3. Els dos elements imprescindibles de qualsevol
procés industrial són els materials i l’energia.
Els passos que s’han de seguir a l’hora de dur a
terme un procés industrial són els següents:
•Elaborar un projecte (com ha de ser el
producte)
•Triar els materials que s’utilitzaran.
•Estudiar el problema sota diferents criteris de
selecció de materials.
4. Criteris a seguir durant la selecció de
materials:
Les propietats del material
Les qualitats estètiques
El procés de fabricació
El cost
La disponibilitat
L’impacte ambiental
5. Les propietats mecàniques descriuen la reacció dels
materials davant forces externes, a les quals s’oposen
unes forces internes anomenades forces de cohesió.
Per poder conèixer les propietats mecàniques d’un material, han de ser
sotmesos a una sèrie de proves anomenades assaigs. Els valors obtinguts
d’aquests, són la base de la disciplina anomenada resistència de materials.
6. La resistència mecànica és la capacitat que té
un material per suportar esforços sense
deformar-se o trencar-se.
7. Es poden distingir aquests tipus d’esforços segons
la manera d’aplicar-los al material:
Nota: Segons la forma del material un esforç de compressió pot produïr un
corbament en lloc d'un aixafament, això s'anomena vinclament.
8. Tipus d’esforç Formes de suportar-lo
Tracció Secció elevada
Cisallament Secció elevada
Torsió Secció elevada
Compressió Secció elevada i poca longitud
Flexió Secció elevada, cantell gran i poca longitud
Quan la deformació del material es temporal -> deformació elàstica
Quan la deformació és permanent -> deformació plàstica
Si el material es trenca sense deformar-se -> comportament fràgil
Si el material es deforma tant que costa de trencar -> comportament
dúctil
9. 2.1.1 Assaig de tracció
L'assaig de tracció és una de les proves de laboratori
més utilitzades i que més informació proporciona sobre les
propietats mecàniques dels materials. Per tal de que els
resultats depenguin només del material s’utilitzen els
conceptes següents:
Esforç unitari o esforç: és la relació entre la força aplicada
a un material i la secció A sobre la qual s'aplica, és a dir, la
força aplicada per unitat de secció.
Allargament unitari: és la relació entre l'allargament
(increment d' L) d'una peça i la llargària inicial L0 que tenia
abans d'aplicar l'esforç de tracció.
10. Fórmules
Esforç unitari
Força Unitats : N/mm2
σ = Secció
Allargament unitari
Unitats : No té
∆L
ε =
L0
Però es pot expressar en %
11. 2.1.2 Diagrama de tracció
S’utilitza per expressar les característiques mecàniques dels
materials i es realitza a partir dels assaigs de tracció.
12. Esforç de
Densitat Mòdul elàstic E GPa Límit elàstic Allargament
Material trencament
(kg/m3) (N/mm 2) · (1000) MPa (N/mm2) (%)
(N/mm2)
Acer (alt en
7840 207 380 615 25
C)
Acer (baix
7860 207 295 395 37
en C)
Alumini 2710 69 85 100 25
Llautó 8530 110 75 303 68
Plata 10490 76 55 125 48
Què ens
indiquen? Rigidesa Elasticitat Resistència Plasticitat
mecànica (màxim allarg.)
13. La duresa és la resistència o oposició que
presenta un material a ser ratllat o penetrat
per un altre.
És deguda a les forces de cohesió
existents entre els àtoms del
material, com més fortes siguin
aquestes forces, més dur serà el
material.
14. Per comparar i mesurar la duresa
d’un material s'utilitzen diferents
tipus d'assaigs. Un dels més
utilitzats és l'assaig de duresa
Brinell.
En aquest tipus d'assaig es fa
penetrar un objecte d'un material
molt dur sobre el material que es vol
assajar aplicant una força. Després
es mesura el diàmetre de la
penetració, mentre més gran sigui,
més tou serà el material que hem
sotmès a l’assaig.
15. Una vegada mesurat el diàmetre, es calcula la
duresa Brinell mitjançant aquesta fórmula:
Força aplicada
F
HBW = 0,102 ·
A
Superfície de la marca
deixada sobre el material
Grau Constant
de (1/9,8)
duresa
Brinell
16.
17. Els valors de la duresa com els de
resistència a la tracció indiquen el grau
d’oposició que presenta un material a ser
deformat plàsticament.
