CIENCIA DE MATERIALES

Especifica ci6n I Metales

para fa aplicaci6n, P I ' o Imeros

Ceram icos

Compuestos

Qufmica

Electroqufmica

PROCESO DE SELECCI6N DE MATERIALES

tienen participaci6n

Forja

Fundici6n

Soldadura

el

ANAuSIS DE COSTOS

Ing de Procesos

Ing. Industrial

Compra

Conformado en caliente Costo del cicio de vida

Conformado en frio

Mecanizado

Moldeado

Sinterizado

Tratamiento Ttkmico

8-325

ASEGURAMIENTO DE LA CAUDAD

Inspecci6n

Estadfstica

Con fia bilida d

Prueba de campo

Cliente

OTROS

Mercado

Jurfdica

Ambiente

· Dis

TABLA 53. TEMAS FUNDAMENTALES EN EL AREA DE MATERIALES

III W ~ U W

c cu E Itl X w

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C .-

TIPOS DE MATERIALES DE INGENIERIA * * 8

ENLACE AT6MICO: Clasificacion de los materiales en funci6n del tipo de enlace, estructura at6mica * * 10

ESTRUCTURA CRISTALINA: estructuras meU\licas, ceramicas, polimericas * * 16

DEFECTOS CRISTALINOS: puntuales, lineales, de superficie * * 13

DIAGRAMAS DE FASE: solubilidad en el estado s61idO, la regia de la palanca * * 13

CINETICA DE LAS TRANSFORMACIONES DE FASE: transformaciones con y sin difusion, templabilidad, endurecimiento por precipitacion, tratamientos termicos

* * 19

METALES: aleaciones ferrosas, aleaciones no ferrosas, propiedades mecanicas de los metales * * 18

CERAMICOS: materiales cristalinos y no cristalinos, propiedades 6pticas Y mecanicas de los ceramicos * * 15

POLiMEROS: clasificaci6n y comportamiento mecanico y termico * * 15

MATERIALES COMPUESTOS: papel de la fibra y la matriz, anisotropia del material compuesto apJicaciones * * 13

I

CORROSI6N * * 14

DESGASTE * 2

FRACTURA 5

I

SELECCI6N DE MATERIALES: comportamiento, propiedades, (para metros de disei'lo.. en ingenieria) * * 19

Analisis

* EI 100% de las universidades tienen como actividad espedfica la seleccion de materiales con base en el comportamiento y las propiedades.

* Solo el 10% de las universidades tienen incluido el desgaste dentro del componente obligatorio de los materiales. Con este resultado este tema, siendo i mporta nte, puede ser tra bajado dentro de electivas, linea 0 cursos de educacion continuada de la Escuela de Materiales. Igual sucede con el tema de fractura para el cual el 26% de las universidades 10 incluyen dentro del componente obligatorio.

* Dada la creciente sofisticacion y diversidad de materiales, cada vez es mas difkil para el disenador tener amplitud y profundidad acerca de las diferentes gamas de materiales. En ese sentido es necesario que el Ingeniero Mecanico adquiera los conocimientos basicos sobre las familias de materiales (su estructura, propiedades y comportamiento) que Ie permitan la seleccion mas conveniente en terminos de la calidad Que se desea lograr y de la economia. Por esas

110 Troncales curriculares par carreras de pregrado en biologfa, matematicas, qufmica, ing. Mecanica, ing. Electrica, ing . Qufmica, ing. Industrial: Universidades de 105 pafses del convenio Andres Bello. Santa Fe de Bogota, 2000.

111 Clasificaci6n por consenso de 105 referentes internacionales; cantidad de universidades que tienen explicito el tema

B-326

razones se tome la decision de trabajar en los 2 cursos de 4 horas, los materiales al nivel de la ciencia de materiales, con practicas de laboratorio para verificar los conceptos teoricos; en este sentido se pudo demostrar en el numeral 4.2.7, que en Materiales el 71 % del tiempo presencial 10 dedican al trabajo teorico, el 10% en ta"eres de resolucion de problemas y el 19% en practicas de laboratorio.

