PREGUNTAS DE REPASO Y RESOLUCIÓN DE PROBLEMAS DELLIBRO “FUNDAMENTOS DE MANUFACTURA MODERNA” ASIGNATURA: PROCESOS AVANZADOS DE MANUFACTURA P R E S E N T A: IRVING VÁZQUEZ HUERTA DOCENTE: DR. JUAN MANUEL ESPINOZA CUADRA MAESTRÍA: TECNOLOGÍA AVANZADA DE MANUFACTURA HUAJUAPAN DE LEÓN, OAX. IRVING VÁZQUEZ HUERTA PROCESOS DE MANUFACTURA CAPITULO 1 PREGUNTAS DE REPASO 1.1. ¿Cuáles son las diferencias entre las industrias primaria, secundaria y terciaria? Proporcione un ejemplo de cada categoría. Industria Primaria. Cultivan y explotan recursos naturales, tales como la agricultura y la minería. Industria Secundaria. Toman las salidas de las primarias y las convierten en bienes de consumo y capital, como la industria automotriz. Industria Terciaria. Constituyen el sector de servicios de la economía, como los bancos y el gobierno. 1.2. ¿Qué es un bien de capital? Diga un ejemplo. Son aquellos que adquieren otras compañías para producir bienes y prestar servicios, por ejemplo aviones, máquinas herramientas, etc. 1.3. ¿Cómo se relacionan la variedad de productos y la cantidad de producción, al comparar fábricas comunes? Existe una correlación inversa entre la variedad de productos y la cantidad de producción. Es decir, si la variedad de productos es alta, es probable que la cantidad de producción sea baje y viceversa. 1.4. Defina la capacidad de manufactura. Se refiere a las limitaciones técnicas y físicas de una empresa manufacturera y cada una de sus plantas. Y éstas pueden ser: 1) capacidad tecnológica de proceso, 2) tamaño físico y peso del producto y 3) capacidad de producción. 1.5. Mencione las tres categorías básicas de materiales. Metales, cerámicos y polímeros. 1.6. ¿En qué difiere un proceso de formado de una operación de procesamiento de una superficie? Los procesos de formado alteran la geometría original del material de trabajo, mientras que las operaciones de procesamiento de superficies se ejecutan para limpiar, tratar, recubrir o depositar material sobre la superficie de la pieza de trabajo. 1.7. ¿Cuáles son las dos subclases de procesos de ensamble? Proporcione un ejemplo de proceso de cada subclase. Ensamble permanente. Soldadura fuerte y soldadura blanda. Ensamble mecánico. Tornillos, remaches y sujetadores mecánicos. 1.8. Defina producción por lotes y describa porqué se utiliza con frecuencia para producir artículos en cantidades medias. La producción por lotes se refiere a la fabricación de una misma pieza en grandes cantidades, para después cambiar la configuración de la maquinaria y equipo, y así fabricar una pieza distinta. Esto se realiza con frecuencia en producciones de cantidad media debido a que la variedad del producto es dura y por tanto se requieren los cambios en la configuración de la maquinaria antes mencionados. IRVING VÁZQUEZ HUERTA PROCESOS DE MANUFACTURA 1.9. En las instalaciones de producción, ¿cuál es la diferencia entre una distribución por procesos y otra por producto? En la distribución por procesos la maquinaria está distribuida en departamentos de acuerdo con su función o su tipo, por ejemplo: los tornos están en un departamento, las fresadoras en otro, y así sucesivamente. Por lo tanto, las distintas piezas, cada una de las cuales requiere una secuencia distinta de operaciones, son conducidas por los distintos departamentos en el orden particular que necesita para procesarlas, por lo general por lotes. Mientras que en la distribución por producto las estaciones de trabajo se acomodan en una línea larga o segmentos conectados, para así poder mover la pieza de trabajo a través de las estaciones de trabajo en las cuales se termina una cantidad pequeña del trabajo total sobre dicha pieza. En dicha distribución los productos que se manufacturan no presentan variaciones entre una pieza y otra. 1.10. Mencione dos departamentos que sean comúnmente clasificados como de apoyo a la manufactura. Ingeniería de manufactura y control de calidad. CUESTIONARIO DE OPCIO N MULTIPLE 1.1. ¿Cuáles de las industrias siguientes se clasifican como industria secundaria? a) Bebidas, e) instalaciones de generación eléctrica y f) editorial. 1.2. En cuál de las siguientes industrias se clasifica la minería: c) Industria primaria. 1.3. Uno de los siguientes artículos incluye los inventos de la Revolución Industrial: d) máquina de vapor 1.4. ¿A cuáles de los siguientes metales incluyen los metales ferrosos? b) hierro fundido y e) acero. 1.5. ¿Cuáles de los siguientes materiales de ingeniería se definen como un compuesto que contiene elementos metálicos y no metálicos? a) Cerámico 1.6. ¿Cuál de los procesos siguientes comienza con un material en estado fluido o semifluido, que se solidifica en un molde? a) Fundido y d) moldeado. 1.7. ¿Cuáles de las siguientes etapas involucra el procesamiento de partículas de metales y cerámicos? f) prensado y g) sinterizado 1.8. ¿Cuáles de los siguientes incluyen los procesos de deformación? c) extruido y d) forjado 1.9. ¿Cuál de las siguientes es una máquina que se usa para extruir? d) prensa IRVING VÁZQUEZ HUERTA PROCESOS DE MANUFACTURA IRVING VÁZQUEZ HUERTA PROCESOS DE MANUFACTURA . y e) programa el orden de los productos sobre una máquina. en cuanto a su papel de apoyar a la manufactura? c) ordenar materias y adquirir piezas.11 ¿Cuáles de las funciones siguientes ejecuta un departamento de planeación y control de la producción.1.10 La producción de volumen elevado de productos ensamblados se asocia más a alguno de los tipos de distribución siguientes: d) por productos 1. c) intersticios.4. 2. la estructura cristalina posee un orden de largo alcance que permite una alta densidad de empaquetamiento. que ocurre cuando un ion se retira de una posición regular en la estructura de red y se inserta en una posición intersticial cuya ocupación no es normal por parte de dicho ion. plata y oro. 2. los no metales (oxígeno) y los semimetales (silicio). y d) desplazamiento iónico. ¿Cuál es la diferencia entre los enlaces primarios y los secundarios en la estructura de los materiales? El enlace primario entre los átomos de un material es fuerte. ¿Cuáles son esas categorías? Dé tres ejemplos de cada una. mientras que el enlace secundario no es tan fuerte y es asociado con la atracción entre las moléculas en el material. por lo tanto. ¿Cuáles elementos son los metales nobles? Los metales nobles son cobre.1 Los elementos de la tabla periódica se dividen en tres categorías. 2. los átomos de uno de los elementos donan uno o más electrones de su enlace externo a los átomos del otro elemento para que este complete su último nivel exterior. que incluye un par faltante de iones de carga opuesta en un compuesto que tiene un balance de carga conjunta. b) vacancia por par de iones. ¿Cuáles son algunos defectos puntuales comunes en una estructura de red cristalina? Los defectos comunes son vacancia. IRVING VÁZQUEZ HUERTA PROCESOS DE MANUFACTURA . metales (aluminio). por ejemplo para formar una molécula. ¿Cuál es la diferencia entre las estructuras cristalinas y las no cristalinas de los materiales? Los átomos en una estructura cristalina están situados en posiciones regulares y de orden reticular en tres dimensiones.6. distorsión de la red producida por la presencia de un átomo adicional en la estructura. Los tres tipos de elementos son.5. Describa cómo funciona el enlace iónico. Defina la diferencia entre la deformación elástica y la plástica en términos del efecto sobre la estructura de red cristalina. En los enlaces iónicos.7. 