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Nuevos Materiales y Procesos
- Prácticas de Aula/Semina (4 Hours)
- Clases Expositivas (13 Hours)
- Prácticas de Laboratorio (6 Hours)
La asignatura Nuevos Materiales y Procesos de carácter obligatorio está incluída en la materia Ciencia de los Materiales e Ingeniería Metalúrgica del módulo de Tecnología específica de la docencia de 2º curso del Master Universitario en Ingeniería de Minas, segundo semestre, impartido en la Escuela de Ingeniería de Minas, Energía y Materiales de Oviedo (Universidad de Oviedo).
La intención de la Asignatura es proporcionar al alumno una serie de conocimientos básicos relacionados con el mundo de la fabricación, con el objetivo fundamental de describir los principales procesos, así como de las herramientas y equipamiento necesario y conocer las capacidades elementales de los mismos en cuanto a precisión, acabado y tamaño de las series a fabricar. También se abordará como afectan estos procesos en cuanto a la estructura y características de los materiales
De este modo, se ofrecerá al alumnado una visión global de la mayor parte de los procesos de fabricación desde los conceptos más básicos. De hecho, la importancia de esta asignatura viene dada porque en el contexto y entorno en el que los alumnos de esta titulación están ubicados es imprescindible el conocimiento general de los procesos de fabricación más comunes o de mayor impacto en nuestra sociedad.
Estos contenidos pretenden dar una respuesta adecuada a cuestiones tan fundamentales para el titulado como son la adquisición de conocimientos que se ajusten a las necesidades que demanda la sociedad actual, y de capacitarlo con las competencias precisas para el ejercicio de su profesión de forma conveniente y competitiva.
La asignatura de la titulación de Master en Ingeniería de Minas de la Universidad de Oviedo, denominada “Nuevos Materiales y Procesos” es una asignatura obligatoria de , dada la importancia que tienen los diferentes materiales y los procesos que se utilizan en ingeniería para realizar todo tipo de componentes y dispositivos, así como la importancia que tiene saber el ámbito de aplicación de los materiales metálicos y los métodos para mejorar sus propiedades.
Es una asignatura que se inscribe dentro de la materia de “Ciencia de los Materiales e Ingeniería Metalúrgica”, perteneciente al módulo “de Tecnología Específica”. Esta asignatura se imparte en el primer semestre del segundo curso del Master.
La relación con otras asignaturas del Grado (GITEMI), es como sigue:
- “Estructura y Propiedades de los Materiales” (2º curso, 2º semestre). Donde se abordan los conceptos básicos de la solidificación convencional cuya ampliación se produce en esta.
- “Tecnología de los Materiales” (3er curso, 2º semestre). Primer contacto con aceros, fundiciones y aleaciones no férreas, todos ellos materiales metálicos.
Y en cuanto a la relación con otras asignaturas del Master (MINGMINA), se establecen como más importantes las siguientes:
- “Selección de Materiales” (2º curso, 2º semestre). Dónde se hace un uso intensivo de las propiedades de materiales metálicos en el dominio de las aplicaciones.
El programa que se plantea en la asignatura Nuevos Materiales y Procesos tiene como objetivo proporcionar al alumno una formación lo más íntegra posible dentro de dicho campo, uniendo la formación científica y tecnológica, con la dimensión práctica de los contenidos de la asignatura. Se pretende capacitar a los alumnos para dar las respuestas idóneas a las cuestiones que se les planteen dentro del campo de actividad de los materiales y sus procesos de fabricación.
Las competencias de la asignatura Nuevos Materiales y Procesos se concretan del modo que sigue:
Competencias básicas:
CB6 Poseer y comprender conocimientos que aporten una base u oportunidad de ser originales en el desarrollo y/o aplicación de ideas, a menudo en un contexto de investigación.