FIGURA 92 Perfil de formacion en el area de Materiales. ... La primera columna representa la sUbdivisi6n de cada uno de los resultados del Abet aplicables a esta area y la primera fila representa los niveles cognoscitivos a los que sellega en cada atributo planteado

...0 c: -0

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MATERIALES E Q)

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L.. '" '" 10 10CI'" U 10 ... :J Perfil de objetivos de aprendizaje 0 C. u '" Q) '" :::J L..-;.., ... 0c: E '/0.. '­... c: 10

0 0 c. c: 10Cl ... > o::.r. U U « « III w >

A2

B

lIWltilli..it M..iIJ.ru.. ~ la amplia variedad de mater iales de ingenieria que Ie pe rm iten al ingeniero tomar dec isio nes acertadas respecto a la seleccj6n del tipo de material para una aplicaci6n dada, con base en los requisitos de dlseilo, el proceso de fabricaci6n la estructura interna y las propiedades

Disei'la y conduce pnlcticas de laboratorio para el ensayo de materiales con base en toknicas experimentales especfficas y normas internacionales. Analiza e Interpreta los datos .

0 Trabajo en equipo

E3

E8

Pes.c.LJM y f'illirulll~ los problemas de ingenieria que involucran la selecci6n de materiales, Identifica y ~ las alternativas posibles . Beconoce las ventajas y desventajas de cada alternat i va y A.11~li.li'- y SJiI.~rul. las soluciones potenciales

l..m!ka. la manera como se aplican los conceptos te6ricos en la solucion de problemas pn\ct icos. 'i.lI.J..Q.r.l!. y acepta las limitaciones del uso de conceptos teor l cos evidenciados por la realidad pnlctica

E9 Sabe cuales fuetes debe ~ para ~Q.iliu. la informaci6n (principios y caracteristicas de equipos, dispositivos e instrumentos de verificacion)

ElO Predice resultados (propiedades, proporci6n de fases, templabil idad) a part i r del conocimiento de los datos tecnicos de l os proveedores y certificados de calidad

El2 Desarrolla criterlos con base en fundamentos te6ricos adquir idos con los cuales se procede a evaluar las soluc l ones propuestas

El5 C.lH!lI21li.£ y Coot r asta las solu ciones planteadas y Seleccio oa mejor con base en el grupo de cri terios desarrollados

la

El6 ~.~..!lJjl_ la alternativa elegida; Ul..I:.9mi eo d a y ~ la soluci6n.

F Comprende su responsab i lidad etica y profesional

Gl G3 G4 Comunica eficazmente po r escrito y en forma grMica

K Utiliza tecnicas m o dernas de i ng e n ieria, herramientas e instrumentos de med id a

B-327

· Dis

TABLA 54. Descripcion detallada del perfil del area de Materiales

ATRIBUTO. Las letras corresponden a los 11 resultados del criterio 3 del Abet. Los numeros que acompanan a las letras corresponden a los atributos desarrollados para los resultados citados.

CATEGORiA. Corresponde a los seis niveles cognitivos de la taxonomia de Bloom: 1. Conoclmiento, 2. comprension, 3. Aplicaci6n, 4. AnalisiS, 5 Sintesis, 6. Evaluacion y 7 el nivel de Valoracion del dominio afectivo.

o .... < MATERIALES I- a: ;: ~ Descripcion detallada de los atributos de aprendizaje en las :i ~ diferentes cate orias co noscitivas en la de valoracion ~ ~ AI concluir el area el estudiante:

