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Selección de Materiales y Técnicas de Conformado
La asignatura del Máster Universitario en Ciencia y Tecnología de Materiales de la Universidad de Oviedo denominada “Selección de Materiales y Técnicas de Conformado” es una asignatura obligatoria correspondiente al Módulo de Tecnología de Materiales.
Se considera de extraordinario interés debido a que abarca aspectos esenciales de la fabricación y del diseño industrial como es el caso de las técnicas del conformado y de la selección de los materiales para cubrir requerimientos estructurales y funcionales, considerando siempre la componente económica.
Una de las funciones del ingeniero de materiales es seleccionar el material más adecuado para satisfacer requerimientos de un diseño específico y a la vez producir el componente a un coste optimizado. La selección de materiales debe incluir la consideración de factores de diseño y conformado.
Las técnicas de conformado abarcan principalmente los procesos de moldeo y deformación plástica. En el caso de las aleaciones metálicas, la deformación plástica se divide en dos etapas. En una primera etapa la deformación tiene lugar a elevadas temperaturas para obtener grandes deformaciones. En una segunda etapa la deformación es conducida a temperaturas más bajas, garantizando un buen acabado superficial y las propiedades mecánicas requeridas. Esta segunda etapa conlleva menores deformaciones lo que requiere de recocidos de recristalización intermedios que permitan restaurarla ductilidad. Los materiales termoplásticos admiten deformación plástica en un determinado rango de temperaturas de reblandecimiento, mientras que los materiales termoestables deben fundirse para su conformado. Los materiales cerámicos son frágiles y se fracturan sin deformación plástica, por lo que su conformado queda condicionado por esta particularidad.
Debe destacarse que los contenidos de la asignatura enfatizan la componente científica, correlacionando las propiedades en servicio y las técnicas de conformado con la microestructura.
Dado que el Máster en Ciencia y Tecnología de Materiales pretende acoger a estudiantes de diversa procedencia que hayan cursado previamente grados en ciencias o en ingenierías, o licenciados en ciencias, en ingenierías o ingenierías técnicas, se requiere como requisito adicional, que dichos alumnos estén cursando simultáneamente o hayan cursado con anterioridad las asignaturas obligatorias del Master correspondientes al primer cuatrimestre. Se presupone que cualquier alumno que accede a cursar este Máster tiene unas nociones mínimas de Matemáticas, Física, Química y Ciencia de Materiales. En particular, los alumnos deberían disponer de conocimientos previos en:
- Propiedades mecánicas de materiales
- Propiedades elásticas de materiales
- Deducción de Momentos flectores
- Deducción e integración de la ecuación de la elástica
- Aplicación de la Ley de Navier
- y conocimientos básicos en Ciencia de los Materiales, como sería el caso de:
- Interpretación de Diagramas de Fase
- Correlación entre la microestructura y las propiedades de un material
- Conocer la microestructura y principales propiedades de aleaciones metálicas fundamentales como: Aceros, Aleaciones ligeras, Aleaciones en base cobre.
- Fenómenos difusionales y Tratamientos Térmicos
- Propiedades de los materiales poliméricos
- Propiedades de los materiales cerámicos
- Principales materiales compuestos y sus propiedades
Los objetivos de la asignatura “Selección de Materiales y Técnicas de Conformado” se concretan en la adquisición, por parte del alumno, de las siguientes competencias:
- Competencias generales:
- CG1: Capacitar al estudiante para integrarse en un grupo de trabajo de cara a desarrollar proyectos de investigación y/o desarrollo en el campo de la ciencia y la tecnología de los materiales.
- CG2: Ser capaz de resolver problemas complejos y tomar decisiones comprometidas en el ámbito de la ciencia y la tecnología de los materiales.
- CG3: Poder llevar a cabo un trabajo de investigación en ciencia y tecnología de materiales utilizando las fuentes bibliográficas existentes y los equipamientos de ensayo disponibles.
- CG4: Habilidad para comunicar trabajos científico-técnicos sobre ciencia y tecnología de materiales, oralmente y por escrito, tanto a públicos especializados como a no especializados, de un modo claro y conciso.
- CG5: Aptitud de estudio, síntesis y autonomía suficientes para, una vez finalizado este programa formativo, iniciar una Tesis Doctoral en el campo de la ciencia y la tecnología de los materiales.
