Materiales Metálicos y No Metálicos en la Industria Automotriz: Propiedades y Aplicaciones

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Materiales Metálicos en la Industria Automotriz

  • Gran resistencia mecánica.
  • Buena conductividad térmica y eléctrica.
  • Gran plasticidad, lo que favorece su capacidad para la deformación antes de la rotura.
  • Maleabilidad, lo que les permite ser laminados.
  • Posibilidad de ser reciclados.

Hierro

Material metálico magnético, buen conductor del calor y la electricidad. Punto de fusión a los 1535ºC. En los vehículos se utiliza en electroimanes, motores eléctricos, bobinas y láminas para galvanizar.

Acero

Es la aleación más empleada en la fabricación de vehículos. El inconveniente es su peso y fácil oxidación.

Aceros Inoxidables

Acero de gran dureza y resistente a la oxidación y al desgaste.

  • Aceros inoxidables ferríticos: Contienen 0,10% de carbono y entre 18 y 18% de cromo.
  • Aceros inoxidables martensíticos: El porcentaje de carbono está entre 0,10 y 0,35% y de cromo entre 12 y 14%.
  • Aceros inoxidables austeníticos: El porcentaje de carbono en ellos es del 0,10%, de cromo del 18% y el níquel del 10 al 16%. También tienen pequeños porcentajes de cobre, molibdeno y titanio.

Fundiciones

Aleación de hierro y carbono con un contenido de carbono entre 1,67 y 6,68%.

  • Fundición gris: Tiene entre el 2,5 y 4% de carbono.

Materiales No Ferrosos

Metales que no están aleados. Son metales pesados, ligeros y ultraligeros.

Aluminio

Elemento químico que abunda en la corteza terrestre. Es blanco, ligero y buen conductor de la temperatura y de la electricidad. Es el más utilizado en automoción después del acero.

Magnesio

Es un metal blanco y plateado, blando y muy ligero. Su punto de fusión es a 650ºC. Se emplea en aleaciones de aluminio, zinc, titanio y manganeso. Es utilizado en llantas de aluminio por su ligereza y resistencia.

Titanio

Material blanco plateado. Es muy duro, de gran resistencia mecánica y a la corrosión.

Aleaciones Ligeras

Las máximas prestaciones de los materiales se consiguen aleándolos con otros metales, formando un compuesto de metal principal y potenciando la dureza o elasticidad de los elementos metálicos que intervienen en menor cantidad.

Aleaciones Pesadas

  • Latón (cobre y zinc): Resiste bien a la corrosión y se suelda bien con plomo y estaño. El latón es utilizado en soldaduras blandas por fusión, como en la reparación de radiadores.
  • Bronce (cobre y estaño): La dureza del bronce aumenta con el aumento del estaño. Es muy utilizada en campanas y cañones. Es muy resistente a la corrosión y al desgaste y se suelda bien.

Zinc

Es un material muy abundante. Su resistencia es baja y por eso se utiliza con otros metales. La utilización principal es la galvanización o cincado para evitar la corrosión.

Wolframio

Metal blanco y plateado de gran resistencia. Es dúctil y maleable en estado puro. En estado impuro es duro, frágil y de color gris.

Cromo

Duro y quebradizo. Se emplea en aleaciones de acero inoxidable y cromado de piezas.

Estaño

Material pesado de color gris, muy dúctil y maleable. Mecánicamente es blando pero de gran resistencia a la corrosión, aunque es atacado por ácidos y sales.

Plomo

Blando, pesado y gris azulado. Se moldea fácil. Tiene buena estabilidad frente a la corrosión y al ácido sulfúrico. Se utiliza para fabricar baterías y revestimiento de cables eléctricos.

Metales Sinterizados

Se emplean en aleaciones de altas prestaciones o formas complicadas. Consiste en someter a los materiales a presiones muy altas.

Propiedades Mecánicas de los Metales

Determinan el comportamiento del metal cuando se somete a esfuerzos o tratamientos mecánicos externos. Son:

  • Dureza
  • Elasticidad
  • Plasticidad
  • Tenacidad
  • Fragilidad
  • Fatiga

Fusibilidad

Es el cambio de estado físico del metal, que pasa de sólido a líquido. Está determinado por la temperatura de fusión.

Dureza

Es la resistencia que opone un cuerpo a ser deformado, penetrado o rayado por otro. Indica su resistencia al desgaste, la facilidad de mecanizarlo y facilidad de conformación.

Elasticidad

Es la propiedad que presentan los metales para recuperar su forma o volumen cuando dejan de actuar sobre ellos otras fuerzas que los deforman. Tiene un límite de elasticidad. Si se sobrepasa, el material no recupera su forma inicial.

Tenacidad

Es la propiedad que posee un metal de oponerse a la rotura y deformación, ya sea causada por una fuerza prolongada o instantánea. Los metales tenaces resisten esfuerzos de deformación grandes antes de romperse.

Fragilidad

Es lo contrario a la tenacidad. El metal no absorbe las fuerzas, sino que se rompe. No es elástico, como el cristal.

Plasticidad

Es lo contrario a la elasticidad. Si una fuerza exterior deforma un material, se queda deformado permanentemente, pero no se rompe.

Cizalladura

Determina el comportamiento del material ante un esfuerzo creciente y progresivo de corte hasta que se rompe.

Torsión

Es parecido a la cizalladura y determina el comportamiento del material ante dos esfuerzos de igual intensidad y sentido contrario.

Fatiga

Fenómeno que afecta a los materiales, como la rotura cuando el material soporta esfuerzos continuos y variables.

Flexión

Cuando se aplica a un material una fuerza perpendicular al eje longitudinal de una pieza en un punto entre dos puntos de apoyo. Sobre este punto la pieza tiende a doblarse y si la fuerza es excesiva, se puede romper.

Métodos de Medición de la Dureza

Método de Rockwell

Utiliza de penetrador una bola de acero muy duro y un diámetro determinado. La probeta se somete a una carga que oscila entre 10 y 140 kg. La huella que deja la bola o cono en el material es el indicador de dureza. Si es más blando, mayor será la huella.

Método Brinell

Se emplea para materiales muy duros. La bola es de acero o carburo de tungsteno, es de 10mm y se somete a 500 o 3000kg. Por medio de la profundidad de la huella y el tiempo de ensayo se obtiene el índice de dureza HB.

Método Vickers

Derivado del método Brinell, se emplea para piezas delgadas y templadas con espesores mínimos. Como penetrador se utiliza una punta piramidal de base cuadrangular. La dureza Vickers viene dada por HV = p/s, donde s es la superficie de la impronta y p la carga aplicada.

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