Tiene una vision global de una amplia variedad de materiales (metales, polimeros, ceramicos y compuestos), los Identifica y los Clasifica teniendo en cuenta sus posibilidades tecnicas, los factores economicos, las exigencias establecidas por la aplicaci6n y los procesos de manufactura. Describe, Identifica y Aplica los principios fundamentales de la ciencia y la ingenieria de materiales para Explicar la naturaleza y el comportamiento mecanico, electrico y quimico de metales, polimeros, ceramicos y compuestos en aplicaciones particulares de ingenierfa. Analiza, Cheguea y Valora la relaci6n entre la estructura, el procesamiento, el comportamiento y las propiedades de los materiales de ingenieria (metales, polimeros, ceramicos y compuestos); con base en ello Identifica, Define y Especffica los criterios necesarios para Ilevar a cabo la selecci6n de los materiales mas apropiados en la tecnologia moderna. Comprende el significado de los materiales en la tecnologia actual. Define, Describe, Distingue e Inspecciona en forma global las diferentes clases y caracteristicas generales de los materiales utilizados en ingenierfa, con base en la naturaleza de sus enlaces, su estructura at6mica, su estructura cristalina (y

", no cristalina) y sus propiedades (fisicas, mecanicas, quimicas). N I1"1, Describe los conceptos basicos de rigidez, dureza, tenacidad, ductilidad, fatiga y « N resiliencia

...;- Identifica, Define y Especifica los criterios y factores que se deben tener en cuenta para lIevar a cabo una clasificacion de los materiales Identifica los criterios de empleo de un material para una aplicaci6n determinada y las aplicaciones ingenieriles en las distintas areas industriales. Valora la importancia de una buena comprension de las propiedades flsicas y mecanicas de los materlales en la perspectiva de su utilizaci6n en la practica industrial Selecciona el material mas apropiado para una aplicacion dada con base en los requisitos de disel'\o, el proceso de fabricaci6n, la estructura interna, y las pro pi ed a d es. Interpreta los diagramas de fases y Deduce a partir de ellos la estructura Describe los tipos de imperfecciones cristalinas (puntuales, lineales y de superficie) y Explica la influencia que estos tienen sobre las propiedades fisicas y mecanicas de los sistemas ferrosos. Identifica, Compara y Clasifica la relacion entre la seleccion de un material y los resultados. Especifica adecuadamente los materiales co-n base en normas internacionales y define claramente su estado de entrega. Evidencia 0 Comprueba experimentalmente la relacion entre las propiedades

1"1 I macroscopicas y la estructura microscopica de los materiales. EvLclencia el a:: IN: efecto de los tratamientos termicos y la deformaci6n plastica en los materiales

..... metalicos. Identifica los diferentes materiales sinteticos, ceramicos y compuestos.

B-328

Identifica y Aplica diferentes tecnicas experimentales y las normas internacionales para la determinacion cuantitativa y/o cualitativa del comportamiento real del materiales (tracci6n, flexion, fatiga, tenacidad, resiliencia, dureza), la identificacion y medicion del tamano de los defectos en las piezas (control de calidad), el reconocimiento de microestructuras. Identifica el estado de entrega de un material metalico a partir de la medici6n de sus propiedades mecanicas y de su estructura cristalina Disena, Programa y ReaJiza

M ciclos de tratamiento termico. Inspecciona los tipos y tamafios de impurezas N.. aceptables en un material de ingenierfa.

a; ..... Reconoce las herramientas conceptuales y fisicas para lIevar a cabo el disefio de los ensayos de laboratorio; Identifica y Selecciona las variables a ser probadas, los datos que deben ser considerados, los equipos y los aparatos de medida para la realizaci6n de la practica; 8..Q.llll y eSQecifica las restricciones y establece suposiciones para el desarrollo de la pr,ktica; esta en condiciones de construir hipotesis relacionadas con el problema, formular alternativas de evaluaci6n y control del experimento y de predecir las incertidumbres experimentales; recurre a diferentes fuentes para documentarse acerca del experimento. Acepta las limitaciones de los ensayos y de los instrumentos para proporcionar

"­ informaci6n precisa Es conciente de los errores provenientes de la instrumentaci6n, del factor

M humane y del ambiente. Esta en capacidad de Utilizar tecnicas de medida[(l "" apropiadas y modernas de adquisicion de datos . Utiliza herramientas como tablas, graficos, esquemas etc para facilitar elM

M[(l analisls de los datos y la presentaci6n de los resultados en general. Identifica como relacionar los resultados 0 diferir de la teorfa 0 de resultados previos. Esta en capacidad de verificar y validar los resultados experimentales,

10 de cuestionarse si las restricciones se mantienen tanto en la realidad como en

III el ensayo. y es capaz de relacionar y crear una conexion entre la propiedad

VV medida y las variables. Adicionalmente, Interpreta los resultados frente a las[(l M suposiciones y restricciones establecidas. Evalua la exactitud y precisi6n de los resultados.