- Competencias específicas:
- CE7: Que el estudiante esté capacitado para llevar a cabo la selección de materiales de cara a su uso en aplicaciones concretas.
- CE8: Tener capacidad de decisión sobre la ruta de procesado más idónea de cara a obtener productos industriales teniendo en cuenta también el coste de los mismos.
Resultando del aprendizaje de esta asignatura que el alumno llega a:
- Conocer el procesado de los materiales, sus principales propiedades, así como sus desventajas más relevantes.
- Disponer del conocimiento de los procesos de fabricación de los materiales, sus propiedades, la normativa, la metodología de ensayos, y al final tener la capacidad de elección del material más adecuado para cada tipología constructiva.
En esta asignatura se pretende que el alumno profundice en el conocimiento de las técnicas de conformado y la selección de materiales bajo criterios de estructurales y funcionales. Los contenidos de la asignatura “Selección de Materiales y Técnicas de Conformado” se han organizado con arreglo a los siguientes temas, que se desarrollarán en este mismo orden:
- Propiedades de los materiales. Comparativa entre las diferentes familias de materiales.
- Procesos del conformado por moldeo, conformado por partículas y fabricación aditiva
- Procesos con deformarción plástica. Conformado plástico a alta temperatura.
- Procesos con deformarción plástica. Conformado plástico en frío. Acritud y recocido de recristalización. Tratamientos térmicos
- Procesos industriales de conformado. Forja, laminación, embutición, mecanizado y soldadura
- Selección de materiales a partir del diseño
- Conformado de materiales no metálicos. Cerámicos, polímeros y compuestos.
Con objeto de facilitar y racionalizar la organización docente de la asignatura, se propone la siguiente tipología de modalidades docentes:
- Presenciales
- Clases expositivas
- Prácticas de aula/Seminarios
- Prácticas de laboratorio/aula de informática.
- Tutorías grupales
- Sesiones de evaluación
- No presenciales, se incluye aquí la carga de trabajo que el alumno debe de dedicar fuera del aula incluyendo tanto actividades en el Campus Virtual como trabajo autónomo del alumno (resolución y entrega de problemas y trabajos). También se incluye en este apartado el desarrollo de tutorías, mediante el empleo del correo electrónico, el Campus Virtual y la herramienta Teams de Microsoft.
Las clases expositivas, en las que el docente desarrolla brevemente los contenidos teóricos de la asignatura danto una visión general del mismo, se completarán con documentación técnica que el profesor de la asignatura añadirá en el campus virtual.
La Tablas siguientes muestran los temas en los que se ha dividido la asignatura “Selección de Materiales y Técnicas de Conformado”, y la distribución horaria necesaria de acuerdo a las modalidades docentes empleadas. Esta organización docente recoge también el orden de impartición de los diferentes temas que componen la asignatura. También se indica la planificación horaria de actividades presenciales y no presenciales con una estimación horaria para preparar los diferentes contenidos de la asignatura que permitiría planificar mejor el esfuerzo del alumno.
TRABAJO PRESENCIAL | TRABAJO NO PRESENCIAL | |||||||||||
Temas | Horas totales | Clase Expositiva | Prácticas de aula /Seminarios/ Talleres | Prácticas de laboratorio /campo /aula de informática/ aula de idiomas | Prácticas clínicas hospitalarias | Tutorías grupales | Prácticas Externas | Sesiones de Evaluación | Total | Trabajo grupo | Trabajo autónomo | Total |
Propiedades | 2 | 1 | 1 | 1 | 1 | |||||||
Moldeo y solidificación | 7 | 1 | 1 | 2 | 5 | 5 | ||||||
Deformación en caliente | 12 | 1 | 1 | 2 | 10 | 10 | ||||||
Deformación en frío | 6 | 1 | 2 | 3 | 3 | 3 | ||||||
Procesos industriales de conformado | 12,5 | 4 | 2,5 | 6,5 | 6 | 6 | ||||||
Selección de materiales | 32 | 3 | 4 | 7 | 25 | 25 | ||||||
Conformado no metálicos | 3,5 | 1 | 1 | 2.5 | 2.5 | |||||||
Total | 75 | 12 | 8.5 | 2 | 22.5 | 52.5 | 52.5 |
MODALIDADES | Horas | % | Totales | |
Presencial | Clases Expositivas12 | 12 | 16 | 22.5 |
Práctica de aula / Seminarios / Talleres | 10.5 | 14 | ||
Prácticas de laboratorio / campo / aula de informática / aula de idiomas | ||||
Prácticas clínicas hospitalarias | ||||
Tutorías grupales | ||||
Prácticas Externas | ||||
Sesiones de evaluación | ||||
No presencial | Trabajo en Grupo | 52.5 | ||
Trabajo Individual | 52.5 | 70 | ||
Total | 75 | 100 | 75 |
Existirán tress sistemas de evaluación genéricos: Evaluación continua, evaluación no continua y evaluación diferenciada.
