PROPIEDADES FISICAS DE LAS MATERIALES Copia 2

PROPIEDADES FÍSICAS DE LOS MATERIALES
Este término es usado comúnmente para definir el comportamiento
de los materiales en respuesta a fuerzas físicas distintas de las
mecánicas. Incluyen propiedades:
- Volumétricas
- Térmicas
- Eléctricas
- Magnéticas
- Ópticas
- Electroquímicas.

Los componentes de un producto deben hacer más que tan sólo
soportar los esfuerzos mecánicos. Deben conducir laelectricidad (o
impedir su conducción), permitir la transferencia de calor (o su
escape), transmitir la luz (o bloquear su transmisión), y satisfacer
muchas otras funciones.
Las propiedades físicas son importantes en la manufactura porque
es frecuente que influyan en el rendimiento del proceso.
Por ejemplo, las propiedades térmicas del material de trabajo en el
maquinado determinan la temperaturade corte, lo que afecta el
tiempo que puede usarse la herramienta antes de que falle. En la
microelectrónica, las propiedades eléctricas del silicio y la forma en
la que lo alteran distintos productos químicos y procesos físicos,
forman la base de la manufactura de los semiconductores.

PROPIEDADES VOLUMÉTRICAS Y DE FUSIÓN
Estas propiedades se relacionan con el volumen de los sólidos y la
maneraen que las afecta la temperatura.
Densidad
En la ingeniería, la densidad de un material es su peso por unidad de
volumen. Su símbolo es ρ, y las unidades comunes son g/cm3 (lb/plg2).
La densidad de un elemento está determinada por su número atómico y
otros factores tales como el radio atómico y la manera en la que sus
átomos se compactan.
El término gravedad específica expresa la densidad de unmaterial en
relación con la densidad del agua y por tanto es una razón adimensional.

La densidad es una consideración importante en la selección de un
material para una aplicación dada, pero generalmente no es la única
propiedad de interés. La resistencia también es importante, y con
frecuencia las dos propiedades se relacionan con una razón
resistencia a peso, que es la resistencia a latensión del material
dividida entre su densidad.
La razón es útil para comparar materiales para aplicaciones
estructurales en los aviones, automóviles y otros productos en los que
el peso y la energía importan.

Expansión térmica
La densidad de un material es función de la temperatura. La relación
general es que la densidad disminuye con el aumento de temperatura.
Dicho de otra forma, el volumen porunidad de peso se incrementa con la
temperatura.
Expansión térmica es el nombre que se da a este efecto que la temperatura
tiene sobre la densidad. Por lo general se expresa como coeficiente de
expansión térmica, que mide el cambio de longitud por grado de
temperatura, como mm/mm/°C (in/in/°F). Es una razón de longitud en vez
de una de volumen, debido a que es más fácil de medir y aplicar. Esconsistente con la situación habitual en el diseño en la que los cambios de
dimensión tienen más interés que los volumétricos.

El cambio de longitud correspondiente a un cambio dado de temperatura lo
da la ecuación:
L2 – L1 = α L1 (T2 – T1)
donde α es el coeficiente de expansión térmica, °C–1 (°F–1); y L1 y L2 son
longitudes, mm (in), que corresponden, respectivamente, a las
temperaturas T1 y T2, °C(°F).

Los valores del coeficiente de expansión térmica dados en la tabla 4.1 sugieren
que éste tiene una relación lineal con la temperatura. Eso únicamente es una
aproximación.
No sólo la longitud es afectada por la temperatura, sino que el coeficiente de
expansión térmica en sí también se ve afectado. Para ciertos materiales, se
incrementa con la temperatura; para otros, disminuye. Engeneral, esos cambios
no son lo bastante significativos para prestarles mucha atención, y valores como
los de la tabla son muy útiles en los cálculos del diseño para el rango de
temperaturas de servicio. Los cambios en el coeficiente son más sustanciales
cuando el metal pasa por una fase de transformación, por ejemplo de sólido a
líquido, o de una estructura cristalina a otra.

En las operaciones de...