"- Evalua como los resultados pueden ser usados para tomar una decisi6n y reconoce las limitaciones del experimento. Identifica, Formula y Soluciona problemas de manejo y seleccion de materiales

M para un diseno nuevo 0 la sustituci6n del material de un diseno existente: M ~ Describe y Entiende los problemas de ingenieria que involucran la selecci6n del UJ "" material, Identifica y Lista las alternativas posibles . Reconoce las ventajas y.....

desventajas de cadla alternat!va y Analiza y Selecciona las soluciones potenciales.

"- Indica la manera como se aplican los conceptos te6ricos en la soluci6n de CXl M~ problemas practicos. Valora y acepta las limitaciones del uso de conceptos UJ ~~ .• teoricos evidenciados por la realidad practica

M Sabe cuales fuetes debe utilizar para recopilar la informaci6n relacionada con 01 ""~ los principios y las caracterfsticas de los equipos y dispositivos con los que se UJ .....~ realizan los diferentes tratamientos termicos y pruebas de materiales y los

instrumentos para lIevar a cabo la verificaci6n de la calidad. o M Esta en capacidad de predecir los resultados (Ej. aproxlmacion de las ~ ""~ propiedades) a partir del conocimiento de los datos tecnicos de los proveedores

y de los certificados de calidad. Desarrolla un grupo de criterios con base en los fundamentos teoricos adquiridos con los cuales se procede posteriormente a evaluar las alternativas propuestas

V Utiliza el conocimiento, la informaci6n y las habilidades para Comparar yIII ..... M Contrastar las soluciones planteadas y Selecciona la mejor con base en el grupoUJ ""~ de criterios desarrollados.

Ilustra en forma escrita la alternativa eleg i da a traves de un documento en el10 10 ..... que recomienda y explica la sOluci6n. Proporciona informacion detallada de la IIIUJ soluci6n recomendada.

Comparte responsabilidades con otros miembros de equipo. Demuestra V

M compromiso con los objetivos del equipo. ~ otros miembros del equipo en0 sus roles asignados. Es flexible y sensible con otras necesidades. Da retroaJimentaci6n especifica y constructiva a otros miembros del equipo. Comenta apropiadamente los balances negativos con los positivos . SolicitaIII

M0 retroalimentaci6n de otros. Evita un lenguaje critico 0 comentarios desagradables cuando se hace retroalimentacion

8-329

r-.. Estructura ideas claras V co-nc i sas. Utiliza ejemplos especificos para transmitir o ideas.

f-:-::­~ Comparte informaci6n con los demas. Suministra informaci6n a tiempo.

f-' ­

~ Usa Iluvia de ideas V otras tecnicas de generaci6n de ideas. Participa en el o desarrollo de ideas.

r: Toma decisiones basadas en los hechos en lugar de "senti res" 0 intuici6n . No se ... apresura a sacar conclusiones. Estimula a los miembros de equipo para apovar o las decisiones

r-- I") Cuenta con todos los m iembros del equipo antes de finalizar las decisiones. N Consulta la opini6n de los miembros. Escucha las opiniones V sentlmientos de ... los otros miembros del equipo. No presiona a otros para tomar las decisiones. o Determina con precisi6n cuando usar consenso para la toma de decisiones V

cuando no. l-

I") Establece las tareas prioritarias. Maniflesta claramente las expectativas con ... respecto al funcionamiento del equipo . Mantiene el equipo enfocado. Registra ~ hitos V logros

LJ) Termina los compromisos. Es puntual para las reuniones V citas. No cr i tica a ... otros a sus espaldas. Es flexible V se adapta a las exigencias de situaciones V o restricciones. Mantiene el equillbrio apropiado entre escuchar V hablar.

