Ejercicios Propuestos

Materiales de Ingeniería.
Ejercicios de entrenamiento para el parcial III. Semestre A del Año 2012
I. Forma de efectuar el examen y competencias a evaluar.
El examen se hará a libro abierto y en función de evaluar la competencia esencial del curso.
13. Seleccionar el material y los mecanismos de fortalecimiento según las condiciones de explotación y los requerimientos tecnológicosdados, teniendo en cuenta la calidad, la economía y el impacto medio ambiental.
El examen tendrá algunas otros ejercicios sobre aleaciones metálicas que sólo podrán ser respondidas cuando se ha estudiado el contenido, lo que les permitirá dar respuestas rápidas en los niveles de asimilación del conocimiento de “saber” y “saber hacer”.
Está dirigido a evaluar las aleaciones metálicas de usoindustrial: aceros, fundiciones de hierro, aluminio y sus aleaciones y el cobre y sus aleaciones.
Como resultado del trabajo en los proyectos de cursos de esta asignatura en los diferentes subgrupos se han abordado piezas metálicas que han fallado con las que ya ha existido cierta familiarización. Ahora se desea que cada alumno sea capaz de hacer una propuesta adecuada del material y losmecanismos de fortalecimiento para obtener las siguientes piezas tomando en cuenta, las exigencias dadas, los aspectos de calidad, economía e impacto medio ambiental. Para este fin usted cuenta con un almacén de materiales ofertados por una ferretería de Cartagena.

I. Casos a resolver:

1. Fabricación de Cigüeñal de un compresor que ha fallado por desgaste en las zonas de trabajo porficción metal - metal. En su caracterización se demuestra que está hecho de una fundición de hierro de alta resistencia que no fue termomejorada, con una microestructura formada por grafito esferoidal y matriz perlítico – ferrítica, con una dureza de 240 HV. Figura 1.
a. ¿Cuál será la causa de las fallas? Explique
b. Proponga una alternativa de material y tratamiento para obtener dureza porencima de los 48 HRC y alta resistencia al desgaste.
2. El piñón de una bomba oleo hidráulica que trabaja por engranajes se fabricaron de acero de acero AISI 8620 con temple y revenido, sufriendo un rápido desgaste en los dientes. La dureza máxima lograda en los dientes fue de 35 HRC. Figura 2.
a. ¿Cuáles pueden haber sido las cusas del rápido desgaste? Explique.
b. Si ya se tienenen esta fábrica de bombas mil juegos de diente de este acero 8620 en estado de recocido. ¿Podrán aprovecharse para dichas bombas si ahora se exige una dureza superficial superior a los 56 HRC? Justifique su respuesta.
c. Un ingeniero industrial egresado de la UTB, propone que en lo adelante se use acero al carbono AISI 1020 con temple y revenido y luego nitruración por plasma. ¿Estará en locierto este egresado? Explique.
3. Se desea fabricar piñones cónicos de aceros para sistemas de trasmisión de camiones, Figura 3, se requiere buena tenacidad y resistencia, con una dureza en los dientes entre 48 y 52 HRC. Seleccione un acero adecuado y diga que mecanismo de fortalecimiento empleará para lograrlo
4. Se requiere de la fabricación de piñones de motor de arranque paramotores de alta potencia en barcos. Se requiere de dureza superficial superior a los 60 HRC y resistencia volumétrica en los dientes con límite de fluencia garantizado superior a 1390 Mpa. (Figura 4).
5. Una cremallera de aleación de bronce de un sistema de trasmisión sinfín de una grúa ha fallado por desgaste prematuro con una resistencia última alrededor de 450 Mpa. Se requiere una aleación debase cobre que garantice mayor dureza y resistencia para hacer estas piezas (Resistencia última no inferior a 600 Mpa). (Figura 5).
6. Pistón de aluminio de un motor de gran potencia de combustión interna, encargado de la compresión del la mezcla de combustión y realizar el trabajo de mover el cigüeñal. Se requiere seleccionar un material de aluminio de alta resistencia máxima a la...