PROPIEDADES FSICAS DE LOS MATERIALES

Las propiedades fsicas, define el comportamiento de los materiales, incluyen las propiedades volumtricas, trmicas, elctricas y electroqumicas. Las propiedades fsicas son importantes en la manufactura porque es frecuente que influyan en el rendimiento del proceso.

PROPIEDADES VOLUMETRICAS Y DE FUSIN

Estas propiedades se relacionan con el volumen de los

slidos y la manera en que las afecta la temperatura.

DENSIDAD: Es su masa por unidad de volumen, las unidades ms comunes

son g/cm3; lb/in3. El ahorro de peso es particularmente importante en las estructuras de aeronaves y aeroespaciales, carroceras y componentes de automviles.

La gravedad especifica expresa la densidad de un material en relacin con la densidad del agua y por esta razn es adimensional.

Expasin trmica La densidad de un material es funcin de la temperatura. La relacin general es que la densidad disminuye con el aumento de temperatura. El volumen por unidad de peso se incrementa con la temperatura. El coeficiente de expansin trmica, mide el cambio de longitud por grado de temperatura. Como mm/mm/C (in/in/F). Es una razn de longitud en vez de una de volumen.

Tenemos la siguiente ecuacin:

L2 L1 = &L1 (T2 T1)

& = coeficiente de expansin trmica L = longitudes mm T = temperaturas La expansin trmica puede ser un problema en el tratamiento trmico y en las soldaduras de fusin debido a las fuerzas trmicas que se presentan en el material durante esos procesos.

PUNTO DE FUSIN

Es la temperatura a la que el material pasa del estado slido a lquido, la transformacin inversa de lquido a slido, ocurre a la misma temperatura y se llama punto de enfriamiento.

El punto de fusin de un metal depende de la energa requerida para separar sus tomos. Para los metales las temperaturas de fusin y enfriamiento son las mismas.

Cuanto mayor sea el punto de fusin del material mas difcil resultara la manufactura.

La mayor parte de las aleaciones metlicas no tienen un solo punto de fusin. Si embargo existen la aleaciones eutcticas se funden y congelan a una misma temperatura. Con los materiales no cristalinos ocurre otra diferencia con la fusin. Existe una transicin gradual del estado solido a lquido. El material slido se ablanda gradualmente a medida que aumenta la temperatura.

PUNTO DE FUSIN DE DIVERSOS MATERIALES

METALES PUROS C HIERRO 1535 COBRE 1083 ALUMINIO 660 NQUEL 1455 ZINC 419 PLOMO 327 ESTAO 232 MAGNESIO 650 CROMO 1850

PROPIEDADES TERMICAS

CALOR ESPECFICO

Es la energa requerida para elevar en un grado la temperatura a la

unidad de masa.

La ecuacin que determina la cantidad de energa necesaria para calentar en un horno cierto peso de un metal a una temperatura elevada dada.

H = CW (T2 T1)

H = Cantidad de energa calorfica, BTU(J) C = Calor especifico del material, BTU/lb - F W = Peso del material lb (Kg) T2 T1 = cambio de temperatura , F (C) El coeficiente de conductividad trmica es generalmente alto en los metales y bajo en los cermicos y plsticos.

CONDUCTIVIDAD TRMICA

Indica la velocidad a la que fluye el calor dentro y a travs de un material.

Los materiales unidos por enlaces metlicos(metales) poseen en general alta conductividad trmica, mientras que los materiales unidos por enlaces inicos o covalentes (cermicos y plsticos) tienen una conductividad pobre.

DILATACIN TRMICA

La dilatacin trmica de los materiales puede tener varios efectos significativos, particularmente la expansin o contraccin relativa de diferentes materiales en ensambles como los componentes electrnicos y de computadoras, sellos vidrio-metal, soportes en motores de propulsin y partes mviles en maquinarias que exigen ciertos espacios para funcionar apropiadamente.

PROPIEDADES ELCTRICAS

La conductividad elctrica y las propiedades elctricas son importantes no solo en el equipo y la mquina elctrica sino tambin en procesos de manufactura como el formado de lminas metlicas por pulso magntico.

Los materiales con alta conductividad elctrica se los conoce como conductores, la resistividad elctrica es el inverso de la conductividad elctrica, si el elemento posee alta resistividad elctrica se dice que es dielctrico o aislante.

Resistividad y Conductividad El flujo de la corriente elctrica implica el movimiento de portadores de carga, pequeas partculas infinitesimales que poseen una carga elctrica. En los slidos, estos portadores de carga son los electrones.

I = E/R

I = corriente (A); E = Voltaje (V) y R = resistencia elctrica(ohmios). La resistencia en una seccin uniforme de material depende de la longitud L, del rea de la seccin A, y de la resistividad del material r; entonces.

R = r(L/A)

La resistividad no es una constante; vara con la temperatura igual que otras propiedades.

La conductividad es el recproco de la resistividad.

Clases de materiales por sus propiedades elctricas

Los metales son los mejores conductores de la electricidad debido a sus enlaces metlicos. Tienen la resistividad ms baja. La mayora de los materiales cermicos y polmeros son conductores pobres. Estos materiales se usan como aislantes debido a que poseen una alta resistividad.