2. Clasificación Es posible dar una clasificación de los procesos de manufactura de acuerdo a sus características de conformado del material: Conformado Primario Conformado por Deformación Conformado por Corte Conformado por Unión Conformado por Tratamiento
3. Conformado Primario Este tipo de proceso se caracteriza por utilizar un material sin forma inicial, y se divide en: Fundición, Metalurgia de Polvos y Procesado de Plásticos. Conformado por Deformación En este tipo de conformado se hace uso de la propiedad que poseen algunos de los materiales de deformarse plásticamente. Esta deformación implica que el material cambia su forma sin cambiar su volumen o fundirse. Lo podemos dividir en dos tipos: Procesos en Masa y Procesos en Lamina. Conformado por Corte En este tipo de procesos la forma que se quiere obtener se da por medio de la remoción del material. Entre estos podemos mencionar: Maquinado de un filo, Maquinado de Varios filos, Maquinado abrasivo, Maquinados especiales.
4. Conformado por Unión. El conformado de una pieza se lleva acabo por la unión de varias partes. Se divide en dos tipos: Unión mecánica y Unión por soldadura. Conformado por Tratamiento. Este tipo de conformado por tratamiento cambia las propiedades de la pieza mas no su forma. Entre estos se encuentran: Tratamientos térmicos y acabados superficiales.
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6. DIVISIÓN DE LOS MATERIALES DE USO EN INGENIERÍA: METALES POLÍMEROS CERÁMICOS DE LA COMBINACIÓN DE MATERIALES DE ESTOS TRES GRUPOS SURGEN LOS MATERIALES COMPUESTOS
7. SE DA UNA DIVISIÓN EN LOS METALES: METALES FERROSOS: * ACEROS * FUNDICIONES b) METALES NO FERROSOS - ALUMINIO - COBRE - NÍQUEL - TITANIO - MAGNESIO EL ESTUDIO DE LOS METALES ES IMPORTANTE DEBIDO A QUE REPRESENTAN EL GRUPO DE MATERIALES DE MAYOR USO EN INGENIERIA, PRESENTANDO UNA GAMA MUY AMPLIA DE POSIBLES PROCESOS DE CONFORMADO, LO QUE IMPLICA ASÍ MISMO UNA GRAN GAMA DE PROPIEDADES MECÁNICAS Y POR ELLO DE APLICACIONES.
10. LOS ENLACES ATÓMICOS EL ENLACE IÓNICO UN ENLACE IÓNICO SE ESTABLECE ENTRE UN METAL Y UN NO METAL. EN ESTE EJEMPLO EL SODIO CEDE SU ELECTRÓN DE VALENCIA AL CLORO EL CUAL LO ACEPTA PARA FORMAR EL OCTETO. AMBOS IONES CONSIGUEN FORMAR EL OCTETO. CADA ION ESTÁ EN CONTACTO CON IONES DE SIGNO DISTINTO.
11. EL ENLACE METÁLICO EL ENLACE METÁLICO SE FORMA CUANDO LOS ÁTOMOS METÁLICOS SE DESPRENDEN DE ALGUNOS DE SUS ELECTRONES DE VALENCIA, LOS CUALES FORMAN UNA NUBE DE ELECTRONES QUE SE MUEVE AL AZAR ENTRE LOS IONES METÁLICOS FORMADOS, ESTABLECIENDOSE UNA UNIÓN ENTRE IONES Y ELECTRONES.
12. Enlace metálico: CONDUCCIÓN ELÉCTRICA CUANDO SE ESTABLECE UNA DIFERENCIA DE POTENCIAL EN UN METAL, LOS ELECTRONES QUE FORMAN LA NUBE SE PUEDEN MOVER A TRAVÉS DE LOS IONES METÁLICOS, ESTABLECIENDO UNA CORRIENTE ELÉCTRICA.
13. Enlace covalente EL ENLACE COVALENTE SE CARACTERIZA POR LA COMPARTICIÓN DE ELECTRONES DE VALENCIA. LA COMPARTICIÓN DE ELECTRONES NO IMPLICA QUE SE CEDAN ESTOS DE UN ÁTOMO A OTRO, DE ESTA MANERA AMBOS ÁTOMOS, EN LA MAYORÍA DE LAS VECES LOGRAN COMPLETAR EL OCTETO, ES DECIR, LLENAR SUS SUBORBITALE s Y p.
14. LOS SISTEMAS CRISTALINOS P = Simple F = Centrada en las caras I = Centrada en el cuerpo C = Centrada en la base
17. Defectos puntuales en la estructura cristalina SITIO VACANTE O VACANCIA. ÁTOMO EN UN SITIO INTERSTICIAL. ÁTOMO PEQUEÑO DE SOLUTO EN UN SITIO PROPIO DE LA RED. ÁTOMO GRANDE DE SOLUTO EN UN SITIO PROPIO DE LA RED.
