UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE BAJA CALIFORNIA Facultad de Ciencias Químicas e Ingeniería MATERIALES DE INGENIERÍA Mejia Gómez Katherine Michelle 1225709
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Examen 2 Responda los ejercicios de manera amplia, preferentemente utilizando referencias bibliográficas actuales, y cálculos que complementen la solución. Algunas preguntas son de discusión y de aplicación. Para estas, responda con base a su experiencia, análisis, utilizando su lógica y creatividad para resolver problemas. 1. Una chapa de latón con 70% Cu – 30% Zn de 0.0955cm de espesor se lamina en frío hasta reducir el 30% del espesor. ¿Cuál será el espesor final de la chapa? (
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2. Una chapa de aleación de aluminio se lamina en frío 30% hasta un espesor de 0.08 pulgadas. Si se lamina de nuevo en frío hasta un espesor final de 0.064 pulgadas. ¿Cuál será el trabajo total aplicado?
3. ¿Cuál es la relación entre deformación convencional y porcentaje de alargamiento?
4. Una probeta de tracción de lámina de lató tiene una sección transversal de 0.320 pulgadas X 0.120 pulgadas y una longitud de calibración de 2.00 pulgadas. Calcule la deformación convencional ocurrida durante el ensayo si la distancia final ocurre entre marcas de 2.35 pulgadas.
5. Una barra de 0.505 pulgadas de diámetro de una aleación de aluminio se somete a una carga de 25000 lb. Si el diámetro de la barra es de 0.490 pulgadas a esta carga, determine (a) la tensión y la deformación convencional, y (b) la tensión y la deformación real. a) (
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6. Una barra de 20cm de longitud y 0.25cm de diámetro está cargada de 5000 N de peso. Si el diámetro decrece hasta 0.210cm, determine (a) la tensión y deformación convencional a esta carga, (b) la tensión y la deformación real. a) (
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7. Las llaves convencionales son propensas a gotear porque las juntas de caucho son susceptibles al desgaste y la base de metal (de bronce) es susceptible a la corrosión. ¿Qué tipo de materiales serían un reemplazo adecuado para la combinación caucho/metal, de modo que se redujera el problema de goteo? Seleccione un material especial para esta aplicación, ¿qué problemas prevería en el uso o fabricación de esos componentes? -Ya que la producción de caucho es más costosa se han buscado alternativas para sustituir este material en la producción de llaves de baño y los termoplásticos por su fácil moldeo son una opción, el poliuretano termoplástico tomaría el lugar del caucho.
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8. Si hay una fisura de 2 cm en el parabrisas de su automóvil, y usted quiere retardar su propagación, ¿qué haría? -Un método sería ponerle resina que tenga ciertas características como: aguante a la humedad, rayos UV, cambios de temperatura. 9. Defina los términos fractura, fatiga y termofluencia. - Fractura: La fractura es la separación de un sólido en dos o más piezas bajo la acción de una fuerza. En general, la fractura de los metales puede clasificarse en dúctil y frágil, pero puede ser una mezcla de ambas. -Fatiga: Fenómeno que conduce a la fractura de un material sometido a esfuerzos repetidos cuya resistencia es inferior a la resistencia máxima del material. -Termofluencia: Es la deformación plástica que puede sufrir un metal a temperaturas elevadas y durante periodos largos de tiempo aun cuando el esfuerzo aplicado sea menor que su resistencia a la fluencia. 10. Defina el término mecánica de la fractura y tenacidad a la fractura. -Mecánica de la fractura: Estudio del comportamiento de los materiales que tienen grietas o imperfecciones menores, tales como poros, orificios y microgrietas. -Tenacidad de la fractura: Habilidad de un material (que contiene una imperfección) para soportar la carga aplicada. 11. Defina el término corrosión con esfuerzo. -Corrosión con esfuerzo: se le llama así a los efectos combinados de esfuerzos por tensión y un ambiente de corrosión específico que actúa sobre el metal. 12. ¿A qué se refiere con los términos ruptura por esfuerzo y corrosión con esfuerzo? -Ruptura por esfuerzo cuando un material se genera combinación de tensiones y corrosión con esfuerzo cuando este sufre de corrosión. 13. ¿Cuál es la diferencia entre la falla de un material por termofluencia y por ruptura por tensión? -La falla de un material por termofluencia se debe a la deformación plástica debido a la temperatura, y ruptura por tensión se debe a la fuerza que se le aplica al material. 14. Una parte de acero puede fabricarse por medio de metalurgia de polvos (compactando las partículas de polvo de hierro y sintetizándolas para producir un sólido) o por medio de maquinado a partir de un bloque de acero sólido. ¿Cuál parte se esperaría que tenga la mayor tenacidad? Explique.
UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE BAJA CALIFORNIA Facultad de Ciencias Químicas e Ingeniería MATERIALES DE INGENIERÍA -En el procedimiento de sinterizacion de materiales a medida que el proceso va avanzando las partículas se hacen mas grandes aumentándose el tamaño del grano lo que provoca que el material sea mas resistente. 15. Desde el punto de vista de materiales de ingeniería, ¿qué ocasionó el accidente del Challenger de la NASA en 1986? -Fallo por el material de los aros que no resistieron la temperatura. Los anillos que sellaban donde se juntan los transbordadores espaciales estaban hechos de un material que no soportaba bajas temperaturas, la noche anterior de la misión la temperatura era muy baja y los anillos sufrieron porosidad, por lo tanto al día siguiente en la misión estos ya no eran usables. 16. Un aleación de aluminio que tiene una tenacidad a la fractura de 27.5 MPa√m en estado de deformación plana falla cuando se le aplica un esfuerzo de 290 MPa. La observación de la superficie de fractura indica que la fractura comenzó en la superficie de la parte. Estime el tamaño de la imperfección que inició la fractura. Suponga que f =1.1 √ ( (
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17. Un compuesto contiene imperfecciones internas de 0.001 cm de longitud. La tenacidad a la fractura en estado de deformación plana es de 45 Mpa√m y la resistencia a la tensión es de 550 Mpa. El esfuerzo ocasionará que el compuesto falle antes de que alcance la resistencia a la tensión? Suponga que f=1.0 √
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18. Un material contiene imperfecciones internas de 1mm de longitud, y falla a un esfuerzo de 25 MPa. Determine la tenacidad a la fractura en estado de deformación plana, si f=1.0 √
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UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE BAJA CALIFORNIA Facultad de Ciencias Químicas e Ingeniería MATERIALES DE INGENIERÍA 19. Si tuviera que elegir un material con la menor deformación elástica posible para la construcción de un brazo robótico, y el peso no fuera un criterio crítico, ¿qué material metálico o aleaciones metálicas elegiría? -El acero aleado al níquel es un material que sufre la menor deformación a comparación de otros, su tensión esta en promedio con otros materiales, es resistente, resistente a la corrosión. 20. Una barra de hierro fundido dúctil tiene que soportar una carga de 177 920 N en un horno de tratamiento térmico utilizado para hacer hierro colado maleable. La barra se localiza en un sitio que está expuesto de manera continua a 500 °C. Diseñe una barra de tal manera que pueda operar al menos 10 años sin fallar.
