Tecnologia de Materials

Transcripción

1 Unitat responsable: Unitat que imparteix: Curs: Titulació: Crèdits ECTS: ESEIAAT - Escola Superior d'enginyeries Industrial, Aeroespacial i Audiovisual de Terrassa CMEM - Departament de Ciència dels Materials i Enginyeria Metal lúrgica GRAU EN ENGINYERIA EN TECNOLOGIES INDUSTRIALS (Pla 2010). (Unitat docent Obligatòria) 4,5 Idiomes docència: Català Professorat Responsable: Altres: M. Núria Salán Ballesteros Elisa Rupérez de Gracia Silvia Illescas Fernández Khalil Tafzi el Hadri Horari d'atenció Horari: Capacitats prèvies És important haver assolit prèviament els coneixements i les competències corresponents a l'assignatura de Ciència de Materials (220092) Competències de la titulació a les quals contribueix l'assignatura Específiques: 2. Coneixements i capacitats per a l'aplicació de l'enginyeria de materials Transversals: 1. TREBALL EN EQUIP - Nivell 2: Contribuir a consolidar l'equip, planificant objectius, treballant amb eficàcia i afavorint-hi la comunicació, la distribució de tasques i la cohesió. 1 / 12

2 Metodologies docents - Sessions presencials d'exposició dels continguts. - Sessions presencials d'exercicis, problemes i "study cases" - Sessions presencials de pràctiques. - Treball autònom d'estudi i realització d'exercicis. En les sessions d'exposició dels continguts el professorat introduirà les bases teòriques de la matèria, conceptes, mètodes i resultats, tot il lustrant-los amb exemples convenients per facilitar-ne la seva comprensió. En les sessions d'exercicis, problemes i "studi cases" el professorat guiarà a l'estudiantat en l'aplicació dels conceptes teòrics per a la seva resolució, fomentant en tot moment el raonament crític. Es proposaran exercicis que l'estudiantat resoldrà, adquirint així la destresa en el maneig de les eines necessàries per a la resolució de problemes i situacions relacionades amb el contingut de l'assignatura. Es realitzaran pràctiques relacionades amb els continguts teòrics i pràctics de l'assignatura per tal d'afiançar els conceptes clau. L'estudiantat, de forma autònoma hauria d'estudiar per tal d'assimilar i fixar els conceptes bàsics, resoldre exercicis proposats i preparar els informes pràctics que es puguin sol licitar. Objectius d'aprenentatge de l'assignatura Proporcionar a l'alumnat coneixements avançats sobre l'estructura, propietats i mètodes de transformació dels principals materials d'aplicació industrial. Comprendre les prestacions tecnològiques, les tècniques d'optimització dels diferents materials i els tractaments i processats necessaris per modificar llurs propietats. Adoptar criteris adients de selecció dels materials i dels mètodes de transformació que caldria considerar en funció de la seva aplicació futura. Conèixer els principals mètodes d'assaig de materials i les tècniques més habituals d'inspecció i control, així com els defectes més comuns que poden presentar els components elaborats i la seva influència en les propietats finals o en la resposta en servei. Transmetre la importància del comportament i del bon ús dels materials, ser capaç de reconèixer els seus problemes i ferne el tractament adequat. Seleccionar els processos més eficients de transformació de materials, des del punt de vista mediambiental. Hores totals de dedicació de l'estudiantat Dedicació total: 112h 30m Hores grup gran: 31h 27.56% Hores grup mitjà: 0h 0.00% Hores grup petit: 14h 12.44% Hores activitats dirigides: 0h 0.00% Hores aprenentatge autònom: 67h 30m 60.00% 2 / 12

3 Continguts Mòdul 1: Metalls, aliatges metàl lics i el seu conformat Dedicació: 42h 30m Grup gran: 12h Grup mitjà: 0h Grup petit: 6h Aprenentatge autònom: 24h 30m Tema 1: Introducció a la Tecnologia dels Materials - Notes històriques de la Tecnologia dels Materials - Classificació dels aliatges metàl lics fèrrics i no fèrrics. - Diagrama ferro-carboni (Fe-Fe3C) - Elements d'aliatge i la seva influència Tema 2: Tractaments tèrmics dels materials - Classificació general dels tractaments tèrmics - Tractaments tèrmics dels acers i dels ferros colats - Tractaments tèrmics dels aliatges no fèrrics Tema3: Tractament de superfícies - Neteja de superfícies - Processos de recobriment - Tractaments superficials Tema 4: Conformat de metalls - Fusió i emmotllament: Etapes del procés, solidificació de metalls i aliatges, motlles permanents i no permanents - Conformat per deformació plàstica. Efecte de la temperatura, adequació dels aliatges per al seu conformat per deformació plàstica - Pulvimetal lúrgia: Obtenció i caracterització de pols metàl liques, compactació i sinterització, tècniques avançades en pulvimetal lúrgia - Problemes més habituals en els processos de conformat de materials metàl lics Activitats vinculades: Activitat 1: Sessió pràctica Metal lografia Avançada Activitat 2: Sessió pràctica Tractaments Tèrmics Activitat 3: Sessió pràctica Recuperació de metalls Activitat 10: Treball-Article de divulgació Sessions de teoria Sessions de problemes, exercicis i "study cases" Exercicis d'autoaprenentatge En aquest mòdul s'estudien els aspectes bàsics de la transformació i conformat dels materials metàl lics, tot relacionant les estructures i propietats amb els mètodes de manufactura existents. S'enumeren i es fa una descripció de les característiques bàsiques d'aquests aliatges i s'analitzen les microestructures, arribant a deduir les propietats que se'n deriven. Tanmateix s'estudien els principals defectes associats als processos de transformació i els mecanismes que els evitarien o minimitzarien. 3 / 12

