diseño de maquinas

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CAPÍTULO 5 Selección de materiales OBJETIVOS DE APRENDIZAJE Cuando haya completado este capítulo usted será capaz de > Explicar cómo interactúan geometría, material, proceso y función del producto > Describir las clases y familias materiales fundamentales > Caracterizar las propiedades mecánicas y físicas fundamentales > Pantalla para materiales alternativos aceptables > Desarrollar y utilizar parámetros con materiales alternativos tasa 5.1 INTRODUCCIÓN Durante la fase de formulación de desarrollo de producto se determinó el entorno operativo y las funciones primarias del producto. Luego durante el diseño conceptual se seleccionaron los efectos físicos y encarnaciones abstractas que serían funcional y realizables. Las encarnaciones Resumen incluyen consideraciones de geometrías y materiales de trabajo. Por último, aunque no necesitamos elegir materiales específicos en aquel momento, hemos hecho algunas suposiciones generales en cuanto a sus propiedades básicas. Para el rotor de freno, por ejemplo, establecimos que el material seleccionado se necesita ser fuerte, resistir la deformación térmica, no desviar o deforme durante el uso y no se desgasten prematuramente. De nuestro conocimiento general de los metales, polímeros, cerámica y materiales compuestos asumimos que podría considerarse más materiales metálicos. Como nuestro diseño de producto se desarrolla durante las fases de diseño paramétrico y configuración, sin embargo, tenemos que seleccionar materiales específicos para cada parte de propósito especial y para los elementos estándar que tengan materiales opcionales disponibles de proveedores. Durante el diseño de la configuración examinaremos la configuración del producto y la configuración de la pieza. Configuración del producto incluye el arreglo espacial y conectividad o componentes, mientras que la configuración parte considera que la selección y el arreglo de características geométricas. Diseño paramétrico es la última fase del diseño de la encarnación. Durante esta fase que queremos predecir el freno funcionamiento

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capitulo 5 de un sistema para el diseño de maquinas

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CAPTULO 5Seleccin de materiales OBJETIVOS DE APRENDIZAJECuando haya completado este captulo usted ser capaz de> Explicar cmo interactan geometra, material, proceso y funcin del producto> Describir las clases y familias materiales fundamentales> Caracterizar las propiedades mecnicas y fsicas fundamentales> Pantalla para materiales alternativos aceptables> Desarrollar y utilizar parmetros con materiales alternativos tasa5.1 INTRODUCCINDurante la fase de formulacin de desarrollo de producto se determin el entorno operativo y las funciones primarias del producto. Luego durante el diseo conceptual se seleccionaron los efectos fsicos y encarnaciones abstractas que seran funcional y realizables. Las encarnaciones Resumen incluyen consideraciones de geometras y materiales de trabajo. Por ltimo, aunque no necesitamos elegir materiales especficos en aquel momento, hemos hecho algunas suposiciones generales en cuanto a sus propiedades bsicas.Para el rotor de freno, por ejemplo, establecimos que el material seleccionado se necesita ser fuerte, resistir la deformacin trmica, no desviar o deforme durante el uso y no se desgasten prematuramente. De nuestro conocimiento general de los metales, polmeros, cermica y materiales compuestos asumimos que podra considerarse ms materiales metlicos.Como nuestro diseo de producto se desarrolla durante las fases de diseo paramtrico y configuracin, sin embargo, tenemos que seleccionar materiales especficos para cada parte de propsito especial y para los elementos estndar que tengan materiales opcionales disponibles de proveedores.Durante el diseo de la configuracin examinaremos la configuracin del producto y la configuracin de la pieza. Configuracin del producto incluye el arreglo espacial y conectividad o componentes, mientras que la configuracin parte considera que la seleccin y el arreglo de caractersticas geomtricas.Diseo paramtrico es la ltima fase del diseo de la encarnacin. Durante esta fase que queremos predecir el freno funcionamiento funcionamiento, que depende de los valores especficos de las variables de diseo, tales como dimetro del rotor y el grosor. Por lo tanto, tenemos que explorar materiales especficos utilizando sus propiedades en nuestras estimaciones. En el ejemplo de diseo del rotor del freno:Dada las siguientes propiedades del material: podemos calcular:Esfuerzo de torsin de coeficiente de friccin del frenoCalor especfico, conductividad trmica temperatura mxima de funcionamientoPeso del rotor de la densidadMdulo de deformaciones de la elasticidadLuego, en detalle diseo que confirmamos nuestras opciones materiales y sus propiedades, ejecutar nuestros clculos con las propiedades del material original y al hacerlo, validan nuestros resultados preliminares estima.Toma de decisiones de seleccin del material es difcil, sin embargo. Un producto exitoso debe trabajar y debe ser realizables. Para que funcione, debe tener la geometra correcta en relacin con su funcin. Por ejemplo, si el material es demasiado dbil, podemos a menudo hacer la forma ms fuerte. Sin embargo, haciendo la mayor parte probablemente aumentar material y los costes de fabricacin. De hecho, como veremos en el captulo 6, "Seleccin de fabricacin procesos," algunos materiales y formas no son compatibles con algunos procesos de fabricacin. Por ejemplo nosotros no podemos fusin-suelde con autgena juntos piezas de madera. Tampoco podemos nosotros perforacin piezas de plstico termo.Propiedades de los materiales, procesos de fabricacin, geometra del producto y el funcionamiento del producto estn interrelacionados (Dieter, 2000; Ranuradora, 1996). Esta interdependencia de la funcin del producto, geometra del producto, las propiedades del material. Y los procesos de fabricacin se ilustran en. Figura 5.1.

