Procesamiento de Materiales Compuestos y Otros Temas de Ingeniería (PDF)

## PROCESAMIENTO DE MMC (Materiales Compuestos de Matriz Metálica) **Definición:** Los MMC son materiales formados por una matriz metálica (como aluminio, magnesio o titanio) reforzada con fibras o partículas cerámicas (carburo de silicio, alúmina, etc.). **Procesos principales:** - **Pulvimetalu...

## PROCESAMIENTO DE MMC (Materiales Compuestos de Matriz Metálica) **Definición:** Los MMC son materiales formados por una matriz metálica (como aluminio, magnesio o titanio) reforzada con fibras o partículas cerámicas (carburo de silicio, alúmina, etc.). **Procesos principales:** - **Pulvimetalurgia:** Mezcla de polvos metálicos y cerámicos, compactación y sinterización. - **Infiltración:** Se introduce un metal líquido en una preforma de refuerzo cerámico. - **Deformación plástica:** Laminado, extrusión o forjado para mejorar propiedades mecánicas. - **Ejemplos:** Discos de freno (carburo de silicio en matriz de aluminio), componentes aeroespaciales (fibra de boro en titanio). - **Ventajas:** Alta resistencia, rigidez y resistencia al desgaste. ## MATRICES METÁLICAS - **Definición:** Aleaciones metálicas utilizadas como base en compuestos o solas. **Propiedades:** Resistencia mecánica, ductilidad, conductividad térmica y eléctrica. - **Procesos:** - **Fundición:** Vertido de metal líquido en moldes. - **Mecanizado:** Corte, taladrado y fresado para dar forma. - **Tratamientos térmicos:** Temple, revenido para mejorar propiedades. - **Ejemplos:** Aleaciones de aluminio (usadas en aviones), titanio (implantes médicos), níquel (turbinas de gas). ## CMC (Materiales Compuestos de Matriz Cerámica) - **Definición:** Materiales con matriz cerámica (como carburo de silicio o alúmina) reforzada con fibras cerámicas. - **Procesos:** - **Infiltración química:** Se infiltra un precursor químico en una preforma y se convierte en cerámica. - **Sinterización:** Compactación y calentamiento para fusionar partículas. - **Moldeo por inyección:** Uso de cerámicas en polvo mezcladas con aglutinantes. - **Ejemplos:** Palas de turbinas, frenos de aviones, escudos térmicos en naves espaciales. - **Ventajas:** Resistencia a altas temperaturas, bajo peso y alta dureza. ## PROCESAMIENTO DE ELASTÓMEROS - **Definición:** Polímeros con alta elasticidad, como el caucho natural o sintético. - **Procesos:** - **Vulcanización:** Curado con azufre para mejorar resistencia y elasticidad. - **Moldeo por inyección:** Inyección de elastómero en moldes para formas complejas. - **Extrusión:** Para crear perfiles continuos (mangueras, sellos). - **Calandrado:** Para láminas o revestimientos. - **Ejemplos:** Neumáticos, juntas tóricas, suelas de zapatos, guantes de látex. - **Ventajas:** Flexibilidad, resistencia a la deformación y propiedades de sellado. ## PROCESO DE MICROFABRICACIÓN - **Definición:** Técnicas para fabricar estructuras a escala micrométrica o nanométrica. - **Métodos:** - **Fotolitografía:** Uso de luz para transferir patrones a un sustrato (usado en chips electrónicos). - **Grabado químico:** Remoción selectiva de material con ácidos o bases. - **Mecanizado por láser:** Corte o grabado de materiales con láser de alta precisión. - **Impresión 3D a microescala:** Fabricación aditiva para estructuras complejas. - **Ejemplos:** Sensores MEMS, microengranajes, chips de computadora. - **Aplicaciones:** Electrónica, medicina (microagujas), óptica. ## DISEÑO PRELIMINAR - **Definición:** Fase inicial donde se conceptualiza un producto o pieza. - **Pasos:** 1. Definir requisitos (funcionales, estéticos, económicos). 2. Seleccionar materiales y procesos de fabricación. 3. Crear bosquejos y modelos 3D (usando CAD). 4. Realizar análisis de viabilidad (costos, manufacturabilidad). - **Herramientas:** Software CAD (AutoCAD, SolidWorks), simulaciones (ANSYS), prototipado rápido (impresión 3D). - **Ejemplo:** Diseño de una pieza para un motor, considerando resistencia, peso y costos. ## DIFERENCIA ENTRE RUGOSIDAD Ra Y Rz #### Rugosidad Ra (Rugosidad Media) - Es el valor promedio de las desviaciones absolutas del perfil de la superficie respecto a una línea media. - Fórmula: \( Ra = \frac{1}{L} \int_{0}^{L} |y(x)| \, dx \) - **Uso:** Es el parámetro más común en planos mecánicos para indicar la rugosidad general de una superficie. - **Ejemplo:** Un Ra de 1.6 µm indica una superficie relativamente suave, típica para piezas mecanizadas. #### Rugosidad Rz (Altura Media de las Irregularidades) - Mide la altura promedio entre los cinco picos más altos y los cinco valles más profundos en una longitud de evaluación. - **Uso:** Es útil para superficies con irregularidades pronunciadas, donde Ra no captura bien las variaciones extremas. - **Ejemplo:** Un Rz de 10 µm indica una superficie con picos y valles más pronunciados que un Ra de 1.6 µm. #### Diferencia clave - **Ra** da una idea general de la rugosidad, mientras que **Rz** se enfoca en las irregularidades más extremas. - En planos mecánicos, Ra es más común, pero Rz se usa cuando las irregularidades son críticas (por ejemplo, en superficies de sellado).