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domingo, 22 de noviembre de 2015

Materiales que atrae un imán o es repelido


Un imán ejerce fuerzas sobre materiales magnéticos. Entre los materiales magnéticos están los ferromagnéticos, los paramagnéticos y diamagnéticos.

De los tres tipos de metales que interactúan con los campos magnéticos. 
- Los metales ferromagnéticos son atraídos fuertemente por los imanes. 
- Los paramagnéticos también, pero la fuerza de atracción es mucho más débil. 
- En la presencia de un imán fuerte, los metales diamagnéticos inducen un débil campo magnético opuesto, es decir, son repelidos por los campos magnéticos.

Metales ferromagnéticos
Los metales ferromagnéticos son atraídos fuertemente por una fuerza magnética. Los Metales ferromagnéticos más comunes son el hierro, níquel, cobalto, gadolinio, disprosio y aleaciones como el acero que contienen metales ferromagnéticos (MnAs,MnBi,MnSb, etc). Los metales ferromagnéticos se usan comúnmente para hacer imanes permanentes.

Materiales paramagnéticos
Los materiales paramagnéticos son atraídos débilmente por una fuerza magnética. Esta es aproximadamente un millón de veces más débil que la que atrae a los ferromagnéticos. Metales paramagnéticos son el cobre, aluminio, y los elementos de transición (titanio, wolframio, etc del bloque "d" de la tabla periódica) y no metales el aire. Los elementos de transición son aquellos que tienen la subcapa d o f parcialmente llena en cualquier estado de oxidación común. El término "elementos de transición" se refiere más comúnmente a los elementos de transición del bloque "d".


Materiales diamagnéticos
A diferencia de los metales ferromagnéticos y paramagnéticos, los diamagnéticos responden a los imanes induciendo un campo magnético opuesto. Los ejemplos de estos son el grafito de carbono, oro, plata, plomo y bismuto metálico, hidrógeno, agua, helio y demás gases nobles, cloruro de sodio, cobre, diamante, plomo, silicio, germanio, bronce, azufre. Las máquinas MRI usan el carbono de las células humanas usando un gran imán para inducir un campo magnético. 

A partir de estos datos, se puede deducir del efecto del imán sobre el oro, y sobre la plata, que consiste en que el imán no atrae materiales de oro o plata pura, sino que más bien debería repelerlos levemente (habría que experimentar esto para confirmarlo), pero si tenemos una joya de oro o plata, y acercamos un imán y este lo atrae eso podría indicarnos que esa joya no es pura de oro ni de plata, sino que tiene aleado algún metal ferromagnético.

miércoles, 18 de noviembre de 2015

Colada, Fundición y Moldeado de Metales


INTRODUCCIÓN

La fundición de metales es el proceso de fabricación de piezas mediante el colado del material derretido en un molde. El proceso tradicional es la fundición en arena, por ser ésta un material refractario muy abundante en la naturaleza y que, mezclada con arcilla, adquiere cohesión y moldeabilidad sin perder la permeabilidad que posibilita evacuar los gases del molde al tiempo que se vierte el metal fundido. El proceso comienza con la elaboración del modelo que es la pieza que se desea reproducir; cuando la producción es en masa se la maquina en metales “blandos” como el aluminio. Este procedimiento de fabricación se aplica para producir piezas (moldeadas por colada). Para el moldeo por colada se usa un molde que corresponda a la configuración de la pieza deseada. Los moldes para la colada pueden ser: moldes permanentes y moldes no permanentes

En cuanto a la forma de la pieza, para darle a un cuerpo formas cilíndricas, cónicas, esféricas, estas se obtienen con el uso de las herramientas de corte. Por medio del movimiento de corte se consigue el arranque de viruta bien sea por giro o traslación de la pieza a mecanizar. El arranque de viruta se consigue mediante un movimiento rectilíneo de corte; en el torneado, taladrado, fresado y rectificado, se consigue un movimiento de corte circular.

Las herramientas de corte se fabrican en diversos grados que van desde el tenaz y menos duro para maquinar acero hasta el muy duro y algo frágil para maquinar hierro colado y materiales abrasivos.


MARCO TEÓRICO

CLASIFICACION DE PIEZAS

Han sido desarrollados varios sistemas de clasificación de piezas, pero ninguno de ellos ha sido aceptado de forma general, puesto que deben adaptarse a las necesidades. Se distinguen:

Sistemas basados en atributos de diseño

Este sistema se basa en las formas, dimensiones, tolerancias, tipo de material, acabado superficial y función de la pieza.

Sistemas basados en atributos de fabricación

Este sistema comprende los procesos, operaciones, tiempo de fabricación, lotes, producción anual, máquinas y útiles necesarios.

Sistemas mixtos

Sistemas basados en atributos de diseño y fabricación de la pieza.


SELECCIÓN Y ALEACIÓN DE METALES PARA FUNDICIÓN


Selección

Los procesos de selección de materiales requieren un entendimiento de las relaciones existentes entre distintos tipos de variables tales como las propiedades del material, características de procesado, consideraciones de diseño, función que debe cumplir la pieza y la forma de la pieza.

Las propiedades más importantes (general, mecánicas, térmicas, desgaste); a tener en cuenta en los procesos de selección son los siguientes: coste (E/kg), densidad (kg/m3), módulo de elasticidad (Gpa), límite elástico (Mpa), tenacidad a la fractura (Mpa), límite de fatiga (Mpa), conductividad térmica (W/mK), calor específico (J/kg K), punto de fusión (K), temperatura de transición vítrea (K), coeficiente de dilatación térmica ( K -1 ), velocidad de corrosión (mm/año). La conductividad térmica o eléctrica son características del procesado de materiales.


Consideraciones del diseño


Deben evitarse las esquinas agudas, los ángulos y los biseles, pues, éstas actúan como elevadores de esfuerzos y pueden causar el agrietamiento y grietas del metal (y de las matrices) durante la solidificación.

Deben evitarse las áreas planas grandes (superficies simples), ya que se pueden torcer durante el enfriamiento debido a gradientes de temperatura o formarse un mal acabado superficial.

A fin de evitar el agrietamiento de la pieza fundida, deberán existir tolerancias de construcción durante la solidificación.

Líneas de partición, la línea de partición es aquella línea o plano que separa las mitades superior e inferior de los moldes; la línea de partición debe estar en las líneas o bordes de las fundiciones.

Ángulo de salida, éste ángulo pequeño en los modelos para moldes de arena para permitir la extracción del modelo sin dañar el molde.

Tolerancias dimensionales, deben ser tan amplios como sea posible, dentro de los límites de un buen desempeño de la pieza, de lo contrario aumenta el costo de la fundición.

Holgura de maquinado, las holguras de maquinado que se incluyen en las dimensiones del modelo, dependen del tipo de fundición y aumentan con el tamaño y el espesor de la sección de fundiciones.

Esfuerzos residuales, las diferentes velocidades de enfriamiento dentro del cuerpo de una fundición generan los denominados esfuerzos residuales, para ello es necesario el alivio de esfuerzos a fin de evitar distorsiones en aplicaciones críticas.

En cuanto a la forma de la pieza, para darle a un cuerpo formas cilíndricas, cónicas, esféricas, estas se obtienen al usar el torno (torneado); para alisar o perfilar una pieza o cuerpo se utiliza la fresa (fresado); para agujeros cilíndricos en las piezas, se utiliza taladradora o taladro.

Para hacer roscas en agujeros o piezas cilíndricas, se utilizan taladradoras, roscadoras con machos y roscadoras por laminación; para agujeros de pequeños y grandes diámetros, se utiliza la mandrinadora; para el tallado de dientes en piezas cilíndricas o cónicas se utiliza la dentadora.

Para obtener superficies planas o perfiladas rectilíneamente, se utiliza la limadora; para obtener superficies planas o acanaladuras rectílineas se usa la mortajadora.

En cuanto a la función de la pieza, existen determinadas piezas que incluyen engarces o zonas destinadas a encajar con otras partes diferentes para formar una pieza más compleja. Otras piezas, se fabrican por la necesidad de que las mismas se integran a un diseño complejo.


