CLASIFICACIÓN DE LOS MATERIALES:

 

CLASIFICACIÓN DE LOS MATERIALES: 

METALES- CERAMICOS- COMPUESTOS Y POLIMEROS

Los materiales de estos grupos poseen estructuras y propiedades diferentes Características de los metales Conductividad eléctrica y térmica Alta rigidez resistencia Ductibilidad Que son las aleaciones Combinaciones de metales que conceden una propiedad particularmente deseable en mayor proporción

Metales se clasifican en dos grupos:

ferrosos hierro Acero inoxidable fundiciones

 No ferrosos Aluminio Cobre zinc plomo estaño Oro plata titanio

DEFINICIÓN se denominan metales a cada uno de los elementos químicos buenos conductores del calor y de la electricidad, con un brillo característico y normalmente sólidos a temperatura ordinaria (excepto el mercurio). Los metales comprenden la mayor parte de la tabla periódica de los elementos y se separan de los no metales una de las caracteristicas de los metales es que sus sales en disolución suelen forman iones electropositivos, es decir cationes formando normalmente óxidos (unidos al oxígeno), sulfuros (unidos al azufre)

Los primeros metales que el hombre utilizó fueron el oro, la plata o el cobre que se encuentran con cierta facilidad en estado metálico puro (en forma de elementos nativos).: Paulatinamente se fue desarrollando la tecnología necesaria para obtener nuevos metales (metalurgia), calentándolos en un horno de piedra o barro mediante carbón de madera. El primer gran avance se produjo con el descubrimiento del bronce, entre 3500 y 2000 a.C., al emplear mineral de cobre mezclado, de manera más o menos accidental, con pequeñas cantidades de estaño, lo que permitía fundirlo con más facilidad y que, una vez sólido, fuese más tenaz. En este momento comenzó la denominada Edad del Bronce. Metales

El hierro se puede considerar el cimiento principal de nuestra civilización actual ya que es la base de la producción del acero. El acero supone aproximadamente el 91% de la producción global de metales, con una producción total en 2007 de 1.300 Mt, de las cuales aproximadamente 430 Mt se generaron en China, seguido de Japón (~120 Mt) y Estados Unidos (~100 Mt), mientras que en España se produjeron unas 19 Mt, siendo el 14º productor mundial El acero común (o acero al carbono) es el material metálico más económico y más utilizado. Se trata de una aleación de hierro y carbono, donde el carbono no supera el 2,1% en peso de la composición de la aleación. Sus excelentes propiedades mecánicas permiten gran variedad de tratamientos (laminación, fundición, forja, corrugación, trefilado, estampado, etc.) y además admite el corte y la soldadura con facilidad. Los campos de aplicación del acero son casi ilimitados, siendo empleado por ejemplo en edificación, construcción de maquinaria,

El cromo y el níquel, con contenidos que varían entre el 0,3 y el 30%, son los metales de aleación más comunes proporcionando al acero un carácter inoxidable. El cromo se emplea además en pinturas, en la síntesis del amoniaco, en el curtido del cuero o como protector de la madera, mientras que el níquel se usa también en aleaciones especiales, para la fabricación de baterías, para la acuñación de monedas o como catalizador de diferentes reacciones químicas. El manganeso se emplea como agente desoxidante en todos los tipos de aceros mitigando la acción perjudicial del oxígeno y del azufre. Otras aplicaciones frecuentes son en baterías eléctricas, en pinturas y esmaltes y en la industria química para obtener cloro y yodo. El molibdeno aumenta la tenacidad y la resistencia a la corrosión de los aceros, pero también se emplea como desulfurante en la industria petrolera, como pigmento, en la fabricación del caucho, como lubricante y electrónica (transistores).

Aleaciones Comunes

Son aquellos metales no utilizados de manera habitual en la fabricación de los aceros. En este grupo se incluyen todos los metales base utilizados por la industria (cobre, plomo, cinc, estaño, titanio, antimonio, mercurio, aluminio y magnesio), los metales preciosos (oro, plata y platinoides) y el resto de elementos minoritarios. Metales no ferreos No ferrosos Aluminio Cobre zinc plomo estaño Oro plata titanio

Clasificación de los materiales Metales cerámicos Polímeros Compuestos Tienen baja conductividad eléctrica y térmica, son fuertes y duros, aunque frágiles y quebradizos Ladrillo porcelana refractarios vidrios Dentro de este grupo de materiales se encuentran Se clasifican en: TECNICOS – NO TECNICOS - VIDRIO

Los procesos cerámicos tradicionales (en base como se fabrican en todo el mundo) se esquematiza a continuación: El primer paso es la mezcla de las materias primas (minerales, productos químicos, materiales reciclados) en forma de polvo con la granulometría controlada y con agregado de agua también controlada. Una vez obtenido la mezcla, se realiza el conformado en frío y se obtiene la pieza cruda (material policristalino), luego se le realiza el tratamiento térmico (sinterizado). adecuado siendo ésta la etapa fundamental para obtener la microestructura deseada condicionada por la composición de las materias primas. Grandes estructuras moleculares creadas a partir de moléculas orgánicas. Tienen baja conductividad eléctrica y térmica, reducida resistencia y debe evitarse su uso a temperaturas elevadas. Los plásticos se suelen presentar en la industria en forma de gránulos. Los gránulos se calientan y se les añaden aditivos (aire, colorantes, estabilizantes, …) para modificar sus propiedades Cuando tenemos el material plástico con las propiedades que necesitamos, se le da forma mediante un proceso llamado conformación (shaping), con el que conseguimos el objeto de plástico deseado.

