Cómo seleccionar materiales para un proyecto de ingeniería mecánica

Una de las decisiones más difícil de un ingeniero mecánico es asegurar la viabilidad del proyecto, es decir, que sea seguro y no cause daño a las personas. Para ello hay que definir un gran abanico de parámetros y decisiones que satisfagan los principios físicos de estabilidad y resistencia y el objetivo del cliente, normalmente el coste. Una vez definidos los parámetros técnicos básicos del diseño, en ocasiones nos vemos limitados por el espacio, las características ambientales, el proceso mecánico, la temperatura u otras condiciones exteriores.

En este punto es cuando la elección correcta del material es crucial para garantizar la viabilidad del proyecto. También debe considerarse la selección del tratamiento térmico o químico correcto.

Para abordar este tema en profundidad nuestra recomendación profesional es el gran libro de la selección de materiales.

Materiales para ingeniería 1: Introducción a las propiedades, las aplicaciones y el diseño
Las innovaciones tecnológicas a menudo son consecuencia del uso inteligente de nuevos materiales, pero también muchos desastres en ingeniería están causados por un mal uso de los mismos. Por ello es vital que el ingeniero profesional conozca cómo se seleccionan los materiales y sepa cuáles se ajustan a las demandas de un diseño en particular; es decir, demandas económicas, estéticas, de resistencia y de durabilidad.

¿Cuándo es necesario seleccionar un material?

La selección de materiales principalmente se realiza por temas de precio, peso y  estética (o robustez). En este aspecto vamos a tratar aquellos temas que condicional el diseño mecánico. En este caso nos referimos por ejemplo a:

  • Ejes de transmisión
  • Rodamiento
  • Estructuras
  • Engranajes
  • Punzones de corte
  • Corrosión

Otro aspecto importante en la selección de materiales es en los tornillos, ya que un mismo tornillo o tuerca puede estar fabricada en diferentes materiales. Por ejemplo, 8.8, 9.8, 10.8, 12.9, entre otros. 

Por esta razón, es realmente importante conocer y dominar la selección de materiales.

  1. Ten en cuenta el uso final del producto. 
  2. Considera el proceso de fabricación. 
  3. Evalúa el costo de producción.
  4. Analiza las propiedades físicas y químicas del material.
  5. Prueba el material para validar sus propiedades.
  6. Determina el grado de tolerancia del material.
  7. Considera el impacto ambiental.
  8. Evalúa la disponibilidad del material.
  9. Verifica las especificaciones técnicas.
  10. Toma en cuenta el factor estético.

Algunas de las consideraciones más importantes al elegir materiales para un proyecto de ingeniería mecánica incluyen el precio, el peso y la estética (o durabilidad). En algunos casos, los ingenieros también pueden verse limitados por el espacio, las condiciones ambientales, el proceso mecánico, la temperatura u otros factores externos.

Una vez definidos los parámetros técnicos básicos del diseño, la correcta elección del material es crucial para asegurar la viabilidad del proyecto. También se debe considerar el tratamiento térmico o el tratamiento químico adecuado.

Los materiales generalmente se eligen por precio, peso y estética (o durabilidad). En este caso nos referimos a aquellos temas que condicionan el diseño mecánico. Por ejemplo:

  • El material debe ser lo suficientemente fuerte para soportar las cargas que se le aplicarán.
  • El material debe ser lo suficientemente rígido para resistir la deformación bajo carga.
  • El material debe ser lo suficientemente resistente para resistir la fractura bajo carga.
  • El material debe ser capaz de resistir el ambiente en el que será utilizado.
  • El material debe ser fácil de mecanizar y fabricar.
  • El material debe ser fácil de acabar y recubrir.
  • El material debe ser compatible con los demás materiales del sistema.
  • El material debe ser rentable.
Materiales para ingeniería 1: Introducción a las propiedades, las aplicaciones y el diseño
Las innovaciones tecnológicas a menudo son consecuencia del uso inteligente de nuevos materiales, pero también muchos desastres en ingeniería están causados por un mal uso de los mismos. Por ello es vital que el ingeniero profesional conozca cómo se seleccionan los materiales y sepa cuáles se ajustan a las demandas de un diseño en particular; es decir, demandas económicas, estéticas, de resistencia y de durabilidad.

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