Figura 5.1 interdependencia de funcin del producto, las propiedades del material, los procesos de fabricacin y geometra del producto.En las secciones restantes, vamos a definir algunas propiedades mecnicas fundamentales y propiedades fsicas, examinar las familias materiales bsicas y clases, examinar un mtodo para pantalla-materiales inadecuados e investigar un mtodo para optimizar la seleccin del material forma paramtrica.5.2 MECNICASUna caracterstica mecnica es una cantidad que caracteriza el comportamiento de un material en respuesta a las fuerzas externas, o aplicadas. Algunas de las propiedades mecnicas ms utilizadas incluyen:La fuerza es una medida de la cantidad de fuerza de traccin por unidad de rea que puede soportar un material antes de que falle. Si la carga es pequea, un material dctil elsticamente se alarga y entonces despus de que la carga se libera el material relaja sin alargamiento plstico permanente o rendimiento. Nosotros podemos caracterizar la resistencia de los materiales mediante una prueba de tensin como se muestra en la figura 5.2. Probetas cilndricas se someten a cargas de traccin en mquinas de ensayo de calibrado.Fractura fracaso es cuando el material se separa. Los materiales frgiles se comportan elsticamente hasta que fractura. Materiales dctiles se comportan elsticamente; luego rinden plsticamente como la carga aumenta, hasta la fractura. El estrs es una medida de la intensidad de la fuerza por unidad de rea. un = P/A y tensin es una medida del alargamiento relativo, e-= -41, / k. Nos podemos ver estas cantidades en un diagrama de contra-tensin, como se muestra en la figura 5.3. Un material frgil se muestra como la curvaLAM Un material dctil se muestra como curva de OEBCD. La curva CE muestra que el material dctil elsticamente recupera de su deformacin plstica.Fuerza de produccin, Sy es la tensin de traccin en el cual un material genera.ltima fuerza extensible es la mayor tensin extensible que puede soportar un material. Tambin se llama resistencia a la traccin y se denota como Sat

Figura 5.2 A prueba de tensin utiliza a muestras de tamao estndar para determinar la cantidad de tensin necesaria para producir una cepa determinada en un material.