Aleaciones de metales para Fundición

Algunos metales y aleaciones se producen directamente por medio de la metalurgia de polvos o por técnicas electrolíticas. Los demás metales y aleaciones, primero deben pasar por la etapa de fusión y vaciado; por lo que es muy común distinguir entre dos amplias clases:


1.- Las aleaciones forjadas poseen suficiente ductilidad para permitir la deformación plástica en caliente y/o en frío representan el mayor porcentaje (85%) de las aleaciones producidas y se funden en formas sencillas adecuadas para el trabajo posterior como lo es la fundición de lingotes.


2.- Las aleaciones fundidas, tales como las eutécticas, se eligen por su buena fundibilidad o son materiales con una estructura que no puede tolerar ninguna deformación. Estas se funden directamente en la forma final (fundición de formas).


Materiales Ferrosos


En este grupo de materiales se pueden derivar varias familias del sistema hierro - carbono.


Aceros Fundidos


Los aceros al carbono se encuentra en la forma de F3 C. su punto de fusión es elevado (más del 0.15 % de carbono), su amplio rango de congelamiento hacen a los aceros menos adecuados para propósitos de fundición, no obstante, son dúctiles y tiene una resistencia sobre todo a la fatiga elevada, y ésta se puede incrementar por medio de un tratamiento térmico y por aleación.

Como las inclusiones sulfurosas deterioran las propiedades, el contenido de azufre se disminuye al adherir elementos como el calcio. El acero se desoxida con aluminio. La mayoría de los aceros se pueden soldar fácilmente para armar componentes de tamaños inusitadamente grande o de gran complejidad; de ahí que tengan aplicaciones importantes principalmente para equipo ferroviario (ejemplo: ruedas, marcos de los vagones de carga) equipo de construcción, equipo de construcción y minería (ejemplo: carcasas de flecha, rotores de cable), maquinaria para trabajar metales (trenes de laminación) en componentes petroleros y plantas químicas (cuerpos de válvulas, impulsores).

Los aceros inoxidables son indispensables en las industrias alimenticias y su punto de fusión elevado y su alto rango de congelamiento presentan retos tecnológicos importantes.


Hierros fundidos blancos


Los hierros fundidos contienen más de 2% de carbono. La forma en que el carbono solidifica depende de las velocidades de enfriamiento, así como de la composición, el control se ejerce principalmente por medio del contenido total de carbono, silicio y potasio.

La cementita primaria en eutéctico hace a estos hierros blancos, duros y frágiles, de aquí que su uso se limite a partes resistentes al desgaste, tales como recubrimiento para molinos de trituración de menas y en algunas partes de maquinaria agrícola.


Hierro Maleable


El hierro maleable tiene resistencia, ductilidad y tenacidad. Su fundición se produce con tratamiento térmico de la fundición de hierro blanco para formar grafito esferoidal.


Hierro gris


Con el equivalente de carbono (C.E) relativamente elevado y velocidades de enfriamiento más lentas, hay tiempo para que el hierro solidifique en forma estable y para que el carbono se separe en formas de escamas de grafito haciendo la fractura de superficie de color gris opaco, de ahí el nombre de hierro gris. Las escamas de grafito disminuye la ductilidad hasta hacerla prácticamente nula y el módulo de Young es menor que el hierro (varía de 70-150 Gpa). El hierro gris constituye la elección preferida en todos los campos donde la ductilidad y la resistencia elevada no son necesarias, teniendo aplicación en pesos, marcos, armazones para motores, engranes y bombas. Su capacidad de amortiguamiento elevada es una ventaja para las bases de la máquina herramienta.


Hierro nodular


El hierro nodular (dúctil o esferoidal) combina la buena fundibilidad y maquinabilidad del hierro gris con un poco de la ductilidad del acero. Tiene una gama de aplicabilidad extremadamente amplio, desde cigüeñales, automotores y engranes hipoides hasta carcasas de bombas, rodillos de trenes de laminación y en general se usa en partes sometidas a cargas de impacto o que requieran un módulo elástico elevado (E=150-175 Gpa)


Materiales No Ferrosos


Los metales que no contienen hierro se llaman no ferrosos. Los más utilizados destacan el cobre (latones, bronces), aluminio, estaño, níquel, plomo, titanio, tungsteno.

Aquí se analizan los grupos de aleaciones más importantes ordenadas con respecto a su punto de fusión.


Aleaciones con base estaño


El estaño tiene el punto de fusión más bajo (232ºC). Es altamente resistente a la corrosión y no tóxico, pero su baja resistencia excluye su uso como material de construcción.

Su aplicación más relevante está en los cojinetes (baja fricción). Al añadirle a esta aleación con base estaño para formar un compuesto intermetálico, hace al material más resistente en la aplicación del cojinete.


Aleaciones con base de plomo


El plomo tiene un punto de fusión bajo (327ºC) por debajo de la aleación con base de estaño. Tiene buena resistencia a la corrosión, es tóxico y su uso está limitado a aplicaciones donde se evita el contacto humano. Se usan fundiciones grandes en arena o de molde permanente como escudos contra rayos x , rayos y. La baja resistencia y solubilidad en otros metales del plomo lo convierten en un material para cojinetes, con una calidad un poco menor que el estaño.


Aleaciones con base de zinc


El zinc tiene una baja fusión (419ºC), su mayor debilidad es la baja resistencia a la termofluencia. Tiene baja resistencia a elementos contaminantes como cadmio, estaño y plomo los cuales provocan la corrosión intergranular. Al emplear zinc (99.99%) puro y con un control de los contaminantes se asegura la resistencia a la corrosión. Su aplicación la tienen en cajas para instrumentos y los componentes y acabados automotores.


Aleaciones con base de aluminio


El aluminio presenta su punto de fusión en 660ºC. Tiene resistencia a la corrosión y la misma se mejora a través de mecanismos de solución sólida y de endurecimiento por precipitación. El aluminio puro tiene aplicación para utensilios domésticos. El aluminio de 99.6% de alta conductividad, se funde en matriz a presión para rotores del tipo jaula de ardilla, motores fraccionarios, y como fundición de molde permanente para motores grandes.


Aleación con base de cobre


El cobre tiene punto de fusión de 1083ºC, el cual es demasiado elevado para las matrices de acero. Una aleación de 88Cu-10Sn-2Zn tiene resistencia elevada, teniendo aplicación en engranes, cojinetes y piezas para bombas. A esta aleación si se le agrega plomo mejora la maquinabilidad. La aleación de 85Cu-5Sn-5Pb-5Zn se aplica en cuerpos de bombas. El contenido elevado de plomo en la aleación 80Cu-10Sn-10Pb disminuye su resistencia y se aplica en cojinetes.


Los bronces de aluminio tienen resistencia a la corrosión o teniendo aplicaciones marinas, engranes sinfín, válvulas y herramientas sin formación de chispas. Los latones (Cu-Zn) tienen aplicaciones para adaptadores, accesorios de plomería.


Aleaciones con base de níquel y cobalto


El níquel tiene un punto de fusión de 1435ºC y el cobalto de 1495ºC. Estas aleaciones tienen resistencia a la corrosión, sus aplicaciones están en partes de turbinas de gas como el motor de reacción.

Otras aleaciones


Otras aleaciones con punto de fusión más alto se usan en casos específicos para producir piezas fundidas como el titanio (punto de fusión 1670ºC), tiene resistencia a la corrosión. Tiene aplicación en plantas químicas y en la construcción de aeronaves subsónicas (mantiene el vuelo horizontal a velocidades que no excedan de Mach 1) y supersónicas (mantienen el vuelo horizontal a velocidades que excedan de Mach 1, un mach es más de 300 m/s). Están también los metales refractarios los cuales son difíciles de fundir debida a sus altas resistencias al calor, cabe mencionar los más importantes:


El molibdeno (punto de fusión de 2610ºC)

El niobio (punto de fusión de 2470ºC)

El tungsteno (punto de fusión de 3410ºC)

Se oxidan extremadamente rápido, por lo que se les aplica técnicas especiales tales como arco al vacío o haz de electrones. Se aplican en las toberas de los motores de los cohetes.