2.CAPITULO 2 PREGUNTAS DE REPASO 2. conocido como defecto Frenkel. también llamado defecto Schottky. 2. es el defecto más simple.3. que involucra la falta de un átomo dentro de la estructura de red.2. 2. 1.3. IRVING VÁZQUEZ HUERTA PROCESOS DE MANUFACTURA . y h) sólidos. en efecto el metal se vuelve más fuerte. Los materiales que típicamente poseen estructuras cristalinas son los metales y los cerámicos distintos al vidrio. f) polímeros. ¿Cómo contribuyen los límites de grano entre los granos al fenómeno del endurecimiento por deformación de los metales? Los límites de grano bloquean el movimiento continuo de las dislocaciones en el metal durante el esfuerzo. Por lo tanto. el metal se vuelve más difícil de deformar. ¿En la tabla periódica.9. d) Metales. Incluso algunos plásticos poseen una estructura parcialmente cristalina. g) semimetales.La deformación elástica implica una distorsión temporal de la estructura reticular que es proporcional a la tensión aplicada. b) electrón. c) elemento. Los materiales no cristalinos se funden y se solidifican sin el cambio abrupto de su volumen y del calor de fusión. Identifique algunos materiales con estructura cristalina. b) gases. e) no metales. c) 100 2. b) 50. Esto va acompañado de una cantidad de energía llamada el calor de fusión que debe ser añadida al material durante la fusión o liberada durante la solidificación. CUESTIONARIO DE OPCIO N MULTIPLE 2. ¿Cuál es la diferencia fundamental en el proceso de solidificación (o fusión) entre las estructuras cristalinas y las no cristalinas? Las estructuras cristalinas se someten a un cambio volumétrico abrupto cuando ellos se transforman del estado sólido al líquido y viceversa. 2. Los materiales que típicamente poseen una estructura no cristalina son el vidrio (sílice fundida). Mencione algunos materiales que tengan estructura no cristalina. d) metales. 2. d) molécula.11. c) líquidos. c) 100.2. o e) 500. caucho y algunos plásticos (específicamente los termoestables).10. mientras que la deformación plástica implica una tensión de magnitud suficiente para provocar un cambio permanente en las posiciones relativas de los átomos adyacentes en la red.8. e) no metales y g) semimetales. a medida que más dislocaciones son bloqueadas. d) 200. ¿Cuál de los siguientes es la unidad estructural básica de la materia?: a) átomo. los elementos pueden dividirse en cuál de las categorías siguientes? (hay tres respuestas mejores): a) cerámicos. ¿Aproximadamente cuántos elementos distintos se han identificado? (una respuesta es la mejor): a) 10. 2. a) Átomo 2. 2. o e) núcleo. c) es más probable a altas tasas de deformación y d) es más probable en los metales con estructura HCP. o c) HCP. b) covalente y f) Van der Waals. b) FCC. c) 10. d) 12. 2. e) Defectos superficiales 2.8.9. b) Intersticios. IRVING VÁZQUEZ HUERTA PROCESOS DE MANUFACTURA . c) HCP (Hexagonal compacta).4. d) iónico. 2. e) mecanismo de deslizamiento.5. 2. ¿Cuáles de las siguientes estructuras cristalinas tienen menos direcciones de deslizamiento y por tanto los metales con esa estructura por lo general son más difíciles de deformar a temperatura ambiente?: a) BCC. b) covalente. b) intersticios. b) mecanismo de deformación plástica. o e) 14. d) Hidrogeno 2. d) defectos puntuales. y d) vacancia. ¿Cuántos átomos hay en la celda unitaria cúbica centrada en las caras (FCC)? (una respuesta correcta): a) 8. y f) tipo de dislocación. b) mecanismo de deformación plástica. pues en realidad dentro de la celda cúbica sólo existen 4 átomos completos. o e) defectos superficiales. ¿Cuáles de los siguientes no son defectos puntuales en una estructura de red cristalina? (hay tres respuestas correctas): a) dislocación de borde. ¿Cuáles de los siguientes tipos de enlace se clasifican como primarios? (hay tres respuestas correctas): a) enlace covalente.11. ¿Los polímeros se caracterizan por cuáles de los siguientes tipos de enlace? (dos respuestas correctas): a) adhesivo. b) argón. y e) fuerzas de Van der Waals. c) defectos lineales. c) defecto Schottky. b) enlace del hidrógeno. c) enlace iónico.6. c) de hidrógeno. c) enlace iónico y d) enlace metálico. 2. y f) Van der Waals. b) 9. Aunque ésta respuesta hace más bien referencia al número de puntos en los cuales se ubican parte de los átomos. o e) magnesio. c) helio. c) defecto de Schottky y d) vacancia. d) hidrógeno. a) Enlace covalente. c) es más probable a altas tasas de deformación. e) 14.2. b) defecto Frenkel. ¿Cuál de las respuestas siguientes corresponde al maclado? (tres respuestas): a) deformación elástica. ¿Los límites de grano son un ejemplo de cuál de los tipos siguientes de defectos en la estructura cristalina?: a) dislocación. d) enlace metálico.7. 2.10. e) metálico. ¿Cuál de los siguientes es el elemento con menor densidad y peso atómico más pequeño?: a) aluminio. d) es más probable en los metales con estructura HCP. donde E es una constante de proporcionalidad llamada módulo de elasticidad. Enuncie la ley de Hooke. Defina la resistencia a la tensión de un material. mientras que para facilitar la fabricación el material debe ser suave. Por lo general se mide como el valor de desplazamiento de 0. ¿Cuál es la diferencia entre el esfuerzo de ingeniería y el esfuerzo verdadero. ¿Cuál es el dilema entre el diseño y la manufactura. 3. ¿Cuáles son los tres tipos de esfuerzos estáticos a las que se sujetan los materiales? Tensión.7. La resistencia a la deformación es la tensión a la que el material comienza a deformarse plásticamente. La resistencia a la tensión es la carga máxima experimentada durante el ensayo de tensión dividido por el área original.5. ¿Por qué no puede hacerse una conversión directa entre las medidas de la ductilidad de elongación y la reducción del área.6.9. que es el punto donde la curva de esfuerzo-deformación 3.8. 3. Defina la resistencia a la deformación de un material.CAPITULO 3 PREGUNTAS DE REPASO 3. 3.4. La ley de Hooke define la relación entre esfuerzo-deformación para un material elástico: σ = Eε.3. esto es el aumento de la fuerza que se produce en los metales cuando son puestos a tensión. en términos de las propiedades mecánicas? Generalmente para lograr la función de diseño-calidad el material debe ser duro. ¿En qué caso el coeficiente de resistencia tiene el mismo valor que la resistencia de deformación? IRVING VÁZQUEZ HUERTA PROCESOS DE MANUFACTURA . compresión y esfuerzo cortante. en una prueba de tensión? El esfuerzo ingenieril divide la carga (fuerza) sobre el espécimen de ensayo por el área original. mientras que el esfuerzo verdadero divide la carga por el valor instantáneo del área que disminuye conforme se aplica la fuerza.1. con el uso de la suposición de volumen constante? Porque el “necking” ocurre en el espécimen de ensayo.2. ¿Qué es el endurecimiento por trabajo? El endurecimiento por trabajo también es llamado endurecimiento por deformación. 3.2%. 3. 3. 3. 