Universidad Pública de Navarra - Nafarroako Univertsitate Publikoa

Módulo/Materia

MTE / M33 Ingeniería Mecánica y de Materiales

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Descripción/Contenidos

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Competencias genéricas

CG1: Capacidad para la redacción, firma y desarrollo de proyectos en el ámbito de la

ingeniería industrial, que tengan por objeto la construcción, reforma, reparación,

conservación, demolición, fabricación, instalación, montaje o explotación de:

estructuras, equipos mecánicos, instalaciones energéticas, instalaciones eléctricas y

electrónicas, instalaciones y plantas industriales y procesos de fabricación y

automatización.

CG2: Capacidad para la dirección de las actividades objeto de los proyectos de

ingeniería descritos en el epígrafe anterior.

CG3: Conocimiento en materias básicas y tecnológicas, que les capacite para el

aprendizaje de nuevos métodos y teorías, y les dote de versatilidad para adaptarse a

nuevas situaciones.

CG4: Capacidad de resolver problemas con iniciativa, toma de decisiones, creatividad,

razonamiento crítico y de comunicar y transmitir conocimientos, habilidades y

destrezas en el campo de la Ingeniería Industrial.

CG5: Conocimientos para la realización de mediciones, cálculos, valoraciones,

tasaciones, peritaciones, estudios, informes, planes de labores y otros trabajos

análogos.

CG10: Capacidad de trabajar en un entorno multilingüe y multidisciplinar.

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Competencias específicas

CM7: Poseer los conocimientos y las capacidades adecuadas para la aplicación de la

ingeniería de materiales. Dominar las herramientas informáticas de simulación del comportamiento de los materiales

CM8: Poseer conocimiento aplicado de sistemas y procesos de fabricación, metrología

y control de calidad.

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Resultados aprendizaje

R1 · Plantear sistemas y realizar proyectos complejos sobre elementos y máquinas mecánicas, incluyendo selección de materiales, diseño tridimensional, simulación cinemática y la ingeniería necesaria para la fabricación.

R2 · Demostrar que ha adquirido los conocimiento suficientes en diseño mecánico, sistemas CAD 3D, ingeniería de fabricación e ingeniería de materiales que le capacite para el aprendizaje de nuevos métodos y teorías, y le dote de versatilidad para adaptarse a nuevas situaciones, utilizando diferentes herramientas informáticas en el ámbito del diseño y cálculo mecánico.

R3 · Expresar y comunicar ideas y sistemas relacionados con elementos mecánicos de máquinas y su diseño, sistemas y procesos de fabricación, materiales y procedimientos de CAD 3D.

R5 · Dominar los cálculos resistentes de elementos mecánicos de máquinas, incluyendo fenómenos de fatiga y obtención de cargas. Conocer las técnicas para el diseño de ensayos de los diferentes elementos que componen un producto industrial.

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Metodología

Nota: En caso de ser necesario se podra realizar parte del contenido online

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Evaluación

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Temario

Bloque  I: Propiedades mecánicas de los materiales metálicos

 TEMA 1: Microestructura y defectos cristalinos Estructura de los materiales; átomos, enlaces y estructura cristalina. Defectos cristalinos y propiedades mecánicas. Defectos puntuales: vacantes e intersticiales. Defectos lineales: Dislocaciones: descripción y tipos. Definiciones importantes. Vector de Burgess y anchura de una dislocación. Estudio de la movilidad de dislocaciones. Esfuerzo de Peierls-Nabarro, cross-slip y climbing, energía de una dislocación. Multiplicación de dislocaciones. Defectos planares: bordes de grano, maclajes y superficies.

TEMA 2: Deformación elástica y plástica

Curva esfuerzo/ deformación: Deformación elástica y plástica. Límite elástico. Límite de rotura. Resiliencia. Comportamiento elástico: lineal, no lineal y anelástico. Comportamiento viscoelástico. Relación entre el módulo elástico y la energía de enlace del material. Descripción cualitativa de los modelos de deformación plástica: deslizamiento de planos y maclaje. Estudio de los sistemas de deslizamiento. Planos y direcciones. Fracaso de los modelos simples para la predicción del límite elástico de los metales. Predicciones a partir del modelo de dislocaciones. Métodos para aumentar el límite elástico de un material.

TEMA 3: Trabajo en frío y recristalización

Descripción de los fenómenos de endurecimiento por deformación. Concepto de acritud. Modelos que explican el endurecimiento por deformación. Mecanismos implicados. Recocido contra acritud. Etapas. Efectos. Recristalización: Definiciones y mecanismos implicados. Consecuencias y aplicaciones de los procesos de endurecimiento por deformación.

 Bloque II: Aleaciones tecnológicas

TEMA 4: Aleaciones férreas

Aleaciones, solubilidad sólida y diagramas de equilibrio. Papel de los aleantes en aceros y fundiciones. Clasificación de los aceros. Normalización. Aceros de construcción. Aceros empleados en automoción. Aceros Inoxidables. Aceros de herramientas. Fundiciones.

TEMA 5: Aleaciones no férreas (I) Aluminio. Magnesio. Titanio.

Aleaciones de Aluminio. Características comunes y aplicaciones. Clasificación de las aleaciones de Aluminio atendiendo a los procesos de fabricación, aleantes y posibles tratamientos térmicos. Aleaciones de Magnesio. Aleaciones de Titanio.                                                      

 TEMA 6 Aleaciones no férreas (II): Cobre. Zinc. Estaño. Níquel. Cobalto.