Según la estructura de la cadena Clasificación de los POLIMEROS Homopolímero Los homopolímeros son aquellos polímeros en los que todos los monómeros que los constituyen son iguales. Los copolímeros están formados por dos o más monómeros diferentes.

Clasificación de los POLIMEROS, Según su respuesta termo-mecánica termoplásticos Termorigidos elastómeros Recubrimientos de superficies fibras adhesivos se comportan de manera plástica a elevadas temperaturas Este reticulado no permite que estos polímeros sean reprocesados después de que han sido conformados. se trata de materiales poliméricos que tienen la capacidad de deformarse mucho más que el 300% en forma elástica. Tienen cierto grado de extensibilidad, alta adhesión, pero conservando cierto grado de cohesión. Suelen tener baja cristalinidad. Sus características son similares a las de los adhesivos, pero además tienen gran resistencia a la abrasión. Se usan para proteger y decorar. Pueden tejerse o enlazarse para formar prendas dimensionalmente estables; es necesario que no cedan demasiado. Deben ser resistentes y con tendencia a la cristalización.

Los POLIMEROS Termoplásticos Las cadenas moleculares no están conectadas de manera rígida Buena Ductibilidad y conformabilidad Termoestables Cadenas moleculares fuertemente enlazadas Resistentes y Frágiles Elastómeros Son materiales muy elásticos, al aplicar una tensión las moléculas del polímero se estiran alcanzando longitudes muy grandes sin romperse No pueden ser reciclados, fundidos o calentados. Pueden ser calentados, fundidos, moldeados y enfriadados repetidas veces. Poliestileno ejemplos RESINA EPOXI ejemplos Caucho Na Según su respuesta termo-mecánica

EJEMPLOS Termoplásticas • resinas fenólicas. PF • resinas de carga. UF • resinas de melamina. NF • resinas epoxi. EP • poliuretano. PUP Resinas Fenólicas -PF Resinas de Carga- UF RESINA EPOXI Poliuretano-PUP Resina de melamina-NF

PMMA-polimetaquilato Policlorotrifluoroetileno o PTFE Policarbonatos- PESilicona PVC- policloruro de vinilo Poliestileno -PE Poliamidas

 EJEMPLOS Termoestables PTEE- flourados Poliestileno - DURO Poliestileno - EXPANDIDO

Polietileno - PS Polietileno BAJA DENSIDAD Polietileno ALTA DENSIDAD

EJEMPLOS Elastómeros Caucho butílico Neopreno Caucho Natural

Los materiales Compuestos Como su nombre lo indica están formados a partir de dos o más materiales de distintos grupos, produciendo materiales que no se encuentran en ninguno de los materiales en forma individual. Esta familia surge de la necesidad de obtener materiales con una combinación de propiedades que difícilmente se encuentren en los cerámicos, los plásticos o los metales. Por ejemplo, en la industria del transporte son necesarios materiales ligeros, rígidos, resistentes al impacto y que resistan bien la corrosión y el desgaste, propiedades éstas que rara vez se dan juntas; por lo que se “diseña” un material según la aplicación para la cual se necesitan.

Una característica de todos los materiales compuestos es que, en cada uno de ellos, se pueden distinguir dos componentes bien diferenciados: la matriz y el refuerzo o fase discontinua. La matriz La matriz es la fase continua en la que el refuerzo queda “embebido”. Tantos materiales metálicos, cerámicos o resinas orgánicas pueden cumplir con este papel. A excepción de los cerámicos, el material que se elige como matriz no es, en general, tan rígido ni tan resistente como el material de refuerzo. Las funciones principales de la matriz son: • definir las propiedades físicas y químicas • transmitir las cargas al refuerzo, • protegerlo y brindarle cohesión. Así como también permitirá determinar algunas características del material compuesto como la conformabilidad y el acabado superficial, Al someter al material compuesto a diferentes tipos de cargas mecánicas la matriz juega diferentes roles:

·         Bajo cargas compresivas: es la matriz la que soporta el esfuerzo, ya que se trata de la fase continua. 2. En tracción: la matriz transfiere la carga aplicada sobre la pieza a cada una de las fibras o partículas, de manera que éstas sean las que soporten el esfuerzo. Para ello es necesaria una excelente adhesión entre la matriz y el refuerzo. Es la fase discontinua (o dispersa) que se agrega a la matriz para conferir al compuesto alguna propiedad que la matriz no posee. En general, el refuerzo se utiliza para incrementar la resistencia y rigidez mecánicas, pero, también, se emplean refuerzos para mejorar el comportamiento a altas temperaturas o la resistencia a la abrasión. El material de refuerzo

La fibra de vidrio  es más resistente que el acero u otro metal. Ni siquiera que es más resistente que los polímeros que utilizamos de manera corriente. Una varilla de vidrio diríamos que es, sin temor a equivocarnos, mucho menos resistente que un revolvedor de plástico, o que una cucharita de metal ¿no es cierto? Entonces… ¿por qué utilizamos fibras de VIDRIO para reforzar materiales compuestos? Cuando sometemos a estos materiales “frágiles” a tensiones, los defectos presentes al azar en el sólido, provocan la ruptura del mismo a esfuerzos mucho menores que su resistencia teórica. Para solucionar este problema, estos materiales son producidos en forma de fibras de manera tal que, si bien existen esos mismos defectos orientados al azar, estos se observarán en algunas de las miles de fibras, mientras que el resto podrá dar cuenta de la resistencia esperada del material sin defectos. Fibra de vidrio