I. INTRODUCCIÓN A LAS PROPIEDADES DE LOS MATERIALES
Por comodidad, la mayoría de los materiales utilizados en ingeniería se dividen en tres grupos principales: materiales metálicos, poliméricos y cerámicos. Además de estos tres grupos de materiales, se tomaran en cuenta dos tipos más, los materiales compuestos y los materiales electrónicos, dada su gran importancia en la ingeniería.
Materiales metálicos Estos son sustancias inorgánicas compuestas por uno o más elementos metálicos y pueden contener algunos elementos no metálicos. Los materiales metálicos pueden contener elementos no metálicos como carbono, nitrógeno y oxigeno. tienen una estructura cristalina en la que los átomos están dispuestos de una manera ordenada. son buenos conductores térmicos y eléctricos. son relativamente resistentes y dúctiles a la temperatura ambiente y presentan alta resistencia, incluso a altas temperaturas.
Introducción a las propiedades de los materiales
Los metales y las aleaciones pueden dividirse en dos clases: aleaciones y metales ferrosos que contienen un alto porcentaje de hierro, como el acero y el hierro fundido, y aleaciones y metales no ferrosos que carecen de hierro o contienen solo cantidades relativamente pequeñas de éste. Son ejemplos de metales no ferrosos el aluminio, cobre, zinc, titanio y níquel.
El motor de turbina para avión que se muestra en la figura está fabricado principalmente con aleaciones metálicas. En este motor se emplean las más recientes aleaciones de alta temperatura basadas en níquel, resistentes al calor y que tienen una gran resistencia.
Introducción a las propiedades de los materiales
El enlace metálico Un pedazo de cualquier metal: hierro, plata, oro..., está formado por miles de millones de átomos de dicho elemento unidos mediante enlace metálico. Algunos metales, como el sodio y el magnesio, pueden extraerse de los océanos donde se encuentran disueltos. Los demás metales se suelen obtener a partir de depósitos minerales que se hallan encima o debajo de la superficie terrestre.
Introducción a las propiedades de los materiales
Materiales poliméricos La mayoría de los materiales poliméricos consta de largas cadenas o redes moleculares que frecuentemente se basan en compuestos orgánicos (precursores que contienen carbono). No son cristalinos La resistencia y ductibilidad Poliméricos tienen bajas densidades y temperaturas de ablandamiento o descomposición relativamente bajas.
Introducción a las propiedades de los materiales
Los productores de resina plástica están elaborando polímeros de policarbonato ultrapuros y con grados de alta fluidez para la fabricación de DVD.
Introducción a las propiedades de los materiales
Materiales cerámicos Los materiales cerámicos son materiales inorgánicos formados por elementos metálicos y no metálicos enlazados químicamente entre sí. Los materiales cerámicos pueden ser cristalinos, no cristalinos o mezclas de ambos. tienen una gran dureza y resistencia a las altas temperaturas, tienden a ser frágiles. Ejemplos de materiales cerámicos de nueva generación, inventados recientemente para ser aplicados en motores de tecnología de punta.
Introducción a las propiedades de los materiales
Una aplicación en la aeronáutica son las losetas cerámicas del transbordador espacial. Las losetas cerámicas están fabricadas con carburo de silicio por la capacidad de este material para actuar como escudo térmico y volver rápidamente a temperaturas normales al retirarse la fuente de calor..
Introducción a las propiedades de los materiales
Materiales compuestos Un material compuesto puede definirse como dos o más materiales (fases o constituyentes) integrados para formar un material nuevo. sus propiedades y el nuevo compuesto tendrá propiedades distintas a la de cada uno de ellos. los materiales compuestos están formados por un material específico de relleno que a su vez sirve de refuerzo, y una resina aglomerante con objeto de lograr las características y propiedades deseadas. Los materiales compuestos pueden ser de muchos tipos. Los que predominan son los fibrosos (compuestos o fibras en una matriz) y los particulados (compuestos o partículas en una matriz).
Introducción a las propiedades de los materiales
Materiales electrónicos Los materiales electrónicos no son importantes por su volumen de producción, pero sí lo son extremadamente por su avanzada tecnología. El material electrónico más importante es el silicio puro, al que se modifica de distintos modos para cambiar sus características eléctricas. Muchísimos circuitos electrónicos complejos se pueden miniaturizar en un chip de silicio de aproximadamente ¾ de pulg2 (1.90 cm2).