3. de su contraparte en una prueba de tensión? En un ensayo a la compresión el área de la sección transversal aumenta conforme avanza la prueba. ¿Cuál es la prueba que se usa por lo común para determinar las propiedades de resistencia de dichos materiales? Un ensayo de flexión de tres puntos se utiliza comúnmente para probar la resistencia en este tipo de materiales quebradizos.11. la temperatura a la que sucede esto es aproximadamente la mitad del punto de fusión (0. en promedio? G = 0. S. Se prueba presionando un objeto duro en el material de trabajo y se mide el tamaño (profundidad.14. TS. 3. ¿En qué difiere el cambio del área de la sección transversal de un espécimen de una prueba de compresión. 3.4E. en promedio. 3.12. ¿Qué es dureza. con la resistencia a la tensión. ¿Cómo se relaciona el módulo de la cortante de elasticidad.13. área) de la indentación.16. Esta prueba proporciona una medida llamada la fuerza de ruptura transversal para estos materiales. Una prueba cuyo rango es adecuado para materiales muy duros. 3.10.17. y cómo se prueba. La temperatura de recristalización es la temperatura a la cual un metal recristaliza (forma nuevos granos). ¿Cómo se relaciona la resistencia a la cortante. Defina la temperatura de recristalización para un metal. 3. en promedio. no es sensible para el ensayo de materiales muy suaves.Cuando el material es perfectamente plástico y deformación. en promedio? S = 0. el área de la sección transversal disminuye. 3. G.5 Tm).7 TS. con el módulo de tensión de elasticidad. no se ejerce endurecimiento por 3. generalmente? La dureza se define como la resistencia a la penetración o a la indentación de un material. ¿Por qué se requieren pruebas y escalas diferentes para la dureza? Se requieren pruebas y escalas diferentes para la dureza porque los distintos materiales poseen durezas muy distintas.15. E. IRVING VÁZQUEZ HUERTA PROCESOS DE MANUFACTURA . ¿Cuál es el factor que complica lo que sucede en una prueba de compresión? El embarrilamiento que presenta la muestra de ensayo debido a la fricción en las interfaces con los platos de las máquinas de pruebas. La prueba de tensión no es apropiada para materiales duros y frágiles tales como las cerámicas. mientras que en un ensayo a la tracción. Si durante una prueba de tensión se midiera la deformación. ¿cuál de las siguientes tendría el valor mayor?: a) deformación de ingeniería. aceites) son fluidos newtonianos. Como el nombre lo sugiere es una combinación de viscosidad y elasticidad. como propiedad de un material? La viscoelasticidad hace referencia a una propiedad característica de los polímeros.4. La viscosidad es la resistencia al flujo de un fluido. d) cortante.3. ¿Cuál es la característica definitoria de un fluido newtoniano? Un fluido newtoniano es el que posee una viscosidad constante a una temperatura dada.1. ¿Cuáles de los siguientes son los tres tipos básicos de esfuerzos estáticos a las que puede sujetarse un material? (tres respuestas correctas): a) compresión.3. La mayoría de los líquidos (agua. ¿Cuál de las que siguen es la definición correcta de la resistencia definitiva a la tensión. CUESTIONARIO DE OPCIO N MULTIPLE 3. mayor será su viscosidad. c) la carga máxima dividida entre el área original del espécimen. ¿cuál de las siguientes sería el valor mayor?: a) esfuerzo de ingeniería. 3. 3. Defina la viscosidad de un fluido. a) deformación de ingeniería 3. b) Falso IRVING VÁZQUEZ HUERTA PROCESOS DE MANUFACTURA .18. b) esfuerzo verdadero 3. La viscoelasticidad es aquella propiedad que tiene un material que determina la deformación que experimenta cuando se le sujeta a combinaciones de esfuerzo y temperatura a lo largo del tiempo. d) cortante y e) tensión. o d) el esfuerzo observado cuando el espécimen falla finalmente. y g) deformación. 3. ¿Qué es viscoelasticidad. según se obtiene de una prueba de tensión sobre un espécimen de metal?: a) el esfuerzo encontrado cuando la curva esfuerzo-deformación pasa del comportamiento elástico al plástico. o b) falso. c) reducción del área. c) la carga máxima dividida entre el área original del espécimen. b) deformación verdadera. e) tensión.5. Si se midieran los valores de esfuerzo durante una prueba de tensión. b) esfuerzo verdadero.2. f) esfuerzo verdadero. b) dureza. mientras más “grueso” sea el fluido.19. a) compresión. 3.20. La región plástica de la curva esfuerzo-deformación para un metal está caracterizada por una relación proporcional entre el esfuerzo y la deformación: a) verdadero. b) la carga máxima dividida entre el área final del espécimen. a) verdadero 3.6. o b) falso b) falso. o d) ninguno de los anteriores. La viscosidad es la resistencia al flujo. ¿Cuál de los materiales siguientes tiene el módulo de elasticidad mayor: a) aluminio.11.7.13. a) elástico y perfectamente plástico 3. d) cerámico de alúmina 3. La viscosidad se define como la facilidad con la que un fluido fluye: a) verdadero.8. ¿Cuál de los tipos siguientes de relación esfuerzo-deformación describe mejor el comportamiento de los metales a temperaturas por arriba de sus puntos de recristalización respectivos?: a) elástico y perfectamente plástico. La mayor parte de las pruebas de dureza incluyen presionar un objeto duro en la superficie de un espécimen de prueba y medir la indentación (o su efecto) que resulta: a) verdadero. c) acero.3.9. o d) ninguno de los anteriores. la resistencia a la cortante de un metal es a) mayor que. o d) ninguno de los anteriores. tales como las cerámicas y los plásticos termoestables?: a) elástico y perfectamente plástico. o b) menor que su resistencia a la tensión? b) menor que 3. o e) tungsteno? b) diamante 3. c) acero endurecido para herramientas. o e) poliestireno.10. b) elástico y endurecimiento por deformación. 3. b) elástico y endurecimiento por deformación. ¿Por lo general. b) diamante. c) perfectamente elástico. b) hierro colado gris. d) titanio. b) elástico y endurecimiento por deformación. b) elástico y dureza por deformación. ¿Cuál de los tipos siguientes de relación esfuerzo-deformación describe mejor el comportamiento de los materiales frágiles. d) acero al alto carbono. ¿Cuál de los tipos siguientes de relación esfuerzo-deformación describe mejor el comportamiento de la mayoría de metales a temperatura ambiente?: a) elástico y perfectamente plástico. c) Perfectamente elástico 3. o b) falso. c) perfectamente elástico. IRVING VÁZQUEZ HUERTA PROCESOS DE MANUFACTURA . ¿Cuál de los materiales que siguen tiene la dureza mayor?: a) cerámico de alúmina. c) perfectamente elástico.12. b) el módulo de elasticidad. y un área de 200 mm2. La carga máxima de 168 000 N se alcanza con una longitud de medición de 67. La longitud de medición correspondiente es de 50.23 − 50 − 0.002 = 0. y c) la resistencia a la tensión. Determine a) la resistencia de vencimiento.1 Una prueba de tensión usa un espécimen de prueba que tiene una longitud de medición de 50 mm.0026) = 𝟏𝟖𝟖.2% del punto de deformación. a) s= F A0 Sustituyendo la formula témenos: s= 98000N = 490 MPa 200mm2 b) σ = Ee Para hallar la deformación ingenieril: e= L − L0 L0 sustituimos en la formula y temenos: e= 50.23 mm. 