Recopila datos para apuntar con precisi6n a los problemas Analiza los ~ v problemas objetivamente. prueba las suposiciones, ideas subvacentes,

posiciones 0 declaraciones Respeta las diferencias en estilo, cultura, experiencia V Conocimiento.

;;;- Permanece imparcial cuando d i screpa con otros. Mantiene una perspectiva ... neutral cuando resuelva diferencias entre otros. es cooperativ~ V abierto con los :: demas. Ve los problemas como asuntos del equ i po no como cosas que afectan a N una 0 dos personas. Comprende los sentimientos e intereses personales de los ... otros miembros del grupo. Escucha atentamente a los otros sin interrumpir . 0' Muestra interes en 10 que otros estan diciendo. Es receptivo a la ... retroalimentacion V a la critica de otros. Comprende otras reacciones de IX) r-.. retroalimentaci6n V critica. Se siente bien al expresar las alternativas de los r-.. puntos de vista . Es abierto a nueva informaci6n e ideas. Da apertura a nuevas It> ideas. Se siente c6modo al enfrentarse a problemas abiertos . Estimula el LJ) pensam iento analitico simple. ~ las ideas V los puntos de vista de otros. v Celebra los logros individuales V del equipo. Se siente seguro al atender varios I") asuntos al mismo tiempo. Apova la direccion compartida entre los miembros del ~ equipo. Trata a otros con cortesia V respeto. Transmite entus iasmo V.Q!1.QYQ a I

o otros, sobre todo cuando el equipo esta bajo tension. "No senala" 0 culpa a otros cuando las cosas van mal. Comparte la responsabilidad Comprende las responsabilidades eticas V profesionales: Defiende la decision

;- et i ca tomada con el apoVo de componentes verdaderos. Utiliza un sistema ro personal de valores para retar a otros a usar un c6digo profesional de etica

r-.. durante la toma de decisiones. EI usuario cuestiona la decision sola mente ~ basado en los hechos confrontados con los impactos eticos que la decision puede u.. tener en el individuo, la compania V el publico. Utiliza un sistema personal de

valores para apovar las acciones. Acepta v/o cuestiona las normas. Prepara V Realiza informes tecnicos utilizando convenciones, formatos V

LJ) grMicos para la presentaci6n de los resultados de las pruebas, los anal iS Is, la .... v opcion seleccionada v/o los estudios de verificaci6n. Analiza V Plantea 19 I") argumentaciones cientificas efectivas en el informe de trabajo; selecciona V usa

el estilo apropiado. Construye un argumento logico usando la evidencia como apov o .

;; Tiene confianza al utilizar la escritura V los graficos como herramientas de ...' r-.. comunicacioni Aprecia el rol que ellos juegan en su carrera academica V 19 profesional V los Respeta como herramientas de aprendizaje.

Resume V Reporta la informaci6n con precision . SelecCiona la informacionoN actualizada respecto a los grupos de materiales posibles para la materializaci6n de un elemento deter minado. Utiliza tecnicas de ingenieria, herramientas e instrumentos de medida

~ I") apropiados para adquirir la informaci6n necesaria respecto al comportamiento mecanico, fisico, quimico V electrico de los materiales.

A continuaci6n se presentan atributos adicionales y particulares de cada subarea.

8-330

15.6.4 Perfil de Formaci6n en la Subarea Estructura de los Materiales

EI conocimiento de las estructuras que conforman los materiales permite al Ingeniero Mecanico tener una vIsion amplia para interpretar el comportamiento y las propiedades de un material especifico. En la Tabla 53 se presenta la descripcion detallada del perfil.