Introducción a las propiedades de los materiales
Robots computarizados para mover objetos con precisi贸n con poca intervenci贸n humana.
Introducci贸n a las propiedades de los materiales
Materiales cristalinos y amorfos Los sólidos pueden clasificarse en dos amplias categorías: cristalinos y amorfos. Los sólidos cristalinos, debido a la estructura ordenada de sus átomos, moléculas o iones tienen formas bien definidas. Los metales son cristalinos y están compuestos por cristales o granos bien definidos.
Algunos ejemplos de materiales con naturaleza cristalina.
Celestita
Pirita (el oro de los tontos)
Introducción a las propiedades de los materiales
Halita (sal de roca)
Amatista (variedad purpura de cuarzo)
Las 14 cedas unitarias de Bravais agrupadas según los sistemas cristalinos. Las esferas indican untos de la red que, cuando están situados en las caras o en los vértices, son compartidos con otras celdas unitarias idénticas. Introducción a las propiedades de los materiales
Los átomos de materiales amorfos están enlazados de manera desordenada debido a factores que inhiben la formación de un ordenamiento periódico. En polímeros, los enlaces secundarios entre las moléculas no permiten la formación de cadenas paralelas y muy empaquetadas durante la solidificación.
Orden de largo alcance en sílice cristalino. Introducción a las propiedades de los materiales
Vidrio de sílice sin orden de largo alcance.
Estructura amorfa en los polímeros.
II. METALURGIA, ALEACIONES FERROSAS Y NO FERROSAS 1. Introducción a la metalurgia La metalurgia comprende el estudio de los metales y aleaciones, desde su obtención a sus aplicaciones debidas a sus propiedades y por los tratamientos térmicos, mecánicos y químicos, y por los métodos de conformación y ensayos. la metalurgia constituye una ciencia, elaborada con la observación y el razonamiento de los metalurgistas y físicos del estado sólido. La obtención de los metales y los tratamientos necesarios para hacerlos útiles a la humanidad, dependen de cinco materiales principales, los cuales son: menas, fundentes, combustibles, aire y agua.
Mena: Una mena es un mineral del que se puede extraer un elemento, un metal generalmente, por contenerlo en cantidad suficiente para ser aprovechado. AsĂ, se dice que un mineral es mena de un metal cuando mediante minerĂa es posible extraer ese mineral de un yacimiento y luego mediante metalurgia obtener el metal de ese mineral.
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Fundentes: Se conocen con el nombre de fundente a una amplia gama de productos químicos que se utilizan en los procesos de fusión de los minerales para rebajar el punto de fusión y eliminar parte de la escoria del propio proceso de fusión. También se llaman fundentes a los productos que se usan en los procesos de soldadura blanda para protegerla de la oxidación y otras impurezas que haya en la zona de soldadura así como acelerar el bañado de metales cuando son calentados por la aleación de aportes.
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Combustibles: Combustible es cualquier material capaz de liberar energía cuando se quema, y luego cambiar o transformar su estructura química. Supone la liberación de una energía de su forma potencial a una forma utilizable (por ser una reacción química, se conoce como energía química).
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Aire: el aire es necesario para que ardan los combustibles, tales como el carbón, gas natural, petróleo, etc., y mediante su reacción proporcionan las calorías necesarias para iniciar las reacciones químicas o para que estas continúen.
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Agua: importantísima en la producción de energía eléctrica, que a su vez se puede transformar en energía química o mecánica, sirve también como refrigerante y evita que se fundan partes de piezas o aparatos debido a las elevadas temperaturas que se alcanzan en determinadas reacciones, tales como las que se originan en los hornos.
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2. Clasificaci贸n general de las aleaciones ferrosas
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La adición de elementos de aleación al hierro influye en las temperaturas a que se producen las transformaciones alotrópicas. Entre estos elementos, el más importante es el carbono. El diagrama hierro-carbono, aun cuando teóricamente representa unas condiciones metastables, se puede considerar que en condiciones de calentamiento y enfriamiento relativamente lentas representa cambios de equilibrio. En el diagrama aparecen tres líneas horizontales, las cuales indican reacciones isotérmicas. La parte del diagrama situada en el ángulo superior izquierdo de la figura se denomina región delta. En ella se reconocerá la horizontal correspondiente a la temperatura de 1493ºC como la típica línea de una reacción peritéctica. La ecuación de esta reacción puede escribirse en la forma.
