1

Introducción

Los materiales son las sustancias que componen cualquier cosa o producto y como estos están fabricados a base de materiales, estos se encuentran en cualquier parte. Los materiales se clasifican generalmente en cinco grupos: metales, cerámicos, polímeros, semiconductores y materiales compuestos. Los materiales de cada uno de estos grupos poseen estructuras y propiedades distintas, por ejemplo:

Metales. Tienen como característica una buena conductividad eléctrica y térmica, alta resistencia, rigidez, ductilidad. Son particularmente útiles en aplicaciones estructurales o de carga. Las aleaciones (combinaciones de metales) conceden alguna propiedad particularmente deseable en mayor proporción o permiten una mejor combinación de propiedades.

Cerámicos. Tienen baja conductividad eléctrica y térmica y son usados a menudo como aislantes. Son fuertes y duros, aunque frágiles y quebradizos. Nuevas técnicas de procesos consiguen que los cerámicos sean lo suficientemente resistentes a la fractura para que puedan ser utilizados en aplicaciones de carga. Dentro de este grupo de materiales se encuentran: el ladrillo, el vidrio, la porcelana, los refractarios y los abrasivos.

Polímeros. Son grandes estructuras moleculares creadas a partir de moléculas orgánicas. Tienen baja conductividad eléctrica y térmica, reducida resistencia y debe evitarse su uso a temperaturas elevadas. Los polímeros termoplásticos, en los que las cadenas moleculares no están conectadas de manera rígida, tienen buena ductibilidad y conformabilidad; en cambio, los polímeros termoestables son más resistentes, a pesar de que sus cadenas moleculares fuertemente enlazadas los hacen más frágiles. Tienen múltiples aplicaciones, entre ellas en dispositivos electrónicos.

Semiconductores. Su conductividad eléctrica puede controlarse para su uso en dispositivos electrónicos. Son muy frágiles.

Materiales compuestos. Como su nombre lo indica, están formados a partir de dos o más materiales de distinto grupos, produciendo propiedades que no se encuentran en ninguno de los materiales de forma individual.

2

Objetivo

Al finalizar de interiorizar, ajustar y reevaluar esta información el discente estará en capacidad de interpretar la información ofrecida por el proveedor de materiales utilizados en el torno CNC.

3

Contenido

Pág.

1. CLASIFICACIÓN DE LOS MATERIALES 2. MATERIALES FERROSOS 2.1 EL HIERRO 2.2 CLASIFICACIÓN DE LOS HIERROS 2.3 ACEROS 2.3.1 Aceros industriales 2.3.2 Acero eléctrico 2.3.3 Aceros no aleados y aleados 2.4 CLASIFICACIÓN DE LOS ACEROS 2.4.1 Identificación de los aceros según la norma ISO 2.4.2 Identificación de los aceros según la norma SAE – AISI. 2.4.3 Identificación de los aceros según la norma DIN 2.5 INFLUENCIA DE LOS ELEMENTOS ALENATES 2.6 PRODUCCIÓN Y PROPIEDADES DE LOS METALES COMUNES 2.7 CARACTERÍSTICAS GENERALES PARA TENER EN CUENTA EN SU SELECCIÓN. 2.8 ASPECTOS A TENER EN CUENTA PARA EL DISEÑO DE HERRAMIENTAS 2.9 ESTADO DE ENTREGA DE LOS MATERIALES. 2.9.1 Deformaciones 2.9.2 Tipos de solicitaciones 2.10 PROPIEDADES MECÁNICAS DE LOS ACEROS. 2.11 INSTRUCCIONES GENERALES SOBRE TRATAMIENTOS TÉRMICOS 2.11.1 Colocación de las piezas durante el tratamiento térmico 2.11.2 Alivio de tensiones 2.12 CAUSAS QUE PRODUCEN FALLAS EN UNA PIEZA 3. MATERIALES METÁLICOS NO FERROSOS 4. MATERIALES PLÁSTICOS 5. CARGAR LA PIEZA EN EL SOFTWARE Spectracam TURNING