Figura 5.3 diagramas de tensin-versus-tensin para materiales frgiles y dctiles.Fuerza de esquileo es la mayor tensin que puede soportar un material bajo torsin antes de que cede o fracturas.Resistencia a la compresin es una medida de la cantidad de fuerza de compresin por unidad de rea que puede soportar un material antes de que falle. Los materiales frgiles son dbiles en tensin con respecto a materiales dctiles. Sin embargo, cuando materiales frgiles son sometidos a cargas compresivas, su resistencia a la compresin es ms grande que su resistencia a menudo dos o tres hora.Rigidez es la resistencia al estiramiento, flexin o torsin cargas. Rigidez se mide por el mdulo de elasticidad (E), que es la pendiente tangente de la curva del stress-versus-strain.Ductilidad es la capacidad de un material para deformarse plsticamente. Se mide por el alargamiento por ciento o porcentaje reduccin en rea.Dureza es la capacidad de un material para deformarse plsticamente antes de fracturamiento. Se mide por el mdulo de la dureza.Dureza es la capacidad de un material para resistir indentacin superficial localizada o deformacin. Se mide por el nmero de dureza Brinell (BHN).Resistencia a la fatiga es la capacidad de un material para someterse a una serie de cargas cclicas sin fracturar. Una medida de la resistencia a la fatiga es el lmite de resistencia, que es la tensin en el cual los aceros fracturan cuando recibe 1 milln de ciclos de carga.Resistencia de fluencia es la capacidad de un material de resistir estiramientos mientras que bajo cargas durante largos perodos de tiempo a temperaturas elevadas. Se mide por la cantidad de estrs que provoca la ruptura dentro de 1.000 horas en la temperatura elevada.Fuerza de impacto es la capacidad de un material para absorber los choques dinmicos repentinos oImpactos sin fracturar. La prueba Charpy o Izod se utiliza para medirFuerza de impacto (ft-lbs).Coeficiente de friccin es una medida relativa de la cantidad de la fuerza de friccin entre dos superficies. Es igual a la proporcin de la fuerza de friccin dividida por la fuerza normal a la superficie.Coeficiente de desgaste es una medida de la cantidad de remocin superficial debido al roce y deslizamiento.Propiedades mecnicas se muestran una variedad de materiales en la tabla 5.1.Tabla 5.1 propiedades de los materiales representativosClaseMiembroCalor tratarElstico mdulo MPSIResistencia a la traccin fuerza KPSIRendimiento fuerza KPSIAlargamientoExpansinCoeficientes de densidad de dureza.BHN lb/in3 104 F