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La máxima solubilidad del carbono en el hierro delta (de red cúbica centrado en el cuerpo) es 0,10 % de C, mientras que el Fe gamma (de red cúbica centrado en las caras) disuelve al carbono en una proporción mucho mayor. En cuanto al valor industrial de esta región es muy pequeño ya que no se efectúa ningún tratamiento térmico en este intervalo de temperaturas. La siguiente línea horizontal corresponde a una temperatura de 1129ºC, esta temperatura es la de solidificación del eutéctico. y la reacción que en ella se desarrolla es:
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La mezcla eutéctica, por lo general, no se ve al microscopio, ya que a la temperatura ambiente la fase gamma no es estable y experimenta otra transformación durante el enfriamiento. La última línea horizontal, se presenta a los 722ºC, esta línea corresponde a la temperatura de formación del eutectoide, y al alcanzarse en un enfriamiento lento la fase gamma debe desaparecer. La ecuación de la reacción eutectoide que se desarrolla puede expresarse por:
En función del contenido de carbono suele dividirse el diagrama de hierrocarbono en dos partes: una que comprende las aleaciones con menos del 2 % de carbono y que se llaman aceros, y otra integrada por las aleaciones con más de un 2 % de carbono, las cuales se llaman fundiciones. A su vez, la región de los aceros se subdivide en otras dos: una formada por los aceros cuyo contenido en carbono es inferior al correspondiente a la composición eutectoide (0,77 %C) los cuales se llaman aceros hipoeutectoides, y la otra compuesta por los aceros cuyo contenido se encuentra entre 0,77 y 2 %, y que se conocen por aceros hipereutectoides. METALURGIA, ALEACIONES FERROSAS Y NO FERROSAS
Los aceros son aleaciones de hierro y carbono que pueden contener cantidades apreciables de otros elementos de aleación. Existe una gran cantidad de aleaciones con diferentes composiciones químicas y tratamientos térmicos, lo cual hace que existan aleaciones con un rango de propiedades mecánicas muy amplio. Las propiedades mecánicas de los aceros son sensibles al porcentaje de carbono, el cual normalmente es menor al 1%. Algunos de los aceros más comunes se clasifican de acuerdo a su concentración de carbono: bajo, medio y alto carbono. Las características principales de estas aleaciones son las siguientes:
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Aceros bajo de carbono •Son los que se producen comercialmente en mayor cantidad. •Generalmente contienen menos de 0.25% de carbono. •No responden a tratamientos térmicos que forman martensita. •Su incremento en la resistencia puede lograrse por medio de trabajo en frio. •Su microestructura consiste en ferrita y perlita. •Son aleaciones relativamente suaves y débiles pero con una ductibilidad y tenacidad sobresalientes. Son maquinables y soldables. •Son las de menor costo de producción. •Sus aplicaciones típicas son: componentes de automóviles, perfiles estructurales, láminas, tuberías.
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Aceros de alta resistencia •Es un subgrupo de los aceros al carbono. Poseen bajo carbono. •Contienen elementos de aleación como cobre, vanadio, níquel y molibdeno en concentraciones combinadas de 10% o menos. •Poseen mayor resistencia que los aceros al carbono. •Muchos de ellos pueden ser endurecidos por tratamiento térmico. Además son dúctiles, formables y maquinables. •En condiciones normales, los aceros HSLA son más resistentes a la corrosión que los aceros al carbono.
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Aceros de medio carbono •Tienen concentraciones de carbono entre 0.25 y 0.60 •Pueden ser tratados térmicamente por austenizado, templado y revenido. Normalmente se utilizan en la condición revenida. •Los aceros no aleados (al carbono) tienen baja capacidad de endurecimiento y solo pueden tratarse térmicamente en secciones delgadas y con elevada rapidez de enfriamiento. •Al añadir cromo, níquel y molibdeno se mejora la capacidad de estas aleaciones de ser tratadas térmicamente. Estas aleaciones tienen mayor resistencia que los aceros de bajo carbono pero sacrificando tenacidad y ductibilidad. •Se utilizan en aplicaciones que requieren la combinación de elevada resistencia, resistencia al desgaste y tenacidad.