18. DEFECTOS DE LÍNEA Y DE SUPERFICIE EN LA ESTRUCTURA CRISTALINA DEFECTOS DE LÍNEA DEFECTOS DE SUPERFICIE: LÍMITES DE GRANO
21. SOLUCIONES LÍQUIDAS Y SOLUCIONES SÓLIDAS El agua en sus tres estados. tres fases. Solución líquida de agua y alcohol. Solubilidad ilimitada. Formación de dos fases: Al agregar sal en agua, para una cantidad de sal mayor que el límite de saturación se forman dos fases, una solución líquida de agua y sal y una solución sólida de sal con agua. Al agregar agua y aceite no hay posibilidades de que se forme una solución líquida.
22. DEFINICIÓN DE FASE: FASE ES UN AGREGADO HOMOGÉNEO DE MATERIA SEPARADA DE OTRAS PARTES DEL SISTEMA POR SUPERFICIES LÍMITES BIEN DEFINIDAS. EL TÉRMINO HOMOGÉNEO SE REFIERE A QUE LAS PROPIEDADES A UNA ESCALA MACROSCÓPICA SON LAS MISMAS DE UN PUNTO A OTRO, O CAMBIAN DE UNA MANERA CONTINUA, ES DECIR, NO EXISTEN CAMBIOS ABRUPTOS EN ELLAS. A UNA FASE METÁLICA SÓLIDA SE LE ASOCIA UNA ESTRUCTURA CRISTALINA. EN EL CASO DE ALEACIONES METÁLICAS SE TIENE: SISTEMA HOMOGÉNEO.- ES AQUEL EN EL QUE SE FORMA UNA SOLA FASE, LA CUAL ES UNA SOLUCIÓN SÓLIDA. SISTEMA HETEROGÉNEO.- ES UN SISTEMA FORMADO POR MÁS DE UNA FASE. EN ÉSTE, LAS PROPIEDAES PRESENTAN UN CAMBIO ABRUPTO EN LOS LÍMITES O FRONTERAS ENTRE UNA FASE Y OTRA .
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24. POR ARRIBA DE ÉL, SE FORMARÁ UNA SEGUNDA FASE, ADEMÁS DE LA PRIMERA FASE YA FORMADA. ESTA PUEDE SER UNA SOLUCIÓN SÓLIDA O UN COMPUESTO INTERMETÁLICO.SOLUCIÓN SÓLIDA: SE DEFINE COMO UNA MEZCLA HOMOGÉNEA EN LA CUAL LOS ÁTOMOS DE SOLUTO SE ENCUENTRAN EN UNA DISPERSIÓN AL AZAR DENTRO DE LA ESTRUCTURA CRISTALINA DEL SOLVENTE. LAS SOLUCIONES SÓLIDAS PUEDEN SER DE DOS TIPOS: a) SOLUCIONES SÓLIDAS SUSTITUCIONALES B) SOLUCIONES SÓLIDAS INTERSTICIALES
25. LA SEGUNDA FASE SE CARACTERIZA POR: POSEER LA ESTRUCTURA CRISTALINA DEL SOLUTO. DISUELVE UNA PEQUEÑA CANTIDAD DE ÁTOMOS DE SOLVENTE. FORMACIÓN DE SOLUCIONES SÓLIDAS SECUNDARIAS. FORMACIÓN DE UN COMPUESTO INTERMETÁLICO. representa un líquido en el cual no existe enlaces entre los átomos (solución líquida). solubilidad total de cu y ni. representa un sólido con un arreglo ordenado de los átomos de cu y ni, formando una solución sólida de tipo sustitucional. formación de un compuesto intermetálico de cu y zn, dentro de una solución sólida de los mismos elementos.
