FACULTAD: INGENIERIA INDUSTRIALCARRERA: INGENIERIA INDUSTRIAL TAREA 1 CURSO: PROCESOS DE MANUFACTURA PROFESORA: DRA. MERYELEM CHURAMPI ARELLANO CICLO: VIII ALUMNOS: GARAY BONETT, GIANCARLO 1610473 CHOCANO CHAVEZ, JORGE HERNAN 1520336 LOZADA LOZADA, ARIANA ANDREA 1620611 Lima – Perú 2018 Dra. Meryelem Churampi Arellano 2018-0 PROCESOS DE MANUFACTURAA TAREA VIRTUAL N° 1 INDICACIONES Estimados Alumnos: A continuación las instrucciones para la realización de la TAREA N° 1 1. El trabajo es grupal ( 2 o máx 3 personas) 2. EL desarrollo del trabajo deberá realizarse de manera ordenada, clara, concisa. 3. Debe tener caratula 4. El trabajo puede realizarse en un archivo Word, Excel o pdf. 5. En la evaluación se tendrá encuenta el procedimiento del desarrollo, las unidades, ecuaciones usadas, gráficos, etc. 6. En la evaluación se considerará también el procedimiento al resolver las preguntas (Ejm. Si son cálculos matemáticos, se considerará las ecuaciones que usaron, procedimiento de como obtuvieron las respuestas, etc). Síntesis en la respuesta (Ejm. Si es una pregunta de análisis no necesariamente tendrá que responder la pregunta en todo 1 hoja, Ud. puede resumir y solo escribir algo puntual) 7. EL trabajo se envía al sistema de tareas del campus virtual. 8. El alumno que en representación del grupo suba el archivo deberá utilizar sus propios datos personales bajo el siguiente formato para el nombre del archivo: apellido paterno_nombre_tarea1. 9. El alumno revisara si su trabajo se ha subido correctamente al campus virtual, en caso subieran otro archivo por error o el archivo no abre, el profesor no será responsable. 10. Puntualidad 11. PLAZO MÁXIMO: DOMINGO 25/03/2018 a las 23.59 HORAS 12. Importante: Si se detectara 2 o 3 trabajos iguales, la nota será dividida entre los grupos que presentaran los mismos trabajos Dra. Meryelem Churampi Arellano 2018-0 PREGUNTA 1: (3 puntos) Un fabricante de tubos de hierro fundido para saneamiento, está teniendo problemas de fractura frágil en el servicio de tubos. El fabricante solicita su ayuda para poder entender y proponer soluciones para este problema: a) Cuales serían probablemente los tipos de hierro fundido utilizados en la fabricación de este tubo? Justifique y discuta brevemente basándose en las estructuras de cada tipo. (2 puntos) (responder la pregunta en un máximo de 7 líneas) Es de suma importancia conocer los elementos que siempre se encuentran presentes en los hierros fundidos que son carbono, manganeso, silicio, fósforo y azufre; aunque en algunos casos podemos encontrarnos: níquel, cobre, cromo. Según el método de obtención de los hierros fundidos y atendiendo al estado o forma del grafito se clasifican en: Fundiciones blancas: Se caracterizan porque en ellas todo el carbono se va a encontrar combinado con el hierro. Las estructuras que presentan son de perlita, cementita y ledeburita. En ellas la zona fracturada presenta un color blanquecino caracterizándose