TABLA 55. Descripcion detallada del perfil de la subarea Estructura de los Materia les

ATRIBUTO. Las letras corresponden a los 11 resultados del criterio 3 del Abet. Los numeros que acompaf\an a las letras corresponden a los atributos desarrollados para los resulta,dos cita,dos. CATEGORIA. Corresponde a los seis niveles cognitivos de la taxonomfa de Bloom: 1. Conocimiento, 2. comprensi6n, 3. Aplicaci6n, 4 . Analisis, 5 Sfntesis, 6. Evaluacion y 7 el nivel de Valoraci6n del dominio afectivo. r-r­

til, ­a L...., a :l 01 ..a QI...,L.

til AI concluir el area el estudiante:u Identifica las diferenc i as entre los metales, los polimeros y los cera micos, a traves de la naturaleza basica de sus enlaces. !:;;Iasifica los materiales en funci6n del tipo de enlace. Describe e identifica los diferentes tipos de estructuras de los solidos: cristalinas y no cristalinas. Describe e Identifica los tipos de imperfecciones cristalinas (puntuales, lineales y de superficie) y Exglica la influencia que estes tienen sobre las propiedades ffsicas y mecanicas de los sistemas ferrosos . E~J;1IQra todos los elementos que constituyen un diagrama de fases y reconoc!il la informaci6n util que se puede extractar de ellos y los principios que justifican su validez como herramienta de trabajo en el campo de los materiales .

Acegta las diferencias entre las proporciones de fases y composici6n, extractadas de los diagramas de equilibrio y las obtenidas en los materiales

:1.

r-­reales. Es conciente del efecto que tienen las imperfecciones en los materiales y de la dificultad de realizar estimativos cercanos a la realidad.

M Ensayos de laboratorio: identificacion microestructu ra I, determinacion de las-co proporciones de fases y constituyentes, tipos y tamanos de impurezasN - aceptables en un material de ingenierfa.r<

15.6.5 Perfil de Formaci6n en la subarea Comportamiento de los Materiales

EI estudio del comportamiento de los materiales y de las propiedades presentadas por estos son la base que Ie permite al Ingeniero Mecanico generar criterios para la seleccion del material adecuado para una aplicacion espedfica de construccion de elementos de maquinas y productos industriales; as! mismo, Ie permitira el conocimiento de tecnicas experimentales y normas internacionales para ensayo de materiales. En la Tabla 54 se presenta la descripcion detallada del perfil.

B-331

TABLA 56. Descripcion detallada del perfil de la subarea Comportamiento de los Materiales

ATRIBUTO. Las letras corresponden a los 11 resultados del criterio 3 del Abet. Los numeros que acompanan a las letras corresponden a los atributos desarrollados para los resultados citados. CATEGORiA. Corresponde a los seis niveles cognltivos de la taxonomia de Bloom: 1. Conocimiento, 2. comprensi6n, 3. Aplicaci6n, 4. An~lisis, 5 Sintesis, 6. Evaluaci6n y 7 el nivel de Valoraci6n del dominio afectivo. ,.--,---- ­

ro

01 ';:"-' 0 ::J 0\

.D Q)

'-,"-'I~ ~I AI concluir el ~rea el estudiante:

Relaciona las propiedades fisicas y mecanlcas de cualquier material s61ido con el tipo de enlace (prima rio 0 secundario) presente. Infiere las propiedades

M mec~nicas de los metales ferrosos a partir de la estructura cristalina. DescribeNI - los conceptos b~sicos de rigidez, dureza, tenacidad, ductilidad, fatiga, <{ ~ resiliencia y los utiliza para identificar el tipo de propiedad que se requiere en

.... un material de acuerdo a las necesidades especificadas para una aplicaci6n determinada . Describe, Identifica y Clasif i ca los diferentes tipos de aleaciones metalicas (ferrosas y no ferrosas), sus propiedades mecanicas y aplicaciones.

Identifica y Aplica las tecnicas experimentales y las normas internacionales para Mila determinaci6n cuantitativa y/o cualitativa de las propiedades fisicas,

1Xl1~ mecanicas, quimicas de los materiales de ingenieria. Identifica el estado de .... entrega de un material metallco a partir de la medici6n de sus propiedades

mecanicas y de su estructura cristalina.