4

Clasificación de los materiales

– CAPITULO 1 La manera más general de clasificación de los materiales es la siguiente: Figura 1. Clasificación de los materiales Tomado de: Realización personal Metales Ferrosos Los metales ferrosos como su nombre lo indica su principal componente es el hierro, sus principales características son su gran resistencia a la tracción y dureza. Las principales

MATERIALES

METÁLICOS

(ÁTOMOS)

NO METÁLICOS

(MOLÉCULAS)

FERROSOS NO FERROSOS

HIERRO Y SUS DERIVACIONES

COBRE (Cu)

ALUMINIO (Al)

ZINC (Zn)

ORO (Au)

OTROS

ORGÁNICOS

(MACROMOLÉCULAS

)

INORGÁNICOS

(MOLÉCULAS)

POLÍMEROS Y SUS

DERIVACIONES

PLÁSTICO

CAUCHO

GRANITO

VIDRIO

MÁRMOL

CERÁMICA

CEMENTO

5

aleaciones se logran con el estaño, plata, platino, manganeso, vanadio y titanio. Los principales productos representantes de los materiales metálicos son:

Fundición de hierro

Aceros

Aceros inoxidables

Su temperatura de fusión va desde los 1360ºC hasta los 1541ºC y uno de sus principales problemas es la corrosión. Metales no Ferrosos Por lo regular tienen menor resistencia a la tracción y dureza que los metales ferrosos, sin embargo su resistencia a la corrosión es superior. Su costo es alto en comparación a los materiales ferrosos pero con el aumento de su demanda y las nuevas técnicas de extracción y refinamiento se han logrado abatir considerablemente los costos, con lo que su competitividad ha crecido notablemente en los últimos años. Los principales metales no ferrosos utilizados en la manufactura son:

Aluminio

Cobre

Magnesio

Níquel

Plomo

Titanio

Zinc Los metales no ferrosos son utilizados en la manufactura como elementos complementarios de los metales ferrosos, también son muy útiles como materiales puros o aleados los que por sus propiedades físicas y de ingeniería cubren determinadas exigencias o condiciones de trabajo, por ejemplo el bronce (cobre, plomo, estaño) y el latón (cobre zinc). Materiales orgánicos Son así considerados cuando contienen células de vegetales o animales. Estos materiales pueden usualmente disolverse en líquidos orgánicos como el alcohol o los tretracloruros, no se disuelven en el agua y no soportan altas temperaturas. Algunos de los representantes de este grupo son:

Plásticos

Productos del petróleo

Madera

Papel

Hule

Piel Materiales de origen inorgánico Son todos aquellos que no proceden de células animales o vegetales o relacionadas con el carbón. Por lo regular se pueden disolver en el agua y en general resisten el calor mejor que las sustancias orgánicas. Algunos de los materiales inorgánicos más utilizados en la manufactura son:

Los minerales

El cemento

La cerámica

6

El vidrio

El grafito (carbón mineral) Los materiales sean metálicos o no metálicos, orgánicos o inorgánicos casi nunca se encuentran en

el estado en el que van a ser utilizados, por lo regular estos deben ser sometidos a un conjunto de procesos para lograr las características requeridas en tareas específicas.

Dichos procesos han requerido del desarrollo de técnicas especiales muy elaboradas que han dado el refinamiento necesario para cumplir con requerimientos prácticos. Además la aplicación de estos procesos incrementan notablemente el costo de los materiales, tanto que esto puede significar varias veces el costo original del material por lo que su estudio y perfeccionamiento repercutirán directamente en el costo de los materiales y los artículos que integraran. Los procesos de manufactura implicados en la conversión de los materiales originales en materiales útiles para el hombre requieren de estudios especiales para lograr su mejor aplicación, desarrollo y disminución de costo. En la ingeniería la transformación de los materiales y sus propiedades tienen un espacio especial, ya que en casi todos los casos de ello dependerá el éxito o fracaso del uso de un material.