además por: Elevada dureza, Elevada fragilidad, Baja maquinabilidad, Elevada resistencia al desgaste. Fundiciones grises: Se caracterizan porque la mayor parte del carbono se encuentra en estado libre de grafito laminar. Presenta las siguientes propiedades: Buena maquinabilidad. Elevada resistencia al desgaste, Buenas propiedades de fundición. Por su forma son capaces de amortiguar vibraciones. Atendiendo a su estructura las fundiciones grises se dividen en: Fundición gris perlítica, Fundición gris ferrito-perlítica, Fundición gris ferrítica. Fundiciones de alta resistencia (nodulares): Se caracterizan porque todo el carbono se encuentra en forma de grafito nodular. Esta fundición se obtiene añadiendo magnesio Dra. Meryelem Churampi Arellano 2018-0 o cerio a la carga de metal fundido durante el proceso de fundición. Presenta las siguientes propiedades: Mayor ductilidad, Mayor resistencia al fuego, Mejor resistencia al desgaste. Fundiciones maleables: Se caracterizan por presentar el carbono libre en forma de grafito, el cual se encuentra en forma de roseta y se obtiene a partir de someter a la fundición blanca a un recocido de grafitización (existen otros métodos como la cementación continuada de aceros de alto carbono).Presenta las siguientes características: Alta resistencia a la tracción, Elevada plasticidad, Elevada viscosidad al impacto. Fundiciones aleadas: Se caracterizan por presentar elementos maleantes como el cromo, níquel, manganeso, silicio, aluminio, cobre, titanio, molibdeno, vanadio los cuales influyen en la microestructura y propiedades de las mismas. Sus propiedades fundamentales son: Resistencia a la formación de cascarilla, Resistencia a la abrasión, Resistencia a algunos ácidos, Termorresistencia. b) Cómo Ud. podría identificar de forma simple, cual es el tipo de hierro fundido? (2 puntos) (responder la pregunta en un máximo de 4 líneas) Para poder identificar a simple vista que tipo de hierro fundido es el que nos presenten pues una de las formas es observando el color puede ser blanca o gris es más se puede probar por medio de fundiciones viendo e color rojo apagado o por la atracción de metales. c) Escoja uno de los tipos de hierro fundido discutido en el ítem (a) y proponga una posible solución para el problema durante el proceso de fabricación del material. (2 puntos) (responder la pregunta en un máximo de 10 líneas) De las variedades presentadas se ha determinado que el mejor hierro a utilizar en este proceso es la del Hierro Fundido Nodular puesto que tiene fundiciones de alta resistencia y cuyas características Dra. Meryelem Churampi Arellano 2018-0 se basan en un mejor tratamiento físico químico este material se obtiene añadiendo magnesio o cerio a la carga de metal fundido durante el proceso de fundición. Es bueno resaltar que las propiedades son muy buenas pues tienen mayor ductilidad, resistencia al calor, resistencia al desgaste, a la corrección fatiga y