Aluminio10.50.112

2014recocido27141845

2014T4624220105

295T432168.5

356' 1'633243.5

Cobre17.50.329.4

C85200381335

086200954820

03200351820

Magnesio6.50,06514.5

AZ91B-F34233

Nquel300.37

Hastelloycomo-cast1346752

Inconel 600recocido964145

Acero

1020recocido3057.342.836.51110.286.7

4340recocido3010868.5222170.286.3

304Arecocido27.58340600.288

Titanio16.50.164.9

Ti-35A352524

Ti-65A655518

Cinc0.24

AG40A411082

ZA-12fundicin57462117

5.3 LAS PROPIEDADES FSICAS DEUna propiedad fsica es una cantidad que caracteriza a la respuesta de un material a fenmenos fsicos, que no sean las fuerzas mecnicas. Propiedades fsicas de materiales representativos se muestran en la tabla 5.2. Algunas de las propiedades fsicas ms utilizadas incluyen (ASM, 1997):Densidad es la cantidad de materia por unidad de volumen. La densidad es directamente proporcional al peso. Dos medidas de densidad son la densidad de masa y densidad.Coeficiente de expansin trmica es una medida de la cantidad de un material se alarga en respuesta a un cambio en su temperatura.Punto de fusin es la temperatura a la cual un slido cambia a lquido. Es una medida de la capacidad de un material para tolerar temperaturas elevadas.Calor especfico es la cantidad de calor necesario para aumentar la temperatura de una unidad de masa de 1 grado.Resistencia a la corrosin es la capacidad de un material para resistir la oxidacin, ataque qumico directo o degradacin de la superficie por las corrientes galvnicas.Conductividad trmica es una medida de flujo de calor a travs de una superficie, por unidad de superficie, por unidad de tiempo, por unidad de espesor, por cada grado de diferencia de temperatura.Conductividad elctrica es una medida de la capacidad de conducir la electricidad. Es igual al cociente de la corriente elctrica a la diferencia del voltaje dado.5.4 MATERIAL CLASESLa tabla peridica se enumeran 103 elementos. Sin embargo, una gran cantidad de materiales es posible cuando estos se combinan en distintas proporciones como compuestos.Tabla 5.2 propiedades fsicas de materiales representanteUnidades de propiedad caracterstica del comportamientoFuerza fuerte, la dbil fuerza mxima MPa (ksi)Fuerza de produccin entonces plstico elstico fuerza elstica MPa (ksi)Mdulo flexible y rgida de la rigidez de la elasticidad MPa (Mpsi)Ductilidad dibuja, forma fcilmente % elongacin, reduccin del rea % adimensionalResiste la dureza superficial sangra Brinell no. MPa (ksi)Resistencia a la corrosin resistente a productos qumicos, serie galvnica actividad de oxidacinResistencia a la fatiga perdura muchos ciclos de carga lmite de resistencia MPa (Mpsi)Conductividad realiza, asla termal (Btu/hr)/(F-ft),Mutuas elctricosTiempo de fluencia resistencia dependiente de estiramiento fuerza del arrastramiento MPa (ksi)Impactos resistencia, cargas de impacto Charpy energa N-m, (ft-lbs)Densidad pesada, ligera masa densidad kg/m3, (babosas/ft3)Peso densidad N/m3 (lb/pie3) Tolerancia a la temperatura ablanda o funde con facilidad punto de fusin grados C. FGran parte del esfuerzo de materiales cientficos e ingenieros se centra en la bsqueda de recetas determina que producen compuestos que exhiben el tipo correcto de estructura molecular, resultando en el perfil de propiedades.Materiales de ingeniera se dividen en un cuatro categoras principales: metales, polmeros, cermica y materiales compuestos. Otros materiales incluyen compuestos orgnicos tales como madera y piedra. Si definimos estas categoras como "familias", similares a Ashby (1999), entonces cada familia incluye un nmero de subfamilias que tambin incluyen clases y subclases. Echemos un vistazo a la familia de los metales enFigura 5.4.

Figura 5.4 Material familias, subfamilias y clasesLos metales pueden dividirse en subfamilias de metales ferrosos y no ferrosos. Metales ferrosos contienen cantidades significativas de hierro. Las clases de metales ferrosos son de hierro fundido, acero al carbono, acero de aleacin y acero inoxidable. Dentro de la clase de acero al carbono, sin embargo, hay un par docena subclases concretas. La subfamilia de los termoplsticos, por ejemplo, se puede dividir en clases incluyendo: ABS, acetal, acrlico, nylon, policarbonato, polietileno, polipropileno, poliestireno y vinilo. Y dentro de cada uno de estos son decenas de subclases que representan los muchos compuestos diferentes o recetas. Sin embargo, tenga en cuenta que los materiales de la misma familia comparten una serie de propiedades: Metales. La familia de los metales de los materiales puede ser descrita como dctil, fuerte, rgido, elctricamente conductivo, trmicamente conductivos, resistente a la fatiga, resistentes a la fluencia, resistente a los choques, pesado o masivo, resistentes a la temperatura, semiduro, pero no muy-resistente a la corrosin.Polmeros. La familia de polmeros de los materiales puede ser descrita tan fuerte flexible, elctricos y trmicos aislantes, no resistentes a la fluencia, resistente al impacto, peso ligero, sensibles a la temperatura, suave y resistente a la corrosin.Polmeros termoplsticos pueden ser suavizadas por calefaccin repetidamente y endurecidos por enfriamiento. Polmeros termoestables configurar de forma permanente por calentamiento y curando asi.Cermica. La familia de cermica de materiales puede ser descrita como incompression fuerte, dbil en tensin, frgil, rgido, aislantes elctricos y trmicos, no temperatura resistente al impacto, peso mediano, muy tolerante, muy dura y resistente a la corrosin.Composites. La familia de compuestos de materiales es mezclas heterogneas de resinas de polister o epoxi y fibras hechas de materiales como vidrio, carbono, Kevlar, fibras y metales. Pueden ser rgida, fuerte, ligero, no conductoras y moderadamente resistente a la corrosin. Sin embargo, son sensibles a la temperaturaOtros. Otros materiales incluyen gafas, maderas, cuero y otros materiales naturales como algodn, seda, corcho, concreto y camo.Se presenta un Resumen de propiedades del material tpicos de familia Material enTabla 5.3. Tabla 5.3 aproximada las propiedades del Material por familia MaterialCaractersticasMetalesCermicaPolmeros