MOLDEADO Y COLADO DE MATERIALES


Moldeado: Los lingotes se forman por moldeado o molde vertiendo el metal líquido en unos moldes hechos de metal o de arena, según los casos. Tanto el metal como la arena tienen la ventaja de su porosidad el cual permite la salida de los gases. Moldear es producir un cuerpo rígido a partir de material sin forma. A los métodos de moldeo de materiales metálicos corresponden, entre otros, el moldeo y la pulvimetalurgia.

El colado: La colada o vaciado es el proceso que da forma a un objeto al hacer entrar material líquido en un agujero o cavidad que se llama molde y se deja solidificar el líquido. Cuando el material se solidifica en la cavidad retiene la forma deseada. Después, se retira el molde y queda el objeto sólido conformado. El proceso de colado permite obtener piezas con formas diversas y complejas en todo tipo de materiales.


Sistemas de colada.


Los sistemas de coladas son dispositivos necesarios para conducir el metal líquido a la cavidad del molde. Los elementos básicos del sistema de colada, pueden apreciarse en el siguiente esquema donde se destaca:


Colada o Bebedero: Conductor vertical a través del cual el metal entra en el canal.

Pozo de Colada: Sección usualmente redondeada al final del bebedero, utilizado para ayudar a controlar el flujo de metal que entra en canal.

Canal: Sección comúnmente horizontal a través de la cual el metal fluye o es distribuido mediante entradas a la cavidad del molde.

Portadas o Entradas: Canales secundarios variables en número de acuerdo al diseño de la pieza a través de las cuales el metal deja el canal para penetrar en la cavidad del molde.

Cavidad de Colada: Sección colocada en muchas ocasiones en la parte superior del bebedero de manera de darle facilidad al operador para mantener el metal dentro y permitir el flujo continuo, así mismo minimiza o evita la turbulencia y promueve la entrada al bebedero solo de metal limpio para ello usualmente emplean filtros.

Filtros: Pequeños dispositivos empleados en la cavidad de colada en coacciones en el pozo de colada, de manera de separar la escoria del metal y de esta forma permitir un flujo de metal limpio.


Moldeo por colada


Este procedimiento de fabricación se aplica para producir piezas ( moldeadas por colada). Para el moldeo por colada se usa un molde que corresponda a la configuración de la pieza deseada. Según el tipo de los materiales utilizados para el moldeo por colada, están los siguientes:


Fundición de hierro, moldeo por colada de fundición gris y de fundición maleable.


Fundición de acero, moldeo por colada del acero.


Fundición de metales, moldeo por colada de metales no férreos.


Los moldes para la colada pueden ser: moldes permanentes y moldes no permanentes. Un molde permanente está elaborado en metal, como el acero, o hierro colado; se emplean sobre todo para la fabricación en serie. Un molde no permanente o transitorio está hecho de materiales moldeables o refractarios como la arena; éstos se usan para una sola colada y se destruyen al extraer la pieza moldeada.


Limpieza de las piezas moldeadas


En este procedimiento se incluye la separación de las mazarotas, bebederos y demás partes del sistema de alimentación, el cual está formado por los cargadores y su utilización tiene como finalidad prevenir no sólo la formación de cavidades o rechupes, debido a la contracción del metal durante la solidificación sino también evitar diseños con exceso de metal y altos costos de limpieza. Así como las rebabas, se eliminan las incrustaciones de arena y la retirada de los machos de moldeo.

Los pequeños bebederos y mazarotas, cuando la pieza moldeada no es muy delicada y poco tenaz, se quitan golpeándolos y para los de mayor tamaño se usan herramientas de corte. Las rebabas se suprimen con corta frío o por amolado. Para la limpieza de la superficie (pieza moldeada) se utiliza el chorreado con arena. Para la limpieza de los machos de moldeo sin producir polvo se utiliza chorro de agua.


Pulvimetalurgia:


La pulvimetalurgia o metalurgia de polvos es un proceso de fabricación que, partiendo de polvos finos y tras su compactación para darles una forma determinada (compactado), se calientan en atmósfera controlada (sinterizado) para la obtención de la pieza. Este proceso es adecuado para la fabricación de grandes series de piezas pequeñas de gran precisión, para materiales o mezclas poco comunes y para controlar el grado de porosidad o permeabilidad. Algunos productos típicos son rodamientos, árboles de levas, herramientas de corte, segmentos de pistones, guías de válvulas, filtros, etc.


MODELOS

El modelo es un dispositivo que representa la parte exterior de la pieza y que permite obtener la geometría de la pieza en molde. Los modelos de los procesos (piezas de trabajo) se pueden usar para explorar la influencia de los parámetros del proceso; dos aproximaciones son posibles:


En el modelado físico el proceso se conduce en una escala reducida o se usan materiales de simulación.


En el modelado matemático se establecen ecuaciones que expresan la respuesta del proceso a cambios en sus parámetros.


Con el uso de computadoras y técnicas se ha hecho posible el modelado en línea, o sea, en tiempo real.


Modelos desechables y removibles

Los moldes se fabrican por medio de modelos los que pueden ser de madera, plástico, cera, yeso, arena, poliuretano, metal, etc. Si los modelos se destruyen al elaborar la pieza, se dice que éstos son disponibles o desechables y si los modelos sirven para varias fundiciones se les llama removibles


Modelos : Clasificación general

Según la forma que reproducen: externos e internos. (Caja para machos).


Forma del modelo: Al natural, enteros o divididos en dos o más partes.


Material: Madera, metálico, resinas


Diseño de modelos para fundición

La fundición en arena requiere un modelo a tamaño natural de madera, plástico y metales que define la forma externa de la pieza que se pretende reproducir y que formará la cavidad interna en el molde. En lo que atañe a los materiales empleados para la construcción del modelo, se puede emplear desde madera o plásticos como el uretano y el poliestireno expandido (EPS) hasta metales como el aluminio o el hierro fundido. Para el diseño del modelo se debe tener en cuenta una serie de medidas derivadas de la naturaleza del proceso de fundición:


Debe ser ligeramente más grande que la pieza final, ya que se debe tener en cuenta la contracción de la misma una vez se haya enfriado a temperatura ambiente. El porcentaje de reducción depende del material empleado para la fundición.


Las superficies del modelo deberán respetar unos ángulos mínimos con la dirección de desmoldeo (la dirección en la que se extraerá el modelo), con objeto de no dañar el molde de arena durante su extracción. Este ángulo se denomina ángulo de salida. Se recomiendan ángulos entre 0,5º y 2º.


Incluir todos los canales de alimentación y mazarotas necesarios para el llenado del molde con el metal fundido.

Si es necesario incluirá portadas, que son prolongaciones que sirven para la colocación del macho.


FUNDICIÓN EN MOLDE A PRESIÓN O FUNDICIÓN FORJADO


Una cantidad de fusión medida con anterioridad se carga en una matriz; se permite que se enfríe por debajo de la temperatura liquidus, y luego la matriz se cierra mientras se completa la solidificación. Al utilizar la matriz y el forjado en caliente el cual proporciona estructuras de grano altamente refinado y formas de las piezas.

En este proceso el metal líquido se inyecta a presión en un molde metálico (matriz), las piezas logradas con este procedimiento son de gran calidad en lo que se refiere a su terminado y a sus dimensiones. Este procedimiento es uno de los más utilizados para la producción de grandes cantidades de piezas fundidas. Se pueden utilizar dos tipos de sistema de inyección en la fundición en matrices.


Cámara caliente


Cámara fría


El procedimiento de fusión en cámara caliente se realiza cuando un cilindro es sumergido en el metal derretido y con un pistón se empuja el metal hacia una salida que descarga a la matriz. Las aleaciones más utilizadas en este método son las de bajo punto de fusión como las de zinc, estaño y plomo. Es un proceso rápido que se puede fácilmente mecanizar.

El proceso con cámara fría se lleva metal fundido por medio de un cucharón hasta un cilindro por el cual corre un pistón que empuja al metal a la matriz de fundición, y sólo es recomendable en trabajos de poca producción.

La fundición a presión es altamente competitiva con otras fundiciones y procesos de forjado. Ejemplo: la rótula de un volante hecho de una aleación de aluminio fundido a presión reemplazó a una fundición de hierro dúctil en cierta marca de automóviles.


