Proyecto final
Eduardo Felipe Peralta Rodríguez
Resistencia de los materiales
Instituto Iacc
10 de Julio 2017
1. En relaci!n a la selecci!n de materiales para la fa"ricaci!n de un cuadro de "icicleta
a# $encione cu%les son los factores y re&uerimientos a tomar en cuenta en el dise'o del cuadro de una "icicleta de monta'a.
Se debe tener cuenta, que una bicicleta de montaña estará expuesta a muchos factores, tantos ambientales como mecánicos. Se debe considerar un metal que sea resistente a los golpes, a torsión, presión, que soporte cambios de temperaturas los suficiente para que esta no sufra algún tipo de fractura, oxido o corrosión. Además se debe considerar que no puede ser un material muy pesado, ya que haría mas complicada y difícil la actiidad.
"# (omando en cuenta &ue el acero) el aluminio y el titanio se *an empleado como los metales principales en la estructura de una "icicleta) determine las principales +enta,as y des+enta,as de cada uno de ellos.
!aterial Acero
Aluminio
'itanio
"enta#a - !aterial durable de larga ida útil.% - Se puede reparar, doblar y liberar dentro de su rango elástico sin romperse. - !aterial mas estable que otros. - !aterial ultra liiano.% - &o se oxida.% - !aterial relatiamente económico en comparación a otros.%
-
-
&o se oxida.% (esistencia a la corrosión.% &o es necesario aplicar un recubrimiento !aterial liiano.%
$esenta#a % !aterial pesado.%
% 'iene poca resistencia.
% !aterial de alto costo.
c# -as "icicletas modernas se fa"rican con materiales compuestos a+anzados. $encione tres materiales compuestos específicos empleados en la estructura de una "icicleta y epli&ue por &u/ se utilizan dic*os materiales.
)arbono* es un material muy ligero, fuerte y fácil de manipular, llegando a tener +onas rígidas y +onas más elásticas. Se utili+a mucho en ciclismo de carretera y en !' últimamente.
2. una "arra cilíndrica met%lica de 2 cm di%metro y 20 cm de largo se le *ace un ensayo de tracci!n) o"teni/ndose el siguiente gr%fico
partir de la informaci!n o"ser+ada) determine) ,ustificando cada una de sus respuestas) lo siguiente a# -a densidad del material) si la masa de la "arra es de 34 gramos. -
m"
-
/
m - 0,123 4g.% " - 5r65h, donde* -
3,7178
r - 7cm h - 90cm " - 3,7178 5 :7cm; 6 5 90cm " - 89,<372 cm 3 -
0,123 =g 89,<372 cm 3
5 7)64 8g 9 cm 4
"# :i la "arra est% ela"orada con "ronce) acero o aluminio.
Según el gráfico, de >sfuer+o$eformación, el material de barra es Acero.
d# ;u/ tipo de fractura espera &ue tenga el material.
?a fractura que se puede esperar para este tipo de material según sus características de una fractura dúctil tipo )opa y cono.%
e#
4# >"ser+e el siguiente diagrama de fases de la cer%mica $g> ? Fe>
partir de los datos del diagrama) determine las fases presentes) la composici!n de cada fase y la cantidad de cada fase en @A# para las siguientes cer%micas a 2.000 B<
a) !g@ 90B Ce@* .% Dara 9.000 E)* la aleación se encuentra en fase Sólida por
lo que la composición es de 90B !go :el restante <0B es Ce@;.%
"# !g@ 10B Ce@* Dara 9.000 E)* la aleación se encuentra en fase Sólida por lo que la composición es de 10B !go :el restante 80B es Ce@;.%
c# !g@ 80B Ce@* Dara 9.000 E)* al seguir la línea de temperatura hacia la cura de solidus, se tiene una composición de 10B !go y al seguirla hacia la cura de liquidus se tiene una composición del 8FB Ce@.% de tal forma que la fase sólida tiene una composición de 10B !go y la fase líquida de 8FB Ce@.%
d# !g@ <0B Ce@* Dara 9.000 E) la aleación se encuentra en fase ?iquida 700B.%
# Cada la cur+a del siguiente gr%fico
Cetermine a# El m!dulo de elasticidad.