Fuerzafuertefuerte C, dbil Tdbil

Fuerza elsticamuyalgunosalgunos

Rigidezmuymuyflexible

Ductilidaddctilfrgil

Durezamediodurosuave

Resistencia a la corrosin resistencia a la fatigaBueno pobrebuenaExcelente

Conductividad (calor/elctrico)conductoraisladoraislador

Resistencia a la fluenciabuenapobre

Resistencia al impactobuenapobrebuena

Densidadaltamediobaja

Tolerancia a la temperaturabuenaSuperpobre

5.5 MTODOS DE SELECCIN DE MATERIALES DESi una parte va a satisfacer sus necesidades de rendimiento funcional depende mucho de su geometra. La geometra depende el proceso de fabricacin elegido, que a su vez depende del material seleccionado. Sin embargo, hay muchos materiales factibles y procesos de fabricacin para elegir. Podemos acercarnos el problema de la seleccin del material mediante la investigacin y mtodos de calificacin.Mtodos de cribado. Cuando usamos el primer acercamiento de materiales (Dixon y Poli, 1995), nos eliminan materiales que no satisfagan los requisitos funcionales de la pieza. Es decir, comparar informacin de aplicacin de la especificacin de diseo de ingeniera a las propiedades mecnicas y fsicas de las clases de material. Normalmente se incluyen criterios con respecto a la naturaleza de las cargas aplicadas y el entorno operativo. Esta proyeccin se eliminar una serie de clases materiales inviable. Los restantes materiales pueden o no pueden ser aceptables en algunos procesos de fabricacin. Para reducir los procesos viables an ms, sin embargo, hacemos una proyeccin secundaria, teniendo en cuenta la informacin sobre la pieza, incluyendo: la complejidad geomtrica de la pieza, el volumen de produccin y tamao de la parte. Como descubriremos en el siguiente captulo, ciertas formas no son compatibles con algunos procesos. Complejidad geomtrica se refiere al tipo y nmero de caractersticas, incluyendo: taladros, muescas, jefes, simetra rotacional, cavidades cerradas y uniformidad de paredes y/o cortes transversales. Asimismo, algunos procesos no son factibles cuando se produce alguna parte ms grandes o cantidades de produccin.Cuando usamos el mtodo de fabricacin-procesos-primero, primero descartar que no va a satisfacer parte de consideraciones, incluyendo procesos de fabricacin: pieza del tamao, las cantidades de produccin o complejidad geomtrica. Los restantes procesos viables sern compatibles con algunas clases de material. Tenemos ms pantalla estos mediante la comparacin de las propiedades del material a los requerimientos de EDS. Cualquier enfoque conducir al mismo subconjunto de clases materiales y proceso de fabricacin compatible ya que estamos haciendo sucesivas eliminaciones o proyecciones basadas en los mismos criterios. 5.4 tabla enumera la informacin pertinente considerada para cada enfoque. Examinaremos los procesos de fabricacin en el prximo captulo.Tabla 5.4 aplicacin y parte informacin considerada durante la Material- o proceso-primera aproximacin a los materiales de investigacinMaterial primer acercamientoEnfoque de proceso primero