VIRUTAS. SEPARACION


La viruta es un fragmento de material residual con forma de lámina curvada o espiral que es extraído mediante un cepillo u otras herramientas, tales como brocas, al realizar trabajos de cepillado, desbastado o perforación, sobre madera o metales. Se suele considerar un residuo de las industrias madereras o del metal; no obstante tiene variadas aplicaciones.

La formación de las virutas viene determinada por el tipo de herramienta y por los movimientos de trabajo. Las máquinas - herramientas utilizadas como: limas, cizallas, tornos, taladros, cepillos, mortajadoras, fresadoras, rectificadoras, sierras, brochadoras, etc, dan forma a las piezas.

Por medio del movimiento de corte se consigue el arranque de viruta bien sea por giro o traslación de la pieza a mecanizar. El arranque de viruta se consigue mediante un movimiento rectilíneo de corte, en el torneado, taladrado, fresado y rectificado, el movimiento de corte es circular. Por medio del movimiento de avance, se arranca la viruta a lo largo de múltiples giros o traslaciones, en el torneado, taladrado y fresado se consigue con movimiento de corte circular y continuo; y en el cepillado y mortajado con movimiento de corte rectilíneo y vaivén.


Por medio del posicionamiento, se colocan antes de empezar el mecanizado, la herramienta y la pieza a mecanizar en posición de trabajo (se aproximan hasta tocarse). El movimiento de aproximación determina la profundidad de corte de la herramienta y se consigue por aproximación mutua de la herramienta y la pieza a mecanizar.



HERRAMIENTAS DE CORTE


La mayoría de las herramientas de corte que se usan en operaciones de maquinado que generan arranque de viruta se fabrican de partículas de carburo de tungsteno en una matriz de cobalto. Estos polvos se comprimen en una briqueta de la forma requerida para la herramienta y luego se sinteriza en un horno, con lo que la mezcla se convierte en un material sólido muy duro y fuerte.

Se fabrican en diversos grados que van desde el tenaz y menos duro para maquinar acero hasta el muy duro y algo frágil para maquinar hierro colado y materiales abrasivos. Algunas veces se agregan carburo de titanio y de tántalo para darles mayor dureza o resistencia al desgaste.

La forma más simple de herramienta cortante es la de una sola punta como la usada en el trabajo de torno y cepillo de codo. Las herramientas cortantes de puntas múltiples son solamente dos o más herramientas de una sola punta acomodadas como una unidad. Ejemplo: fresas y escariadores.

Escariadores: Se usan para alisar o agrandar un agujero previamente taladrado. El escariado puede realizarse a mano, en un torno, en una fresadora o en una taladradora. Los tipos de escariadores principales son los escariadores normales (uso manual), los escariadores para máquina, los cuales se emplean en máquinas herramientas para trabajar a baja velocidad, y los escariadores huecos.


Fresadoras: Máquinas de fresar o fresadoras. Se emplean para trabajos de mecanizado propio de los talleres generales de herramental y matricería hasta las altamente especializadas que se instalan en las cadenas de fabricación. En el fresado se producen mayor número de superficies planas que por cualquier otro procedimiento. La herramienta utilizada recibe el nombre de fresa. Esta consta de un cuerpo cilíndrico que gira en torno a su eje y en su periferia consta de dientes uniformemente distribuidos que entran intermitente en contacto con la pieza, de la que arrancan viruta. Se trata de una operación o procedimiento de corte intermitente.



VIDA DE LA HERRAMIENTAS


Las herramientas de corte están sometidas a :


Grandes esfuerzos localizados.

Altas temperaturas.


Deslizamiento de la viruta por la cara de ataque.


Deslizamiento de la herramienta por la superficie recién cortada.


Estas condiciones inducen al desgaste de la herramienta, que a su vez, afecta en forma negativa la vida de la herramienta, la calidad de la superficie maquinada y su exactitud dimensional, y en consecuencia la economía de las operaciones de corte.


El desgaste de la herramienta es un proceso gradual; la rapidez de este proceso depende de los materiales de la herramienta y de la pieza, la forma de la herramienta, los fluidos de corte, los parámetros del proceso (como la velocidad de corte, avance, profundidad de corte) y de las características o propiedades de la máquina herramienta.


Hay dos tipos básicos de desgaste, que corresponden a dos regiones de una herramienta: desgaste de flanco y desgaste de cráter. Los factores que influyen sobre el desgaste de cráter.


Desgaste de Flanco: Se presenta en la superficie de incidencia de la herramienta y el ángulo de incidencia lateral, y en general se atribuye:


Frotamiento de la herramienta sobre superficie maquinada, que causa desgaste adhesivo y/o abrasivo; y Alta temperatura, el cual afecta las propiedades del material de la herramienta y la superficie de la pieza.


Desgaste de cráter: Se presenta en la cara de ataque de la herramienta y afecta al proceso de corte. Los factores más importantes que influyen sobre este tipo de desgaste son:


La temperatura en la interfase herramienta-viruta; y La afinidad química entre los materiales de herramienta y pieza.


El comportamiento de las herramientas de corte en el desgaste varía mucho, existe otros fenómenos que contribuyen a los patrones del desgaste de la herramienta. Por ejemplo, por la disminución del esfuerzo de cedencia a altas temperaturas generadas durante el corte, las herramientas se pueden ablandar y sufrir deformación plástica. Esta clase de deformación se presenta al maquinar metales y aleaciones de alta resistencia.

La ranura o la muesca de desgate en las herramientas de corte se ha atribuido a que esta región es la frontera donde la viruta ya no está en contacto con la herramienta; esta frontera llamada también línea de profundidad de corte, oscila, por las variaciones inherentes en la operación de corte y acelera el proceso de desgaste.

Por ser duras y abrasivas, cascarillas y capas de óxidos en una superficie de pieza aumentan el desgaste; la profundidad de corte debe ser mayor que el espesor de la capa de óxido o de la capa endurecida por el trabajo. En otras palabras, no se deben hacer cortes ligeros en piezas oxidadas.


CONCLUSIÓN


En las fundiciones existen muchos peligros, los materiales utilizados en los moldes de arena pueden crear sílice cristalina. Los dispositivos de corte, los chorros de arena y el esmerilado crean polvo. Estas actividades combinadas producen un ambiente ruidoso. Los trabajadores necesitan buenas prácticas de trabajo, ventilación adecuada y equipos de protección personal.

Los equipos de protección personal protegen contra el ambiente de la fundición. El uso de zapatos de cuero, guantes y anteojos con resguardos laterales. Usar protección para los oídos en ambientes ruidosos. Cuando el trabajo se realiza directamente con metales fundidos, en el calor o cerca de las llamas, es conveniente el uso de un casco de seguridad, delantal, chamarra o capa, chaparreras y polainas de cuero, de tela de fibra de vidrio con recubrimiento de aluminio, de telas sintéticas o de lana tratada. No trabajar con equipos o procesos que no conoce.

De los metales fundidos se desprenden gases que pueden ser peligrosos si se respiran, para ello se debe usar equipos de respiración. La arena de los moldes frecuentemente contiene sílice; quedar expuesto a sílice cristalina, puede causar una enfermedad en los pulmones. Empacar los moldes, sacudirlos o limpiar las piezas fundidas también puede ser una fuente de sílice cristalina, por lo tanto se deben usar equipos de respiración y trabajar en un área con buena ventilación. Los procesos cerrados y/o automatizados pueden reducir aún más la exposición a sustancias peligrosas en el aire.

jueves, 2 de julio de 2015

La resistencia a la corrosión del tantalio


El tantalio es un metal refractario con un punto de 5425 ° F (2996 ° C) de fusión. Es un duro, metal dúctil, que se puede formar en casi cualquier forma. Se utiliza en aplicaciones resistentes a la corrosión en ambientes no otro metal puede soportar. La principal limitación de tántalo es su reactividad con el oxígeno y el nitrógeno en el aire a temperaturas superiores a 300 ° C.

El tantalio es el metal más resistente a la corrosión en uso común hoy en día. La presencia de una película de óxido que ocurre naturalmente en la superficie de tántalo es la razón de las propiedades resistentes a la corrosión extrema de tantalio en medios agresivos. La resistencia a la corrosión en ácido clorhídrico y la resistencia en ácido sulfúrico son insuperables. Es inerte a prácticamente todos los compuestos orgánicos e inorgánicos. Resistencia a la corrosión de tantalio es muy similar al vidrio ya que ambos son inadecuados para su uso en ácido fluorhídrico y fuertes aplicaciones alcalinos calientes. Por esta razón tántalo se usa a menudo con vidrio forrado reactores de acero como parches, tubos de inmersión, tuberías y condensadores generales.