18. -Capacitat de resistència al
xoc.
-Propietat contrària a la
fragilitat.
-Els materials tenaços són
capaços d’absorbir molta
energia cinètica en un xoc i
transformar-la en deformació
plàstica o elàstica i evitar el
trencament.
-La fragilitat sol estar lligada
amb la duresa.
20. Es coneix amb el nom d’assaig de
resiliència l’energia necessària per
trencar un material d’un sol cop.
També és denominat assaig de
resistència al xoc.
Com més alt sigui el valor de la
resiliència, més tenaç serà el
material assajat.
21. Dues modalitats d’aquests
tipus d’assaig encara que
són molt similars:
-L’assaig de Charpy.
-Izod.
22.
23. Els esforços de fatiga són aquells esforços
que alternen el seu sentit d’aplicació
(tracció-compressió, torsió, flexió) de
manera repetitiva o cíclica en el temps.
Intenta reproduir les condicions de treball
reals dels materials.
24. Els resultats de
l’assaig es
representen en un
gràfic conegut com
corba S-N o diagrama
de Wöhler.
El trencament per
fatiga sempre s’inicia
a la superfície dels
materials.
25. No deixen marques i s’apliquen a peces elaborades
per determinar la presència o l’absència de defectes
interns no observables a simple vista.
Aquests assaigs s’anomenen també de defectes.
Els defectes internes poden ser: fissures, esquerdes
porus..
Els assaigs no destructius més importants són:
-Els magnètics.
-Els raigs X i raig gamma.
- Assaigs per ultrasons.
26. Consisteixen en l’aplicació d’un
camp magnètic a la peça que es vol
assajar, si aquesta no té defectes la
seva estructura serà homogènia i la
permeabilitat magnètica serà
constant en tota la seva extensió.
Aquests assaigs tenen una limitació:
només poden ser utilitzats en
materials ferromagnètics, és a dir,
metalls fèrrics com acers i fosa.
27. Són utilitzats quan el material de
la peça que volem examinar no
és ferromagnètic o el defecte pot
estar allunyat de la superfície.
Consisteix a fer que la radiació
travessi la peça que es vol
examinar i arribi a impressionar
una placa fotogràfica situada al
darrere.
Quan la radiació atravessa un
material, aquesta va perdent
intensitat perquè el material la
va absorbint
28. Els ultrasons són ones de
pressió o sonores de
freqüència superior a la
màxima audible per l’oïda
humana (> 20.000 Hz)
Les ones ultrasonores es
reflecteixen, refracten i
dispersen davant de canvis
pel medi on es propaguen.
Aquesta tèncnica és molt
similar a la de les
ecografies i és utilitzada
també en els sonars que
porten els vaixells.
29. Una de les modalitats
consisteix a situar l’emissor i el
receptor sobre la mateixa cara
de la peça que s’assaja.
Lemissor envia els ultrasons
en forma d’impulsos de curta
durada. Quan arriben a la cara
oposada són reflectits i captats
pel detectors, si no hi ha cap
defecte a la pantalla
apareixaràn dos polsos, el un
que es correspon al de sortida
i l’altre al d’arribada.
30. Indiquen el comportament dels materials
davant d’una de les formes que pot
adoptar l’energia: la calor.
Dues propietats que tenen aplicacions
tecnològiques:
-La conductivitat tèrmica.
-La dilatació tèrmica.
31. És la facilitat Material a 20 ºC Conductivitat tèrmica W/m
que ofereix un ºC
material per
Aire 0,02
permetre el
flux d’energia Polietilè 0,48
tèrmica a Acer 52
través seu. Níquel 80
Coure 398
32. És el fenòmen que provoca
l’augment de les dimensions d’un
material, especialment metalls,
quan augmenta la temperatura.
La dilatació tèrmica depèn:
-Del material.
-De l’increment de la
temperatura.
Tipus de dilatacions:
-Dilatació lineal.
-Dilatació superficial.
-Cúbica.
33. La dilatació tèrmica dels
materials es pot aprofitar Material Coeficient de
dilatació lineal ºC
per mesurar la
temperatura, mesurant
Alumini 23,6 · 10-6
els increments de
llargària d’un element. Coure 16,5 · 10-6
Alguns elements com els Níquel 13,3 · 10-6
termostats basen el seu
fucionament en la
dilatació tèrmica.