Informacin de la aplicacin1. Las cargas aplicadasmagnitudnaturaleza cclica (fatiga)ritmo (lento, impacto)duracin (arrastramiento)2. Ambient condiciones de temperaturahumedad, humedadlquidos o vapores qumicosluz del sol (ULTRAVIOLETA)3. Realizacin (elec/therm)4. Seguridad e Informacin Legal (FDA, UL. etc.)5. CostoInformacin de la parte1. Volumen de produccin2. Tamao de la parte (general)3. Capacidad de forma (caractersticas)Jefe/depresin 1DJefe, depresin > 1D agujeroszonas retentivas (interno/externo)paredes uniformescruzar las secciones (uniformes/regulares) simetra rotacionalcavidades capturadas

EjemploPara nuestro diseo de motor rotatorio accionado cortacsped que decidimos utilizar ruedas, cada uno compuesto de un neumtico de goma instalado en el permetro exterior de un borde circular. Hacer un materiales preliminares de deteccin para el borde usando el primer acercamiento de materiales.Examinar la tabla 5.4 vemos que nuestras consideraciones primarias deben centrarse en cargas aplicadas, condiciones ambientales, conductividad, seguridad legal y coste.Llanta de la rueda tpica cortacsped se somete a cargas ligeras constantes, pero puede sufrir impactos frecuentes cuando choca con objetos, por ejemplo. Cermica es algo frgil y tiene una resistencia pobre impacto, dejando los metales, polmeros y composites.Condiciones ambientales incluyen significativa luz solar, las temperaturas del aire moderada pero alta humedad, agua salida y ataque qumico fertilizante. Por lo tanto, las clases de metales ferrosas y no ferrosos sera aceptables, junto con resistentes ultravioletas polmeros y composites.Conductividad trmica y elctrica no es de gran importancia, as como seguridad o asuntos legales.Desde un punto de vista de costo, aceros al carbono y aluminio aleaciones parecen ser menos costoso.Vamos a discutir los procesos de fabricacin de deteccin para este ejemplo en el captulo 6.Mtodos de calificacin/Ranking. Para refinar nuestras elecciones materiales, tambin podemos tarifa o su desempeo relativo utilizando ndices de material, segn lo propuesto por la filaAshby (1999). Mayor parte realiza una funcin mecnica bsica como un eje que transmite un par o un soporte de apoyo a una fuerza. Requisitos funcionales se pueden relacionar directamente con las fuerzas y momentos que causan tensin, compresin, flexin de la viga y columna de pandeo. El rendimiento de la parte tambin depende de su geometra y sus propiedades de los materiales. Incorporar las relaciones analticas de las Ciencias de la ingeniera, las funciones de rendimiento pueden obtenerse en forma:

Donde el desempeo, p, depende de los requisitos funcionales, los parmetros geomtricos, F, G y las propiedades del material, M.EjemploDesarrollar un ndice de material para una columna de soporte cilndrico barato.Queremos minimizar el costo total C que es una funcin del peso W y los costos por unidad de peso Cm. El peso es una funcin de densidad p, longitud l y rea de seccin transversal A como resultando en

Ahora tenemos que considerar una restriccin que no la hebilla de la columna. ecuacin para una columna cuyo momento de inercia de rea, longitud 1, la carga P ser menor que la carga crtica de pandeo P. como

Es el momento de inercia de rea de un cilindro

Podemos sustituimos la ecuacin (5,6) y (5,5) a obtener (5,3)

Un ndice material M, para la columna barata puede ser definido como

Materiales que tienen valores de ndice de MI ms altos sera menos probables que los materiales con valores ms bajos de la hebilla. Podemos ver que para materiales igualmente precio, materiales ms rgidos y menos densos son mejores.EjemploDesarrollar un ndice material para una barra de bajo costo en tensin.Minimizar el costo C, dado los costos por unidad de peso Cm. El peso es una funcin de rea, longitud 1 y densidad p como

Factor en una restriccin para que la barra no cede debido a las tensiones normales como