𝟒𝟔𝒙𝟏𝟎𝟑 MPa e c) 𝜎= 𝐹 𝐴0 Sustituyendo la formula témenos: s= IRVING VÁZQUEZ HUERTA 168000 = 840 MPa 200mm2 PROCESOS DE MANUFACTURA .3 mm. Durante la prueba. Esto es el 0.0026 50.PROBLEMAS Resistencia y ductilidad en la tensión 3. el espécimen se vence bajo una carga de 98 000 N.0 Sustituyendo en la fórmula: E= σ ∴ E = (490MPa)/(0. a) EL = Lf − L0 L0 Sustituyendo en la fórmula: EL = 67. Esto es el 0.1. b) el módulo de elasticidad.3. a) Determine la elongación porcentual.2% del punto de deformación.60 in. s= F A0 Sustituyendo la formula témenos: s= 3200 lb = 64.54 = 54% 200 3.000 lb/𝑖𝑛2 0. La carga máxima de 60 000 lb se alcanza con una longitud de medición de 2. y c) la resistencia a la tensión.3 − 50 17.3 mm. b) si el espécimen se estrangula cuando el área es de 92 mm2. determine la reducción porcentual del área.0 in y un área de 0. Durante la prueba el espécimen se vence bajo una carga de 32 000 lb.3 El espécimen en una prueba de tensión tiene una longitud de medición de 2.0083 in.2 En el problema 3.346 = 34.5 in2. Determine a) La resistencia de deformación.6% 50 50 b) AR = A0 − Af A0 Sustituimos en la formula AR = 200 − 92 = 0.5pulg 2 b) σ = Ee Para hallar la deformación ingenieril: IRVING VÁZQUEZ HUERTA PROCESOS DE MANUFACTURA .3 = = 0. La longitud de medición correspondiente es de 2. la fractura ocurre a una longitud de medición de 67. 5 − 0.0 mm. la fractura ocurre cuando la longitud de medición es de 2.5 Durante una prueba de tensión en la que la longitud de medición inicial es de 125.5 0. y 6) 20 462 N a 160.46 = 46% 2 2 b) AR = A0 − Af A0 Sustituyendo: AR = 0. 3) 27 579 N a 140. determine la reducción porcentual del área.00415) e c) σ= F A0 Sustituyendo: s= 60000lb = 120.23 mm.00215 2.10 mm.5 3. 2) 23 042 N a 131.25 0. 5) 27 578 N a 153. 𝟕𝟔𝒙𝟏𝟎𝟔 𝒍𝒃⁄ 𝒑𝒖𝒍𝒈𝟐 (0.5 = 50% 0.25 in2.92 = = 0.002 = 0.3.e= L − L0 L0 Sustituimos: 2.4 En el problema 3. a) EL = Lf − L0 L0 Sustituyendo: EL = 2. se recaban los datos siguientes de fuerza y longitud de medición: 1) 17 793 N a 125.92 − 2 0.25 mm.25 = = 0.05 mm. y el área de la sección transversal es de 62.000 psi 0.5pulg 2 3.0083 − 2 − 0. b) Si el espécimen se estrangula para un área de 0. IRVING VÁZQUEZ HUERTA PROCESOS DE MANUFACTURA .0 𝑒= E= (64000psi) σ ∴E= = 𝟐𝟗.00 mm.92 in. 4) 28 913 N a 147.5 mm2. a) determine la elongación porcentual.01 mm. a) b) 𝑠= 𝐹 𝐴0 Sustituyendo la formula témenos: s= 20462N = 327. 𝟎𝟎𝟏𝟖𝟒 125 125 E= (327. d) la resistencia a la tensión.00184) e Sustituyendo: c) s= F A0 Sustituyendo: 𝑠= IRVING VÁZQUEZ HUERTA 28 913𝑁 = 𝟒𝟔𝟐.La carga máxima es de 28 913 N.93 MP𝒂 (0.392 MPa 62.5mm2 b) σ = Ee Para hallar la deformación ingenieril: e= L − L0 L0 sustituimos en la formula y temenos: 𝑒= 125. Determine: b) la resistencia de deformación. a) Grafique la curva de esfuerzo-deformación de ingeniería.23 = = 𝟎.5𝑚𝑚2 PROCESOS DE MANUFACTURA . 𝟔 𝑴𝑷𝒂 62. y el último punto de los datos ocurrió inmediatamente antes de la falla.23 − 125 0. c) el módulo de elasticidad.392) σ ∴E= = 177. 5. 1) A = V⁄L = 7812.05) = 0.143 mm2 Deformación real: ε = ln L L0 Sustituyendo: ϵ = ln 147.Curva de flujo 3.5 𝑚𝑚3 = 53.25 = ln(1. determine el coeficiente de resistencia y el exponente de endurecimiento por deformación en la ecuación de la curva de flujo.25mm = 59.0487 125 2) A = V⁄L = 7812. 2) 28 913 N y L = 147.162 125 Curva de flujo en la región plástica: σ = Kϵn IRVING VÁZQUEZ HUERTA PROCESOS DE MANUFACTURA . 𝟎𝟔 MPa 53.6 En el problema 3.01 mm.5 𝑚𝑚3 131.5mm2 ) = 7812.01 = ln(1.25 mm.524 mm2 Deformación σ= 23042 N = 387. Asegúrese de no emplear datos después del punto en que ocurrió el estrangulamiento.01mm Deformación σ= 28913 N = 𝟓𝟒𝟒.1 MPa 59. Volumen de espécimen v = 125mm(62.176) = 0.5mm3 Seleccionamos dos puntos: 1) 23 042 N y L = 131.143 mm2 147.524 mm2 Deformación real: ε = ln L L0 Sustituyendo: ϵ = ln 131. 340 MPa 0.448 MPa 0.06 MPa = K(0.226 = n ln(3.326) 0.280 K= 544.201n 0.0487 1.104 0.4 = n ln(3.1) 387.08 con un esfuerzo de 265 MPa.166 1.0487)n y 2) 544.216 Encontramos el valor de K IRVING VÁZQUEZ HUERTA PROCESOS DE MANUFACTURA .28𝟑 1. la deformación verdadera es de 0.104 MPa = K(0.203 = 1.375)n ln1. Deformación real en la región plástica: σ = Kϵn 1) 265 MPa = K(0.162)0.375) 0.469 = 907.06⁄ = ( ) 387.201 Encontramos el valor de K 1) 387.27 n =( ) 265 0.27. Determine el coeficiente de resistencia y el exponente de endurecimiento por deformación en la ecuación de la curva de flujo.894 MPa Ecuación de curva: σ = 904.429 2) 544.4 = (3.162)n 0.216n 0.337 = 1.1 MPa = K(0.894ε0.226 = (3.326)n ln1.600 Sacamos el promedio de los factores.27)n 325 0. Cuando el esfuerzo verdadero es de 325 MPa.459 MPa = K(0.08)n y 2) 325MPa = K(0.104 = 902. témenos: K = 904.7 En una prueba de tensión sobre un espécimen de metal. la deformación verdadera es de 0.280 K= 387.280 3.203 = n ∴ n = 0.08 1.337 = n ∴ n = 0.0487)0.162 n 544. un metal tiene una deformación verdadera de 0.8 Durante una prueba de tensión.10)0.25 n =( ) 37000 0.228 MPa 0.10 1.27)0.348 MPa 0.25)0.916 Encontramos el valor de K 1) 37000 psi = K(0.149 psi 0.788 MPa Ecuación de curva: σ = 403.549 PROCESOS DE MANUFACTURA .08)0.280 3.10)n y 2) 55000 psi = K(0.486) = n ln(2.166 K= 265 = 403.396 = n ∴ n = 0.804 2) 325MPa = K(0.002 psi 0. con un esfuerzo verdadero de 55 000 lb/in2.916n 0.432 K= 37000 = 100 271.25. Deformación real en la región plástica: σ = Kϵn 1) 37000 psi = K(0.432 0.486 = (2.25)n 55000 0.10 con un esfuerzo verdadero de 37 000 lb/in2.1) 265 MPa = K(0.166 Promediamos los factores.5) 0. entonces: K = 403. Determine el coeficiente de resistencia y el exponente de endurecimiento por deformación en la ecuación de la curva de flujo.657 K= 325 = 404.700ε0.396 = 0. la deformación verdadera es de 0.369 2) 2) 55000 psi = K(0.432 K= IRVING VÁZQUEZ HUERTA 55000 = 100 182.5)n ln(1. Después. un metal comienza a estrangularse cuando la deformación verdadera es de 0. y b) la deformación verdadera para un esfuerzo de flujo de 600 MPa.0. entonces: K = 100.0)0.45)0.3 3. y el de resistencia es de 600 MPa. ¿podría estimar el coeficiente de resistencia y el exponente de endurecimiento por deformación en la ecuación de la curva de flujo? n = 0. a) σ = 54000(0.28 (0.Promediamos los factores.22 = 45.22.28. Determine: a) el esfuerzo de flujo para una deformación verdadera de 0.3 600 ϵ= = (1)3.0 MPa.857ε0.28) 0.8psi Ecuación de curva: σ = 100.2 lb pulg 2 b) σ = Kϵn IRVING VÁZQUEZ HUERTA PROCESOS DE MANUFACTURA .28 345 MPa 345 K= = = 492.3 = 600 MPa b) σ = Kϵn Despejamos ε 600 = 600ϵ0. Determine a) el esfuerzo de flujo para una deformación verdadera de 1.9 En una prueba de tensión.45. y b) la deformación verdadera para un esfuerzo de flujo de 40 000 lb/in2.432 3.226. y el coeficiente de resistencia es de 54 000 lb/in2. Si el lector no supiera nada más sobre la prueba.226.300. con un esfuerzo verdadero correspondiente de 345.3.8 ε0.333 = 1.857 MPa 0.28 3.11 La curva de flujo para cierto metal tiene los parámetros siguientes: el exponente de endurecimiento por deformación es de 0.10 Una prueba de tensión para cierto metal proporciona los siguientes parámetros de la curva de flujo: el exponente de endurecimiento por deformación es de 0.0 (6000)1⁄0.700 Ecuación de curva: σ = 492. a) σ = 600(1. 466mm 75.22 3.0 mm 5 ϵ= = = 0.0 mm 5 ϵ= = = 0.0 a 105.0 a 110. 3) 85.0 mm.0mm 100 IRVING VÁZQUEZ HUERTA PROCESOS DE MANUFACTURA .0 mm 35 ϵ= = = 0.740)4.0 a 105. Determine a) la deformación de ingeniería.0500mm 100. 