Aleaciones de Cobre: características comunes y aplicaciones. Clasificación de las aleaciones de Cobre atendiendo a los procesos de fabricación, aleantes y posibles tratamientos térmicos. Estudio del sistema Cu-Sn. Bronces. Tipos, tratamientos y aplicaciones. Estudio del sistema Cu-Zn. Latones. Tipos, tratamientos y aplicaciones. Otras aleaciones de Cobre de uso industrial. Estudio de las aleaciones de Zinc y Estaño. Aleaciones de Níquel. Superaleaciones. Aleaciones de Cobalto. Haynes. Empleo del Cobalto como cementante. Comentarios sobre el empleo industrial y científico de otros elementos metálicos y susaleaciones. 

Bloque III : Comportamiento en servicio de los materiales metálicos

Comportamiento en servicio: fractura, desgaste, oxidación y corrosión.

 TEMA 7: Comportamiento en servicio: Oxidación y Corrosión.

Clasificación de los problemas que afectan a la vida útil de los materiales. Oxidación seca. Diagramas de Ellingham. Cinética de la oxidación a alta temperatura. Corrosión húmeda. Pilas de corrosión. Cinética de la corrosión. Métodos experimentales de ensayo y medida de la corrosión. Métodos de protección frente a la oxidación y corrosión.

TEMA 8: Comportamiento en servicio: Fractura y Tribología

Repaso de los problemas de deterioro mecánico y fractura: fractura frágil, fractura por impacto, fluencia y fatiga. Estructura de una superficie. Distintas escalas descriptivas. Tribología. Leyes clásicas de la fricción. Validez de acuerdo a las observaciones más recientes. Modelos explicativos de los fenómenos de fricción. Descripción de los fenómenos de desgaste. Desgaste adhesivo suave y severo. Desgaste abrasivo. Erosión. Cavitación.

Bloque IV: Producción, procesado y tratamiento de componentes metálicos

TEMA 9: Metalurgia extractiva y secundaria

Metalurgia extractiva y clasificación de las aleaciones tecnológicas. Empleo industrial de los elementos metálicos. Elementos estratégicos. Abundancia natural de los elementos en la corteza terrestre. Minerales fuente de los elementos metálicos. Métodos empleados para la extracción de los metales a partir de sus minerales. Metalurgia extractiva del Hierro. Metalurgia del Acero. Metalurgia extractiva del Aluminio. Consideraciones económicas. Tendencias actuales en la investigación metalúrgica.

TEMA 10: Procesos de temple martensítico

Cinética de las transformaciones de fase: solidificación y transformaciones en fase sólida. Temple y templabilidad de los aceros. Cinética de la formación de martensita. Procesos de temple de algunos aceros especiales. Revenido. Temple martensítico de materiales no férreos. Aleaciones de memoria de forma.

 TEMA 11: Procesos de temple de precipitación

La aleación Al-Cu como ejemplo paradigmático del temple de precipitación. Fases del proceso de temple y envejecimiento. Otros sistemas binarios que admiten temple de precipitación. Procesos de precipitación en aceros.

 TEMA 12: Tratamientos superficiales

Clasificación orientativa de los distintos tratamientos superficiales. Difusión sólida. Cementación, Nitruración y otros procesos termoquímicos. Recubrimientos metálicos por procesos electroquímicos y afines. Recubrimientos por proyección térmica. Recubrimientos por CVD y PVD. Implantación iónica. 

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Programa de prácticas experimentales

Practica 1: Ensayo de Templabilidad Jominy.

Practica 2: Tratamientos Térmicos.

Practica 3: Endurecimiento por Precipitación.

Nota: Las practicas pueden modificarse en función de las necesidades de la asignatura

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Bibliografía

Acceda a la bibliografía que el profesorado de la asignatura ha solicitado a la Biblioteca.

Para seguir la asignatura basta con disponer de un manual de Ciencia de Materiales como por ejemplo:

 [AND91] Materials Science J. C. Anderson, K. D. Leaver, R. D. Rawlings and J. M. Alexander Chapman & Hall, 1991.

[ASH93] Engineering Materials (2 vols.)M. F. Ashby & D. R. H. Jones Pergamon, 1993.

[ASK85] La Ciencia e Ingeniería de los Materiales D. R. Askeland Grupo Editorial América, 1985

[CAL95] Ciencia e Ingeniería de los Materiales (2 vols.) W. D. Callister, Jr. Editorial Reverté, 1995.

[COC79] Ciencia de Materiales P. Coca y J. Rosique Pirámide, 1987.

[LAS91] Ciencia de Materiales J. M. Lasheras y J. F. Carrasquilla Editorial Donostiarra, 1991.

[SMI92] Fundamentos de la Ciencia e Ingeniería de los Materiales W. F. Smith Mc Graw Hill, 1992.

Siendo textos recomendados para ampliar conocimientos:

 [MOR82] Metalurgia General (2 vols.) F. R. Morral, E. Jimeno y P. Molera Editorial Reverté, 1982.

[POR81] Phase Transformation in Metals and Alloys D. A. Porter and K. E. Easterling VNR, 1981.

[SMA85] Modern Physical Metallurgy R. E. Smallman  Butterworths, 1985.

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Idiomas

Castellano

Parte de la Bibliografia en idioma ingles.

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Lugar de impartición

Centro: Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales y de Telecomunicación

Titulación: Grado en Ingeniería Diseño Mecánico (Campus de Tudela) 

Curso: 5º Semestre

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