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Aceros de alto carbono •Su contenido de carbono varía entre 0.6 y 1.4% •Son los aceros más duros, más resistentes y menos dúctiles de los aceros al carbono. •Casi siempre se utilizan revenidos, por ello tienen una resistencia al desgaste especial y son capaces de mantener un filo cortante. •Los aceros para herramienta (tool steels) caen dentro de la categoría de aceros de alto carbono. Contienen cromo, vanadio, tungsteno y molibdeno. Esos elementos de aleación se combinan son el carbono para formar carburos muy duros y resistentes al desgaste.se utilizan para fabricar herramientas de corte.
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Aceros inoxidables •Poseen una resistencia elevada a la corrosión en una variedad de entornos, especialmente en el medio ambiente. •El elemento principal de aleación es el cromo (se requiere de al menos 11% de cromo en el acero). La resistencia a la corrosión puede mejorarse al añadir níquel y molibdeno. •Se dividen en tres clases: martensítico, ferrítico y austenítico. •Los aceros inoxidables austeníticos y ferríticos solo pueden endurecerse por trabajo en frio. •Los aceros inoxidables austeníticos son los que tienen mayor resistencia a la corrosión debido a su contenido elevado de cromo. Se producen en grandes cantidades. •Los aceros inoxidables martensíticos y ferríticos son magnéticos. Los aceros austeníticos son no-magnéticos.
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3. Aceros al carbono, de baja aleaci贸n, para herramientas e inoxidables
Proceso de obtenci贸n del acero
La mayor parte del hiero se extrae del mineral en altos hornos muy grandes.
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Funcionamiento del horno alto: Este horno se mantiene en constante funcionamiento hasta que sea necesario hacerle una reparación. Por la parte superior del horno se introducen la carga que se calienta hasta al etalaje, la temperatura es de 1650 Cº. Esta temperatura es la necesaria para que el mineral de hierro se funda y se conviertan en gotas de hierro que acaban en el crisol. La cal reacciona químicamente con la ganga creando escoria que se deposita sobre la parte superior del mineral fundido, la escoria se extrae cada 2 horas. Periódicamente se extrae el hierro líquido, nombrado ahora arabio, del crisol y se transforma en acero a través del proceso denominado convertidor L.D.
METALURGIA, ALEACIONES FERROSAS Y NO FERROSAS
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Horno de Oxígeno Básico: El horno de oxígeno básico (BOF, por sus siglas en inglés: Basic Osigen Furnace) es el proceso de fabricación de acero mas reciente y más rápido. Típicamente, se cargan en un recipiente 200 toneladas de hierro fundido de primera fusión y 90 toneladas de chatarra (fig. 3a). Entonces se sopla oxígeno puro en el horno durante aproximadamente 20 minutos a través de una lanza (un tubo largo) enfriada por agua a una presión de aproximadamente 1250 kPa (180 psi). A través de una tolva de alimentación se agregan productos fundentes, como la cal. La vigorosa agitación del oxígeno refina el metal fundido mediante un proceso de oxidación, en el cual se produce óxido de hierro. El oxido entonces reacciona con el carbono en el metal fundido, produciendo monóxido y dióxido de carbono. La lanza es retraída y el horno es vaciado inclinándolo; observe la apertura de la fig. 3c para el metal fundido. La escoria es eliminada inclinando el horno en dirección opuesta.
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Se carga la chatarra en el horno.
Se carga el hierro fundido.
Se sopla oxigeno.
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Se inclina el horno.
Se agrega cal calcinada.
Se vierte la escoria.
El uso del hierro y del acero como materiales estructurales ha sido uno de los desarrollos tecnológicos de mayor importancia. Las herramientas ferrosas primitivas aparecieron por primera vez alrededor de 4000 - 3000 a.C. Se fabricaron de hierro meteoritíco, obtenido de los meteoritos que habían caído sobre la tierra. El verdadero trabajo en hierro se inicio en Asia Menor aproximadamente 1100 a.C., y señalo la llegada de la edad de hierro. La invención del alto horno, aproximadamente 1340 d.C., hizo posible la producción de grandes cantidades de hierro y de acero.