CB7 Que los estudiantes sepan aplicar los conocimientos adquiridos y su capacidad de resolución de problemas en entornos nuevos o poco conocidos dentro de contextos más amplios (o multidisciplinares) relacionados con su área de estudio
CB8 Que los estudiantes sean capaces de integrar conocimientos y enfrentarse a la complejidad de formular juicios a partir de una información que, siendo incompleta o limitada, incluya reflexiones sobre las responsabilidades sociales y éticas vinculadas a la aplicación de sus conocimientos y juicios
CB9 Que los estudiantes sepan comunicar sus conclusiones y los conocimientos y razones últimas que las sustentan a públicos especializados y no especializados de un modo claro y sin ambigüedades
CB10 Que los estudiantes posean las habilidades de aprendizaje que les permitan continuar estudiando de un modo que habrá de ser en gran medida autodirigido o autónomo
Competencias generales:
CG1 Capacitación científico-técnica y metodológica para el reciclaje continuo de conocimientos y el ejercicio de las funciones profesionales de asesoría, análisis, diseño, cálculo, proyecto, planificación, dirección, gestión, construcción, mantenimiento, conservación y explotación en sus campos de actividad.
CG2 Comprensión de los múltiples condicionamientos de carácter técnico, legal y de la propiedad que se plantean en el proyecto de una planta o instalación, y capacidad para establecer diferentes alternativas válidas, elegir la óptima y plasmarla adecuadamente, previendo los problemas de su desarrollo, y empleando los métodos y tecnologías más adecuadas, tanto tradicionales como innovadores, con la finalidad de conseguir la mayor eficacia y favorecer el progreso y un desarrollo de la sociedad sostenible y respetuoso con el medio ambiente.
CG4 Conocimiento de la profesión de Ingeniero de Minas y de las actividades que se pueden realizar en el ámbito de la misma.
CG5 Conocimiento para aplicar las capacidades técnicas y gestoras de actividades de I+D+i dentro de su ámbito.
CG10 Capacidad para planificar, diseñar y gestionar instalaciones de beneficio de recursos minerales y plantas metalúrgicas, siderúrgicas e industrias de materiales de construcción.
CG19 Capacidad para planificar, diseñar y gestionar plantas e instalaciones de materiales metálicos, cerámicos, sinterizados, refractarios y otros.
Competencias específicas:
CE13 Capacidad para planificar, diseñar y gestionar instalaciones de tratamientos de recursos minerales, plantas metalúrgicas, siderúrgicas e industrias de materiales de construcción, incluyendo materiales metálicos, cerámicos, sinterizados, refractarios y otros.
Competencias transversales:
CT1 - Capacidad de análisis y síntesis.
CT3 - Comunicación oral y escrita en la lengua nativa.
CT6 - Capacidad de gestión de la información.
CT7 - Resolución de problemas complejos.
CT8 - Toma de decisiones.
CT12 - Razonamiento crítico, así como capacidad para interpretar datos y manejar conceptos complejos.
CT14 - Aprendizaje autónomo, así como capacidad para estar al día y reconocer la importancia de la formación continua propia.
CT15 - Adaptación a nuevas situaciones y contextos diversos e internacionales.
CT16 - Motivación por la calidad, así como capacidad para manejar y desarrollar códigos de buenas prácticas y normas.
CT19 - Capacidades directivas.
CT21 - Capacidad para interrelacionar los conocimientos de las distintas especialidades del ámbito de formación, así como desarrollar destrezas para llevar a cabo investigaciones experimentales.
CT22 - Iniciativa y espíritu emprendedor.
CT23 - Creatividad e innovación.
CT24 - Capacidad para gestionar de forma óptima el tiempo de trabajo y organizar los recursos disponibles.
Se establecen los siguientes capítulos o bloques temáticos:
- Bases metalúrgicas de la deformación en frío (estirado, laminación en frío y trefilado): Tensión y deformación durante la deformación: tensión y deformación ingenieril. Alargamiento total a rotura. Tensión y deformación en frío. Procesos industriales de deformación en frío: deformación real y velocidad de deformación real. Coeficiente de acritud y ritmo de acritud.
- Correlación de la microestructura obtenida por procesos de conformado industriales y sus propiedades aparejadas: Estructura y límite elástico. Materiales anelásticos. Efecto Snoek. Efecto Baushinger. Ciclo de histéresis. Estructura y Coeficiente de acritud. Modos de rotura en tracción uniaxial. Estructura y alargamiento total uniaxial en frío.
- Procesos de Conformado para mejora dde la tenacidad y anisotropía de propiedades: Comportamiento frente a tenacidad. Microestructura – tenacidad. Comportamiento frente a fatiga. Materiales y procesos.
