Práctica 1 Selección de materiales Objetivo Al término de la práctica el alumno tendrá los elementos necesarios para seleccionar los materiales de ingeniería, para así obtener las piezas metálicas. Preguntas detonantes 1. Por qué es importante para el ingeniero conocer los materiales? 2. Cómo distingues un material metálico de uno no metálico? 3. Cómo distingues un material magnético de otro no magnético? Fundamento teórico De acuerdo con Groover (2007), la materia prima para la obtención de materiales, es tomada de la tierra por minería, barrenado, excavación o recolección y convertidas en petroquímica y madera, posteriormente transformadas en materiales utilizados en ingeniería como son conductores eléctricos, acero estructural, concreto, plásticos y madera laminada, para satisfacer las necesidades que la sociedad tiene de productos terminados. Para seleccionar los materiales adecuados para fabricar una pieza, el ingeniero debe tomar en cuenta una lista de características entre las que no deben faltar: que éste material esté disponible, que sea económico de refinar y producir, que sea fuerte, rígido y dimensionalmente estable a diferentes temperaturas, que sea liviano, resistente a la corrosión y desgaste, que no tenga efectos en el medio ambiente y las personas, biodegradable y que permita numerosos usos (Ídem). Ahora está disponible una mayor variedad de materiales, cada uno con sus propias características, aplicaciones, ventajas y limitaciones. Los siguientes son los tipos generales de materiales utilizados hoy en día en la manufactura, ya sea de manera individual o en combinación, según Askeland (2011): Metales ferrosos: Los metales ferrosos se basan en su resistencia y en el hierro, uno de los metales más antiguos conocidos por el hombre. 1
Metales no ferrosos: Los metales no ferrosos incluyen elementos y aleaciones que no se basan en el hierro y no igualan la resistencia de los aceros. *Nota: Para una mejor apreciación, el siguiente apartado contiene imágenes del material y equipo que se utilizará durante la práctica 1. Material y equipo Imanes Aluminio Esmeril de pedestal Cobre Equipo de Seguridad Latón Bronce **Nota: Para una mejor apreciación, el siguiente apartado contiene la descripción e imágenes del procedimiento que se utilizará durante la práctica 1. 2
Procedimiento 1.- En base al conocimiento de materiales y la experiencia, hacer una distinción visual de diversos tipos de materiales que presente el instructor. 2.- Distinguir la chispa obtenida de un material no identificado y compararla con los materiales identificados, concluir de cual material se trata esa pieza. Dibujar la chispa característica del material proporcionado. 3.- Identificar cualitativamente la propiedad magnética de los materiales proporcionados, para ello acercar un imán a los materiales, identificar cual es el más fuertemente atraído por el campo magnético, colocar en orden descendente de atracción. 4.- Hacer un análisis de la tabla 2 (ver anexo 1). 5.- Utilizando la tabla 1, seleccionar el tipo de material recomendado, de acuerdo a las normas SAE-AISI, DGN. ACEROS SAE-AISI DGN Tabla 1. Características de los aceros de acuerdo a la norma SAE-AISI- DGN. % Promedio en el análisis típico de los elementos químicos que lo constituyen C Si Mn Cr Ni Mo W V T1 0.74 0.4 0.4 4.0 - - 18 1.1 M2 0.82 0.4 0.4 4.2-5.0 6.4 1.9 3
T1.- acero rápido indicado para herramientas de corte de alto rendimiento. M2.- acero rápido indicado para herramientas de corte de alta tenacidad. Resultados esperados en el desarrollo Que los alumnos al utilizar las tres formas sencillas para identificar materiales (inspección visual, prueba de la chispa y prueba con imanes) y consultando las tablas SAE-AISI-DGN, sean capaces de identificar los distintos tipos de materiales utilizados en ingeniería, atendiendo a sus propiedades y composiciones químicas. Propuesta para reporte del alumno 1.- De los materiales proporcionados. a) Escribe el nombre de los materiales identificados visualmente. b) Dibujar la chispa característica de cada material. Material Chispa Material Chispa Latón Aluminio Bronce Cobre 4