7

Materiales ferrosos – CAPITULO 2

2.1 EL HIERRO Anualmente son producidas piezas que son ensambladas y empleadas como componentes de equipos y maquinarias. Lo que implica que la industria de la producción de hierro fundido es una de las principales a nivel internacional siendo este el triple al resto de las producciones de metales ferrosos y no ferrosos juntos, y superado solo por la producción de acero laminado El término de hierro fundido es aplicado a una familia de aleaciones ferrosas que contienen más del 2% de carbono. Incluye al hierro gris, maleable, dúctil (conocido como nodular por algunos autores), blanco, con elevado nivel de aleación y con grafito compacto. Dentro de los diferentes hierros fundidos el hierro gris es el más empleado, con una producción anual superior al resto de los metales fundidos, debe tenerse en cuenta que el grafito laminar le proporciona caracteristicas especiales tales como:

Resistencia a la tracción

Resistencia al impacto

Resistencia a la abrasión

Excelentes colabilidad

Facilidad para el maquinado

Excelentes amortiguación de vibraciones Con el fin de mejorar la baja resistencia a la tracción del hierro gris, fue inventado el hierro maleable, el cual se obtiene por tratamiento térmico del hierro blanco y donde el grafito aparece en forma de nódulos, el problema radica en el costo ya que es muy superior al del hierro gris. Al tratar de aumentar el módulo de elasticidad del hierro surgió hace relativamente pocos años el hierro esferoidal, también llamado hierro dúctil, por el incremento que sufre esta propiedad. Sin embargo este tipo de aleación no es la más empleada en el caso donde las piezas producidas son utilizadas en condiciones de alto desgaste abrasivo, donde el hierro blanco presenta un mejor comportamiento y aún superior los hierros de elevada aleación, pero estos últimos tienen el gran inconveniente de ser prácticamente no maquinables.

8

TABLA 1- Catalogo característico de un hierro gris

DURA - BAR colado continuo Similar ASTM Peso específico Temperatura de fusión

G2 A 48 Clase 40 7 a 7.2 1200° C

ANÁLISIS QUÍMICO GARANTIZADO POR EL FABRICANTE (% EN PESO):

C Si Mn P máx. S máx.

G2 2.65-3.65 1.70-2.90 0.65-0.75 0.10 0.065

Nota: Se agrega titanio como inoculante con el fin de producir la estructura grafítica tipo D.

Tipo: Hierro gris altamente perlítico.

Formas y Acabados: Barra redonda, cuadrada, tubo y solera.

Características:

El G2 es un hierro gris de tipo perlítico. Las barras fabricadas con este tipo de hierro tienen una resistencia óptima a la tracción, al desgaste y una mayor dureza comparándolas con las hechas con otros grados de hierros. Este material se recomienda para aplicaciones donde se requiere una alta resistencia al desgaste y una buena respuesta al tratamiento térmico. Su microestructura contiene grafito tipo Vll, A, tamaño 4-6, conforme a la especificación ASTM A 247. La matriz es totalmente perlítica. La orilla de la barra contiene grafito tipo D, tamaño 6-8 en una matriz perlítica con pequeñas cantidades de ferrita. Los carburos constituyen menos del 5% observados en cualquier campo a 100x y deben de estar bien dispersos.

Aplicaciones: Rodillos para transportadores de la industria siderúrgica, para mesas de molinos de laminación, para coladas continuas. En maquinaria se usa para engranes, válvulas, pistones, moldes para aluminio, etc..

Respuesta al tratamiento térmico

Reconocido Temple

Tipo Temperatura Dureza

BHN Temperatura

Medio de enfriamiento

Dureza Rc

G2 --- --- --- 885 °C Aceite 50

Propiedades mecánicas en condición de colada.