26. El efecto del calor sobre los metales. FENÓMENO DE LA DIFUSIÓN DEFINICIÓN DE DIFUSIÓN ES EL TRANSPORTE DE ÁTOMOS A TRAVÉS DE LA ESTRUCTURA CRISTALINA DE UN METAL DEBIDO A UN GRADIENTE DE CONCENTRACIÓN. SE PRESENTAN TRES TIPOS DE DIFUSIÓN: DIFUSIÓN PROPIA DIFUSIÓN SUSTITUCIONAL DIFUSIÓN INTERSTICIAL
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28. LEYES DE FICK DONDE: CS = CONCENTRACIÓN EN LA SUPERFICIE DEL METAL CO = CONCENTRACIÓN ORIGINAL DEL METAL CX = CONCENTRACIÓN EN EL PUNTO X X = DISTANCIA DESDE LA SUPERFICIE HACIA EL INTERIOR DEL METAL t = TIEMPO EN seg D = COEFICIENTE DE DIFUSIÓN [cm2/seg] EL COEFICIENTE DE DIFUSIÓN DEPENDE DE LA TEMPERATURA EN FORMA EXPONENCIAL Y ESTÁ DADO POR LA SIGUIENTE EXPRESIÓN: DONDE: DO = CTE [cm2/seg] QD = ENERGÍA DE ACTIVACIÓN PARA LA DIFUSIÓN [Kcal/mol] R = CTE = 1.987 [cal/mol OK] T = TEMPERATURA [OK]
29. Tablas sobre datos de difusión en sistemas de aleación y función de error de z
30. TRANSFORMACIONES DE FASE. NUCLEACIÓN EN UN METAL EL PROCESO DE SOLIDIFICACIÓN IMPLICA LA FORMACIÓN DE UN AGREGADO SÓLIDO DENTRO DEL LÍQUIDO. EN UN METAL ALOTRÓPICO ESTE PROCESO SE DA TANTO EN LA SOLIDIFICACIÓN COMO EN LA TRANSFORMCIÓN DE UNA FASE SÓLIDA EN OTRA FASE SÓLIDA. LA TRANSFORMACIÓN DE UNA FASE EN OTRA , COMO UN PROCESO DE TRANSFORMACIÓN DE FASES SE INICIA CON LA FORMACIÓN DE PEQUEÑOS AGREGADOS DE CIENTOS DE ÁTOMOS, A LOS CUALES GENERALMENTE SE LES DENOMINA NÚCLEOS, DE AHÍ LA DENOMINACIÓN DE ESTE PROCESO COMONUCLEACIÓN. NUCLEACIÓN: ES EL PROCESO MEDIANTE EL CUAL SE FORMAN NÚCLEOS DE UNA FASE NUEVA , DENTRO DE UNA FASE MADRE. ESTE PROCESO SE DA TANTO EN UN PROCESO DE SOLIDIFICACIÓN COMO EN LA TRANSFORMACIÓN DE UNA FASE SÓLIDA EN OTRA FASE SÓLIDA. SE DIVIDE EN: NUCLEACIÓN HOMOGÉNEA NUCLEACIÓN HETEROGÉNEA
31. NUCLEACIÓN LA SOLIDIFICACIÓN DE UN METAL SE INICIA CON LA FORMACIÓN DE PEQUEÑOS AGREGADOS DE CIENTOS DE ÁTOMOS CONOCIDOS COMO EMBRIONES LOS CUALES CRECEN PARA FORMAR NÚCLEOS Y SI ESTOS NÚCLEOS CONTINUAN CRECIENDO FORMARÁN GRANOS , LOS QUE AL CONTINUAR SU CRECIMIENTO LLEVARÁN A LA SOLIDIFICACIÓN DEL METAL.
32. NUCLEACIÓN. FORMACIÓN DE EMBRIONES Y NÚCLEOS NUCLEACIÓN HOMOGÉNEA: FORMACIÓN DE UN NÚCLEO FORMACIÓN DE UN EMBRIÓN NUCLEACIÓN HETEROGÉNEA: FORMACIÓN DE UN NÚCLEO SOBRE UN SUSTRATO
33. NUCLEACIÓ. CAMBIO EN LA ENERGÍA LIBRE DEL SISTEMA CAMBIO EN LA ENERGÍA LIBRE DEL SISTEMA LÍQUIDO-SÓLIDO, EN UN PROCESO DE SOLIDIFICACIÓN. * LA ENERGÍA DE SUPERFICIE SIEMPRE ES POSITIVA. * LA ENERGÍA DE VOLUMEN, DEL NÚCLEO SÓLIDO, SIEMPRE ES NEGATIVA PARA TEMPERATURAS POR DEBAJO DEL PUNTO DE FUSIÓN (O SOLIDIFICACIÓN).
34. DIAGRAMA DE ENFRIAMIENTO DE UN METAL PURO. DIAGRAMA DE ENFRIAMIENTO DE UNA ALEACIÓN FORMANDO UN SISTEMA HOMOGÉNEO (SOLUCIÓN SÓLIDA), UNA SOLA FASE. DIAGRAMA DE ENFRIAMIENTO DE UNA ALAECIÓN FORMANDO UN SISTEMA HETEROGÉNEO (SISTEMA EUTÉCTICO). FORMA UNA SOLUCIÓN SÓLIDA Y EL PRODUCTO DE UNA REACCIÓN EUTÉCTICA.
