Materials

Propietats

Propietats Mecàniques

Resistència Mecànica

• Exemple de tracció: cordes i cables.
• Exemple de compressió: formigó.
• Exemple de flexió: les bigues.
• Exemple de torsió: eixos de motors, eixos de les turbines, ...
• Exemple de cisallament: a vegades els caragols, reblons, passadors, ...

• La flexió: està composta d'una força que el prem, una zona de compressió seguida d'una línia neutra que fa de frontera amb la una zona de tracció.

• Totes les peces d'un sistema mecànic estan sotmeses a alhora a diferents tipus d'esforços (sempre en predomina un).

• Segons el tipus de deformació que es pugui produir es pot identificar l'esforç:

• Deformació → Esforç
• Allargament → Tracció
• Aixafament → Compressió
• Corbament → Flexió
• Retorçament → Torsió
• Tall (tall net, no pas trencament) → Cisallament

• Vinclament: esforç de compressió que acaba produint un corbament envers d'un aixafament.

• Que pot passar quan s'aplica un esforç a un material:

• Segons el material, la seva forma i intensitat de l'esforç (material):

• Que es deformi molt poc, en aquest cas el material és resistent a l'esforç aplicat.
• Que es deformi sensiblement, llavors el material no és resistent a l'esforç aplicat.
• Que es trenqui directament gairebé sense deformació, en aquest cas el material és fràgil.

• Si el material no és resistent a l'esforç aplicat, la deformació produïda pot ser de dos tipus (deformació):

• Deformació elàstica, si el material recupera la forma original quan deixem d'aplicar-li l'esforç.
• Deformació plàstica', si el material queda deformat permanentment, fins i tot quan hem deixat d'aplicar-li l'esforç.

• Si no hi ha deformació el material és resistent.
• Si la deformació és elàstica el material no és resistent.
• Si la deformació és plàstica el material no és resistent.
• Si no hi ha deformació, s'ha trencat el material és fràgil.

Duresa

• La duresa és l'oposició que ofereix un material a ser ratllat o penetrat per un altre.
• Un material dur no significa que no sigui fràgil, exemple: el vidre.

Tenacitat

• La tenacitat es defineix com la capacitat de resistència al xoc.
• Quan tractem amb tenacitat parlem de xoc i no d'esforç.
• absorbir el xoc i transformar l'energia en deformació plàstica o elàstica.

Plasticitat

• Es defineix com a plasticitat com la capacitat que té un material per adquirir deformacions permanents sense trencar-se.
• S'anomenen materials mal·leables aquells que tenen una capacitat especial a ser deformats en forma de làmina sense trencar-se.
• S'anomenen materials dúctils aquells materials als quals podem donar fàcilment la forma de fil prim sense que es trenquin.

Propietats Tèrmiques

Conductivitat tèrmica

• Es defineix la conductivitat tèrmica com la velocitat de propagació de la calor entre dos punts d'un material normalment sòlid.

• La calor transmesa per un objecte depèn de:

• El tipus de material.
• La distància entre la font de calor i el punt on prenem la temperatura.
• La secció de l'objecte.
• La diferència de temperatures inicial i final.
• El temps de propagació de la calor.
• Expressió matemàtica dels continguts anteriors: (Coses a tenir en compte)

Dilatació Tèrmica

• La dilatació tèrmica és el fenomen que provoca l'augment de les dimensions d'un material, especialment els metalls, en aplicar-hi un augment de la temperatura.

• Aquesta dilatació depèn de:

• El grau de dilatació de cada material.
• L'increment de temperatura (quant més temperatura més dilatació).

• Segons la diferència entre les dimensions originals i les de la dilatació podem classificar aquesta dilatació:

• Dilatació lineal (quan es considera una sola dimensió del cos longitud).
• Dilatació superficial (dues dimensions superfície).
• Dilatació cúbica (tres dimensions volum).

• La Dimensió lineal esmentada anteriorment es calcula a partir de:

• S'ha de tenir en compte que el coeficient de dilatació lineal indica l'increment de dimensió segons cada grau de temperatura i que les taules són valides per temperatures entre 20℃ i els 100℃.