- Materiales susceptibles de envejecimiento por atmósferas de Cotrell. Envejecimiento por strain ageing. Mejora de propiedades mediante “quench” y “quench ageing”.
- Descripción de los estados tensionales y de la deformación en los procesos industriales de conformado en frío de chapas: estirado, embutición por estirado y embutición por contracción. Anisotropía: coeficientes r-Lankford y de orejeo Dr.
- Tratamientos térmicos de ablandamiento para proseguir la deformación y su relación con la microestructura: Recocido. Etapas del recocido. Restauración. Recristalización primaria. Crecimiento de grano recristalizado. Recocidos de Restauración.
- Procesos de conformado en caliente para el cambio de la geometría de sólidos: Deformación a alta temperatura. Restauración estática y dinámica en caliente. Recristalización estática y dinámica en caliente. Tensión y fluencia en la deformación a alta temperatura. El conformado a alta temperatura. Mejoras por conformado en caliente. Forja y laminación en caliente. Conformado superplástico.
- Técnicas pulvimetalúrgicas. Procesos de fabricación Aditiva.
- Fichas tecnológicas: Procesos de unión.
- Tratamientos de superficies: HVOF, Plasma, plasma de baja temperatura,....
Las prácticas de laboratorio a desarrollar en la asignatura serán las siguientes:
- Observación metalográfica: Aceros moldeados y Aceros Forjados (PL1).
- Observación metalográfica: Aleaciones base Cu-Al obtenidas por moldeo y por forja. Estructuras observables tras tratamientos térmicos. (PL2).
- Observación metalográfica:Fundiciones Grises Altamente Aleadas obtenidas por fundición en coquilla y en arena (PL3)
- Observación metalográfica: Curvas TTT en aceros (PL4)
- Laminación en Frío de chapa de aluminio. Recristalización de probetas trapezoidales (PL5)
- Tratamiento térmico de revenido en aceros forjables (PL6)
Con objeto de racionalizar la organización docente de la asignatura, se ha realizado la distribución de sus contenidos con arreglo al horario previsto para la asignatura:
- Presenciales: 23 h.
- Clases expositivas: 13 h.
- Prácticas de aula: 4 h.
- Prácticas de laboratorio: 6 h.
- No presenciales: 52 h.
- Trabajo individual: 52 h.
Las clases expositivas, en las que el profesor desarrolla los contenidos teóricos de la asignatura, se complementarán con la realización de ejercicios prácticos que serán planteados por el profesor, algunos en las propias clases expositivas y otros en las clases prácticas de aula, con objeto de que, en este último caso, una vez realizado algún ejemplo concreto por el profesor, sean finalmente los alumnos los que resuelvan los ejercicios seleccionados.
También se llevarán a cabo unas clases prácticas de laboratorio, que serán desarrolladas en el aula de informática donde mediante una serie de programas informáticos el alumno podrá profundizar en los conceptos objeto de cada tema.
Todo ello suma un total de 75 h.
De modo excepcional, si las condiciones sanitarias lo requieren, se podrán incluir actividades de docencia no presencial, en cuyo caso se informará al estudiantado de los cambios efectuados.
La estructura de la tabla adjunta esquematiza la Metodología y el Plan de Trabajo se esquematiza en la tabla a continuación:
Temas | Horas totales | Clases Expositivas | Prácticas de aula/ Seminarios | Prácticas de laboratorio | Tutorías Grupales | Sesiones Evaluación | Total Presencial | Trabajo Grupo | Trabajo Autónomo | Total No Presencial |
Tema 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 3 | 3 | |
Tema 2 | 3 | 1 | 0 | 0 | 0 | 4 | 0 | 5 | 5 | |
Tema 3 | 2 | 1 | 0 | 0 | 0 | 3 | 0 | 4 | 4 | |
Tema 4 | 2 | 0 | 0 | 0 | 0 | 2 | 0 | 2 | 2 | |
Tema 5 | 2 | 0 | 0 | 0 | 0 | 2 | 0 | 4 | 4 | |
Tema 6 | 1 | 2 | 0 | 0 | 0 | 3 | 0 | 5 | 5 | |
Tema 7 | 2 | 0 | 0 | 0 | 0 | 2 | 0 | 2 | 2 | |
Tema 8 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 5 | 5 | |
Tema 9 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 5 | 5 | |
Tema 10 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 5 | 5 | |
PL1 y PL2 | 0 | 0 | 2 | 0 | 0 | 2 | 0 | 4 | 4 | |
PL3 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 2 | 2 | |
PL4 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 2 | 2 | |
PL5 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 2 | 2 | |
PL6 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 2 | 2 | |
Total | 75 | 13 | 4 | 6 | 0 | 0 | 23 | 0 | 52 | 52 |
Se valorará positivamente en la evaluación final, la presencia de los alumnos a las distintas modalidades de clase expuestas mediante el pase de lista. Con objeto de poder llevar a cabo una evaluación continua del aprendizaje de los estudiantes a lo largo de todo el curso, el alumno deberá conservar los ejercicios que se vayan proponiendo para su resolución y los guiones de las prácticas resueltos.