> - G >-/ -
99H !pa
G- 0,007< > - 99H !pa 0,007< E 5 12D000 $pa
"# -a resistencia a la fluencia compensada para una deformaci!n del 0)002. e
->5G
e
- 79H000 !pa 5 0,009
e 5 2D0 $pa
c#-a resistencia a la tracci!n . e
- C Ao
e
- 3FH !pa 0,007<
e 5 206444 $pa
d# -a carga m%ima &ue puede soportar una pro"eta cilíndrica con un di%metro original de 10 mm.
C - 5 Ao C - 8H0 !pa 5 70m 9 x 70%1 F 5 )D f# El cam"io en la longitud de una pro"eta originalmente de longitud 2D0 mm) la cual es sometida a una tracci!n de D7D $Pa.
I? - e 5 ?o I? - 0,70 5 9H0mm - 5 2Dmm
D# -os etremos de una "arra cilíndrica de 10 mm de di%metro y 200 mm de largo se colocan entre soportes rígidos en una estructura.
leaci!n de aluminio -at!n cero 100 (ungsteno
$!dulo el%stico E $PaL
F9.100 770.000 9F0.000 100.000
Se sabe que todos los solidos se dilatan cuando se calientan. >sta dilatación o contracción por pequeña que sea, puede tener consecuencias muy importantes. Dara este caso, el material mas adecuado para la construcción de la barra es el 'ungsteno, ya que tiene un coeficiente de expansión menor y su modulo elástico es superior en comparación a los otros materiales, sobre todo cuando sus extremos son fi#os.
# Cados los siguientes +alores para las propiedades de un acero tipo 10 (ratamiento (ra"a,ado en caliente (ra"a,ado en frío (emplado y re+enido
Resistencia a la tracci!n @$Pa# 871
Esfuerzo de fluencia @$Pa# 19F
Cureza =rinell @M=# 7
F03
890
993
77F9
7.028
317
Jndique* a; ?as ra+ones por las cuales ocurren los cambios en la resistencia a la tracción, el esfuer+o de fluencia y la dure+a del material dependiendo del tipo de tratamiento. >ste se debe a las características del metal ante los cambios que se expone de temperatura y su comportamiento mecánico, como por e#emplo la ductilidad, que es la propiedad de soportar grandes deformaciones plásticas, la resistencia mecánica que hacen que los metales soporten grandes esfuer+os sin romperse.
"# !encione un e#emplo de aplicación industrial para cada uno de los tratamientos indicados.
7# Para los siguientes mecanismos de deterioro am"iental de los materiales) complete la siguiente ta"la >idaci!n de $etales >#emplo de @xidación
!ateriales expuesto a agentes externos, como agua, iento, temperatura. Kn claro e#emplo de esto son los muelles. - @xigeno pasa a traLs de una capa !ecanismo de @xidación no protectora, logrando la reacción !etal oxido - (eacción de lo cationes difundidos con el oxigeno. - (eacción de los Jones difundidos con el metal. - (eacción de oxidación al interior de la capa >fectos de la oxidación sobre el material Dierde electrones quedando cargado positiamente, es decir se combinará con un átomo no metálico negatiamente, cambio en su textura y color. #emplo de corrosión
!etales expuestos a ambientes los cuales por su característica es un ente per#udicial el cual faorece a la corrosión de muchos metales, esto debido a la presencia de las sales e iones.
'ipo de corrosión
7. )orrosión acuosa 9. )orrosión Malánica 3. )orrosión por reducción gaseosa. >fectos de la corrosión sobre el material Derdida de resistencia, cambio en el color y composición del material Cegradaci!n de polímeros >#emplos de degradación
'ipo de $egradación
Die+a plásticas expuestas a cambios ambientales y de temperatura, a líquidos o químicos que según su compuesto ayudara en la degradación de este. - 'Lrmica.
!ecánica. Cotoquimica. Nuímica. Se uelen más frágiles, tienden al ene#ecimiento, sufren deformación, oxidación.
>fectos de la degradacion sobre el material
Cesgastes >#emplo de desgaste
'ipo de desgaste
>fectos del desgaste sobre el material
- Dor desli+amiento. - Dor rodadura. - Dor impacto. - Dor frotamiento. - Dor cailación - Dor erosión. - Adhesio. - Abrasio. - >rosión ?iquido. (ayado, excoriaciones, agarrotamiento, aspere+as.
=i"liografía
% JA)) 907F. (esistencia de los !ateriales. Semana 7 al <. 907F
http*OOO.ehoOenespanol.comenta#as%marco%bicicleta%aluminio%infoP7901FF
