrasivos.
- 19. SELECCIÓN DE MATERIALES La ingeniería moderna nos obliga a evaluar desde distintas ópticas que materiales debemos usar para cumplir con determinados protocolos de producción y calidad. Es por esto que el criterio del ingeniero juega un papel importante a la hora de representar productividad y creatividad. La selección de materiales implica varios aspectos a analizar entre ellos:
- 20. SELECCIÓN DE MATERIALES 1. Factor Económico. 2. Facilidad de manufactura. 3. Mercado Interno. 4. Optimización. 5. Tiempo.
- 21. OPTIMIZACION
- 22. Desarrollo de un nuevo acero en el país Acero Bainítico libre de Carburos Superbainita
- 23. Selección de la Aleación acero bainítico Fe-0.32C-1.45Si-1.97Mn-1.26Cr-0.26Mo- 0.10V aleado con Boro Porque esta aleación ???????
- 25. Dirección de laminado Probetas de Tensión Probetas de Impacto
- 26. Resultados composición química aleaciones A
- 27. Resultados composición química aleaciones B
- 28. Resultados
- 29. Resultados pruebas de dureza 40 40 DUREZA ROCKWELL C DUREZA ROCKWELL C 20 20 0 0 0 ppm 10 ppm 20 ppm B 0 ppm B 10 ppm B 20 ppm ALEACION A ALEACION B
- 30. Resultados pruebas de tensión CARGA DE ESFUERZO CARGA ESFUERZO REDUCCION ELONGACION MUESTRA FLUENCIA FLUENCIA MAXIMA MAXIMO DE AREA (%) (kgf) (kgf/mm2) (kgf) (kgf/mm2) (%) A 0 ppm 1 5010 120,23 6040 144,93 36 16 A 0 ppm 2 5138 121,68 6210 147,07 38 18 A 0 ppm 3 5353 120,47 6543 147,26 38 17 B 0 ppm 1 6604 147,25 7804 174,00 33 14 B 0 ppm 2 6435 145,72 7961 180,29 30 16 B 0 ppm 3 6365 141,92 7917 176,52 32 14 CARGA DE ESFUERZO CARGA ESFUERZO REDUCCION ELONGACION MUESTRA FLUENCIA FLUENCIA MAXIMA MAXIMO DE AREA (%) (kgf) (kgf/mm2) (kgf) (kgf/mm2) (%) A 10 ppm 1 5167 117,00 6411 145,18 32 21 A 10 ppm 2 4948 116,81 6158 145,31 36 20 A 10 ppm 3 5087 115,20 6387 144,64 37 23 B 10 ppm 1 6986 155,77 8062 179,75 29 14 B 10 ppm 2 5919 148,36 7601 177,69 32 16 B 10 ppm 3 5772 158,11 7668 175,24 30 15 CARGA DE ESFUERZO CARGA ESFUERZO REDUCCION ELONGACION MUESTRA FLUENCIA FLUENCIA MAXIMA MAXIMO DE AREA (%) (kgf) (kgf/mm2) (kgf) (kgf/mm2) (%) A 20 ppm 1 5742 129,96 7635 172,80 32 17 A 20 ppm 2 5480 131,17 7306 169,61 30 16 A 20 ppm 3 5480 126,00 7378 169,63 34 16 B 20 ppm 1 6017 141,69 7727 181,95 26 16 B 20 ppm 2 5788 132,03 7435 174,86 27 18 B 20 ppm 3 5265 126,02 7284 174,33 26 16
- 31. Resultados gráficos de tensión 160 GRAFICO ESFUERZO vs DEFORMACION ALEACION A 0 ppm GRAFICO ESFUERZO vs DEFORMACION ALEACION B 0 ppm 180 140 160 120 ESFUERZO (kgf/mm ) ESFUERZO (kgf/mm ) 140 2 2 100 120 MUESTRA(1) 80 MUESTRA(1) 100 MUESTRA(2) MUESTRA(2) 80 MUESTRA(3) 60 MUESTRA(3) 60 40 40 20 20 0 0 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 DEFORMACION (%) DEFORMACION (%)
- 32. Resultados gráficos de tensión 160 CURVAS ESFUERZO vs DEFORMACION ALEACION A 10 ppm 200 CURVAS ESFUERZO vs DEFORMACION ALEACION B 10 ppm 180 140 160 120 ESFUERZO (kgf/mm ) ESFUERZO (kgf/mm ) 2 2 140 100 120 MUESTRA(1) MUESTRA(1) 80 MUESTRA(2) 100 MUESTRA(2) MUESTRA(3) MUESTRA(3) 80 60 60 40 40 20 20 0 0 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 DEFORMACION (%) DEFORMACION (%) 200 CURVAS ESFUERZO vs DEFORMACION ALEACION B 20 ppm CURVAS ESFUERZO vs DEFORMACION ALEACION A 20 ppm 180 175 160 150 ESFUERZO (kgf/mm ) 2 ESFUERZO (kgf/mm ) 140 2 125 120 MUESTRA(1) 100 MUESTRA(2) 100 MUESTRA(1) MUESTRA(2) 75 80 MUESTRA(3) 60 50 40 25 20 0 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 0 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 DEFORMACION (%) DEFORMACION (%)
- 33. Resultados en probetas de impacto A 0 ppm A 10 ppm A 20 ppm B 0 ppm B 10 ppm B 20 ppm
- 34. Resultados en probetas de tensión A 0 ppm A 10 ppm A 20 ppm B 0 ppm B 10 ppm B 20 ppm