4 Mòdul 2: Materials ceràmics, vidres i el seu conformat Dedicació: 12h 30m Grup gran: 3h 30m Aprenentatge autònom: 9h Tema 5: Materials ceràmics - Ceràmiques tradicionals - Ceràmiques tecnològiques - Processos de conformat. Tractaments tèrmics. Defectes Tema 6: Vidres Generalitats, matèries primeres i preparació de vidres - Processos de conformat. Tractaments tèrmics. Defectes Activitats vinculades: Activitat 10: Treball-Article de divulgació Sessions de teoria Sessions de problemes, exercicis i "study cases" Exercicis d'autoaprenentatge S'estudien els aspectes bàsics de la transformació i conformat dels materials ceràmics relacionant les estructures i propietats dels mateixos amb els mètodes de manufactura existents. També s'analitzen els nous desenvolupaments i les aplicacions de les ceràmiques tècniques i la seva aplicació al món industrial. 4 / 12

5 Mòdul 3: Materials polímers i compòsits (compostos) i el seu conformat Dedicació: 31h Grup gran: 9h 30m Aprenentatge autònom: 19h 30m Tema 7: Materials polímers - Generalitats i classificació - Polímers tècnics i d'altes prestacions - Tractaments dels polímers Tema 8: Processos de conformat de polímers - Extrusió. La màquina. Paràmetres i variables - Processos de transport, plastificació i barreja - Processos relacionats amb l'extrusió. Defectes - Injecció: La màquina i el cicle d'injecció. Paràmetres i variables - Motlles. Processos relacionats amb la injecció. Defectes - Altres processos de conformat de polímers Tema 9: Materials compòsits i processos de conformat - Característiques dels materials compòsits. Components - Matrius, reforços i interfaç - Materials compostos amb matriu metàl lica, metall-metall i cermets - Materials compostos amb matriu ceràmica - Materials compostos amb matriu polimèrica Activitats vinculades: Activitat 4: Sessió pràctica Elaboració d'un laminat Activitat 10: Treball-Article de divulgació Sessions de teoria Sessions de problemes, exercicis i "study cases" Exercicis d'autoaprenentatge S'estudien els aspectes bàsics de la transformació i conformat dels materials polímers i compostos, tot relacionant les estructures i propietats d'aquests amb els mètodes de manufactura existents. Igualment s'analitzen els nous desenvolupaments i les aplicacions dels polímers tècnics i els materials compostos dins de l'àmbit industrial, d'automoció i aeroespacial. 5 / 12

6 Mòdul 4: Comportament en servei Dedicació: 26h 30m Grup gran: 6h Grup petit: 6h Aprenentatge autònom: 14h 30m Tema 10: Tècniques d'unió - Soldadura de metalls. Característiques, aspectes metal lúrgics i defectes - Processos de soldadura de materials metàl lics - Tècniques d'unió de materials plàstics: unions soldades i d'interferència - Unions adhesives Tema 11: Fluència, fatiga i fractura - Fluència dels materials metàl lics, ceràmics i polímers - Fatiga dels components en servei - Caracterització mecànica i aspectes microestructurals - Fractura. Fractografia - Introducció a la mecànica de la fractura Tema 12: Corrosió i protecció - Corrosió en metalls. Tipus de corrosió. Morfologia dels atacs i defectes - Resistència química en polímers - Tensofisuració. Corrosió-fatiga - Degradació de materials ceràmics Tema 13: Tribologia. Fricció i desgast - Interacció de sòlids - Efecte de la rugositat, pressió i temperatura - Coeficient de fricció - Desgast adhesiu, abrasiu, per fatiga i corrosió - Prevenció del desgast Tema 14: Defectologia: Inspecció i assaigs - Introducció a l'anàlisi de defectes - Assaigs destructius i no destructius - Determinació de defectes superficials i anàlisi de defectes interns Activitats vinculades: Activitat 5: Sessió pràctica Corrosió Activitat 6: Sessió pràctica Recobriments electroquímics Activitat 7: Sessió pràctica Selecció de materials Activitat 10: Treball-Article de divulgació Sessions de teoria Sessions de problemes, exercicis i "study cases" Exercicis d'autoaprenentatge En aquest mòdul es descriuen els aspectes relacionats amb l'entorn de treball dels materials i la seva resposta en servei, i com aquest altera la durabilitat i comportament dels components. Partint d'aquests coneixements s'estudien els mètodes i tecnologies que permeten prevenir o retardar la fallada dels materials. 6 / 12