Resistencia a la tracción Dureza por rango de medidas BHN

MPa (Kgf/mm2) [Ksi] 13-19

mm 1/2 -3/4"

19-38

mm 3/4-1 1/2"

38-51 mm

1 1/2-2"

51-76 mm 2-3 "

76-152 mm 3- 6"

152-254 mm

6-10"

254-508 mm 10-20"

G2 186-274

(19-28) [27-40] 229-301

207-285

207-277

207-269

197-269

183-269

183-269

Tomado de: http://www.acerospalmexico.com.mx/hg2.htm 2.2 CLASIFICACIÓN DE LOS HIERROS Estos se clasifican en:

9

HIERRO GRIS. Este a su vez se clasifica según la norma ASTM A48-41 en:

TABLA 2 Clasificación del hierro gris según la ASTM A48-41

CLASE RESISTENCIA

A LA TRACCIÓN-PSI DUREZA BRINELL

ESTRUCTURA

20 24000 130-180 Ferrita, Perlita 30 34000 170-210 Ferrita, Perlita, Grafito 40 44000 210-260 Perlita, Grafito 50 54000 240-280 Perlita, Grafito 60 64000 260-300 Bainita, Grafito

HIERRO NODULAR O DÚCTIL. Este tipo de fundición se caracteriza por que en ella el grafito aparece en forma de esferas minúsculas, se obtiene mediante la introducción controlada de magnesio en el hierro fundido, y bajas proporciones de azufre y fósforo con el fin de mantener la continuidad de la matriz la cual se interrumpe mucho menos que cuando se encuentra en forma laminar, esto da lugar a una resistencia a la tracción y tenacidad mayores que en la fundición gris ordinaria. TABLA 3 Clasificación del hierro NODULAR según la ASTM A 536

CLASE RESISTENCIA

PSI X1000 LÍM.

FLUENCIA DUREZA BRINELL

ALARGAMIENTO (%)

60-40-18 42000 28000 149-187 18 65-45-12 45000 32000 170-207 12 80-55-06 56000 38000 187-255 6

100-70-03 70000 47000 217-267 3 120-70-02 84000 63000 240-300 2

HIERRO MALEABLE. Son tipos especiales de hierros producidos por el tratamiento térmico de la fundición blanca.

HIERRO ATRUCHADO. Se caracteriza por tener una matriz de fundición blanca combinada parcialmente con fundición gris. El carbono se encuentra libre y combinado, siendo difícilmente maquinable

HIERRO ALEADO. Se caracteriza por tener una gran variedad de elementos aleantes los cuales mejoran de una u otra forma las condiciones o propiedades del mismo, se clasifican en altamente aleados y bajamente aleados.

2.3 ACEROS Acero es una aleación de Hierro – Carbón, que además contiene elementos aleantes, los cuales se encargan de mejorar las propiedades que se requieran. Se consideran aceros aleados cuando se encuentran elementos de aleación, distintos del carbono y de las cantidades comúnmente aceptadas

10

de Mn, Si y P. El máximo contenido de carbono que se encuentra con el acero es del 2.0 % para aceros al carbono de baja aleación y 2.5 % para aceros de alta aleación. La grafica siguiente muestra el diagrama Hierro Carbono Figura 2. Diagrama hierro - carbono

Fuente: Notas del tutor Francisco Javier Vargas - SENA

11

Los aceros especiales deben ser escogidos con criterio técnico pues de su selección, maquinado y tratamiento térmico depende la calidad de piezas, partes y herramientas que demanden altas exigencias. 2.3.1 Aceros industriales. La humanidad necesitó metales resistentes desde sus comienzos, pruebas y experimentos se realizaban aislada y simultáneamente en centros como Damasco, Castilla, Shopfield y Ruhr. Rudimentariamente desarrollaron aceros similares a los actuales, templados en agua. Los artesanos transmitían sus secretos celosamente guardados, de padres e hijos. Se descubrió que aleando los aceros con manganeso, cromo, tungsteno, molibdeno, vanadio y cobalto mejoraban las propiedades del acero, así apareció la familia de aceros especiales que usamos hoy en día. De un arte nació una ciencia. Acero SM aceros de construcción de herramientas no aleados y de baja aleación (M). Acero de inyección de oxigeno como el acero siemens – martín (Y). 2.3.2 Acero eléctrico. Aceros rápidos, de alta resistencia al calor, aceros de alta aleación resistentes al oxido y a los ácidos (E). Con un contenido alto de Si, al enfriarse se deposita el carbono en forma de grafito. La superficie de rotura es gris (hierro bruto gris).

