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EXAMEN DE CIENCIA DE MATERIALES

NOMBRE: Lenin Nivelo

FECHA: 30 - enero -2018

GRUPO: 2

SELECCIÓN DE UN MATERIAL PARA UN PISTÓN

1. OBJETIVO GENERAL: Elegir el material adecuado para la creación para la

elaboración de un pistón.

2. OBJETIVO ESPECÍFICO:

 Detallar el proceso de selección del material  Investigar sus propiedades físicas y mecánicas del material elegido.  Averiguar los tipos de tratamientos que se realizara a la pieza.

3. INTRODUCCIÓN

Como tema principal de este informe seria la selección apropiada de materia de un pistón de un automóvil y cual está sometido a un gran ambiente de trabajo lo que cual exige un material que cumpla con los requisitos que este requiere tanto física como mecánicas. Las propiedades físicas están relacionadas con la estructura atómica y se pueden medir sin afectar la integridad o composición del material, entre las más importantes seria el peso específico o el punto de fusión etc. Mientras que por otro lado las propiedades mecánicas definen el comportamiento de los materiales ante un esfuerzo o carga que tienden a alterar su forma. También se debe tener mucho en cuenta a la hora de la selección del material es considerar el índice de material que hace referencia a la relación entre las prestaciones del material y la cantidad de material. Para ello seguiremos también los criterios de selección de material.

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4. SELECCIÓN DEL ELEMENTO DE ESTUDIO :

Pistón

El pistón es el componente interno del motor que sube y baja en un cilindro, comprimiendo la mezcla de aire y combustible y luego ejerce la fuerza de la explosión controlada de la mezcla hacia abajo en la vara de conexión y cigüeñal.

Durante la carrera de potencia más de 18.000 Newton de fuerza se aplican a su cabeza. Esto ocurre unas 30 o 40 veces por segundo en cada pistón, cuando el auto va a velocidad de crucero. La temperatura puede ascenderá 2.200 grados o más.

5. SELECCIÓN DEL MATERIAL PROPUESTO: (Escoger dos opciones de

materiales adecuados de acuerdo al punto anterior, considerando aspectos de manufactura, para lo cual se debe tener en cuenta lo tratado en el capítulo 3 y 4 de la materia. De los materiales seleccionados colocar las propiedades mecánicas, físicas y composición química. En caso de requerir (si es aplicable) tratamiento térmico, seleccionar las temperaturas y medios de enfriamiento adecuados para cada material, para ello utilizar el diagrama Fe – C y luego comparar con lo sugerido por el fabricante del material.)

5.1 4032 Aleación de aluminio: Se eligió esta aleación ya que esta garantiza gran resistencia de desgaste superficial, tolerancias más estrictas, consistencia y ejemplar acabado de la superficie.

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a.

Composición Química:

b.

Propiedades Mecánicas: Alta resistencia al desgaste, Excelente manejabilidad, Tiene un módulo de elasticidad es 70-80 Gpa y el ratio de Poisso es 0,33.

c. Propiedades Físicas: Bajo coeficiente de expansión térmica, Tiene una densidad de 2,69 g/cm3. d. Tratamientos Térmicos: e. Aplicaciones del material seleccionado: Cilindros de freno principal, Pistones de aluminio forjado, Bujes para sistemas de dirección de cremallera y piñón, Dispositivos de grabación de sonido etc.

5.2 SELECCIÓN

DEL

PROCESO

DE

MANUFACTURA

PARA

EL

MATERIAL OPCIÓN 2:

5.3 2618 Aleación de aluminio: Se seleccionó esa aleación de aluminio porque es altamente dúctil y resistente que contiene cobre y magnesio. una buena resistencia a la corrosión, buena maquinabilidad y la capacidad de absorber una gran cantidad de calor extremo, a la vez que recibe un daño mínimo.

a. Composición Química:

b. Propiedades Mecánicas: Aleación de aluminio altamente dúctil, Buena resistencia a la corrosión.

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c. Propiedades Físicas: Capacidad de absorber una gran cantidad de calor extremo.

d. Tratamientos Térmicos: e. Aplicaciones del material seleccionado: Culata del aeroplano y pistón, accesorios del motor del jet, molde de goma, piezas a prueba de calor generales, etc.

5.4 SELECCIÓN

DEL

PROCESO

DE

MANUFACTURA

PARA

EL

MATERIAL OPCIÓN 1:

6. ANÁLISIS:

En términos de aleación de materiales, el aluminio 4032 y el aluminio 2618 son bastante parecidos, a excepción del silicio contenido en ellos. La aleación 4032 contiene una cantidad de silicio mucho más elevada; entre un 12 y 13%, mientras que la aleación 2618 contiene alrededor de un 0,2 % de silicio. La ventaja de utilizar silicio en este tipo de aleaciones es que permite reducir la expansión de la cabeza del pistón al alcanzar su temperatura de funcionamiento y aporta una alta resistencia al componente. La no expansión de la cabeza del pistón permite utilizar tolerancias más justas entre pistones y cilindros al mismo tiempo que reducimos los rozamientos de dichos componentes. Otro aspecto que favorece el alto contenido de silicio de la aleación 4032, es que permite al pistón aguantar mayores temperaturas antes que las ranuras o alojamientos 4

de los aros se puedan llegar a deformar; en efecto, el pistón retiene mejor las deformaciones de su estructura a elevadas temperaturas y en situaciones de estrés debido al efecto del silicio en su composición. Por otro lado, la aleación 2618 es más recomendable a la hora de aplicarla a grandes potencias. La maleabilidad es la clave de la aleación 2618, ya que aporta a los pistones flexibilidad y movimiento antes de llegar al punto de fractura del pistón. Esto ofrece una perfecta resistencia a las fuertes detonaciones dentro de las cámaras de combustión, permitiendo al pistón una rápida deformación de su estructura. Esta aleación necesita más tolerancia entre pistón y cilindro debido a la mayor expansión térmica del material.

7.

CONCLUSIONES:

8.

BIBLIOGRAFÍA

5.1

SELECCIÓN DEL MATERIAL PROPUESTO: (Escoger dos opciones de

materiales adecuados de acuerdo al punto anterior, considerando aspectos de manufactura, para lo cual se debe tener en cuenta lo tratado en el capítulo 3 y 4 de la materia. De los materiales seleccionados colocar las propiedades mecánicas, físicas y composición química. En caso de requerir (si es aplicable) tratamiento térmico, seleccionar las temperaturas y medios de enfriamiento adecuados para cada material, para ello utilizar el diagrama Fe – C y luego comparar con lo sugerido por el fabricante del material.)

a)

Tratamientos Térmicos: (Colocar las temperaturas y medios de enfriamiento de los

tratamientos térmicos en caso de requerir, para ello utilizar el diagrama Fe–C y comparar con lo recomendado por el fabricante de los aceros)

5.2

SELECCIÓN DEL PROCESO DE MANUFACTURA PARA EL MATERIAL

OPCIÓN 01: (Seleccionar el proceso de manufactura adecuado para el material escogido, considerar que el automóvil tiene un nivel de producción elevada

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6