90mm − 85. 5) 95.0 mm 5 ϵ= = = 0.0 mm 5 ϵ= = = 0.0mm 90 5) L= 95.0 mm. 2) 80. y 105mm − 100.0 mm.0mm 85 4) L= 90.0 mm.0 mm.0 mm.0 a 100.0 a 90. 100mm − 95. 85mm − 80. 4) 90. 6) 100. y b) la deformación verdadera. d) ¿El resultado está más cerca de la respuesta del inciso a o a la del b? ¿Ayuda esto a demostrar lo que significa el término deformación verdadera? a) La deformación ingenieril: L − L0 ϵ= L0 Sustituyendo en la fórmula: 110mm − 75.Despejamos ε 40000 = 54000ϵ0.0 mm. 80mm − 75.0mm 95 6) L=100.0 a 85.0 mm.0 a 95.0555mm 90. c) Calcule y sume las deformaciones de ingeniería conforme el espécimen se estira de: 1) 75. y 7) 105.13 Un espécimen para una prueba de tensión tiene una longitud inicial de medida de 75.0526mm 95.0 a 80.0 mm 5 ϵ= = = 0.0mm 75 2) L= 80.0 mm.0mm 80 3) L= 85.0 a 95.22 40000 ϵ= = (0. 95mm90. Durante la prueba se estira a una longitud de 110.0 mm 5 ϵ= = = 0.0 mm.0 mm. témenos: 110 ϵ = ln = ln(1.0 mm.0 a 100.0 mm.0 mm.0mm 75 b) Deformación verdadera: L ϵ = ln L0 Sustituyendo en la formula.0666mm 80.0 a 80.255 (54000)1⁄0.0 mm antes de que ocurriera el estrangulamiento.382 75 c) 1) L= 75.0666mm 75.0 a 85.0 a 90.545 = 0.0588mm 85.466) = 0. 0666 … + ⋯ 0. la deformación verdadera es una medición mejor durante la deformación plástica. y b) la deformación verdadera sea igual al mismo valor que en la tensión (otra vez.0mm 105 ∑(0. Como el tamaño del intervalo es reducido.0 mm.15 Obtenga una expresión para la deformación verdadera como función de D y Do para un espécimen de prueba de tensión de sección transversal circular. Por tanto.693 1 a) Sí la deformación ingenieril está en compresión entonces el signo cambia (ε = −1) b) Sí la deformación verdadera está en compresión entonces el signo cambia (ϵ = −0. donde D = diámetro instantáneo del espécimen. Si el metal se había deformado durante la compresión.7) L= 105.0476mm 105. será un valor negativo debido a la compresión). la sumatoria se aproxima al valor de la integral.14 Un espécimen de prueba de tensión se estira al doble de su longitud original.0 a 110.0 mm 5 = = 0. Obsérvese que la respuesta al inciso a) es un resultado imposible. 3. ϵ= 110mm − 105. determine la longitud final que se comprimió el espécimen. Determine la deformación de ingeniería y la deformación verdadera para la prueba. IRVING VÁZQUEZ HUERTA PROCESOS DE MANUFACTURA .693) = ln L L0 L = exp(−0693) = 𝟎. Deformación ingenieril: L − L0 L0 2−1 ϵ= =1 1 ϵ= Deformación verdadera: ϵ = ln L L0 2 = 0.0476) = 0. y Do es su diámetro original. de modo que a) la deformación de ingeniería sea igual al mismo valor que en la tensión (será un valor negativo debido a la compresión).693) ϵ = ln Entonces si tenemos en esfuerzo verdadero: (ϵ = −0.3938 d) Está más cerca al inciso b) d) La sumatoria es un proceso de aproximación a la integración en el rango de los 75 a 100 mm en b). 𝟓𝟎𝟎 L0 3. la curva de flujo tiene los parámetros siguientes: el exponente de endurecimiento por deformación es de 0.17 Con base en los resultados de una prueba de tensión.6 MPa(0. y el de resistencia es de 551.40. entonces: σ = 551. ϵ = ln(1 + e) Por definición tenemos de la deformación verdadera: L ϵ = ln L0 Y la deformación ingenieril: L − L0 e= L0 L L0 L e= − = −1 L0 L0 L0 Entonces: L 1+e= L0 Por definición tenemos: 𝛜 = 𝐥𝐧(𝟏 + 𝐞) 3. donde e = deformación de ingeniería.6 MPa.4 = 382.4)0. calcule la resistencia a la tensión (de ingeniería) del metal Fórmula de endurecimiento: σ = Kϵn Dónde ϵ = n.Deformación verdadera: L ϵ = ln L0 El volumen como constante: V = A0 L0 = AL L⁄L0 = A0 ⁄A El área: A = πD2 y A0 = πD20 πD20 D0 A0 ⁄A = = ( )2 2 πD D ϵ = ln( D0 2 ) = 𝟐𝐥𝐧(𝐃𝟎 ⁄𝐃) D Demuestre que la deformación verdadera es igual a ln(1 + e).338 PMa IRVING VÁZQUEZ HUERTA PROCESOS DE MANUFACTURA . Con base en esta información. Su ductilidad se mide como el 75% de reducción del área.2) = 1.24 L0 PROCESOS DE MANUFACTURA .15 D0 2 ) = 2ln(D0 ⁄D) D 0.25) D0 𝐴𝑜 ) = ln ( ) = ln(4) = 𝟏.2 = 𝟗𝟗𝟐. y área de sección transversal de 0.0 in.5 in2. Su elongación en este punto es de 24%.4 D0 ⁄D = = 0.18 Un alambre de cobre de 0. falla para un esfuerzo de ingeniería de 248.221)2 = 𝟏.2 MPa. 𝟒𝟗𝟎 Entonces: Ts = 1. 𝟖𝐌𝐏𝐚 (0.4 = 2ln(D0 ⁄D) 0.De acuerdo al problema 3. 𝟑𝐌𝐏𝐚 3. alcanza una carga máxima de 37 000 lb.75 = Af 0.221 ϵ = ln( D D Área: ( 0 )2 = (1. Elongación: EL = IRVING VÁZQUEZ HUERTA Lf − L0 = 0.490(382.338) = 𝟓𝟕𝟎. Determine el esfuerzo verdadero y la deformación verdadera para esta carga máxima.75 A0 Despejando: A0 − Af = 0. Determine el esfuerzo verdadero y la deformación verdadera en la falla.80 mm de diámetro.19 Un espécimen de acero de una prueba de tensión.2 2 D0 ⁄D = exp(0. 𝟑𝟖𝟔 D 𝐴𝑓 3. La ductilidad: AR = A0 − Af = 0.25A 0 = Af Tenemos: σ= ϵ = ln( 248. con longitud inicial de medición de 2.72A0 A0 − A0 0. Despejamos: Lf − L0 = 0.223 50 Fórmula de endurecimiento: σ = Kϵn Yf = 620.806(0.593mm2 50mm IRVING VÁZQUEZ HUERTA PROCESOS DE MANUFACTURA .24L0 +L0 L = 1. 𝟒𝟒𝟏 𝐩𝐬𝐢 0.5π(25)2 = = 30679.687 mm3 4 4 a) h=50mm 62.5 mm Volumen de espécimen: V= πhD20 62.5 ϵ = ln ( ) = 0.5pulg)2 Esfuerzo verdadero: ϵ = ln(1.5(0.223)0.26 = 420. y exponente de endurecimiento por deformación de 0.20 Una aleación metálica ha sido probada a la tensión. y b) 37.24L0 A= A0⁄ 1. 𝟖𝟏𝟏.806A0 Esfuerzo ingenieril: σ= σ= F A 37000lb = 𝟗𝟏. Luego.24L0 L = 0. el mismo metal se prueba a la compresión en que la altura inicial del espécimen es de 62.24) = 𝟎. con los resultados siguientes para los parámetros de la curva de flujo: coeficiente de resistencia de 620.5 MPa.687mm3 A = V⁄L = = 613. 𝟐𝟏𝟓 COMPRESIÓN 3.24 = 0. Suponga que la sección transversal se incrementa de modo uniforme y determine la carga que se requiere para comprimir el espécimen a una altura de a) 50 mm.5 mm con diámetro de 25 mm.0500 MPa 30679.26. 257 58 Formula de endurecimiento: σ = Kϵn Yf = 1100(0.5mm F = 520. 𝟏𝟎𝟏.5 ϵ = ln ( ) = 0.103mm2 58mm F = 683.510)0.050(613.705(1293. ¿cuál es la carga anticipada a la que es IRVING VÁZQUEZ HUERTA PROCESOS DE MANUFACTURA . 𝟕𝟒𝟎.846(818. 𝟎𝟓𝟎 𝐍 b) 37.35. Un espécimen cilíndrico con área inicial de sección transversal igual a 1 000 mm2 y altura de 75 mm. h=58 mm 75 ϵ = ln ( ) = 0. se comprime a una altura de 58 mm.5 Formula de endurecimiento: σ = Kϵn Yf = 620.35 = 683.124) = 𝟒𝟐𝟔.23 Se utiliza una prueba de flexión para cierto material duro. suponiendo que la sección transversal se incrementa de modo uniforme.124mm2 37.21 Los parámetros de la curva de flujo para cierto acero inoxidable son los que siguen: coeficiente de resistencia de 1 100 MPa. Si se sabe que la resistencia a la ruptura transversal del material es de 1 000 MPa.593) = 𝟐𝟓𝟕.705 MPa Volumen: V = 75(1000) = 75 000mm3 75000mm3 A = V⁄L = = 1293.687mm3 A = V⁄L = = 818.5 mm 62.26 = 520. 𝟔𝟏𝟐 𝐍 3.510 37.5(0.103) = 𝟖𝟖𝟒. y exponente de endurecimiento por deformación de 0. 𝟏𝟏𝟔.257)0.F = 420.846 MPa 30679. Determine la fuerza requerida para lograr esa compresión. 𝟐𝟗𝟑 𝐍 Doblamiento y cortante 3. 