Pieza Bimetalica 2882c

Identificación de esfuerzos normales, de flexión, de torsión y cortantes de cada pieza (agregar esquemas y figuras que sean necesarias) preferible cuantificarlos. Nota individual. (NI) Pieza Bimetálica Este elemento contiene distintos tipos de esfuerzos en una plancha como flexión y esfuerzos de tensión con respecto a una deformación que sufre la pieza con el cambio de temperatura. Este no puede tener de torsión ya que no rota alrededor de un eje. Con esta pieza la investigación que se hizo fue basada en un artículo llamado ‘Characterization of Directional Elastoplastic Properties of Al/Cu Bimetallic Sheet’ el cual nos habla de una pieza bimetálica de aluminio y cobre, esta es una pieza común ya que también existe otra común de acero y bronce. Lo cual este articulo habla justamente de los esfuerzos que hace la pieza bimetálica y entre otras clases de pruebas que les hacen a los 3 tipos de materiales que usan con distintas clases de formas. Los cuales indican el grado de los materiales cobre (M1E) y aluminio (A1), las cuales fueron recocidas antes de una adhesión (recristalización). Hacen las primeras pruebas de tensión vs deformación para las láminas según las propiedades elestoplasticas (problema físico-matemático de encontrar los desplazamientos y las tensiones en un sólido deformable elasto-plástico) para distintas direcciones de corte 0º RD (dirección de enrollamiento o laminación) y 90º TD (dirección transversal) como se muestran en las siguientes figuras

Gráfico de tensión vs deformación RD

Gráfico de tensión vs deformación TD

Esto mismo pasa en un termostato de una plancha ya que en el esfuerzo de tensión la lámina se encuentra sometida a una carga de estiramiento y vemos al mismo tiempo la deformación de la lámina ya que existe la dilatación térmica en la lámina bimetálica con esto comprobamos que la lámina bimetálica puede la misma grafica que se ha investigado. Vemos que también depende de cuánto porcentaje de cobre existe en la lámina bimetálica, como se ve al tener un 50% de cobre este se encuentra cambiante y la deformación va en aumento haciendo esto un gráfico de módulo de Young, el cual vemos si es en la misma de cobre de 50% su comportamiento elástico puede andar entre 240 a 248 MPA, de ahí comienza su comportamiento plástico hasta llegar a su punto de ruptura que andaría en 0 MPA pero aproximadamente a 0.068 de deformación en la gráfica de TD. Esfuerzo de flexión con respecto a la fricción interna En el termostato al calentarse la lámina tiende a tener una flexión, pero al mismo tiempo que hace eso está lamina sufre una fricción interna que este ocurre al crecimiento del espesor de la capa de cobre en la pieza bimetálica. Este se calcula mediante el análisis de Fourier de la siguiente manera: Q−1=

K π XF

= (t )

∆W 2 πW

Donde: Δw: energía disipada por unidad de volumen W: energía almacenada por unida de volumen

K: parámetro de ecuación X F :frecuencia de resonancia (t)

Esta grafica se presenta en el documento ante mencionado el cual hace la gráfica de fricción interna vs fracción porcentual de cobre que registraron en el modo de flexión.

Para la flexión se encontraron otros tipos de metales según la temperatura

Grafica Flexion vs Temperatura y demostración de curvatura

Identificación de deformaciones de cada pieza asociados con los esfuerzos preferible cuantificarlas (agregar esquemas y figuras que sean necesarias) (NI) Con la pieza bimetálica las deformaciones que presenta son dilatación por temperatura eso hace que el material se flexione, que pasa cuando esta se encuentra en un crecimiento de temperatura la lámina bimetálica tiende a doblarse (flexiona) en un lado como mostramos en la siguiente imagen.

Flexión de cobre con lamina de acero

Como podemos ver en esta lamina es de acero y bronce su coeficiente de dilatación de cobre es de 17 α( 10−6 ºC−1 ) y de acero es 12 α( 10−6 ºC −1 ) eso quiere decir que el coeficiente de dilatación del cobre es mayor y este tendrá más capacidad de flexionarse o comprimirse, el de acero mientras tendría a lo mismo pero sería mínimo, en el caso de aluminio seria ese material el que se tendría que doblar como lo hace el cobre ya que contiene un coeficiente de dilatación de 23 α( 10−6 ºC−1 ).