El tantalio es inerte para sulfúrico y ácido clorhídrico en todas las concentraciones por debajo de 300 ° F. El ataque de la corrosión en tántalo hasta 400 ° F no es significativa y es de uso común hasta 500 ° F. tantalio no es corroído por el ácido nítrico en concentraciones de hasta 98% y temperaturas de hasta al menos 212 ° F. Tantalio ha demostrado ser totalmente inerte en muchas aplicaciones de corrosión. Algunas instalaciones de intercambiadores de calor han estado en uso continuo durante más de 40 años en entornos de investigación multi-producto, sin ni siquiera un cambio de junta debido a la corrosión.

lunes, 29 de junio de 2015

¿Cómo usar el tantalio mineral?

La compresión de polvo de tántalo entorno a un hilo de tántalo. 
Calentar a 1200 ° C en una corriente continua en una cámara de vacío, que es un proceso llamado sinterización.

Recubrimiento 
Sumergir las pastillas sinterizadas en una solución de la tensión de ácido débil y de ejecución a través de ella para formar una capa de óxido de tántalo (Ta2O5). Esta es la capa dieléctrica.

Tantalio Aleaciones
Sumergir la pastilla de tántalo en una solución acuosa de nitrato de manganeso. Hornee a 250 grados Celsisu. Remojar en grafito líquido. Remojar en plata líquida. Escudo con el carbono. Esta es la capa de cátodo.
El plomo alambre de soldadura al cátodo. Remojar los pellets de resina epoxi y el curado en un horno para establecer.
Polvo de tántalo de exposiciones en oxígeno a una temperatura de 1.000 grados Celsius para producir óxido de tántalo (Ta2O5).
Comprimir óxido de tántalo en una cámara de vacío durante la aplicación de corriente continua para obtener una temperatura de 1.200 grados centígrados, lo que resulta bloque sinterizado.
Coloque el vidrio a revestir en una cámara de vacío con el bloque de sinterizado de óxido de tántalo y el calor a 175 grados Celsius a 0,0001 Torr.
Evaporar el tántalo con un haz de electrones a 3 angstroms por segundo. Esto formar la película de óxido de tántalo en el cristal.
Disolver tantalio y otros metales a partir de alambre de 1,200 grados Celsius en una cámara de vacío o gas inerte. Esto evitará la oxidación.
Mezclar los metales fundidos y enfriar lentamente. Poner en una cámara de vacío y reducir la presión a 0.001 Pa.

El calentamiento de la aleación a 1650 grados Celsius dentro de la cámara de vacío. Este proceso, llamado recocido, homogeneización y fortalece el metal para su posterior procesamiento.

¿Cómo emplear el polvo de tántalo para condensadores de tantalio?

El polvo de tántalo y el disolvente orgánico mezclan entre sí, de acuerdo con cierta forma de moldeo a presión, de hilo de tántalo embebido en el mismo tiempo. Bajo ambiente de vacío de alta temperatura de más de 2000 grados, se mezclarán de disolvente orgánico de polvo de tántalo en la sinterización al vacío.
El tántalo esponjoso, burbujea en la electrólisis solución de ácido fosfórico, la superficie de oxidación se genera después de pentóxido de tantalio

Pentóxido de tantalio constante dieléctrica es muy alta, alrededor de 27, el rendimiento es mayor que la del condensador electrolítico de aluminio, constante dieléctrica de aproximadamente 7, 3 oxidación medios 2 de aluminio. 

Adición de bloque de tántalo nitrato de manganeso líquido, a continuación, en el entorno de vapor de agua (catalizador) descomposición térmica, respectivamente en dióxido de manganeso y dióxido de nitrógeno. Absorción de nitrato de manganeso, dióxido de manganeso generada puede ser completamente absorbido en la superficie del bloque de tántalo de los innumerables agujeros en el interior. 

Si PPY / PEDT directamente usando dióxido de manganeso sólido, no será capaz de lograr este efecto, que es la razón por dióxido de manganeso sólo puede obtener la razón en el proceso de fabricación. Si el uso PPY / PEDT polímeros sólidos, debido a su bajo punto de fusión, se puede directamente a su fusión. 

Finalmente al polvo de plata y grafito revestido en la superficie del dióxido de manganeso, reducir su ESR, mejorar su conductividad . Para unirse a la iniciativa externa, a continuación, con la encapsulación de resina epoxi.

lunes, 22 de junio de 2015

Oro, definir quilates y onzas troy

El término quilate se utiliza para describir la ley o la pureza de los metales preciosos  y como una unidad de masa para pesar gemas y perlas.

El oro, si bien es un metal con una densidad de 19g x cm3, es muy blando y a menudo se realizan aleaciones con otros metales como la plata, el paladio, platino, níquel o cobre, para endurecerlo, sobre todo para su uso en joyería.

Al oro que contiene un porcentaje de plata, platino o paladio se le conoce como “oro blanco”. Cuando la aleación se realiza con cobre, le otorga un tono rojizo como el de la famosa moneda sudafricana de oro de inversión, el ‘Krugerrand’, que se acuña con una aleación de oro puro en el 91.67% (22 quilates). El peso real del ‘Krugerrand “de una onza” es 1.0909 onzas (33.93 gramos) y el resto de la masa de la moneda es cobre (2.826 gramos).

Un quilate de un metal precioso representa la vigésima cuarta (1/24) parte de la masa total de la aleación que la compone. En el caso del oro si es de 18 quilates, su aleación estaría hecha de 18/24 o 3/4 partes de oro y tendría una pureza del 75%.  Una moneda o lingote de oro de 24 quilates estaría fabricada de 24/24 partes de oro con una pureza de 99% y por lo tanto se trataría de oro puro.

Todos los objetos de joyería de oro están obligados por ley a llevar un sello para que los consumidores conozcan la pureza del oro utilizado.

La mayor parte de la industria mundial de la joyería utiliza oro de entre 9 y 18 quilates. En los EE.UU. el mínimo de quilates para que un artículo se designe y se venda como joya de oro es de 10 quilates y en el Reino Unido de 9 quilates.

Definición de “quilates” en gemología

Quilate es término utilizado para describir la unidad de peso de una piedra preciosa, incluidos los diamantes, 1 quilate equivale a una quinta parte de un gramo. Los pequeños diamantes se describen a menudo con puntos, no en quilates. 100 puntos equivalen a 1 quilate (cada punto equivale a 0,01, centésimas de un quilate).

La palabra “quilate” deriva del griego “keration”, que es el fruto del árbol del “algarrobo”. Debido a que las semillas del algarrobo son uniformes en tamaño, se adoptaron como unidad de medida para las piedras preciosas. Una semilla de algarrobo pesa 200 miligramos de promedio, así el peso de un quilate se fijó en 200 miligramos.

Definición de “onza troy”
La ‘onza troy’ es la unidad de medida más comúnmente utilizada para pesar los metales preciosos. 1 onza troy equivale a 31,1 gramos, no confundir con la onza común de 28,3 gramos. 1 kg consta de 32.1507466 onzas troy.

Es importante distinguir entre onzas comunes y onzas troy al comprar o vender oro y plata.

Ir al enlace de Cómo comprar oro

Capacitancia y tipos de capacitor

Es la capacidad que tienen los conductores eléctricos de poder admitir cargas cuando son sometidos a un potencial. Se define también, como la razón entre la magnitud de la carga (Q) en cualquiera de los conductores y la magnitud de la diferencia de potencial entre ellos (V). Es entonces la medida de la capacidad de almacenamiento de la carga eléctrica. La traducción más adecuada en castellano es Condensador.