200 2 (0. determine la deformación por cortante. Sus dimensiones son las siguientes: ancho de la sección transversal igual a 0. Resistencia transversal: TSR = 1.900 γ= IRVING VÁZQUEZ HUERTA PROCESOS DE MANUFACTURA . La longitud del espécimen entre los apoyos es de 2.50 in.5FL bt 2 Despejando F: F= TSR(bt 2 ) 1.5(60) 3. Determine la resistencia a la ruptura transversal si la falla ocurre con una carga de 1 700 lb.probable que falle el espécimen. Deformación cortante: δ b γ = tag 42° = 0. dado que sus dimensiones son: 15 mm de ancho de la sección transversal.25 in. como se aprecia en la figura P3.5FL bt 2 Sustituyendo valores: TSR = 1. 𝟔𝟔𝟔. y espesor de la sección transversal de 0. 10 mm de espesor de la sección transversal. Para esta situación.25. y 60 mm de longitud? Resistencia transversal: TSR = 1.0 in.0315 pulg 2 3.5L Sustituyendo: F= 1000(15 ∗ 102 ) = 𝟏𝟔.5(1700 lb)(2pulg) 5100 lb = = 163.25 ) 0. 𝟔𝟔𝟔 𝐍 1.24 Un espécimen de cerámica especial se prueba a la flexión.5 pulg ∗ 0.25 Una pieza de metal se deforma a la cortante con un ángulo de 42º. 26 Un espécimen de prueba a la torsión tiene un radio de 25 mm. b) la deformación por cortante. se aplica un par de 5 000 ft-lb que ocasiona una deflexión angular de 1º sobre un espécimen tubular de pared delgada cuyo radio es de 1. la falla del espécimen ocurre para un par de 1 200 N-m. 𝟖𝟓𝟖 𝐌𝐏𝐚 2π(25)2 (3) 11781 3. y una deflexión angular correspondiente de 10º. el IRVING VÁZQUEZ HUERTA PROCESOS DE MANUFACTURA . Durante la prueba. 𝟏𝟖𝟎. si se supone que el espécimen aún no se ha vencido. 𝟎𝟎𝟐𝟔𝟏 L 50 Curva de esfuerzo-deformación: τ = Gγ Despejamos G: G= τ γ Sustituyendo: G = 76.3. ¿Cuál es la resistencia a la cortante del metal? Esfuerzo cortante: τ= T 2πR2 t Sustituyendo: Esfuerzo cortante: τ= (1200 ∗ 10 00) 120000 = = 𝟏𝟎𝟏. y c) el módulo de la cortante.396⁄0. 𝟒𝟗𝟖 𝐌𝐏𝐚 En el problema 3.3º.28 En una prueba de torsión. un par de 900 N-m da como resultado una deflexión angular de 0. 𝟑𝟗𝟒 𝐌𝐏𝐚 2π(25)2 (3) 11781 Radianes:α = 0.5 in.00523) = = 𝟎. espesor de pared de 3 mm y longitud de medición de 50 mm. Esfuerzo cortante: τ= T 2πR2 t Sustituyendo valores: τ= (900 ∗ 1000) 900 000 = = 𝟕𝟔.26. Determine a) el esfuerzo cortante.3(2π⁄360) = 0.00261 = 𝟐𝟗.00523 rad γ= Rα 25(0. y c) el módulo de la cortante. 𝟎𝟏𝟑𝟎𝟗 L 2.413 Dureza 3.5) (0.10 in. si se supone que el espécimen aún no se ha vencido.0 Curva de esfuerzo-deformación: τ = Gγ Despejamos G: G= τ γ Sustituyendo: G = 42 462.413 Radianes:α = 1(2π⁄360) = 0.0174) = = 𝟎. Esfuerzo cortante: τ= T 2πR2 t Sustituyendo valores: τ= (5000 ∗ 12) 6 0000 = = 𝟒𝟐𝟒𝟔𝟐.espesor de la pared es de 0. Calcule la resistencia a la cortante del metal. se aplica una carga de 1 500 kg sobre un espécimen.845⁄0. Esfuerzo cortante: τ= T 2πR2 t Sustituyendo: Esfuerzo cortante: τ= (8000 ∗ 12) 96000 = = 𝟔𝟕. Determine a) el esfuerzo cortante. el espécimen falla con un par de 8 000 ft-lb.5(0. 𝟐𝟒 ∗ 𝟏𝟎𝟔 𝐩𝐬𝐢 3. La IRVING VÁZQUEZ HUERTA PROCESOS DE MANUFACTURA . y una deflexión angular de 23º.0174 rad γ= Rα 1.10) 1.10) 1.5) (0. b) la deformación por cortante. y la longitud de medida es de 2.0 in.01309 = 𝟑.30 En una prueba de dureza de Brinell. 𝟗𝟎𝟔 𝐩𝐬𝐢 2 2π(1. 𝟖𝟒𝟓 𝐩𝐬𝐢 2 2π(1.28.29 En el problema 3. con el empleo de una bola de acero endurecido de 10 mm de diámetro. 516) = 𝟗𝟎 𝟐𝟓𝟖. Determine el número de dureza de Brinell para el metal. b) En la Prueba de Dureza de Rockwell. por medio de una carga pequeña de 10 kg. las demás escalas para medir dureza no aplican el mismo principio de la Brinell. ¿cuáles son los otros principios involucrados al probar la dureza. 𝟏𝟑𝟖 𝐩𝐬𝐢 3.529) 16. que consiste en que la dureza siempre se mide como la carga que se aplica dividida entre el área de las impresiones que deja un indentador. a) ¿Está en lo correcto? b) Si no es así.6 mm o 3. 𝟓𝟏𝟔 𝐇𝐁 10π(0.619 3. se presiona un indentador cónico. de 1. Con base en el número de dureza de Brinell que se determinó en ese problema. La máquina de prueba convierte esta distancia de penetración.2 mm. Después se aplica una carga mayor de 150 kg (u otro valor). estime la resistencia a la tensión del acero. d. para las que la compañía cuenta con el equipo. TS = 500(HB) HB = 180. en una lectura de dureza de Rockwell.2)2 3000 kg 3000 = = 𝟏𝟖𝟎.32 Uno de los inspectores del departamento de control de calidad ha usado con frecuencia las pruebas de dureza de Brinell y de Rockwell. Formula: HB = 2F πDb (Db − √D2b − D2i Sustituyendo: HB = HB = 2(1500 kg) π(10mm)(10mm − √(10)2 − (3. Él afirma que todas las pruebas de dureza se basan en el mismo principio que en la de Brinell.31 En el problema 3. o esfera de diámetro pequeño. lo que hace que el indentador penetre en el espécimen cierta profundidad más allá de su posición inicial. y cuáles serían las pruebas asociadas? a) No.28.indentación resultante tiene un diámetro de 3. suponga que el espécimen es de acero.2 mm (1/16 o 1/8 in) contra un espécimen.516 Entonces: TS = 500(180. IRVING VÁZQUEZ HUERTA PROCESOS DE MANUFACTURA . lo que asienta el indentador en el material. 𝟎𝟎𝟖 𝐍 − 𝐬⁄𝐦𝟐 1250s −1 3. separadas por un espacio de 0. Al movimiento de las placas se opone un esfuerzo cortante de 10 Pa. 𝟎𝟎𝟔 𝐥𝐛 − 𝐬⁄𝐩𝐮𝐥𝐠 𝟐 50s −1 IRVING VÁZQUEZ HUERTA PROCESOS DE MANUFACTURA . se mueven una con respecto de la otra a una velocidad de 25 in/s. Si se supone que el gradiente de velocidad del fluido es constante.35 Dos superficies paralelas. debido a la viscosidad del fluido.5 in ocupado por un fluido.Viscosidad de fluidos 3.5pulg Coeficiente de viscosidad: τ η= γ Sustituimos: 0. γ= dv dy Sustituimos valores: γ= 5 m⁄s ∗ 1000 mm⁄m = 1250s −1 4mm Coeficiente de viscosidad: η= τ γ Sustituimos: η= 10 N⁄m2 = 𝟎. se mueven una respecto de la otra a una velocidad de 5 m/s. Un esfuerzo cortante opone una resistencia de 0. debido a la viscosidad del fluido. determine el coeficiente de viscosidad del fluido. dv γ= dy Sustituimos valores: 25 pulg⁄s γ= = 50s −1 0.3 lb⁄pulg 2 η= = 𝟎. El espacio entre ellas está ocupado por un fluido de viscosidad desconocida. Si el gradiente de velocidad en el espacio entre las superficies es constante.3 lb/in2 al movimiento. determine la viscosidad del fluido.34 Dos placas planas. separadas por un espacio de 4 mm. La difusividad térmica es la conductividad térmica dividida por el calor específico volumétrico. el cual incrementa con rapidez conforme a la temperatura. Entre las dos temperaturas. Durante el ablandamiento.CAPITULO 4 PREGUNTAS DE REPASO 4. 4. Es la energía calorífica para elevar en un grado la temperatura de una unidad de masa del material. Defina a la densidad como propiedad de los materiales. 4. la fusión inicia a cierta temperatura. La resistividad de un material es su capacidad para oponerse al flujo de una corriente eléctrica.3. 4. IRVING VÁZQUEZ HUERTA PROCESOS DE MANUFACTURA .4. Defina la resistividad como propiedad de los materiales. llamada solidus. Defina el calor específico como propiedad de los materiales. En ellos hay una transición gradual de los estados sólidos a los líquidos. la aleación es una mezcla de metales sólidos y fundidos.6. 4. en cambio.7. 4.5. el gradiente de concentración. ¿Cuáles son las variables importantes que afectan la difusión de masa? De acuerdo con la primera ley de Fick. mientras que las aleaciones no tienen un solo punto de fusión.1. Defina la difusividad térmica. ¿Qué es la conductividad térmica como propiedad de los materiales? Es la capacidad de un material para transferir energía térmica a través de sí mismo por medio de movimientos térmicos. Describa las características de fusión de un material no cristalino. por último se hace líquido en el punto de fusión. La densidad es la masa por unidad de volumen. 