Propietats Electromagnètiques

Conductivitat elèctrica

• Un material és conductor de l'electricitat quan deixa passar el corrent elèctric a través seu (els metalls).
• Un material és aïllant quan no deixa passar el corrent elèctric a través seu (plàstic, fusta, vidre).

• Un objecte té resistència elèctrica quan s'oposa al desplaçament de càrregues elèctriques.

• La resistència elèctrica dels objectes es mesura amb ohms (Ω)

• La resistivitat del material fa referència al valor de la resistència obtingut de l'objecte, per cada unitat de secció.

• La resistivitat és l'oposició que ofereix un material al desplaçament de càrregues elèctriques. ((Ω · m) que es representa amb rho ρ)

• La resistència elèctrica és directament proporcional a la llargària i inversament a la secció:

• La conductivitat és la facilitat que ofereix un material al desplaçament de càrregues elèctriques.

• El comportament elèctric dels materials depèn de la temperatura, per tant, es pot calcular la resistivitat segons la temperatura:

Magnetisme

• La permeabilitat magnètica (µ), comprova el comportament d'un material davant la influència d'un camp magnètic:

Aliatges

• Un aliatge és un producte obtingut a partir de la unió de dos o més elements químics (com a mínim un dels dos ha de ser un metall) i que, un cop format, presenta les característiques pròpies d'un metall.

Assaig de Materials

• Els assajos són uns procediments normalitzats que permeten conèixer i mesurar les propietats dels materials, els defectes dels productes elaborats i la resposta que presenten sota determinades condicions de treball.

• Directrius: Tipus d'ajustos que trenquen, deformen o marquen el material.
• Provetes: Com s'anomenen les "mostres" de les Directrius.
• no Destructius: Tipus d'assajos que no trenquen, deformen o marquen el material.

Assajos de tracció

• Més utilitzat, i el que més informació proporciona.
• 

  Exemple

• La proveta és de forma i dimensió normalitzada.
• L'esforç que s'aplica, produeix esforços de tracció. Es van fent esforços i obtenint valors d'allargaments fins que es trenca.
• Els resultats són representats per un diagrama de tracció, el qual recull els valors d'allargament segons l'esforç aplicat.

Esforç unitari

• Esforç unitari: És la resistència interna d'un cos elàstic enfront de l'acció de forces exteriors. Representa la relació entre la força aplicada a un material i la secció la qual s'aplica. (La força aplicada per unitat de secció).

Allargament unitari

• Allargament unitari: És la relació entre la llargada inicial i la final després d'aplicar l'esforç. (L'allargament per unitat de longitud).

Diagrama de tracció

• Determina les característiques mecàniques dels materials segons els assajos de tracció, on l'eix de les x representa els allargaments unitaris i l'eix de les y representa els esforços unitaris.
• A l'assaig de tracció, la deformació del material és sempre un allargament.

Zona elàstica

• Deformacions de tipus elàstic, que desapareixen quan deixem d'aplicar l'esforç.
• Proporció constant entre l'esforç i l'allargament, anomenat mòdul elàstic o mòdul de Young. (Com més rigidesa/mòdul més rígid és el material i menor la deformació)

Llei de Hooke

Límit Elàstic

• Definicions:

1. És l'esforç unitari màxim que pot suportar un material sense deformar-se permanentment.
2. Tensió màxima de treball, esforç unitari màxim que s'utilitza en el disseny d'una peça.

• Coeficient de seguretat, com més alt, més segura serà la peça. (sol anar de 1.2 a 4, sent el 2 com el més usat)

Zona Plàstica

• La zona plàstica és aquella zona que va des de després del límit elàstic dins el trencament.
• La deformació del material dins aquesta zona és permanent.
• Quan més amplia sigui aquesta zona, significa lo plàstic que és el material.
• Els materials fràgils quasi no tenen zona plàstica, és trenquen directament.

Resistència o Càrrega de Trencament

• És el valor de l'esforç a partir del qual començarà el trencament de la peça, tot i que disminuïm l'esforç.
• Correspon al valor màxim de l'esforç unitari i s'identifica amb (R)

Allargament

• És la mateixa fórmula que l'allargament unitari però representat de maneres diferents.
• Es tracta l'allargament que ha experimentat la mostra en trencar-se.
• El percentatge de l'allargament és un valor que s'utilitza per mesurar la ductilitat dels materials.