Flexión de lámina con llama de candela

Se hizo una prueba con la lámina calentándola en llama de una candela, y esta demostró una flexión que hace de un material explicado anteriormente. También podemos encontrar varios tipos de fuerza que esto ejerce al ser flexionado, la desviación térmica del material, la fuerza mecánica y fuerza térmica estas se pueden calcular con las siguientes fórmulas para laminas bimetálicas:

Formulas

Propiedades del material de cada pieza (con base a fuentes confiables, identificar el material, nombre, norma, composición exacta) (NI) Para poder determinar que materiales posibles podrían ser la lámina bimetálica se encontró 2 opciones comunes las cuales era lamina bimetálica aluminios-cobre y otra

lamina de acero-cobre, como se podría determinar los materiales que conforman la lámina, una seria de encontrar la dureza vickers ya que esta sirve para laminas pequeñas o micro dureza, y otra forma es de encontrar la densidad del material. Se hizo la segunda forma teniendo una masa de 1.26 gramos y un volumen aproximadamente a 0.3 g 3 la cual comprobamos en datos de una cm , esto nos da una densidad de 4.2 cm3 lámina bimetálica aluminio-cobre.

Masa de pieza bimetálica

Volumen aproximado

Densidad sacada de VBT industrial

Densidad de material bimetálico

Normas o pruebas hechas en materiales bimetalicos: Para ‘Engineered Materials Solutions’ hacen dichas pruebas a la pieza bimetalica:

Ocupan Los métodos de prueba estándar que siguen han sido establecidas por B2.10 comité de la Sociedad Americana para Pruebas y Materiales (ASTM). B63—Resistividad de llevar a cabo metálicamente materiales de resistencia y de o. B70— El cambio de resistencia con la temperatura de los materiales metálicos para la calefacción eléctrica. B106—flexibilidad de Bimetales termostáticas. B223— Módulo de elasticidad del termostáticas Bimetales. B362— tasa de par mecánico de bobinas espirales de termostático bimetálico. B388—Especificación para las hojas y tiras termostático bimetálico. B389— tasa de deflexión térmica de espiral y hélice bobinas de termostático bimetálico. B478— Cruz curvatura de Bimetales termostáticas.

propiedades de lámina bimetálica

Descripción de la forma en que se relacionan las propiedades con la función y funcionamiento de la pieza (NI) Todas estas propiedades se relacionan con la composición de la pieza y su funcionamiento ya que la lámina bimetálica la conforman piezas de metales con que una tenga más dilatación que otra para que este funcione como un interruptor mecánico o sensor mecánico con las consecuencias con la temperatura, gracias a la lámina bimetálica ayuda a controlar la tempera de la plancha, en otros casos puede ser hornos domésticos o estufas. Las propiedades que se investigaron son para el funcionamiento de una plancha o electrodomésticos pequeños, estas son con muy consideradas por dicho funcionamiento y control de la temperatura, por ejemplo las medidas que tendría dicha placa pequeña, la conductividad termina, los coeficientes de expansión de cada una de las láminas y distintos tipos de metal, ya que al colocar el mismo no sería placa bimetálica y no tendría una dirección especifica donde hacer el radio de curvatura de la lámina.

Proceso de manufactura propuesto en forma detallada. (NI) El proceso se investigó de una pagina ‘Engineered Materials Solutions’. La cual justamente describe todo lo que hacen para hacer laminas bimetálicas, mencionan el proceso que se lleva a cabo para esto mismo. Una amplia variedad de aleaciones se utiliza en la fabricación de termostáticos bimetales. Los componentes se unen en una verdadera unión metalúrgica hecha por técnicas especiales. El resultado es una unión permanente que en muchos casos supera la resistencia de los metales separados. TRUFLEX ™ termostáticas bimetales se enrollan para terminar medidor en molinos de precisión capaces de mantener tolerancias muy estrechas. operaciones de recocido intermedio se llevan a cabo en hornos de recocido continuo tira en atmósferas reductoras. Decapado, limpieza y procedimientos de cepillado también juegan un papel importante en la calidad final alcanzado. Las operaciones de acabado incluyen el marcado para la identificación del tipo de material y / o como la identificación de la parte alta y baja expansión. El lado de baja expansión se identifica como un estándar a menos que se especifique lo contrario por el cliente. Por último, la termostático bimetálico se corta y aplanada. Una superficie de laminado en frío es el acabado estándar. Un acabado mate uniforme está disponible al igual que los materiales de tensión-nivelado para aplicaciones especiales. Después de estas operaciones de acabado, el material se somete a una inspección rigurosa para comprobar sus dimensiones físicas, planitud, la dureza, la resistividad eléctrica y flexivida. Propiedades https://issuu.com/vbtindustrial/docs/l__mina_bimet__lica Articulo https://link.springer.com/content/pdf/10.1007%2Fs11665-019-03892-9.pdf Coeficiente de dilatación https://es.wikipedia.org/wiki/Coeficiente_de_dilataci %C3%B3n Pagina de Engineered Materials Solutions https://www.emsclad.com/es/paginaprincipal.html Guia de termostatos https://www.emsclad.com/file/Data/Divisions/EMS/Header/Bimetal_Desingers_G uide.pdf Dureza https://es.wikipedia.org/wiki/Dureza