Tipos de Capacitor (condensadores)

Existen diversos tipos de capacitor, los cuales poseen propiedades y características físicas diferentes, entre los cuales se encuetran:

Capacitor eléctricos de aluminio

Son populares debido a su bajo costo y gran capacitancia por unidad de volumen. Existen en el mercado unidades polarizadas y no polarizadas. Son del tipo de hojas metálicas, con un electrólito (Un electrolito o electrólito es cualquier sustancia que contiene iones libres, los que se comportan como un medio conductor eléctrico) que puede ser acuoso, en pasta o "seco" (sin agua).
La capacitancia está estrechamente relacionada con la temperatura y puede decrecer en un orden de magnitud desde la temperatura ambiente hasta -55° C. Esta variación se reduce en capacitor de primera calidad y en productos recientes con formulaciones electrolíticas más complicadas.
No están diseñados para aplicaciones a frecuencias elevadas, y la impedancia puede alcanzar un valor mínimo a frecuencias tan bajas como 10 kHz.
La corriente de fuga disminuye durante la operación. En el uso normal, la corriente de fuga aumenta con el voltaje aplicado y con la temperatura. Como guía muy general, la corriente se duplica a medida que el voltaje aplicado se incrementa del 50 al 100% del valor nominal, y se duplica por cada 25° C de aumento en la temperatura.
Presentan un decremento gradual en capacitancia sobre un largo periodo, debido a la pérdida de electrólito a través de los sellos, aunque con los tipos recientes de empaque se ha reducido de manera significativa este deterioro, y los capacitor presentan en la actualidad un decremento del 10%, o menor, al cabo de 10.000 horas.
Otro problema que debe observarse implica el empleo de ciertos agentes limpiadores en los tableros de circuitos impresos. El cloro de los disolventes de hidrocarburos halogenados, como el freón, puede penetrar por los sellados y atacar la estructura interna del aluminio, provocando la falla en poco tiempo. Para la limpieza se recomienda xileno, alcoholes y ciertos tipos de detergentes exentos de cloro.

Capacitor de tantalio
Son más flexibles y confiables, y presentan mejores características que los electrólitos de aluminio, pero también su costo es mucho más elevado.
Existen tres tipos:
- Capacitor de hojas metálicas (láminas):
Se elaboran del mismo modo que los electrólitos de aluminio.
Los alambres conductores de tantalio se sueldan por puntos tanto a la lámina del ánodo como a la del cátodo, las cuales se arrollan después con separadores de papel en un rollo compacto. Este rollo se inserta dentro de una envoltura metálica y, a fin de mejorar el rendimiento, se agrega un electrólito idóneo, como etilenglicol o dimetilformamida con nitruro de amonio, pentaborato de amonio o polifosfatos.
- Capacitor de hojas de tantalio
Existen en el mercado en tamaños que varían de 0.12 hasta 3 500 mF, a voltajes hasta de 450 V
La mayor parte de las aplicaciones para este tipo de capacitor se encuentran en los intervalos de voltaje superiores, en los que no es posible aplicar los condensadores de tantalio húmedo, y cuando se requieren calidades superiores a las de los electrolíticos de aluminio, a pesar del mayor costo.
Las desventajas, en comparación con otros tipos de capacitor de tantalio, son: gran tamaño, elevadas corrientes de fuga y gran variación en la capacitancia con la temperatura.
La principal aplicación de estos condensadores se encuentra en filtros de fuentes de alimentación.
- Capacitor de tantalio sólido:
Parecido a la versión húmeda, en cuanto a sus etapas iniciales de manufactura.
No hay líquido que se evapore, y el electrólito sólido es estable.
La variación de la capacitancia es muy pequeña: ±10% respecto de su valor a temperatura ambiente en todo el intervalo de temperatura desde -55 hasta 125° C.
Por desgracia, ni el electrólito ni el dieléctrico presentan las cualidades de autorreparación asociadas con otros capacitor electrolíticos.
Para proteger los condensadores de fallas tempranas debidas a defectos del óxido y del electrólito se recomienda su envejecimiento conectado durante 100 h a voltaje nominal y temperatura máxima, empleando una fuente de energía de baja impedancia. Además, se recomienda que el voltaje de operación no exceda el 60% del voltaje nominal.
Capacitor eléctricos de cerámica 
Bajo costo, reducido tamaño, amplio intervalo de valor de capacitancia y aplicabilidad general en la electrónica.
Son particularmente idóneos para aplicaciones de filtrado, derivación y acoplamiento de circuitos híbridos integrados, en las que es posible tolerar considerables cambios en la capacitancia.
Se elaboran en forma de disco, como capacitores de capas múltiples o monolíticos, o en forma tubular.
El material dieléctrico es principalmente titanato de bario, titanato de calcio o dióxido de titanio con pequeñas cantidades de otros aditivos para obtener las características deseadas.

Capacitor Papel y Plásticos
El papel, el plástico y las combinaciones de ambos se utilizan en una gran variedad de aplicaciones, como filtrado, acoplamiento, derivación, cronometraje y suspensión de ruido. Son capaces de funcionar a altas temperaturas, poseen alta resistencia de aislamiento, buena estabilidad.
La propiedad de autorreparación de las películas metálicas es bastante útil en ciertas aplicaciones.
La disponibilidad de películas extremadamente delgadas y la gran variedad de materiales proporciona la flexibilidad necesaria para un gran intervalo de aplicaciones.
La capacitancia varía con la temperatura de un dieléctrico a otro.
El capacitor de papel y plástico pueden emplearse a altas frecuencias, según el tamaño y la longitud de las puntas.

Micas y Vidrios 
El capacitor con dieléctrico de mica y vidrio se aplican cuando se requiere carga eléctrica alta y excelente estabilidad con respecto a la temperatura y frecuencia.
De capacitor de mica existen en el mercado con una gran diversidad de tamaños.
Tanto los condensadores de mica como los de vidrio son estables con respecto a la temperatura. Para algunos valores de capacitancia es posible que el coeficiente de temperatura sea cero.
Ambos tipos de capacitores pueden operar a alta frecuencia. La frecuencia de autorresonancia es de unos 10 MHz para grandes valores del capacitor y mayor de 100 MHz para valores más pequeños.

Electricidad

La electricidad en su manifestación natural más imponente es el relámpago. La electricidad es un fenómeno físico originado por cargas eléctricas estáticas o en movimiento y por su interacción

La electricidad es un a manifestación de la energía y para su estudio se divide en:
Electrostática: estudia las cargas eléctricas en reposo.
Electrodinámica: estudia las cargas eléctricas en movimiento.
Electromagnetismo: estudia la relación entre las corrientes eléctricas y el campo magnético.

La palabra electricidad proviene del vocablo griego electrón que significa ámbar.

Carga eléctrica: es la propiedad que poseen algunos cuerpos cuando, al ser frotados, son capaces de atraer objetos ligeros.

Existen dos tipos de carga eléctrica carga positiva (+) y carga (-)

-Carga del mismo tipo se repelen
-Cargas de diferente tipo se atraen

Los protones y los neutrones forman el núcleo del átomo y los electrones dan vuelta alrededor de él como los planetas del Sol, a los protones se les asoció la carga positiva (+) y a los electrones (-).

Todos los cuerpos están formados por átomos que poseen cargas eléctricas.

Primera ley de electrostática: cuerpos con cargas semejantes se repelen mutuamente, cuerpos con cargas distintas se atraen mutuamente.

El electroscopio de hojas
Consiste en dos delgadas hojas de oro o aluminio colgadas de una varilla metálica rematada en una bola también metálica con vidrios al frente y atrás.

Conservación de la carga eléctrica
Con esto queremos decir que la suma algebraica de todas las cargas eléctricas no se crea ni se destruye solo cambia de lugar.
Formas de electrización
Se puede captar de varias formas. Muchas veces nos hemos dado un toque eléctrico al tocar la manija de un vehículo después de deslizarnos de la cubierta plástica del asiento.
Electrizar: es el proceso de producción de una carga eléctrica en un cuerpo.

Existen muchas formas para cargar eléctricamente un cuerpo.

1. carga por frotamiento: es la que produce al frotar un cuerpo con otro.
Por ejemplo: carga eléctrica de varillas por frotamiento.

2.- carga por contacto: cuando un cuerpo neutro se pone en contacto físico con otro cargando eléctricamente, y los, separamos, los dos quedan con carga eléctrica se dice entonces que el cuerpo neutro se cargó por contacto. Por ejemplo: carga eléctrica de un electroscopio por contacto

3.- carga por inducciones una propiedad intrínseca de algunas partículas subatómicas que se manifiestan mediante atracciones y repulsiones que determinan las interacciones electromagnéticas entre ellas.

