Tecnología de los materiales cert
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Este documento presenta varios problemas y preguntas relacionadas con materiales, procesos de fabricación y corrosión. Incluye preguntas sobre diagramas de fases, laminación, fundición, forja, extrusión, inyección de plásticos y corrosión. También presenta instrucciones para un proyecto que implica investigar un componente, describir su fabricación y analizar su viabilidad de soldadura, pruebas y control de corrosión.
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- 2. Servicio de asesoría y resolución de ejercicios ciencias_help@hotmail.com www.maestronline.com 1. Construye el diagrama de fases plomo-antimonio con todas las fases presentes. Temperatura de fusión del plomo: 328ºC Temperatura de fusión del antimonio: 631ºC Composición eutéctica, 11% de antimonio Solubilidad del antimonio en plomo: máxima de 4% a 252ºC y nula a 25ºC Solubilidad del plomo en antimonio: máxima de 5% a 252ºC y 2% a 25ºC 2. Localiza las reacciones invariantes del diagrama de fases A-B, márcalas en el diagrama adjunto y completa la siguiente tabla. Puntos Porcentaje en peso de B Temperatura (ºC) Reacción invariante Nombre de la reacción invariante 1 3. Se requiere aumentar la dureza superficial de un engrane de acero (0.20% en peso de C), ocupando un gas carburizante a 927ºC. Calcular el tiempo requerido para aumentar el contenido de carbono a 0.30% en peso a las siguientes distancias: 0.03 mm, 0.3 mm, 3 mm. Considerar 1.30% en peso de carbono en la superficie. D=1.28x10-11 m2 /s a 927ºC. A continuación se presentan preguntas y problemas referente a los temas vistos previamente, responde cada una de las cuestiones. 1. Una aleación con reacción eutéctica requiere ser calentada a una temperatura de 110ºC por arriba de su punto de fusión, su calor específico es de 434.25 J/Kg ºC en estado sólido, mientras que en estado líquido es de 323.24 J/KgºC, tiene una densidad de 5260 Kg/m3 , el punto de fusión es de 725ºC y el calor de fusión es de 287122.76 J7Kg. ¿Cuál sería la energía calorífica necesaria para calentar la aleación, si el volumen que ocupa es de 0.05 m3 y no se consideran pérdidas? 2. En la realización del vaciado para la obtención de una aleación cuyo volumen es de 0.0021345 m3 , siendo la longitud del bebedero de 0.30 m y su sección transversal de
- 3. Servicio de asesoría y resolución de ejercicios ciencias_help@hotmail.com www.maestronline.com 0.000375 m2 . Calcula la velocidad de flujo, la velocidad del metal fundido para evitar la solidificación y el tiempo requerido para el llenado del molde. 3. ¿Por qué el acabado superficial de un producto laminado es mejor con la laminación en frío que con la laminación en caliente? Justifica tu respuesta. 4. Una barra recocida con un ancho de 9 pulgadas y una pulgada de espesor se va a laminar en una pasada hasta un espesor de 0.80 pulgadas. El radio del rodillo es de 12 pulgadas y los rodillos giran a 100 rpm. Calcula la fuerza de laminación y la potencia requerida para llevar a cabo este paso de laminación. 5. ¿Cómo puedes saber si una pieza proviene de una fundición o de un proceso de forja? 6. Una pieza de trabajo cilíndrica y sólida de acero inoxidable 304 tiene 6 pulgadas de diámetro y 4 pulgadas de altura. Su altura se reduce un 50%, a temperatura ambiente, mediante forjado con dado abierto. Suponga que el coeficiente de fricción es de 0.2. Calcula la fuerza de forjado. 7. Un barra redonda de latón se extruye a una temperatura de 1250ºC. El diámetro de la barra es de 5 pulgadas y el diámetro de la extrusión es de 2 pulgadas. Calcula la fuerza de extrusión requerida. 