METALURGIA, ALEACIONES FERROSAS Y NO FERROSAS
Nomenclatura AISI-SAE
METALURGIA, ALEACIONES FERROSAS Y NO FERROSAS
METALURGIA, ALEACIONES FERROSAS Y NO FERROSAS
METALURGIA, ALEACIONES FERROSAS Y NO FERROSAS
METALURGIA, ALEACIONES FERROSAS Y NO FERROSAS
el proceso al que se someten los metales u otros sólidos con el fin de mejorar sus propiedades mecánicas, especialmente la dureza, la resistencia y la tenacidad. Los materiales a los que se aplica el tratamiento térmico son, básicamente, el acero y la fundición, formados por hierro y carbono. También se aplican tratamientos térmicos diversos a los sólidos cerámicos. Son ciclos de calentamiento y enfriamiento a los cuales se somete un material con el fin de variar su dureza y cambiar su resistencia mecánica
Entre estas características están: Resistencia al desgaste Tenacidad
Maquinabilidad Dureza
ETAPA DE TRATAMIENTO TERMICO
Calentamiento Precalentamiento Calentamiento superficial Calentamiento a Fondo Mantenimiento Enfriamiento El tiempo de exposición
PROPIEDADES MECANICAS Las características mecánicas de un material dependen tanto de su composición química como de la estructura cristalina que tenga. Los tratamientos térmicos modifican esa estructura cristalina sin alterar la composición química.
TEMPLE. Es un proceso de calentamiento seguido de un enfriamiento, generalmente rápido con una velocidad mínima llamada "crítica". El temple es una condición que se produce en el metal o aleación por efecto del tratamiento mecánico o térmico impartiéndole estructuras y propiedades mecánicas características. Los procedimientos térmicos que aumentan la resistencia a estas aleaciones son el tratamiento térmico en solución y el envejecimiento. El tratamiento térmico en solución requiere que se caliente la aleación hasta una temperatura por debajo del punto de fusión por un periodo de tiempo específico, seguido de disminución rápida de dicha temperatura. El envejecimiento es un tratamiento térmico a relativa baja temperatura que produce endurecimiento adicional al material tratado en solución
LOS FACTORES QUE INFLUYEN EN LA PRÁCTICA DEL TEMPLE SON: El tamaño de la pieza: cuanto más espesor tenga la pieza más hay que aumentar el ciclo de duración del proceso de calentamiento y de enfriamiento. La composición química del acero: en general los elementos de aleación facilitan el temple. El tamaño del grano: influye principalmente en la velocidad crítica del temple, tiene mayor templabilidad el de grano grueso. El medio de enfriamiento: el más adecuado para templar un acero es aquel que consiga una velocidad de temple ligeramente superior a la crítica. Los medios más utilizados son: aire, aceite, agua, baño de Plomo, baño de Mercurio, baño de sales fundidas y polímeros hidrosolubles.
Los tipos de temple son los siguientes: temple total o normal, temple escalonado martensítico o "martempering", temple escalonado bainítico o "austempering", temple interrumpido y tratamiento subcero.
REVENIDO. Es un tratamiento complementario del temple, que generalmente sigue a éste. Al conjunto de los dos tratamientos también se le denomina "bonificado". El tratamiento de revenido consiste en calentar al acero después de normalizado o templado, a una temperatura inferior al punto crítico, seguido de un enfriamiento controlado que puede ser rápido cuando se pretenden resultados altos en tenacidad, o lento, para reducir al máximo las tensiones térmicas que pueden generar deformaciones. Los fines que se consiguen con este tratamiento son los siguientes: Mejorar los efectos del temple, llevando al acero a un estado de mínima fragilidad. Disminuir las tensiones internas de transformación, que se originan en el temple. Modificar las características mecánicas, en las piezas templadas produciendo los siguientes efectos: Disminuir la resistencia a la rotura por tracción, el límite elástico y la dureza. Aumentar las características de ductilidad; alargamiento estricción y las de tenacidad; resiliencia.