15.6.6 Perfil de Formaei6n en la subarea Materiales no Metalieos

EI desarrollo tecnologico y la evolucion en la aplicacion de materiales no tradicionales Ie permiten al Ingeniero Mecanico contar con un espectro mas amplio de aplicaciones, en donde los materiales no metalicos resultan mas ventajosos en terminos de las propiedades requeridas y el costa de procesamiento, razon por la cual un conocimiento basico acerca de los plasticos, ceramicos y compuestos resulta fundamental para el disenador de maquinas y productos industriales. En la Tabla 55 se presenta la descripcion detallada del perfil.

B-332

TABLA 57. Descripci6n detallada del perfil de la subarea Materiales no Metalicos

ATRIBUTO. Las letras corresponden a los 11 resultados del criterio 3 del Abet. Los numeros que acompa'fian a las letras corresponden a los atributos desarrollados para los resultados citados. CATEGORIA. Corresponde a los sefs niveles cognitivos de la taxonomfa de Bloom: 1. Conocimiento, 2. comprensi6n, 3. Aplicaci6n, 4. Analisis, 5 Sfntesis, 6. Evaluaci6n y 7 el nivel de Valoraci6n del dominio afec~ivo. r--r-­

III ,­0 ... .... 0 ::::J 01 .c w ....... .... III AI concluir el area el estudiante:u<X:

Describe, Identifis;;a y ~Iasifica los diferentes tipos de materiales ceramicos, polimericos y compuestos, sus propiedades (ffsicas y mecanicas) y a pi ica-ci on es. Reiaciona la estructura cristalina de los ceramicos y la qui mica del vidrio con las

fYl propiedades ffsicas y mecanicas. Entiende la relaci6n entre los polimetros

N -N termoplasticos Y te rmoen d u reci bles. Relaciona las estructuras de los poifmetros<X: - termoplasticos con las propiedades termica y mecanicas. Entiende los conceptos..... de ia elasticidad de los cauchos y la visco elasticidad . Entiende cual es el efecto de los compuestos. Adquiere una comj2rension basica de los sistemas compuestos con matrfz polime.rica, matriz metalica y matriz ceramic.a.

15.6.7 Perfil de Formaci6n en la subarea Materiales Metalicos

Los materiales metalicos han sido la materia prima fundamental en el desarrollo y evoluci6n en la construcci6n de maquinas y productos industriales. Desde los comienzos de la producci6n industrial del acero, hasta los ultimos desarro~los en aleaciones especiales, los metales han proporcionado al ingeniero la alternativa principal ante los req ueri mientos de resistencia meca n ica y propiedades termicas y electricas, entre otras. Razon por la cual el conocimiento de caracteristicas y propiedades de los metales es fundamental para su selecci6n. En la Tabla 56 se presenta la descripci6n detallada del perfil.

B-333

T A BLA 58. D~scripci6n detallada del perfil del subarea de Materiales Meta,flcos

ATRIBUTO. Las letras ' corresponden a los 11 resultados del criterio 3 del Abet. Los numeros que acompanan, a las letras corresponden a los atrlbutos desarrollados para los r e su ltados citados. CATEG ORiA, Corresponde a los seis niveles cognitivos de la taxonomia de Bloom: 1, Conoc imi ento, 2. comprension, 3, Aplicacion, 4. AnaliSis, 5 Sintesis, 6. Evaluacion y 7 el ni v el de Valoraci 6 n del dominio afectivo, ,--­

ra 0 L. .... 0 ::J 0'1 .0 Ql ....L.

ra u.::t.

· Dis

M

""« "", .....