Se realizará un examen final sobre el contenido completo del curso, que incluirá ejercicios, preguntas de teoría y preguntas sobre los contenidos de las clases prácticas de laboratorio. Para el aprobado de la asignatura se exigirá una nota mínima de 5 (cinco sobre diez) en el examen final.
Resumen de la evaluación del aprendizaje de la asignatura:
- Exámenes de carácter teórico-práctico: 60%
- Ejercicios Propuestos y otras pruebas escritas: 15%
- Pruebas Orales (individual, en grupo, presentación de temas-trabajos, etc.): 0%
- Trabajos y Proyectos: 0%
- Informes/Memoria de Prácticas: Memoria entregada individualmente por el alumno (5%) y examen de control sobre las mismas (20%); suma: 25%
Para poder optar por el sistema de calificación anterior –no diferenciada-, se requerirá un porcentaje de asistencias superior al 90% tanto para las clases teórico-prácticas como para la docencia de prácticas de laboratorio (de modo individual y no en modo conjunto).
Los alumnos que no hubieran alcanzado el aprobado en esta convocatoria podrán presentarse a las convocatorias extraordinarias a las que tuvieran derecho, que consistirán en la realización de un examen sobre el contenido completo del curso, que incluirá ejercicios, preguntas de teoría y preguntas sobre los contenidos de las clases prácticas de laboratorio. La superación de la asignatura en estos exámenes exigirá una calificación mínima de 5 puntos sobre un total de 10 (cinco sobre diez).
En el caso de los alumnos que se acogen al régimen de evaluación diferenciada, se realizará un examen teórico-práctico final sobre los contenidos teóricos y prácticos explicados en las clases expositivas, prácticas de aula y laboratorio.
En todas las pruebas escritas se penalizará la sintaxis o la ortografía incorrecta.
De modo excepcional, si las condiciones sanitarias lo requieren, se podrán incluir métodos de evaluación no presencial, en cuyo caso se informará al estudiantado de los cambios efectuados.
Bibliografía Básica
- Pero-Sanz, J. A., Ciencia e ingeniería de materiales, Edit. Dossat, S.A., 2000
- J. Beddoes, J. and Bibby M., Principles of Metal Manufacturing Processes, Ed. Butterworth-Heinemann; 1era edición (11 Junio 1999)
- Pero-Sanz, J. A., Aceros, Edit. Dossat S.A., 2000, 2004.
- http://www.unioviedo.es/sid-met-mat/Metalicos.htm
Bibliografía Complementaria
- Groover M. P., Fundamentals of Modern Manufacturing: Materials, Processes and Systems, Ed. John Wiley & Sons, Inc., 4th Edition (2010).
- Kumar, K., et al., Materials and Manufacturing Processes. Materials Forming, Machining and Tribology book series, Ed. Springer.
- Callister W.D., Introducción a la ciencia e ingeniería de los materiales, Vol. 1 y 2, Ed. Reverté, Barcelona, 1995.
- Askeland D.R., Ciencia e ingeniería de los materiales, Paraninfo Thomson Learning, 2001.Smith W.F., Fundamentos de la ciencia e ingeniería de materiales, Mc Graw-Hill Interamericana, 2004.
Adicionalmente podrán existir recursos a disposición del estudiante en el Campus Virtual de la Universidad ó fotocopias repartidas en clase por el profesor.