maquinabilidad. Si se pudiera ofrecer algunas mejorar para optimizar y mejorar maleabilidad y elasticidad seria óptimo. PREGUNTA 2: (5 puntos) Cuál de los materiales o material que se muestran en la tabla debemos elegir, si necesitamos un material que no sufra deformación plástica y su diámetro no debe reducirse más de lo que 1.2x10-2 mm. Para elegir el material sometimos una probeta cilíndrica de 1.5 cm de diámetro inicial y una longitud de 12 cm al esfuerzo tensión- deformación y encontramos que esta probeta fue deformada aplicando una carga de 35000 N y encontramos los resultados mostrados en la tabla. Justifique su respuesta con cálculos y análisis. Solución: 1𝑚 Do = 1.5 𝑐𝑚 𝑥 = 1.5𝑥10−2 𝑚 100𝑐𝑚 1𝑚 𝐿𝑜 = 12𝑐𝑚 𝑥 = 0.12𝑚 100𝑐𝑚 𝐹= 35000𝑁 Dra. Meryelem Churampi Arellano 2018-0 𝑇𝑒𝑛𝑠𝑖ó𝑛 (𝑀𝑃𝑎) 𝑭 35000 𝑁 1𝑀 𝛔 = => 𝛔 = 𝜋 𝑥 6 = 198.06 𝑀𝑃𝑎 𝑨 −2 2 10 4 𝑥 (1.5𝑋10 𝑚) 𝑀𝑜𝑑𝑢𝑙𝑜𝑑𝑒 𝐸𝑙𝑎𝑠𝑡𝑖𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 𝛔 198.06 𝑬= = = 13,754.16 ∈ 0.0114 𝐿𝑓−0.12𝑚 ∈= = 𝐿𝑓 = 0.121728 𝑚 0.12𝑚 ALEACION DE ALUMINIO 𝛼 𝑀𝑂𝐷𝑈𝐿𝑂 𝐷𝐸 𝐸𝐿𝐴𝑆𝑇𝐼𝐶𝐼𝐷𝐴𝐷 𝐸 = = 70 𝑀𝑝𝑎 𝑥103 ∈ 𝐿𝐼𝑀𝐼𝑇𝐸 𝐸𝐿𝑆𝑇𝐼𝐶𝑂 250 𝑀𝑝𝑎 𝑭 35000 𝑁 1𝑀 𝜶= = 𝛼𝜋 𝑋 6 = 198.06 𝑀𝑃𝑎 𝑨 −2 10 4 𝑋(1.5𝑋10 ) 𝛼 198.06 𝑀𝑝𝑎 𝐸= = = 70𝑀𝑝𝑎 𝑥 103 =∈= 0.00282 ∈ ∈ 𝐿𝑓 − 𝐿𝑜 𝐿𝑓 − 0.12 ∈= = 0.00288 = = 𝐿𝑓 = 0.1203 𝐿𝑜 0.12 ALEACION DE TITANIO 𝛼 𝑀𝑂𝐷𝑈𝐿𝑂 𝐷𝐸 𝐸𝐿𝐴𝑆𝑇𝐼𝐶𝐼𝐷𝐴𝐷 𝐸 = = 105 𝑀𝑝𝑎 𝑥103 ∈ 𝐿𝐼𝑀𝐼𝑇𝐸 𝐸𝐿𝑆𝑇𝐼𝐶𝑂 250 𝑀𝑝𝑎 𝑭 35000 𝑁 1𝑁 𝜶= = 𝛼𝜋 𝑋 6 = 198.06 𝑀𝑃𝑎 𝑨 −2 10 4 𝑋(1.5𝑋10 ) 𝛼 198.06 𝑀𝑝𝑎 𝐸= = = 105𝑀𝑝𝑎 𝑥 103 =∈= 0.00188 ∈ ∈ Dra. Meryelem Churampi Arellano 2018-0 𝐿𝑓 − 𝐿𝑜 𝐿𝑓 − 0.12 ∈= = 0.00188 = = 𝐿𝑓 = 0.1202 𝐿𝑜 0.12 𝐿𝑓 − 𝐿𝑜 = 2.256𝑥10−4 ALEACION DE ACERO 𝛼 𝑀𝑂𝐷𝑈𝐿𝑂 𝐷𝐸 𝐸𝐿𝐴𝑆𝑇𝐼𝐶𝐼𝐷𝐴𝐷 𝐸 = = 205 𝑀𝑝𝑎 𝑥103 ∈ 𝐿𝐼𝑀𝐼𝑇𝐸 𝐸𝐿𝑆𝑇𝐼𝐶𝑂 250 𝑀𝑝𝑎 𝑭 35000 𝑁 1𝑁 𝜶= = 𝛼𝜋 𝑋 6 = 198.06 𝑀𝑃𝑎 𝑨 −2 10 4 𝑋(1.5𝑋10 ) 𝛼 198.06 𝑀𝑝𝑎 𝐸= = = 205𝑀𝑝𝑎 𝑥 103 =∈= 0,000966 ∈ ∈ 𝐿𝑓 − 𝐿𝑜 𝐿𝑓 − 0.12 ∈= = 0.000966 = = 𝐿𝑓 = 0.1201 𝐿𝑜 0.12 Rpta:El único material que cumple es el ACERO ya que su 0.72𝑥10−2 mm 𝑚𝑒𝑛𝑜𝑟 𝑎𝑙 1.2𝑥10−2 mm Dra. Meryelem Churampi Arellano 2018-0 Pregunta 3: (12 puntos) Para resolver el siguiente problema pueden usar el Excel u otro programa de computación para realizar el diagrama de tensión-deformación. 1. Una probeta cilíndrica, de diámetro inicial de 14 mm y con longitud inicial de 50 mm es sometida a tracción. Utilice los datos de la siguiente tabla para responder lo siguiente: Fuerza (N) ΔL (mm) 0 0 6310 0.01 12600 0.02 18800 0.03 25100 0.04 31300 0.05 37900 0.06 40100 0.163 41600 0.433 46200 1.25 52400 2.5 58500 4.5 68000 7.5 73000 12.5 70500 15.5 65500 20 Dra. Meryelem Churampi Arellano 2018-0 a) Mediante cálculos, represente los datos en términos de tensión y deformación (2 puntos) 𝐹 TENSION: 𝐴𝑜 𝐿−𝐿𝑜 DEFORMACION: 𝑬 = 𝐿𝑜 DATOS Do 14 mm Lo 50 mm Área 153.94 mm^2 Tensión (σ) Deformación(ε) Fuerza (N) ΔL (mm) (N/mm^2) 0 0 6310 0.01 0.0002 40.99 12600 0.02 0.0004 81.85 18800 0.03 0.0006 122.13 25100 0.04 0.0008 163.05 31300 0.05 0.0010 203.33 37900 0.06 0.0012 246.20 40100 0.163 0.0033 260.49 41600 0.433 0.0087 270.24 46200 