RECOCIDO. Con este nombre se conocen varios tratamientos cuyo objetivo principal es "ablandar" el acero para facilitar su mecanizado posterior. También es utilizado para regenerar el grano o eliminar las tensiones internas. Se debe tener en cuenta que los recocidos no proporcionan generalmente las características más adecuadas para la utilización del acero y casi siempre el material sufre un tratamiento posterior con vistas a obtener las características óptimas del mismo. Cuando esto sucede el recocido se llama también "tratamiento térmico preliminar" y al tratamiento final como "tratamiento térmico de calidad". Los tipos de recocidos son los siguientes: recocido de regeneración, recocido de engrosamiento de grano, recocidos globulares o esferoidales (recocido globular subcrítico, recocido regular de austenización incompleta o recocido globular oscilante), recocido de homogenización, recocidos subcríticos (de ablandamiento o de acritud), recocido isotérmico y recocido blanco.
NORMALIZADO. Un tratamiento térmico en el cual las aleaciones porosas se calientan hasta aproximadamente 100F sobre el rango crítico, sosteniendo esa temperatura por el tiempo requerido, y enfriándola a la temperatura del medio ambiente. Se realiza calentando el acero a una temperatura unos 50ºC superior a la crítica y una vez austenizado se deja enfriar al aire tranquilo. La velocidad de enfriamiento es más lenta que en el temple y más rápida que en recocido. Con este tratamiento se consigue afinar y homogeneizar la estructura. Este tratamiento es típico de los aceros al carbono de construcción de 0.15% a 0.60% de carbono. A medida que aumenta el diámetro de la barra, el enfriamiento será más lento y por tanto la resistencia y el límite elástico disminuirán y el alargamiento aumentará ligeramente. Esta variación será más acusada cuanto más cerca del núcleo realicemos el ensayo.
Materiales cerámicos Tipos de cerámicos cerámicos ordinaria Se clasifican
• cerámicos porosos • Cerámicos compactos • Cerámicos semicompacto • Cerámicos tenaces
cerámicos refractaria son
Soportan temperatura extremadamente alta
Materiales cerámicos Son compuestos químicos o soluciones complejas, que comprenden fases que contienen elementos metálicos y no metálicos. Sus enlaces iónicos o covalentes les confieren una alta estabilidad y son resistentes a las alteraciones químicas. A temperaturas elevadas pueden conducir iónicamente, pero muy poco en comparación con los metales. Son generalmente aislantes
Propiedades de los cerámicos Física
Opacidad Fragilidad permeabilidad porosidad absorción de agua
Mecánicas
Tenacidad Elasticidad Dureza Fragilidad Plasticidad Ductibilidad Maleabilidad
Químicas
antialérgico anticorrosivo inerte poca reactividad
Obtención de la cerámica.
1.- Selección de la materia prima 2.- procede a molerlos hasta conseguir un polvo finísimo 3..- se mezcla en la proporción más adecuada 4.- Se introduce el polvo en el molde 5.- Se somete a la prensa estática (a presiones muy altas, hasta 3000 kg.cm2) 6.- Se cuece al horno a una temperatura de entre 1600°c y 2000 °c 7.- se les impone un posterior ajuste de calibración 8.- La última fase del proceso de fabricación es el control de calidad
¿Qué son los polímeros? La materia esta formada por moléculas que pueden ser de tamaño normal o moléculas gigantes llamadas polímeros. Los polímeros se producen por la unión de cientos de miles de moléculas pequeñas denominadas monómeros que forman enormes cadenas de las formas más diversas. Algunas parecen fideos, otras tienen ramificaciones. algunas más se asemejan a las escaleras de mano y otras son como redes tridimensionales.
Los polímeros pueden ser de tres tipos
Polímeros naturales: provenientes directamente del reino vegetal o animal Polímeros artificiales son el resultado de modificaciones mediante procesos químicos, de ciertos polímeros naturales Polímeros sintéticos son los que se obtienen por procesos de polimerización controlados por el hombre a partir de materias primas de bajo peso molecular
Clasificación por sus propiedades físicas • Elastómeros • Termoplásticos • Termoestables Los elastómeros y termoplásticos están constituidos por moléculas que forman largas cadenas con poco entrecruzamiento entre sí. Cuando se calientan, se ablandan sin descomposición y pueden ser moldeados. Los termoestables se preparan generalmente a partir de sustancias semifluidas de peso molecular relativamente bajo, las cuales alcanzan, cuando se someten a procesos adecuados, un alto grado de entrecruzamiento molecular formando materiales duros, que funden con descomposición o no funden y son generalmente insolubles en los solventes más usuales.