4.8. 4. y continúa conforme la temperatura aumenta hasta que por último se convierte completamente al estado líquido a una temperatura denominada solidus. el material tiene una consistencia de plasticidad creciente (cada vez más como un fluido) según se acerca al punto de fusión. como el vidrio. la difusión de masa depende de D (el coeficiente de difusión).2. el área de la frontera y el tiempo. ¿Cuál es la diferencia en las características de fusión entre un elemento de metal puro y otro de aleación? Los metales puros presentan una sola temperatura de fusión. y en el cual no existe transferencia de masa. El material sólido se suaviza en forma gradual conforme la temperatura aumenta. c) polietileno. o d) agua. En esos casos ¿cuál de las temperaturas siguientes marca el comienzo de la fusión?: a) liquidus.5. o b) solidus.6.4 ¿Cuál de los materiales que siguen tiene el calor específico más elevado?: a) aluminio.10.3. CUESTIONARIO DE OPCIO N MULTIPLE 4.9. el cual permite que los electrones fluyan con facilidad a través del metal. o d) estaño. 4. c) Magnesio 4.2.4. se considera que el cobre es fácil de soldar debido a su elevada conductividad térmica: a) verdadero. lo cual impide que los electrones fluyan con facilidad a través de los materiales. la alta conductividad térmica del cobre lo hace difícil de soldar debido a que el calor fluye lejos de la unión en lugar de concentrarse ahí para permitir la fusión del metal. ¿Qué es la resistencia dieléctrica como propiedad de un material? La resistencia dieléctrica se define como el potencial eléctrico requerido para romper el aislamiento por unidad de espesor. ¿Por qué los metales son mejores conductores de la electricidad que las cerámicas y polímeros? Los metales son buenos conductores debido a que poseen un enlace metálico. ¿Cuál de los metales siguientes tiene la densidad más baja?: a) aluminio. d) agua 4. Al calentar la mayor parte de aleaciones metálicas. la fusión comienza a cierta temperatura y concluye a otra temperatura mayor. o b) falso. 4. 4.1. b) menores que. ¿Qué es un electrolito? Es una solución ionizada capaz de conducir una corriente eléctrica gracias al movimiento de iones.11. ¿La tasa de difusión de masa dm/dt a través de una frontera entre dos metales diferentes es función de cuáles de las variables siguientes? (cuatro respuestas mejores): a) IRVING VÁZQUEZ HUERTA PROCESOS DE MANUFACTURA . Por lo general. b) solidus 4. Los materiales cerámicos y poliméricos poseen enlaces covalentes e iónicos. b) concreto. ¿Las propiedades de expansión térmica de los polímeros por lo general son: a) mayores que. c) magnesio. b) cobre. o c) iguales que las de los metales? a) mayores que 4. b) Falso. Para el acero. ¿En una celda electrolítica.02 = 0. Para insertarlo con facilidad. α = 12(10-6) mm/mm/°C de acuerdo con dicha tabla. Para compensar el cambio de la longitud en las vigas de apoyo cuando la temperatura fluctúe.20) -0. De los registros históricos se estima que las temperaturas mínima y máxima de la región serán –35 ºC y 38 ºC.98 mm. c) oro.67°C 4.25. c) densidad.00 = 12(10-6)(25. el ánodo es el electrodo que es: a) positivo.006 -. d) Plata 4.7. se colocan juntas de expansión. y g) tiempo. b) área de contacto. e) expansión térmica.8. debe reducirse el diámetro de la flecha por enfriamiento. d) punto de fusión.02 = 300(10-6)(T2 . 𝐿2 − 𝐿1 = 𝛼𝐿1 (𝑇2 − 𝑇1 ) 24.20) = 0. f) temperatura y g) tiempo. b) área de contacto. f) temperatura. Consulte la tabla 4.1.0. o d) plata.98 . b) conductividad igual a cero.gradiente de concentración dc/dx.20) -0. respectivamente.0003(T2 .006 = 0. Se va a insertar en el agujero de un ensamble de ajuste por expansión.2. a) Gradiente de concentración dc/dx. b) Conductividad igual a cero 4.9.0003T2 -0. con vigas de acero. Determine la temperatura a que debe reducirse la flecha a partir de la temperatura ambiente (20 ºC) a fin de disminuir su diámetro a 24.02 + 0. 4. Se construye un puente de 500 m de largo y 50 m de ancho.1. ¿Cuál es el número mínimo de juntas de expansión que se requiere? Asumiremos que L1 = 500m a una temperatura de -35 ºC.00)(T2 . o c) propiedades de resistividad entre las de los conductores y los semiconductores.00 mm. α = 12 x 10-6/ºC L2 – L1 = αL1(T2 – T1) L2 – L1 = 12x10-6(500)(38 – (-35)) IRVING VÁZQUEZ HUERTA PROCESOS DE MANUFACTURA .0003T2 . El diámetro inicial de una flecha es de 25. ¿Un superconductor se caracteriza por…? (una respuesta es la mejor): a) resistividad muy baja. Cada una de éstas puede compensar un máximo de 100 mm de cambio de longitud.014 = 0. o b) negativo? a) Positivo PROBLEMAS 4.0003T2 T2 = -46. b) cobre. ¿Cuál de los metales puros siguientes es el mejor conductor de la electricidad?: a) aluminio. T2).1.70 g/cm3. Incremento = (6.04605 = 2. ¿Cuál es la resistencia R de un trozo de alambre de cobre cuya longitud es de 10 m y diámetro de 0. entonces el calor = 662.5. entonces necesitaríamos un mínimo de 5 juntas para cubrir el total de expansión.01512 cm (L2)3 = (1.4)(393.184J. 5 juntas proveerán 0. r = 1.70°F) = 0.10 mm? Emplee como referencia la tabla 4.0 cal = 4.0508)2/4 = 0.8 x 10-8 (39. si se calienta de la temperatura ambiente (70 ºF) a 500 ºF. su resistencia aumentaría conforme aumente su temperatura.L1 = αL1 (T2 .520 ohm Si una corriente pasa a través del alambre y dicha corriente lo calentara. 4.4.3.7.04605 cm3 Ahora igualmente tomamos en cuenta el resto de peso.7 x 10-6 in/in/F)(10. 4.1m de expansión.196 J. y debido a que el níquel es un metal. usando los datos de la tabla 4.6.3.8 ft = 393.2.581 g/cm3 4. 4.21 cal/g-°C)(103 cm3)(2.70 g/cm3)(300°C .21°C) = 158. a temperatura ambiente (20 ºC). entonces ρ a 650 ºC = 2. a) ¿cuál es la resistencia del conductor? Use la tabla 4.0288 in. A = π(0.20) = 1.6/0. Conversión: 1.01512)3 = 1. Consideramos un 1cm3. Determine su densidad a 650 ºC. En relación con la tabla 4.42 m Cada junta de expansión compensa 100mm = 0.007854(10-6) m2) = 2164.007854(10-6) m2 De la tabla 4. b) Si una corriente pasa a través del conductor. lo calentaría.500m de expansión.0 + 24(10-6)(1. Un conductor de níquel con medida de 16 (0.7 x 10-8 Ω-m2/m)(10 m)/( 0. Calor = (0.70/1.0 in. En relación a la tabla 4.1 tenemos que: α = 24(10-6) mm/mm/°C L2 . ¿Cómo afecta esto a la resistencia? a) L = 32. determine el incremento de la longitud de una barra de acero cuya longitud es de 10.L2 – L1 = 0. R = rL/A.00203 in2 R = r (L/A) = 6. su resistencia cambiaría.3 como referencia. El aluminio tiene una densidad de 2.007854 mm2 = 0.1)2/4 = 0.0 in)(500°F .65 Ω 4.7 x 10-8 Ω-m2/m R = (1. determine la cantidad de calor requerido para incrementar la temperatura de un bloque de aluminio que mide 10 cm × 10 cm × 10 cm.00203) = 0.0)(650 .193 cal.1 como referencia.3.5(10-2) Ω = 21. de la temperatura ambiente (21 ºC) a 300 ºC.6 in Área A = π(0.0508 in de diámetro) conecta un solenoide a un circuito de control que mide 32. IRVING VÁZQUEZ HUERTA PROCESOS DE MANUFACTURA . L2 = 1.8 ft. es decir 1cm por lado y de la tabla 4. 