La ecuacin de rendimiento resultante se convierte en

Un ndice material M, para un bar barato puede ser definido como

Por ejemplo vamos a comparar material A cuya fuerza, densidad y costo son1.000 MPa, 7.800 kg/m3 y $1/ kg respectivamente, al material B cuya fuerza, densidad y costo son 300 Mpa, 2.800 kg/m3 y 3 dlares/kg.M2, 1 = 1000 4(1)(7800)) = 0.128 M25 = 3001((3)(2800)) = 0.036Materiales que tienen mayor ndice M2 sera ms fuerte y menos costosas. Por lo tanto, vemos que el material A es casi 3 veces ms eficiente que material B.Trazar el mdulo de Young E versus costo/volumen relativo CR p en un cuadro de seleccin de materiales proporciona una comparacin grfica de diversos materiales, como se muestra en la figura 5.5. Fuerza versus costo/volumen relativo se muestra en la figura5.6. un desarrollo exhaustivo de este mtodo, incluyendo muchos ejemplos, se presenta en Ashby (1999).

La seleccin del Material grfico-mdulo de figura 5.5 versus costo/volumen. (Reimpreso de materiales (5.13) seleccin en diseo mecnico, M. F. Ashby, Copyright 1999, con autorizacin de Elsevier Ciencia.)EjemploFigura 5.5 se utiliza para determinar cuales polmeros de ingeniera son las menos rgidas y tienen un costo relativo por unidad de peso es ms bajo que el de nylon.Examinando la figura encontramos que el PP, HDPE, LDPE y PVC tienen costos relativamente inferiores a las medias. Sin embargo, el cloruro de polivinilo (PVC) y polietileno de baja densidad (LDPE) estn menos rgido (ms pequeo mdulo, E) de los cuatro.

. Figura 5.6 Seleccin del Material grfico de resistencia versus costo/volumen. (Reimpreso de materialesSeleccin en diseo mecnico, M. F. Ashby, Copyright 1999, con el permiso de Elsevier Science).EjemploUtilice figura 5.6 para determinar cabrestante de las aleaciones de ingeniera que tienen fuerza de produccin de al menos 500 MPa. De estos, que son los ms caros por unidad de peso?Examinando la figura se encuentra que las siguientes aleaciones que son lo suficientemente fuertes: acero, hierro fundido, aceros, aceros inoxidables (SS) y tungsteno (W) aleaciones. Adems, encontramos que el tungsteno es ms caros, luego acero inoxidables aceros, aceros suaves y el menos costoso de hierro fundido.Utilizamos mtodos de deteccin y clasificacin para ayudarnos a reducir nuestras opciones de material durante la fase de diseo de configuracin. El proceso general de evaluacin y calificacin se muestra en la figura 5.7. Utilizando el enfoque de materiales primero, o el enfoque de los procesos de fabricacin-primer, examinamos la idoneidad y la compatibilidad de materiales alternativos y los procesos de fabricacin. Los restantes materiales y procesos de fabricacin pueden luego ser clasificados, utilizando el mtodo de calificacin ponderada, discutido en un captulo anterior. Como procedemos de proyeccin a travs de la evaluacin, vemos que disminuye el nmero de materiales y procesos (mostrada por el ancho decreciente de la flecha). La resultantes "mejores" materiales y procesos de fabricacin se recomiendan para el anlisis y la evaluacin que se produce en la fase de diseo paramtrico discutida en el captulo 8.

Figura 5.7 seleccin y evaluacin de materiales.5.6 RESUMENFuncin del producto, la geometra, propiedades de los materiales y procesos de fabricacin son interdependientes.Propiedades mecnicas caracterizan el comportamiento de un material en respuesta a las fuerzas externas o aplicadas.Propiedades fsicas incluyen: conductividad elctrica y trmica, resistencia a la corrosin, capacidad calorfica, expansin trmica y la friccin.Las familias ms importantes de los materiales son metales, polmeros, cermica y materiales compuestos.Material y proyeccin del proceso de fabricacin se pueden hacer utilizando el enfoque de materiales primero o el mtodo de fabricacin-proceso-primero.Materiales seleccionados pueden ser clasificados usando funciones de rendimiento.