Clasificación por sus propiedades mecánicas • Polímeros de condensación. La reacción de polimerización implica a cada paso la formación de una molécula de baja masa molecular, por ejemplo agua. • Polímeros de adición. La polimerización no implica la liberación de ningún compuesto de baja masa molecular. Esta polimerización se genera cuando un “catalizador”, inicia la reacción. Este catalizador separa la unión doble carbono en los monómeros, luego aquellos monómeros se unen con otros debido a los electrones libres, y así se van uniendo uno tras uno hasta que la reacción termina. • Polímeros formados por etapas. La cadena de polímero va creciendo gradualmente mientras haya monómeros disponibles, añadiendo un monómero cada vez. Esta categoría incluye todos los polímeros de condensación de Carothers y además algunos otros que no liberan moléculas pequeñas pero sí se forman gradualmente, como por ejemplo los poliuretanos. • Polímeros formados por reacción en cadena. Cada cadena individual de polímero se forma a gran velocidad y luego queda inactiva, a pesar de estar rodeada de monómero.
Clasificación por sus propiedades químicas • Polímeros orgánicos. Posee en la cadena principal átomos de carbono. • Polímeros vinílicos. La cadena principal de sus moléculas está formada exclusivamente por átomos de carbono. Dentro de ellos se pueden distinguir: • Poliolefinas, formados mediante la polimerización de olefinas. Ejemplos: polietileno y polipropileno. • Polímeros estirénicos, que incluyen al estireno entre sus monómeros. Ejemplos: poliestireno y caucho estireno-butadieno. • Polímeros vinílicos halogenados, que incluyen átomos de halógenos (cloro, flúor) en su composición. Ejemplos: PVC y PTFE. • Polímeros acrílicos. Ejemplos: PMMA. • Polímeros orgánicos no vinílicos. Además de carbono, tienen átomos de oxígeno o nitrógeno en su cadena principal.
Clasificación según su uso • Elastómeros. Son materiales con muy bajo módulo de elasticidad y alta extensibilidad; es decir, se deforman mucho al someterlos a un esfuerzo pero recuperan su forma inicial al eliminar el esfuerzo. En cada ciclo de extensión y contracción los elastómeros absorben energía, una propiedad denominada resiliencia. • Plásticos. Son aquellos polímeros que, ante un esfuerzo suficientemente intenso, se deforman irreversiblemente, no pudiendo volver a su forma original. Hay que resaltar que el término plástico se aplica a veces incorrectamente para referirse a la totalidad de los polímeros. • Fibras. Presentan alto módulo de elasticidad y baja extensibilidad, lo que permite confeccionar tejidos cuyas dimensiones permanecen estables. • Recubrimientos. Son sustancias, normalmente líquidas, que se adhieren a la superficie de otros materiales para otorgarles alguna propiedad, por ejemplo resistencia a la abrasión.
• Adhesivos. Son sustancias que combinan una alta adhesión y una alta cohesión, lo que les permite unir dos o más cuerpos por contacto superficial.
Impacto Social y Ambiental generado por el uso de los Polímeros Aspectos positivos Un gran número de materiales están construidos por polímeros y muchos de ellos son irremplazables en el actual mundo tecnológico. Aspectos negativos • La inadecuada eliminación de los polímeros contribuye en buena parte a la degradación ambiental por acumulación de basura. • Muchos artículos de plástico son peligrosas armas destructivas. Por ejemplo, las bolsas plásticas pueden ser causantes de asfixia si se recubre la cabeza con ellas y no se logra retirarlas a tiempo. • Especies como la tortura gigante, mueren al ingerir bolsas plásticas que flotan en el mar, confundiéndolas con esperma de peces, su alimento habitual. • La no biodegradación impide su eliminación en relleno sanitario y además disminuye notablemente la presencia de colonias bacterianas en torno a los plásticos. • La incineración puede generar compuestos venenosos. Por ejemplo, HCl (g) y HCN (g) • Los envases plásticos empleados para alimentos no pueden volver a usarse ya que no existen métodos efectivos de esterilización.