Tema 6: Materialesmetlicos

Los metales son materiales con mltiples aplicaciones y que se utilizan en la industria del transporte, de las telecomunicaciones, en el sector agrcola, en la construccin..

Propiedades de los metales

- Resistencia mecnica: soporta esfuerzos de traccin, compresin y flexin

- Ductilidad y maleabilidad: se pueden extender en hilos y planchas- Tenacidad: ofrecen resistencia cuando son golpeados- Plasticidad y elasticidad: algunos se deforman y otros pueden recuperar su forma original- Conductividad elctrica, trmica y acstica- Comportamiento magntico: algunos son atrados por imanes

- Fusibilidad: pueden soldarse con facilidad

- Dilatacin y contraccin: Se dilatan cuando aumenta la temperatura, se contraen cuando disminuye la temperatura

- Oxidacin: reaccionan con el oxgeno del agua y del aire- Reciclables y reutilizables- Toxicidad: Algunos son txicos. Ej: plomo, mercurio

Obtencin de los metales

Los metales son materiales que se obtienen a partir de minerales en las rocas. Se obtienen en minas a cielo abierto o en minas subterrneas. En el yacimiento se encuentran minerales ricos en metal (mena), que es la parte til, y resto de minerales y rocas (ganga). Una vez separados la mena de la ganga hay que extraer los metales de la mena en las siguientes industrias:- Metalurgia: es el conjunto de industrias que se encargan de la extraccin y transformacin de los minerales metlicos

- Siderurgia: es la rama de la metalurgia, que trabaja con los materiales ferrosos. Incluye desde el proceso de extraccin del mineral de hierro hasta su presentacin comercial para ser utilizado en la fabricacin de productos

Tipos de metales

- Metales ferrosos: su componente principal es el hierro. Ej: hierro puro, acero, fundicin

- Metales no ferrosos: materiales metlicos que no contienen o contienen poco hierro. Ej: cobre, bronce, latn, cincMetales ferrosos

Son los ms utilizados en la actualidad. Adems del hierro puro se utilizan tambin las aleaciones. Una aleacin es una mezcla de dos o ms elementos qumicos, de los cuales al menos uno, el que se encuentre en mayor proporcin, es un metal. Los metales ferrosos son el hierro puro, el acero y la fundicin. Hierro puro

Tiene una concentracin de carbono muy baja (0,008% 0,03%). Es un metal blanco grisceo y magntico. Algunos de sus inconvenientes son que se corroe con facilidad, tiene un punto de fusin alto y es de difcil mecanizado. Se emplea en componentes elctricos. Fundicin

Tiene una concentracin de carbono (0,03% 1,76%). Es un metal duro y resistente al desgaste. Se utiliza para fabricar carcasas de motores, farolas, tapas de alcantarilla.. Acero

Tiene una concentracin de carbono (1,76% 6,67%). Es un metal duro, tenaz y resistente. Adems de hierro y carbono los aceros pueden tener otros elementos (silicio, magnesio, nquel..) para conseguir propiedades especficas. Los aceros que tienen otros elementos se les llaman acero aleados. El proceso para obtener el acero es un proceso siderrgico: primero se lava el hierro y se somete a un proceso de trituracin y cribado. A continuacin se mezcla el hierro con carbn y caliza y se introduce en un horno para obtener el arrabio (hierro fundido con carbono y otras impurezas). Despus el arrabio se somete a otros procesos para eliminar el exceso de carbono y las impurezas.Metales no ferrosos

Su obtencin es muy costosa debido a la escasez en sus menas y al elevado consumo elctrico que exige el proceso de obtencin. Segn su densidad pueden ser:

Ultraligeros

Magnesio

Es ligero, blando, maleable y poco dctil. Reacciona violentamente con el oxgeno. Se utiliza en pirotecnia, industrias aeroespaciales, bicicletas.

Ligeros

Aluminio

Es blando, maleable, dctil y conductor elctrico y trmico. Se utiliza para bicicletas, automviles, botes de bebidas..

Titanio

Es ligero, muy duro y resistente. Se usa en estructuras arquitectnicas, industria aeroespacial.

Pesados

Plomo Es blando, pesado, tiene plasticidad y resulta toxico por inhalacin. Se usa para bateras, en la industria del vidrio y en ptica.

Estao

Es muy blando y no se oxida a temperatura ambiente. Se usa para hacer papel de estao y hojalata

Cinc

Es frgil en frio y de baja dureza. Se usa para caeras, canalones.

Cobre

Se oxida fcilmente y con l se puede fabricar bronce y latn. Se usa en cables elctricos, hilos de telefona, tuberas, calderas

Bronce

Es una aleacin de cobre y estao. Se usa para hlices de barcos, campanas, tuercas

Latn

Es una aleacin de cobre y cinc. Se usa en artesana, orfebrera, tuberas.Tcnicas de conformacin

Deformacin

Comprende el conjunto de tcnicas que modifican la forma de una pieza metlica mediante la aplicacin de fuerzas externas. Ej: laminacin (se pasa la pieza metlica por rodillos que lo comprimen, disminuyen su grosor y aumentan su longitud), extrusin (pasar el metal caliente por un orificio que tiene la forma deseada, aplicando fuerza mediante un pistn), forja ( se somete la pieza metlica a golpeos), estampacin (se introduce la pieza metlica en caliente entre dos matrices, una fija y otra mvil, con la forma deseada), embuticin (se golpea una plancha de metal para que se adapte al molde o matriz con la forma deseada), doblado (se somete una plancha a flexin para que adopte una forma curva), trefilado (se usa para fabricar hilos y cables metlicos)

Metalurgia de polvos:Consta de las siguientes partes:

1.- Moler el metal hasta que es polvo

2.- Prensar con matrices de acero

3.- Calentar en horno al 70% de la temperatura de fusin del metal

4.- Comprimir hasta un tamao adecuado

5.- Dejar enfriar

Moldeo 1 Calentar el metal hasta que se funde

2.- Metal lquido se vierte en un molde

3.- Se deja enfriar hasta que se solidifique

4.- Extraer la pieza del molde

Tcnicas de manipulacin - Marcado: puntas de trazar y granetes. Gramil y comps de puntas- Corte: guillotina, sierra de arco, tijeras de chapa o cizalla, prensa o troquel

- Mquinas herramienta para cortar: sierra circular y amoladora

- Perforacin: punzn

- Mquinas herramienta para perforar: taladradora

- Tallado/rebajado: cincel y buril

- Mquinas herramientas para tallar y rebajar: torno

- Desbastado/afinado: lima, rasqueta- Mquinas herramienta para desbastar y afinar: lijadora, rectificadoraUniones

Uniones fijas: adhesivos, soldadura (blanda, fuerte, oxiocetilnica), remache, unin por ajuste a presin

La soldadura blanda es heterognea, se utiliza soldador elctrico y el material es aleacin de estao y plomo

La soldadura fuerte es heterognea, se utiliza soplete de gas y el material es latn o cobre

La soldadura oxiocetilnica es homognea, se utiliza soplete oxiacetilnico y el material es el mismo que el de las piezas que se van a unir

Uniones desmontables: tornillo pasante con tuerca, tornillo de unin, guas, esprrago, chavetas, lengeta, ejes estriadosUniones desmontables: tornillo pasante con tuerca, tornillo de unin, esparrago,, chaveta y lengeta, ejes estriados y guias.

Acabados Rectificado, lapeado, pulido, bruido y recubrimientos.