35. DIAGRAMAS DE EQUILIBRIO. DIAGRAMA DE EQUILIBRIO Cu-Ni LAS CURVAS DE LA FIG. a) SE OBTIENEN PARA DISTINTAS COMPOSICIONES DE Ni. EN LOS PUNTOS B SE INICIA LA SOLIDIFICACIÓN, A UNA CIERTA TEMPERATURA, LA CUAL TERMINA EN LOS PUNTOS C A UNA TEMPERATURA MENOR. EL DIAGRAMA DE LA FIG. b) SE OBTIENE GRAFICANDO LOS PUNTOS B Y C PARA LAS COMPOSICIONES EMPLEADAS.
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37. SÓLIDUS.- LÍNEA POR DEBAJO DE LA CUAL CUALQUIER ALEACIÓN SE ENCUENTRA EN EL ESTADO SÓLIDO.
44. SOLIDIFICACIÓN DE UNA ALEACIÓN Cu-Ni. Sistema homogéneo. El Sistema Cu-Ni es un Sistema Homogéneo con solubilidad total en el estado sólido, formándose solamente una sola fase sólida, la fase a . En la figura se muestran algunas de las etapas en el Proceso de Solidificación de una aleación 60% Cu + 40% Ni La aleación en la Fase Líquida. La aleación en la línea de Líquidus. Formación de los primeros embriones de fase sólida con una composición de 48% Cu + 52% Ni. Los embriones de fase sólida crecen hasta formar granos. A la temperatura de aproximadamente 1250° C tienen una composición de 55% Cu + 45% Ni. Los granos de fase a continúan creciendo y a una temperatura de aproximadamente 1240° C la aleación corta la línea de Sólidus y los granos de fase a tendrán una composición de 50% Cu + 40% Ni. La aleación en el estado sólido, fase a, con una composición de 50% Cu + 40 % Ni.
45. Solidificación de una aleación pb-sn. Sistema heterogéneo. ALEACIÓN QUE EXCEDE EL LÍMITE DE SOLUBILIDAD. ALEACIÓN Pb-10% Sn. (a) INICIA LA SOLIDIFICACIÓN EN LA LÍNEA DE LÍQUIDUS, FORMANDOSE LOS PRIMEROS EMBRIONES DE FASE a. (b) AL CONTINUAR EL ENFRIAMIENTO AUMENTA LA CANTIDAD DE FASE a, HASTA QUE AL LLEGAR A LA LÍNEA DE SÓLIDUS SE COMPLETA LA SOLIDIFICACIÓN. ENTRE LA LÍNEA DE SÓLIDUS Y LA LÍNEA DE SOLVUS EL SISTEMA TIENE UNA SOLA FASE, LA FASE a. CON LA COMPOSICIÓN ORIGINAL DE LA ALEACIÓN Pb + 10% SN. (c) INMEDIATAMENTE DESPUÉS DE CRUZAR LA LÍNEA DE SOLVUS, HACIA ABAJO, LA SOLUBILIDAD DE ESTAÑO EN EL PLOMO SE HACE MENOR POR LO QUE RED CRISTALINA DEL Pb DESECHA ÁTOMOS DE Sn, LOS CUALES INICIAN UN PROCESO DE NUCLEACIÓN DE LA FASE b EN LOS LÍMITES DE GRANO DE LA FASE a. LA FASE b FORMA UNA SOLUCIÓN SÓLIDA DE Pb EN LA RED CRISTALINA DEL Sn, TENIENDO ENTONCES UN SISTEMA HETEROGÉNEO FORMADO POR DOS FASES a Y b.
46. Solidificación de una aleación Pb- sn eutéctica. ALEACIÓN Pb + 6I.9% Sn. ALEACIÓN EUTÉCTICA UNA ALEACIÓN EUTÉCTICA TIENE UNA COMPOSICIÓN Y TEMPERATURA DE SOLIDIFICACIÓN FIJAS. PARA LA ALEACIÓN DEL DIAGRAMA SON DE 61.9% Sn Y T= 183° C: AL LLEGAR LA TEMPERATURA DE LA ALEACIÓN A LA TEMPERATURA EUTÉCTICA SE INICIA LA NUCLEACIÓN DE LA FASE EUTÉCTICA CON UN EMRIÓN DE FASE b, LO QUE PROMUEVE LA NUCLEACIÓN DE UN EMBRIÓN DE FASE a. AL COMPLETARSE LA SOLIDIFICACIÓN DE LA ALEACIÓN, SE MUESTRA UNA ESTRUCTURA DE LAMINILLAS ALTERNAS DE FASE a Y FASE b.
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48. GRANOS DE LA “FASE COMPUESTA” , a + b.ALEACIÓN HIPOEUTÉCTICA CON Pb + 30% Sn