Materiales conductores y aislantes

Los materiales conductores de electricidad son aquellos que se electrizan en toda su superficie, aunque solo se frote en punto de la misma.

Ejemplos:
Los materiales aislantes o malos conductores de electricidad, también llamados dieléctricos, solo se electrizan en los puntos donde se hacen contacto con un cuerpo cargado, o bien, en la parte frotada.

Ejemplos.
La madera, el vidrio, el caucho, las resínaselos plásticos, la porcelana, la seda, la mica y el papel.

Unidades de carga eléctrica

Para medir carga eléctrica se usan unidades que representan cierta cantidad de electrones.

Un columb es la carga que se transfiere a través de cualquier sección transversal de un conductor, en un segundo por la corriente de un ampere. Es una unidad de carga eléctrica muy grande.

Calor, cambios de fase

La energía térmica perdida o ganada por los objetos se llama calor. El calor es otra forma de energía que puede medirse solo en función del efecto que produce. El trabajo mecánico puede convertirse en calor.

Para medir el calor se emplean las siguientes unidades:

Caloría: es la cantidad de calor necesaria para elevar un grado Celsius la temperatura de un gramo de agua.

Kilocaloría: cantidad necesaria para elevar en un grado Celsius un kilogramo de agua.

Joule: cantidad de energía requerida para elevar la temperatura de un kilogramo de sustancia en 100 grados Kelvin.

La diferencia entre calor y temperatura es que el calor depende de la masa y la temperatura no, ya que la temperatura es la medida del promedio de las energías cinéticas de las moléculas y el calor es la suma de las energías cinéticas de las moléculas.
Cuando una sustancia absorbe una cantidad dada de calor, la velocidad de sus moléculas se incrementa y su temperatura se eleva. Sin embargo, ocurren ciertos fenómenos curiosos cuando un sólido se funde o un líquido hierve. En estos casos la temperatura permanece constante hasta que todo el sólido se funde o hasta que todo el líquido pase a fase vapor.
Si cierta cantidad de hielo se toma de un congelador a -20º C y se calienta, su temperatura se incrementa gradualmente hasta que el hielo comience a fundirse a 0º C ; durante el proceso de fusión permanece constante, hasta que todo el hielo pase a agua.
Una vez que el hielo se funde la temperatura comienza a elevarse otra vez con una velocidad uniforme hasta que el agua empiece a hervir a 100º C, durante el proceso de vaporización la temperatura permanece constante, si el vapor de agua se almacena y se continúa el calentamiento hasta que toda el agua se evapore de nuevo la temperatura comenzará a elevarse.

Calor Latente de Fusión

El cambio de fase de sólido a líquido se llama fusión y la temperatura a la cual este cambio ocurre se le llama punto de fusión.
La cantidad de calor necesario para fundir una unidad de masa de una sustancia a la temperatura de fusión se llama calor latente de fusión.

Calor Latente de Vaporización

El cambio de fase de líquido a vapor se llama vaporización y la temperatura asociada con este cambio se llama punto de ebullición de la sustancia.
El calor latente de vaporización de una sustancia es la cantidad de calor por unidad de masa que es necesario para cambiar la sustancia de líquido a vapor a la temperatura de ebullición.
Cuando cambiamos la dirección de la transferencia de calor y ahora se quita calor, el vapor regresa a su fase líquida, a este proceso se le llama condensación, el calor de condensación es equivalente al calor de vaporización.
Así mismo cuando se sustrae calor a un líquido, volverá a su fase sólida, a este proceso se le llama congelación o solidificación. El calor se solidificación es igual al calor de fusión, la única diferencia entre congelación y fusión estriba en si el calor se libera o se absorbe.
Es posible que una sustancia pase de fase sólida a gaseosa sin pasar por la fase líquida; a este proceso se le llama sublimación. La cantidad de calor absorbida por la unidad de masa al cambiar de sólido a vapor se llama calor de sublimación.

Vaporización

Existen tres formas en las que puede ocurrir dicho cambio:
1) Evaporación: se produce vaporización en la superficie de un líquido (es un proceso de enfriamiento).
2) Ebullición: vaporización dentro del líquido.
3) Sublimación: el sólido vaporiza sin pasar por la fase líquida.

Presión de vapor
La presión de vapor saturada de una sustancia es la presión adicional ejercida por las moléculas de vapor sobre la sustancia y sus alrededores en condiciones de saturación.

Gases Reales

Se puede esperar comportamiento ideal si no hay fuerzas intermoleculares entre sus moléculas y, si el volumen ocupado por las moléculas mismas es despreciable en comparación con el volumen del recipiente que contiene el gas. En los gases reales ninguna de estas condiciones se cumple satisfactoriamente, resultando así desviaciones respecto al comportamiento ideal.

Desviaciones del comportamiento ideal

La desviación de la idealidad es mas acentuada a presiones altas y temperaturas bajas, porque a presiones altas las moléculas de un gas están relativamente cerca y como hay menor espacio vacío en el gas, los volúmenes de las moléculas no son despreciables en comparación con el volumen total del gas y por otra parte las fuerzas intermoleculares no son ya tan insignificantes.
Las fuerzas intermoleculares también se hacen notables a bajas temperaturas. A temperaturas altas la violencia del movimiento molecular evita que esas fuerzas tengan efecto apreciable, pero a bajas temperaturas la velocidad promedio disminuye y por lo tanto las fuerzas de interacción comienzan a influir en el movimiento molecular.
Cualquier expresión algebraica que relacione presión, volumen, temperatura y número de moles se denomina ecuación de estado del gas. De un gas ideal PV= RnT, pero ningún gas real puede describirse exactamente mediante esta ecuación.
La ecuación de estado mas conocida para gases reales es la de Van der Waals.

sábado, 2 de mayo de 2015

Aleaciones con sustrato de metal

Una aleación es una combinación de propiedades metálicas, que está compuesta de dos o más elementos, de los cuales, al menos uno debe ser un metal.

Las aleaciones están constituidas por elementos metálicos como Fe (hierro), Al (aluminio), Cu (cobre), Pb (plomo), ejemplos concretos de una amplia gama de metales que se pueden alear. El elemento aleante puede ser no metálico, como: P (fósforo), C (carbono), Si (silicio), S (azufre), As (arsénico).

Mayoritariamente las aleaciones son consideradas mezclas, al no producirse enlaces estables entre los átomos de los elementos involucrados. Excepcionalmente, algunas aleaciones generan compuestos químicos.

Clasificación de aleaciones

Se clasifican teniendo en cuenta el elemento que se halla en mayor proporción (aleaciones férricas, aleaciones base cobre, etc.). Cuando los aleantes no tienen carácter metálico suelen hallarse en muy pequeña proporción, mientras que si únicamente se mezclan metales, los aleantes pueden aparecer en proporciones similares.

Propiedades

Las aleaciones presentan brillo metálico y alta conductividad eléctrica y térmica, aunque usualmente menor que los metales puros. Las propiedades físicas y químicas son, en general, similares a la de los metales, sin embargo las propiedades mecánicas tales como dureza, ductilidad, tenacidad y otras pueden ser muy diferentes, de ahí el interés que despiertan estos materiales.