ec

AI concluir el area el estudiante: Identifica la microestructura de equilibrio de un material de composicion fija, a una temperatura determinada, a traves de la lectura de los diagramas de fase; adicionalmente, Calcula las proporciones de fases y constituyentes y su respectiva composicion a traves de la apllcaci6n de la regia de la palanca. Entiende la importancia de los tratamientos termicos sobre las propiedades de las aleaciones de ingenieria. Reconoce, Explica y UtiHza la relaci6n del perfil de temperatura con el tiempo necesario para obtener la microestructura deseada en un cicio de tratamiento termlco. Lee, Reconoce y Describe en un diagrama TTT las tra nsformaciones que dependen del tiempo (asociadas a la difusi6n) y las que no dependen del tiempo (mecanismo rapido de cizalladura) en el estado s6lido . Identifica, Describe y Aplica los conceptos de Templabilidad en el estudio de los materiales ferrosos. Identifica los diferentes tratamientos clasicos que se Ie ap lican a los materi al e s metalicos: r e cocido, normalizado, temple, revenido, tratamientos termoquimicos. Identifica l as diferentes microestructuras asociadas a lo s tratamientos termicos y en relaci6n con la composicion. Reconoce la relaci6n entre las microestructuras y las propiedades mecanicas resultantes en los diferentes tratamientos termicos. Disefia y Ejecuta ciclos de tratamiento termico de diferentes materiales m etalicos. Disena practicas para medir la temp la b ilidad.

B-334

Un ingeniero que realiza eficientemente el diseno de una pieza tiene en consideracion tres aspectos:

* EI Diseno de acuerdo a los requisitos funcionales impuestos sobre la pieza. En este se determinan las formas, las dimensiones y las propiedades que debe poseer el material y adem as una seleccion preliminar del proceso de fa bricacion.

* EI Diseno de la forma del ensamble. Si el ensamble se considera como parte del diseno, es posible simplificar las caracteristicas geometricas y/o dimensionales de las piezas comprometidas y se pueden evitar muchas dificultades potenciales y riesgos de calidad: Si el ensamble no es considerado, la manufactura encontrara la forma para ensamblar la pieza, pero se genera un costa indirecto del ensamble probablemente mayor y la calidad del producto se puede ver afectada.

* EI Diseno teniendo en cuenta los procesos de fabricacion. Los disenadores deberian prestar atencion a los posibles problemas en la manufactura asociados con el diseno para evitar costas adicionales innecesarios (10 ideal es que el diseno permita la simplificacion y estandarizacion de las operaciones de manufactura); adicionalmente

8-335

112

en el diseno para la fabricacion se cuantifica el costa de las piezas y esto posibilita el cambio de las decisiones relacionadas con los propositos del diseno, la seleccion de los procesos y la seleccion de los materiales de acuerdo al proceso y a la funcionalidad.

Dada la creciente sofisticacion y diversidad de las tecnicas de manufactura, cada vez es mas difici I evita r los costas de fabricacion innecesarios provenientes del diseno (es casi imposible para el disenador tener la amplitud y profundidad acerca de los varios procesos de

En la actualidad existe amplio afirmar que la Ingenierfa Concurrente (para lela

manufactura productos 112

).

el Ingeniero En

involucrados ese sentido

Mecanico es

con muchos necesario que

adquiera los

un consenso en 0

simultanea) es la forma mas eficiente de hacer ingenieria en un entorno cada vez mas competitivo, dado que se garantiza la calidad del producto, desde las primeras eta pas del diseiio, mediante la incorporaci6n de Ingenieros de Manufactura 0 de Produccion al equipo de diseiio; estos plantean dos aspectos fundamentales para p-roducir un diseiio eficiente : el Diseflo para el Ensamble ayuda a simplificar el producto y a cuantificar los costos del ensamble y la implementacion temprana del Diseflo para iii Manufilctura cuantifica el costo de las piezas y permite cambiar decisiones relacionadas con los propositos del diseiio y la seleccion de procesos y materiales.

o IZW W...I 111 10 I-I::E Cc( will CZ OW1-1> C~

~~ ZU ~~ ~i c(c( A.::E

~~ 1IIc( c(A. A.

I Concepto de Diseno I

-¥

I Diseno para Ensamble ~ .., Seleccion de Materiales y

Procesos + estimacion inicial ~ de costos para la manufactura

t

IMejor Concepto de Disenol

't

IDiseno para Manufactura j:::: t

PrototipoI j t

Producci6nI I

B-336

Sugerencias para simplificar la estructura f-'

del producto

Sugerencias para materiales y procesos f-

mas economicos

Diseiio de detalle para costos minimos de

manufadura