Diseño de un patinete de bajo coste. selección del material

Diseño de un patinete de bajo coste:
SELECCIÓN DEL MATERIAL

Introducción
Para la elección del material que se utilizará se tendrá que ver que propiedades de este van a ser importantes en el diseño, y se hará una comparación entre los posibles materiales a utilizar, viéndose cuál se ajusta más a las necesidades del proyecto.
Características mecánicas de los materiales.
Límite de rotura,límite de fluencia, densidad
Interesan materiales con elevados límites de rotura y de fluencia, y con baja densidad. En realidad se comparará la relación límite de rotura-densidad, y límite de fluencia-densidad; cuanto mayor sea este valor menor será el peso del cuadro para la misma carga de rotura.
Módulo de elasticidad
El Módulo Elástico o Módulo de Young [Pa] o [N/m2] es definido como lapendiente elástico–lineal de la curva tensión–Deformación.
E = σ /ε
Materiales con un módulo de elasticidad muy alto pueden resultar frágiles ante fuerzas de impacto, un módulo de elasticidad bajo puede llevar a patinetes poco rígidos.
El módulo de Young no presenta grandes cambios con el tipo de aleación o el tratamiento térmico en un mismo metal.
Elongación
Esta propiedad es un indicador de lodúctil que es el material, mide la deformación del material antes de romperse. Depende del tratamiento térmico y de la naturaleza de la aleación.
El riesgo de la rotura frágil aumenta al disminuir el valor de la elongación. Materiales con valores por debajo del 6-7% pueden considerarse frágiles.
Límite de fatiga
Se debe prestar atención a la fatiga ya que es una de las principales causas derotura, además, el último ensayo de la norma UNE de equipos de deportes sobre ruedas estudia la vida a fatiga.
Las estructuras sometidas a esfuerzos alternativos se calculan teniendo en cuenta la fatiga de los materiales. La fatiga depende de una serie de factores. Además de la composición, estado y procedimiento de obtención del material, hay que considerar la clase y frecuencia de las solicitacionesy, especialmente, la configuración de los elementos constructivos (distribución de fuerzas, tensiones máximas, superficie).
La denominación “resistencia a la fatiga” se utiliza como concepto genérico para todos los casos de solicitaciones alternativas. El comportamiento ante la fatiga de los materiales se representa generalmente mediante las curvas de Wöhler, que relacionan la tensión con elnúmero de ciclos en escala logarítmica.
El magnesio, el berilio y las aleaciones de aluminio (excepto algunas de la serie 5000) no presentan límite de fatiga, cualquier carga cíclica (por pequeña que sea) prolongada en el tiempo, tendrá como consecuencia la rotura del material.
El límite de fatiga para un determinado número de ciclos (Sef), es el máximo esfuerzo alternativo para el cual se asume queel material no fallará, siempre que el número de ciclos sea inferior al dado.
Las curvas de fatiga son válidas solamente para las condiciones de ensayo mencionadas (forma de la probeta, tipo de solicitación, etc.) y no pueden sin más ser aplicadas a otros casos.
Se = 0,504 Su | Acero forjado, Su < 1460Mpa. |
Se = 740MPa | Acero forjado, Su > 1460MPa. |
Se = 0,5 Su |Aleaciones de titanio. |
Se = 0,38 Su | Aleaciones de magnesio fundidas o forjadas (basado en 106 ciclos de vida). |
Se = 0,40 Su | Aleaciones de aluminio, Su < 330 MPa (basado en 5 x 108 ciclos de vida). |
Se = 130MPa | Aleaciones de aluminio, Su > 330 MPa (basado en 5 x 108 ciclos de vida). |
Tabla [ 1 ]:”límites de fatiga”
Todas las relaciones que aparecen en la Tabla 1están basadas en una fiabilidad de vida del 50%. Estos valores han sido obtenidos experimentalmente bajo unas condiciones ideales, y deben ser modificados en función de las condiciones de operación del elemento de estudio.
Resiliencia
Se denomina resiliencia a la cantidad de energía elástica almacenada en un material por unidad de volumen. En un diagrama de tracción corresponde al área bajo...