Las aleaciones no tienen una temperatura de fusión única, dependiendo de la concentración, cada metal puro funde a una temperatura, coexistiendo simultáneamente la fase líquida y fase sólida como se puede apreciar en los diagramas de fase. Hay ciertas concentraciones específicas de cada aleación para las cuales la temperatura de fusión se unifica. Esa concentración y la aleación obtenida reciben el nombre de eutéctica, y presenta un punto de fusión más bajo que los puntos de fusión de los componentes. Preparación Históricamente, la mayoría de las aleaciones se preparaban mezclando los materiales fundidos. Más recientemente, la pulvimetalurgia ha alcanzado gran importancia en la preparación de aleaciones con características especiales. En este proceso, se preparan las aleaciones mezclando los materiales secos en polvo, prensándolos a alta presión y calentándolos después a temperaturas justo por debajo de sus puntos de fusión. El resultado es una aleación sólida y homogénea. Los productos hechos en serie pueden prepararse por esta técnica abaratando mucho su costo. Entre las aleaciones que pueden obtenerse por pulvimetalurgia están los cermets. Estas aleaciones de metal y carbono (carburos), boro (boruros), oxígeno (óxidos), silicio (siliciuros) y nitrógeno (nitruros) combinan las ventajas del compuesto cerámico, estabilidad y resistencia a las temperaturas elevadas y a la oxidación, con las ventajas del metal, ductilidad y resistencia a los golpes. Otra técnica de aleación es la implantación de ion, que ha sido adaptada de los procesos utilizados para fabricar chips de ordenadores o computadoras. Sobre los metales colocados en una cámara de vacío, se disparan haces de iones de carbono, nitrógeno y otros elementos para producir una capa de aleación fina y resistente sobre la superficie del metal. Bombardeando titanio con nitrógeno, por ejemplo, se puede producir una aleación idónea para los implantes de prótesis.

La plata, el oro de 18 quilates, el oro blanco y el platino son aleaciones de metales preciosos. La aleación antifricción, el latón, el bronce, el metal Dow, la plata alemana, el bronce de torpedo, el monel, el peltre y la soldadura son aleaciones de metales menos preciosos. Debido a sus impurezas, el aluminio comercial es en realidad una aleación. Las aleaciones de mercurio con otros metales se llaman amalgamas.

Las aleaciones más comunes utilizadas en la industria son:
  • Acero: Es aleación de hierro con una cantidad de carbono variable entre el 0,008 y el 1,7% en peso de su composición, sobrepasando el 1.7% (hasta 6.67%) pasa a ser una fundición.
  • Acero inoxidable: El acero inoxidable se define como una aleación de acero con un mínimo del 10 % al 12 % de cromo contenido en masa
  • Alnico: Formada principalmente de cobalto (5.24%), aluminio (8-12%) y níquel (15-26%), aunque también puede contener cobre (6%), en ocasiones titanio (1%) y el resto de hierro.
  • Alpaca: Es una aleación ternaria compuesta por zinc (8-45%), cobre (45-70%) y níquel (8-20%)
  • Bronce: Es toda aleación metálica de cobre y estaño en la que el primero constituye su base y el segundo aparece en una proporción del 3 al 20 %.
  • Constantán: Es una aleación, generalmente formada por un 55% de cobre y un 45% de níquel.
  • Cuproníquel: Es una aleación de cobre, níquel y las impurezas de la consolidación, tales como hierro y manganeso.
  • Cuproaluminio: Es una aleación de cobre con aluminio.
  • Latón: Es una aleación de cobre con zinc.
  • Magal: Es una aleación de magnesio, al que se añade aluminio (8 o 9%), zinc (1%) y manganeso (0.2%).
  • Magnam: Es una aleación de Manganeso que se le añade Aluminio y Zinc.
  • Nicrom: Es una aleación compuesta de un 80% de níquel y un 20% de cromo.
  • Nitinol: titanio y níquel.
  • Oro blanco (electro): Es una aleación de oro y algún otro metal blanco, como la plata, paladio, o níquel.
  • Peltre: Es una aleación compuesta por estaño, cobre, antimonio y plomo.
  • Plata de ley
  • Zamak: Es una aleación de zinc con aluminio, magnesio y cobre.

sábado, 25 de abril de 2015

Espectrometria

Espectrómetros tradicionales utilizan un orificio o ranura para recoger la luz dispersada por las muestras. Sufren de una solución de compromiso entre rendimiento y resolución. Para la alta resolución espectral, se requieren anchos estrechos en agujero o hendidura. Para un alto rendimiento, se requiere una amplia hendidura. Espectrómetro de apertura codificada eliminar esta disyuntiva y habilitar un sistema de alto rendimiento sin comprometer la resolución.
Un espectrómetro de apertura codificada funciona de la misma manera como un espectrómetro tradicional excepto que la hendidura se sustituye con una apertura codificada (una serie de orificios dispuestos en un patrón). El conjunto de detectores en la medida espectrómetro de imágenes de código y el espectro de entrada superposición puede ser reconstruido matemáticamente mediante la correlación de la pauta que será con la imagen en bruto, así desacoplamiento rendimiento y resolución.
La apertura codificada permite mejorar la captación de luz y permite longitudes de onda a píxeles "compartir". Ambos de estos hechos mejora la relación señal a ruido en comparación con ya sea una ranura o un agujero de alfiler. Esto permite tiempos de adquisición más rápidos y / o la intensidad del láser inferior.
La apertura codificada tiene un campo de visión que recoge la luz simultáneamente desde varios lugares en una muestra. Si la óptica de recolección están diseñados con buena calidad de imagen a continuación detalles espaciales y espectrales de la fuente se pueden adquirir de una sola vez. Esto significa que no hay exploración mecánica que es necesario para un mapeo espectral dimensional.
Las ventajas obtenidas por el uso de esta apertura codificada son:
  • Alto rendimiento y alta resolución
  • La información espectral y espacial adquirida en una sola adquisición
  • Permite la medición homogénea debido a las grandes exploraciones de la zona
  • Técnica efectiva para medios difusos dispersión

jueves, 26 de marzo de 2015

Escasez de materias primas

Las materias primas son una parte esencial de ambos productos de alta tecnología y productos de consumo diario, tales como teléfonos móviles, la energía fotovoltaica de capa fina, las baterías de iones de litio, cable de fibra óptica, y los combustibles sintéticos, entre otros. Sin embargo, su disponibilidad es cada vez más bajo la presión de acuerdo con un informe publicado por un grupo de expertos presidido por la Comisión Europea. 

Las 14 materias primas minerales consideró fundamental para la UE son los siguientes: 
antimonio, berilio, cobalto, fluorita, galio, germanio, grafito, indio, magnesio, niobio, metales del grupo del platino, tierras raras, tantalio y el tungsteno. 

Las previsiones indican que la demanda sería más del triple de una serie de materias primas fundamentales para el año 2030 en comparación con el nivel de 2006. Para las materias primas esenciales, su riesgo de suministro para la alta tecnología se debe principalmente al hecho de que una alta proporción de la producción mundial proviene principalmente de un puñado de países: China (antimonio, fluorita, galio, germanio, grafito, indio, magnesio, tierras raras , tungsteno), Rusia (PGM), Congo (cobalto, tantalio) y Brasil (niobio y tantalio). Esta concentración de la producción, en muchos casos, se ve agravado por la posibilidad de sustitución bajo y las bajas tasas de reciclado. 

Muchas economías emergentes siguen estrategias de desarrollo industrial a través del comercio, la fiscalidad y los instrumentos de inversión destinadas a mantener su base de recursos para su uso exclusivo. Una de las fuerzas más poderosas que influyen en la importancia económica de las materias primas en el futuro es el cambio tecnológico. 

Es de esperar que este puede aumentar drásticamente la demanda de ciertas materias primas. La conducción principal de las nuevas tecnologías para las materias primas esenciales son el óxido de antimonio estaño y antimonio para micro condensadores, baterías de iones de litio y los combustibles sintéticos para el cobalto, la energía fotovoltaica de capa fina, IC, WLED de galio, cable de fibra óptica para los medios ópticos y de infrarrojos para el germanio , las pantallas y la fotovoltaica de capa fina para el indio, pilas de combustible y catalizadores de platino, los catalizadores y la desalinización del agua de mar para el paladio, el micro condensadores y ferro aleaciones de niobio, imanes permanentes y la tecnología láser para neodimio (tierras raras), y condensadores de micro y la tecnología médica para tántalo. Para superar los problemas actuales, el Grupo recomienda: 

• La actualización de la lista de críticas de la UE de materias primas cada 5 años y ampliar el alcance de la evaluación de la criticidad; 

• Acciones para mejorar el acceso a los recursos primarios; 

• Acciones de política para hacer el reciclaje de materias primas o primas que contienen material-productos más eficientes; 

• Fomentar la sustitución de ciertas materias primas, en particular mediante el fomento de la investigación sobre sustitutos de materias primas fundamentales;

• Mejorar la eficiencia de los materiales en general de materias primas fundamentales.