1.25 0.0250 300.12 52400 2.5 0.0500 340.40 58500 4.5 0.0900 380.02 68000 7.5 0.1500 441.74 73000 12.5 0.2500 474.22 70500 15.5 0.3100 457.98 65500 20 0.4000 425.49 Dra. Meryelem Churampi Arellano 2018-0 b) Diagrame la curva de tensión-deformación en algún programa (excel, Matlab, etc) no se aceptara gráficos realizados a mano alzada (1 puntos) GRÁFICO TENSION - DEFORMACIÓN 500.00 450.00 400.00 TEENSIÓN (N/mmÞ^2) 350.00 300.00 250.00 200.00 150.00 100.00 50.00 0.00 0.0000 0.0500 0.1000 0.1500 0.2000 0.2500 0.3000 0.3500 0.4000 0.4500 DEFORMACIÓN c) Calcule el módulo de elasticidad (1 puntos) (explique en el gráfico y con cálculos) El limite elástico, también denominado limite de elasticidad , es la tensión máxima que un material elástico puede soportar sin sufrir deformaciones permanentes. Si se aplican tensiones superiores a este límite, el material se deforma permanentemente y no recupera su forma original al retirar las cargas. Del diagrama podemos observar que el limite elástico es : 246.20. Modulo de Elasticidad 122.13 E= 0.0006=203,544.62 Dra. Meryelem Churampi Arellano 2018-0 d) Determine el límite elástico y el límite elástico convencional (1 puntos) (explique en el gráfico) LÍMITE ELÁSTICO L.E = 203.33 MPa LÍMITE ELÁSTICO CONVENCIONAL (0.2 % = 0.002) L.E.C = 256 MPa Dra. Meryelem Churampi Arellano 2018-0 e) Indique si la fractura fue dúctil o frágil (1 punto) (justifique) La fractura es dúctil ya que ocurre una deformación plástica excesiva y el material es sometido ha un comportamiento elastoplastico y el diagrama tiene zona elástica y plástica . f) Determine el límite de resistencia a la tracción (1 puntos) (explique Fuerza (N) Delta L (mm) Deformación(ε) Tensión (σ) 0 0 0.0000 0.00 6310 0.01 0.0002 40.99 12600 0.02 0.0004 81.85 18800 0.03 0.0006 122.13 25100 0.04 0.0008 163.05 31300 0.05 0.0010 203.33 37900 0.06 0.0012 246.20 40100 0.163 0.0033 260.49 41600 0.433 0.0087 270.24 46200 1.25 0.0250 300.12 52400 2.5 0.0500 340.40 58500 4.5 0.0900 380.02 68000 7.5 0.1500 441.74 73000 12.5 0.2500 474.22 Max Tensión 70500 15.5 0.3100 457.98 65500 20 0.4000 425.49 La resistencia máxima en la tensión es 474.22 Mpa GRAFICIO TENSION - DEFORMACION 500.00 450.00 400.00 350.00 300.00 TESION 250.00 200.00 150.00 100.00 50.00 0.00 0.0000 0.0500 0.1000 0.1500 0.2000 0.2500 0.3000 0.3500 0.4000 0.4500 DEFORMACIÓN Dra. Meryelem Churampi Arellano 2018-0 g) Calcule la ductilidad (1 puntos) (explique en el gráfico) La ductilidad es 0.35= 35% La recta es paralela a la recta elástica h) Diseñe la curva tensión-deformación real (2 puntos) (explique la diferencia de la curva tensión-deformación ingeniería) i) De acuerdo a lo calculado en el ítem g, Ud. podría decir de qué tipo de acero se trata. (1 puntos) (justifique) Acero al carbono, 0.35 % C, temple % Dra. Meryelem Churampi Arellano 2018-0 j) Cuál es su tenacidad (1 puntos) (explique en cálculos) La tenacidad es 0.40 = 40% Dra. Meryelem Churampi Arellano 2018-0