Para poder evaluarse mediante la evaluación continua será necesaria la asistencia a la totalidad de las prácticas de laboratorio y a un mínimo del 80% de las clases expositivas y prácticas de aula.
La evaluación continua únicamente será posible en la convocatoria ordinaria
Evaluación contínua:
- Trabajo y prueba práctica: Los alumnos deberán entregar un informe, dando respuesta al correspondiente cuestionario de las prácticas de laboratorio. Este trabajo supondrá una nota máxima de 2 puntos.
- Prueba escrita: Los alumnos deberán superar una prueba, mediante sesión telemática síncrona o asíncrona. Esta prueba incluirá preguntas que abordarán todos los temas de la asignatura y supondrá una nota máxima de 6 puntos.
- Prueba práctica y oral (técnicas de observación): Al alumno se le presentará ejemplos de procesos de conformado, incluyendo, si fuera necesario, micrografías del material objeto de la prueba, y características técnicas del proceso y del material.
- Parte oral: El alumno deberá identificar el estado del material (grado de acritud, tipo de conformado, tipo de tratamiento térmico, etc), a partir de estos datos, deberá justificar las propiedades y las aplicaciones de este material. Esta parte supondrá una nota máxima de 1 punto
- Parte práctica: El alumno deberá dar respuesta a preguntas relacionadas con los conceptos abordados tanto en la prueba escrita como en el trabajo. Esta parte supondrá una nota máxima de 1 punto
La fecha de la prueba práctica y oral coincidirá con la fecha oficial del examen ordinario.
Evaluación no contínua:
- Los alumnos que sigan este sistema de evaluación se someterán a un examen final, que abarcará el contenido completo del curso. El 20% del peso de este examen se corresponderá con cuestiones ligadas a las prácticas de laboratorio.
- Esta prueba podrá desarrollarse de manera presencial o telemática (síncrona o asíncrona).
Evaluación diferenciada
La evaluación diferenciada podrá desarrollarse según lo expuesto para la evaluación no continua. Este mecanismo de evaluación diferenciada podrá ser sustituido por otro mecanismo de evaluación, específico para cada alumno, en virtud del artículo 7 del Reglamento de evaluación de la Universidad de Oviedo
La superación de la asignatura exigirá una calificación mínima de 5 puntos sobre un total de 10. En el caso de que la prueba escrita fuera presencial, la fecha de esta prueba coincidiría con la fecha oficial del examen ordinario.
Se recomienda la bibliografía siguiente:
Para la parte de Selección de Materiales:
- ASHBY M.F., “Materials selection in mechanical design”, Butterworth Heinemann, Oxford (1999)
- ASHBY M.F. y JONES D.R.H., “Materiales para ingeniería 1. Introducción a las propiedades, las aplicaciones y el diseño”, Editorial Reverté (2008)
- ASHBY M.F. y JONES D.R.H., “Materiales para ingeniería 2. Introducción a las propiedades, las aplicaciones y el diseño”, Editorial Reverté (2008)
- PERO-SANZ, J.A., “Ciencia e Ingeniería de los Materiales. Estructura, Transformaciones, Propiedades y Selección”, Edit-Dossat 2000, Madrid (2006)
Para la parte de Técnicas de Conformado:
- PUERTOLAS, J.A.; RÍOS, R; CASTRO y M; CASALS, J.M., "Tecnología de Materiales". Editorial Síntesis. España (2009)
- BEDDOES, J. and BIBBY M.J., " Principles of metal manufacturing processes". Editorial Arnold. Great Britain (1999)
- ALTAN, T., Oh S. and GEGEL, H.L., "Metal forming". American Society for Metals. USA (1983)
- MARTÍN O. "Problemas resueltos de conformado por deformación de metales". Universidad de Valladolid, Secretariado de Publicaciones e Intercambio Editorial. España (2011).