8. Realiza un mapa mental de la inyección de plásticos. 1. Dibuja y traza el diagrama de Pourbaix para el equilibrio Cu-H2O. Considera las siguientes reacciones: Cu2+ + 2e- = Cu Cu2O + 2H+ + 2e- = 2Cu + H2O 2Cu2+ + 2e- + H2O = Cu2O + 2H+ 2CuO + 2H+ + 2e- = Cu2O + H2O Cu2+ + H2O = CuO + 2H+ Cu2O3 + 6H+ + 2e- = 2Cu2+ + 3H2O 2H+ + 2e- = H2 O2 + 4H+ + 4e- = 2H2O Datos: (Cu2+ ) = 10-6 M ΔGf (Cu2+ ) = -15.66 Kcal/mol ΔGf (H2O) = -56.69 Kcal/mol ΔGf (H2O) = -56.69 Kcal/mol ΔGf (Cu2O) = -34.9 Kcal/mol ΔGf (CuO) = -31 Kcal/mol ΔGf (Cu2O3) = - 41.5 Kcal/mol Eº H2/2H+ = - 0.059 pH Eº H2O/4H+ = 1.23 - 0.059 pH 2. ¿Por qué consideras que el estudio de la corrosión es importante? 3. ¿Cuáles son los factores que afectan la corrosión? 4. Realiza un mapa mental de los tipos de corrosión y sus métodos de control. 5. Para la depositación del cobre se requiere una corriente de 15 A. ¿Cuánto tiempo se necesita para corroer 8.50 g del cobre?
- 4. Servicio de asesoría y resolución de ejercicios ciencias_help@hotmail.com www.maestronline.com Escoge uno de los siguientes escenarios: • Tubería de un sistema petroquímico, termoeléctrico o nuclear. • Alguna de las piezas que conforman el motor de un automóvil o avión. • Pieza dental o prótesis para uso humano. A continuación se describen las instrucciones para el Avance 1: 1. Investiga de qué material o materiales puede realizarse el componente bajo estudio. 2. Determina el tipo de microestructura esperada y si existen imperfecciones cristalinas explica cómo influyen en las propiedades del material. 3. Establece las propiedades mecánicas, químicas, eléctricas y metalúrgicas del material. 4. Dibuja el diagrama de fases binario si existe y si se trata de una aleación; explica las fases presentes desde su estado líquido hasta las transformaciones en estado sólido. Importante: revisa los criterios de evaluación del Avance 1 en la rúbrica. Las instrucciones para el Avance 2 son: 1. Describe la forma en que se produce su manufactura. 2. Justifica por qué se usa ese tipo de fabricación. 3. Plasma las ventajas y desventajas que tiene ese proceso de manufactura 4. Explica por qué no es viable conformar la pieza por cada uno de los procesos de fabricación vistos en los temas. Importante: revisa los criterios de evaluación del Avance 2 en la rúbrica. Determina si la pieza bajo estudio se puede soldar y qué tipo de equipo se utiliza, en caso contrario justifica ampliamente tu respuesta. 2. Enumera todas las pruebas no destructivas que se pueden realizar a tu pieza bajo estudio, describe la metodología y las posibles indicaciones que se encontrarían en tu pieza. 3. Define si tu pieza o componente puede utilizar adhesivos para desarrollar de forma exitosa su función, de lo contrario justifica tu respuesta. 4. Especifica todos los tipos de corrosión a los que está sujeto tu pieza o componente 5. Redacta los posibles problemas de corrosión y los tipos de fallas potenciales que se presentarían 6. Establece una metodología de control contra la corrosión para tu pieza o componente bajo estudio. 7. Realiza un reporte que integre las tres partes (avance 1, avance 2 y entrega final de evidencia), añadiendo una introducción, análisis de cada una de las partes, conclusiones y opinión del caso elegido bajo estudio. Importante: revisa los criterios de evaluación de la Entrega final de la evidencia en la rúbrica. Entrega final de evidencia - Viabilidad de soldar la pieza y uso de adhesivos, pruebas no destructivas que se realizan a la pieza, tipos y control de la corrosión.