c).- Nombra y ordena en forma descendente de atracción magnética los materiales. 2.- Dibuja una tabla y selecciona los materiales que se recomiendan para la fabricación de las siguientes piezas. a) Cizallas para cortar papel. b) Suspensiones de automóviles. c) Muebles de oficina metálico. d) Moldes de forja. e) Resortes. f) Martillos. g) Muebles de laboratorio, química metálica. h) Matrices y punzones de corte. Conclusiones: Bibliografía Askeland, D., Fulay, P., & Wright, W. (2011). The Science & Engineering of materials. Estados Unidos: Cengage learning. Groover, M. (2007). Fundamentos de manufactura moderna. Ciudad de México: McGraw Hill. 5
Anexo 1: Características rápido indicado para herramientas de corte de alto rendimiento Tabla 2: Características de los materiales DGN/AI SI (APRO X) Equivalencia aproximada entre las diferentes marcas y normas. W/Nr ASSAB ATLAS SISA CAMPOS MARATH SOLAR (APR BOEHLER ON DREW OX) T1 3355 HSP11 Sportan7 Super Rapid Extra SOER FORS RapidEspecial Beta VB 25 rápido indicado para herramientas de corte alta tenacidad Alta resistencia al desgaste para troqueles muy complicados que cortan espesores hasta 3 mm. M2 3343 HSP41 Six IX Super Rapid Extra Mo Mo20 Alfa VA 29 -D3 2436 XW5 NN CHD3 Bora Tarrasco 62 11F Alta resistencia al desgaste y gran tenacidad para corte de chapa hasta 5 mm de grueso recomendado para cuños (clavos). D2 2601 XW41 FNS ESP KNL CHD2 Bora Especial v Nahoa 11C 63 o 364 para troqueles de corte complicado, alta resistencia a la deformación. Alta resistencia al golpe. Apto para trabajos en frío, troqueles, cuch, para chapa grueso y en cal. (ojo: diferente revenido). 01 2510 DF2 Keewatln Amutlt S CH01 Veresta V Azteca 11A 16 -S1 2550 M4 Falcon6 SI MY Extra CHS1 Durax H Urano 111B 18 al carbono para troqueles y herramientas cabeceadoras. al Cr-Mo/vanadio muy apto para continuos choques térmicos. W2 2835 K 100V Special Extra H CHW2 NPU Acemex 1 121 H13 2344 8407 Crovan US Ultra 2 CHH13 E38V Omieron IV F al cromo molibdeno tungsteno para trabajos en caliente especialmente dados de forja y herramientas para prensas extrusión. H12 2606 Crodj ISODISC US-Ultra 4 CHH12 E38W Omega IV- C 67 al cromo níquel molibdeno para trabajos en caliente, para dados de forja de muy alta tenacidad. F3-L6 2714 M14 Ultimo 6F3 GNME 6F3 AMS Extra Kripton VI- J HOBBING IRON AL Cr-Mo y bajo C, para calvado prof. Para industrial. de plástico (pulido espejo garantizado. P5 2341 8416 P-4 EL CHP4 WE5 Polux VI-A VHB plata al carbono. W2 1650 K115 Plata plata al cromo níquel 9840 6511 7310 VSP4OT molibdeno tratado para VCH150 construcción de Plata ES3 Plata 6 CN35B 9840 Orion VI-D CRO 861 6
al nique molibdeno, gran tenacidad para construcción de 9840 6511 7310 SPS 245 VSP4O VCH150 CN35 9840 Orion VI-D CRO 861 al cromo molibdeno tratado para construcción de al cromo molibdeno para construcción de 4140 7225 709 4140 4140T; VCL140 4140 7225 709 4140 4140 VCL 140 4140B 4140 Delfos VI- M 4140 4140 Delfos VI- M para cementación al cromo níquel molibdeno de alto rendimiento. -4320 6587 7210 4320 CEM-15 CN15 4320 Aries VI-F HR33 para cementación, al cromo níquel molibdeno. -8620 6523 8620 Impacto 8620; EB- 80 8620 8620 RECN I para cementación, no aleado, calidad automotriz. al 45% de carbono para construcción de al 60% de carbono para construcción de 1015 1141 CH15 1045 1191 745 1045 EF45 H 1045 1045 1060 0601 760 1060 1060 1060 Fleje de acero al carbono recocido para muelles y herramientas delgadas. W1 1750 170 CR W95 Fleje de acero templado, revenido, pulido con aproximadamente 160/175 kg/mm de resistencia W1 1750 170 CR WO5 Alambre plano templado ideal para resortes y cepillos. Flechas de acero inoxidable bonificadas a aproximadamente 80/90 kg/mm para barcos y bombas. Láminas y barras de acero inoxidable del tipo 18/10. Barras de acero inoxidable del tipo 18/8 maquinado rápido. W1 1723 No hay 4122 304 4301 911 304 Antlnlt; AS2W 303 4305 973 303 Antlnlt; AS2Z CH304 Remanit 4301 Mercurio II 554 CH303 Remanit 4305 Mercurio I Láminas y barras de acero inoxidable de tipo 18/11/12. Barras de acero inoxidable al cromo maquinado rápido. Láminas de acero inoxidable al cromo. Láminas y barras refractarias resistentes en altas temperaturas. 316 4401 926 316 Antlnlt; KN20Z CH316 Remanit 4401 Mercurio III -416 4005 416 CH416 Mercurio IV 430 4016 CH430 Mercurio VIII 310 4841 914 310 Termax Mercurio X 11A 7