8. Debido a que el área de la sección transversal y la longitud de los cables son las mismas.7x10-8/2.8x10-8 = 0. y que el área de la sección transversal y la longitud son las mismas para ambos tipos de alambre. excepto la resistividad.8 x 10-8 Para el cobre r = 1. El alambre de aluminio era de medida 12 (una medida del área de la sección transversal) y se especificaba para una corriente de 15 A.3 tenemos que: Para el Aluminio r = 2.4.61 = 25 A IRVING VÁZQUEZ HUERTA PROCESOS DE MANUFACTURA . ¿qué corriente debería ser capaz de conducir el alambre.61(RAl). en muchos hogares se utilizó cableado de aluminio debido al costo alto del cobre en esa época. De la tabla 4. entonces ICu = 1/0. si todos los demás factores. En la década de 1960.61 * IAl = 15/0. Si se empleara alambre de cobre de la misma medida para sustituir al de aluminio.61 Sabemos que I = E/R y RCu = 0.7 x 10-8 La resistencia se verá reducida por 1. el cambio de la resistencia en general es debido al cambio de la resistividad de los materiales. se consideraran iguales? Suponga que la resistencia del alambre es el factor principal que determina la corriente que puede conducir. 6. La rugosidad de una superficie es un aspecto mensurable de su textura. Defina la textura de una superficie. La textura de la superficie son las desviaciones aleatorias y repetitivas de la superficie nominal. mientras que la integridad de la superficie estudia y controla la capa subsuperficial y cualesquiera cambios que afecten a la pieza misma. 5. ¿Qué es tolerancia? Se define como la cantidad máxima permisible para que una dimensión especificada pueda variar.5. Defina superficie nominal. mientras que la ondulación se refiere a las desviaciones de mayor espaciado. perfectamente plana si es que se refiere a una superficie plana o perfectamente redonda si es que se refiere a una superficie redonda. ¿qué significa rugosidad de la superficie? La rugosidad superficial se define como el valor promedio de las desviaciones verticales desde la superficie nominal sobre una longitud de la superficie especificada.2. 5. ondulación. orientación y defectos o fallas. 5. IRVING VÁZQUEZ HUERTA PROCESOS DE MANUFACTURA .7. la seguridad.CAPITULO 5 PREGUNTAS DE REPASO 5. ¿cómo se distingue la rugosidad de la ondulación? La rugosidad consta de las desviaciones finamente espaciadas de la superficie nominal.1. ¿En qué se diferencia la textura de una superficie de la integridad de ésta? La textura de la superficie sólo hace referencia a la geometría de la superficie. la definen cuatro características: la rugosidad. 5. La superficie nominal es la parte ideal de la superficie que es representada en un plano de ingeniería. Se asume perfectamente lisa. el ajuste correcto de los componentes en el montaje y el buen contacto eléctrico.3. el efecto de la superficie sobre las propiedades físicas y mecánicas. En el ámbito de la textura de la superficie. la fricción y el desgaste. 5.4. ¿Cuáles son algunas de las razones por las que son importantes las superficies? Algunas de las razones por las que las superficies son importantes pueden ser: la estética. Las desviaciones de rugosidad se encuentran dentro de las desviaciones de ondulación. 5. 11. resultado del proceso de manufactura usado para generar la misma. esmerilado. ¿Cuál es la diferencia entre las mediciones AA y RMS. CUESTIONARIO DE OPCIO N MU LTIPLE 5. Las formas de energía pueden ser de varios tipos. 5. ataque intergranular. Los métodos abrasivos como el bruñido. laminado en caliente. térmica. ¿Qué es lo que ocasiona los distintos tipos de cambio que ocurren en una capa alterada. súper acabado. Identifique algunos cambios y daños que ocurren en la superficie de un metal o inmediatamente debajo de ella. justo debajo de la superficie? La absorción de energía en la superficie. ¿Cuál de las siguientes es una tolerancia?: a) claro entre una flecha y la cavidad que lo aloja. 5.10.1. c) variación total permisible de una dimensión específica. etc. Los cambios y daños incluyen: grietas. el aserrado y el corte térmico (por ejemplo el corte con llama). Indique algunas de las limitaciones del empleo de la rugosidad de la superficie como medida de la textura de ésta. Mencione algunos procesos de la manufactura que produzcan acabados de la superficie muy deficientes. de la rugosidad de una superficie? AA (promedio aritmético) y RMS (raíz media cuadrática) son métodos alternativos en que el valor promedio de la rugosidad se calcula. El método AA utiliza los valores absolutos de las desviaciones en el procedimiento de promedio. Algunos de ellos pueden ser la fundición en arena.9. IRVING VÁZQUEZ HUERTA PROCESOS DE MANUFACTURA . variaciones de dureza cerca de la superficie. por ejemplo mecánica.13. Entre sus limitaciones se encuentran: 1) Varía dependiendo de la dirección 2) Su valor depende de la anchura de corte utilizado para medir la rugosidad media. 5. 5. mientras que el método RMS utiliza los valores al cuadrado de las desviaciones en el cálculo del promedio.8. cambios metalúrgicos resultantes del calor. 5. b) error de medición. La rugosidad superficial proporciona sólo una única medida de la textura de la superficie. c) Variación total permisible de una dimensión específica.5. Cite algunos procesos de manufactura que produzcan acabados de la superficie muy buenos o excelentes. etc.12. el pulido. tensiones residuales. o d) variación en la manufactura. cráteres. química y eléctrica. 6. o e) aserrar. ¿La energía térmica normalmente se asocia con cuáles de los siguientes cambios en la capa alterada? (tres respuestas correctas): a) grietas. cualquiera de los dos puede ser igual de malo.8. c) variaciones en la dureza.5. 5.3. 5. 5. b) esmerilar.7. d) deformación plástica.2. a) desviaciones de la superficie nominal. d) fundición con arena. d) películas de aceite. ¿Cuál método basado en promediar produce por lo general el valor más elevado de la rugosidad de una superficie?: a) AA.5. b) marcas de avance de la herramienta que produjo la superficie y e) grietas superficiales. b) esmerilar. c) maquinado. y e) grietas superficiales. b) concentricidad. d) fundición con arena o e) aserrar. c) zona afectada por el calor. ¿Cuáles de los siguientes son los dos términos geométricos que tienen el mismo significado?: a) circularidad.4. a) circularidad y d) redondez 5. y f) huecos. b) marcas de avance de la herramienta que produjo la superficie. b) esmerilar. o e) aserrar. b) variaciones en la dureza. ¿Cuáles de los siguientes procesos de manufactura es probable que produzcan el mejor acabado de la superficie?: a) soldadura autógena con arco. e) recristalización. ¿Cuáles de los procesos de manufactura siguientes es probable que den como resultado el peor acabado de la superficie?: a) rolado en frío. 5. o b) RMS. IRVING VÁZQUEZ HUERTA PROCESOS DE MANUFACTURA . ¿La textura de una superficie incluye a cuáles de las siguientes características? (tres respuestas correctas): a) desviaciones de la superficie nominal. o b) falso? a) verdadero 5. b) variaciones en la dureza. c) zona afectada por el calor y e) recristalización. d) fundición con arena. ¿La textura de una superficie está incluida en el ámbito de la integridad de ella: a) verdadero. c) maquinado. c) cilindricidad. b) Raíz media cuadrática. y d) redondez.