Hola amigos, saludos a toda la comunidad de steemit, en esta oportunidad quiero hablar un poco acerca de las propiedades de los materiales, tanto físicas como mecánicas. particulamente soy amante de la ingeniería y para mí es fundamental conocer los tipos de materiales que se utilizan en ella y cómo interactúan entre sí.
Se denomina material a cada uno de los distintos tipos de materias de que están formadas las piezas de las máquinas, de los aparatos o, en general, de cualquier objeto. Para que un trozo de materia constituya un material, debe tener composición y homogeneidad adecuadas, así como presentar unas formas y dimensiones aptas para su transformación en piezas de máquinas, aparatos u otros objetos.
El número de materiales usados en ingeniería es muy grande y comprende tanto sólidos como líquidos y gases. La selección de los materiales para el diseño y la fabricación de máquinas y aparatos se basa en la ponderada evaluación de sus propiedades en cada caso, hay que tener en cuenta , entre otras cosas: la resistencia y la rigidez, en elementos de estructurales y de transmisión ; las propiedades superficiales , en las articulaciones y enlaces.
PROPIEDADES DE LOS MATERIALES
Cada uno de los materiales se comporta de manera distinta frente a diferentes tipos de experimentación. Por ejemplo: unos materiales flotan en el agua, mientran que otros no; este comportamiento está relacionado con la propiedad que llamamos densidad. Unos materiales conducen la electricidad y otros no: esta característica está relacionada con la propiedad que llamamos conductividad eléctrica.
Las propiedades de los materiales se pueden agrupar en dos vertientes principales: propiedades físicas y propiedades mecánicas. A continuación les presentaré algunas de las propiedades más significativas
PROPIEDADES FÍSICAS:
Entre las propiedades físicas de los materiales que más influencia tienen en su aplicación, destaca la densidad, que se define como la relación entre la masa y en volúmen que ocupa. La densidad es determinante en todas las apliaciones en las que debe minimizarse el peso o la masa, como en la construcción de vehículos o en piezas que se mueven con grandes acerelaciones. Por ejemplo: el aluminio, casi tres veces menos denso que el acero, se emplea en aviación, en pistones de motor de explosión y en carrocerías de vehículos. Los plásticos, menos densos que el aluminio, se emplean en aplicaciones análogas pero con exigencias sobre rigidez o resistencia menores.
Otras importantes propiedades físicas son la conducción de la electricidad y el calor. La primera propiedad es determinante en las aplicaciones eléctricas, siendo los metales buenos conductores y los polímeros buenos aislantes.
Entre los metales usados con mas frecuencia el cobre y el aluminio son los que mejor conducen la electricidad, aunque la plata, mejor conductor que los anteriores, sólo se utiliza en aplicaciones muy puntuales a causa de su elevado precio.
La conducción del calor es determinante en aplicaciones como la transmición de calor, en el aislamiento térmico y en la percepción de frío y calor al tacto con los objetos. Finalmente hay que citar la dilatación térmica, que es el aumento de las dimensiones de los cuerpos al aumentar la temperatura. En algunas aplicaciones se aprovecha la dilatación térmica, como en los termómetros de mercurio, o en la diferencia de dilataciones de dos metales, como el termostato del radiador de los automóviles, sin embargo en otras apliaciones la dilatación produce efectos no deseados, como en vías de ferrocarril, puentes y edificios, lo que obliga a colocar juntas de dilatación que permita compersarla.
PROPIEDADES MECÁNICAS:
Son las propiedades que se relacionan con el comportamiento de los materiales sometidos a fuerzas exteriores.
Si las fuerzas afectan a todo el volumen del material, se conocen como propiedades mecánicas volumétricas de entre las cuales se destacan: el límite elástico, la resistencia a la rotura, la rigidez y la elasticidad; mientras si afetan únicamente a su superficie, toman en nombre de propiedades mecánicas superficiales, entre las cuales están: la dureza, el rozamientoy la adherencia, y la resistencia al desgaste, entre otros.
Propiedades Mecánicas Volumétricas: Para fuerzas moderadas, limitadas por un valor característico de cada material, que se denomina límite elástico, todos los materiales experimentan unas deformaciones. Si se aumenta la fuerza mas allá del límite elástico, el comportamiento del material puede ser distinto dependiendo si el material es dúctil o frágil.
Los materiales dúctiles sufren nuevas deformaciones, mucho mayores que los elásticos, que ya no se recuperan se dejas de ejercerse las fuerzas, si continúa aumentándose la fuerza, llega un momento en que se produce la rotura para un valor llamado resistencia a la rotura.
Los materiales frágiles casi no sufren nuevas deformaciones después del límite elástico y se rompen al sobrepasar sólo un poco tal límite, así podemos decir que los materiales dúctiles tienen mayor resistencia a la rotura que los frágiles. La rigidez evalúa la dificultad para deformar elasticamente un material y se mide por medio del módulo de elasticidad.
Finalmente, la tenacidad mide la capacidad de los materiales para resistir golpes sin romperse, y aumenta a la vez, con la resistencia a la rotura y con la capacidad de deformación del material.
Propiedades Mecánicas Superficiales: Son propiedades relacionadas con fenómenos que tienen lugar entre superficies en contacto. A pesar de su complejidad y difícil evaluación, son de gran importancia en el comportamiento de las articulaciones y enlaces de las máquinas, elementos que constituyen uno de sus puntos mas críticos.
La dureza de un material mide la resistencia que su superficie ofrece a ser marcada o deformada por un objeto penetrante exterior, esta propiedad es importante cuando se ejercen fuerzas elevadas a través de superficies muy pequeñas como en los contactos de rodaduras o con rodadura y deslizamiento, ejemplo: rodamientos, guías lineales, engranajes y levas.
El rozamiento y la adherencia se relacionan con la resistencia que ofrecen dos superficies en contacto al deslizamiento mútuo, y el desgaste es la pérdida de material de la suerficie de los materiales causada por el mvimiento de deslizamiento mútuo en el tiempo.
En una próxima entrega se estará hablando sobre las propiedades tecnológicas y químicas de los materiales.
¡Muchas gracias!
Referencias:
Enciclopedia de la Ciencia y la Tecnología, Ediciones DANAE
Para más información pueden visitar las siguientes páginas:
https://www.electrical4u.com/mechanical-properties-of-engineering-materials/
https://es.slideshare.net/areatecnologia/propiedades-de-los-materiales-1574982
http://blocs.xtec.cat/xluque/files/2010/09/propiedades-de-los-materiales3.pdf