7 7 / 12

8 Planificació d'activitats ACTIVITAT 1-PRÀCTIQUES Dedicació: 4h Aprenentatge autònom: 2h Sessió pràctica Metal lografia avançada. Determinació d'estructures i irregularitats en components reals mitjançant tècniques avançades de caracterització ACTIVITAT 2-PRÀCTIQUES Dedicació: 4h Aprenentatge autònom: 2h Sessió pràctica Tractaments tèrmics Realització i avaluació de tractaments tèrmics en materials i components metàl lics i no metàl lics ACTIVITAT 3-PRÀCTIQUES Dedicació: 4h Grup gran: 2h Sessió pràctica RECUPERACIÓ MATERIALS METÀL LICS Realització d'una activitat de recuperació de metalls a partir de residus valoritzats 8 / 12

9 ACTIVITAT 4-PRÀCTIQUES Dedicació: 4h Aprenentatge autònom: 2h Sessió pràctica ELABORACIÓ D'UN LAMINAT Elaboració d'un material compost per laminació ACTIVITAT 5-PRÀCTIQUES Dedicació: 4h Aprenentatge autònom: 2h Sessió pràctica CORROSIÓ Determinació de noblesa de materials metàl lics Elaboració sèrie electrogalvànica ACTIVITAT 6-PRÀCTIQUES Dedicació: 4h Aprenentatge autònom: 2h Sessió pràctica RECOBRIMENT ELECTROQUÍMIC Elaboració de recobriments metàl lics electroquímics Principals reaccions d'oxidació reducció de materials metàl lics 9 / 12

10 ACTIVITAT 7-PRÀCTIQUES Dedicació: 5h 30m Aprenentatge autònom: 3h 30m Activitat pràctica: SELECCIÓ DE MATERIALS Criteris de selecció de materials en funció de les principals propietats industrials i l'aplicació del component ACTIVITAT 8-AVALUACIÓ Dedicació: 2h 30m Grup gran: 2h 30m 1r PARCIAL Prova escrita Prova escrita Avaluació de continguts dels mòduls I i II ACTIVITAT 9-AVALUACIÓ Dedicació: 2h 30m Grup gran: 2h 30m 2n Parcial Prova escrita Prova escrita Avaluació de continguts dels mòduls III i IV ACTIVITAT 10-TREBALL/ARTICLE Dedicació: 8h Aprenentatge autònom: 8h 10 / 12

11 Treball-Article Patró del treball Exemples Informació complementària Pautes de lliurament Lliurament d'un document escrit (versió electrònica) a final de curs Aprofundir els contiguts propis de l'assignatura mitjançant l'elaboració d'un treball-article de divulgació, de continguts relacionat amb el temari de l'assignatura. Treballar i assolir els elements competencials de la Competència Genèrica "Treball en equip" SESSIONS DE TEORIA-GRUP GRAN Dedicació: 70h Grup gran: 26h Aprenentatge autònom: 44h Sessions de teoria dels Mòduls I, II, III i IV. Apunts Transparències Bibliografia bàsica i complementària Exercicis d'autoaprenentatge, exercicis d'"study cases", problemes (grup gran) Assoliment de continguts dels diferents mòduls de l'assignatura Sistema de qualificació - Primer parcial: 40% - Segon parcial: 40% - Pràctiques: 10% - Treball-article: 10 % L'estudiantat que suspengui el primer parcial, tindrà l'opció de recuperar-lo el dia que es realitzi el segon parcial. Normes de realització de les activitats Les proves es realitzen per escrit, en català o castellà 11 / 12

12 Bibliografia Bàsica: Groover, Mikell P. Fundamentos de manufactura moderna: materiales, procesos y sistemas [en línia]. 3ª ed. México: Prentice Hall, 2007 [Consulta: 21/05/2014]. Disponible a: < oderna>. ISBN Kalpakjian, S.; Schmid, S. R. Manufactura, ingeniería y tecnología. 4ª ed. México: Pearson Educación, ISBN Asthana, R.; Kumar, A.; Dahotre, N. B. Materials processing and manufacturing science [en línia]. Amsterdam: Elsevier, 2006 [Consulta: 05/03/2012]. Disponible a: < ISBN DeGarmo, E. P.; Black, J. T.; Kohser, R. A. Materiales y procesos de fabricación. 2ª ed. Barcelona: reverté, ISBN Salán, M. N. Tecnologia de proceso y transformación de materiales [en línia]. Barcelona: Edicions UPC, 2005 [Consulta: 08/01/2016]. Disponible a: < ISBN X. Apraiz, J. Tratamientos térmicos de los aceros. 10ª ed. Madrid: CIE-Dossat 2000, ISBN / 12