Si predomina el efecto del manganeso, el carbono se combina al enfriarse con el hierro (Fe3C). Se obtiene una superficie de rotura blanca radiante (hierro bruto blanco). El acero debe ser forjable, soldable y, de ser posible, templable. Lo que se pretende en la obtención del acero es reducir el contenido de carbono y de los acompañantes del hierro. La transformación del hierro bruto en acero se llama afino. Son procedimiento de afino el de inyección de oxigeno, el siemens – martín y el eléctrico. De acuerdo con sus aplicaciones, las clases de acero se subdividen en aceros de construcción (construcción de vehículos, construcciones de acero, piezas para aparatos) y en aceros para herramientas (herramientas de corte, herramientas de sujeción y piezas para maquinas). Dentro de estos grupos el acero puede ser aleado o no aleado. Un acero esta aleado si para mejorar sus propiedades se le añaden metales como el cromo, níquel, manganeso y vanadio. En los aceros no aleados la resistencia y la dureza aumentan al aumentar el contenido de carbono, disminuyendo en cambio la soldabilidad y la forjabilidad.

El hierro fundido es un material de hierro colado con un contenido de carbono de 2.5 a 4.5% estos materiales se caracterizan, frente al acero, por un punto de fusión mas bajo y una colabilidad mas fácil. Para piezas de forma complicada, la fundición es la modalidad de fabricación más económica. Los materiales de hierro y acero colados son la fundición, maleable y la fundición dura. El acero moldeado es el acero colado en moldes.

12

2.3.3 Aceros no aleados y aleados. El acero es un material versátil. Según su pureza, aditivos aleados y tratamiento, es blando o duro, resistente a la tracción, el desgaste, a la corrosión y al calor. El acero se puede forjar, laminar y fundir, así como mecanizar con o sin arranque de viruta. Afinar el acero es limpiarlo (reducir las substancias acompañantes), recarburarlo (fijar el contenido correcto de c) y alearlo (añadir elementos de aleación). Según el contenido de elementos de aleación, las clases de acero se subdividen en aceros no aleados y aleados. Los aceros no aleados se subdividen a su vez en aceros básicos, aceros de calidad y aceros finos; los aleados solo en aceros de calidad y aceros finos. Los aceros básicos son aquellos cuyas propiedades, tales como resistencia a la tracción, limite de

fluencia y alargamiento de rotura, están dentro de unos límites determinados. son de escasa pureza y homogeneidad de textura. No están aleados ni son adecuados para tratamiento térmico (bonificado, temple superficial).

Los aceros de calidad en lo que respecta a características superficiales, soldabIlidad, conformación y en frió y en caliente, están fabricados con gran cuidado. Pueden ser no aleados y aleados. Presentan una pureza mayor y unas características superficiales mejores que los aceros básicos. Pueden ser no aleados o aleados. Los aceros de calidad no aleados son en gene ral aceros de construcción para plegar y perfilar en frío, barras y alambre laminado para estirado y chapas para embutición profunda. Así como aceros para conformación en frío y en caliente. Los aceros de calidad aleados son aceros de construcción de grano fino, con alto límite de fluencia. Se emplean como aceros para tornos automáticos, para chapas, bandas, muelles y piezas de desgaste.

Los aceros finos son todos los aceros aleados y aquellos aceros no aleados que se diferencian de

los de calidad por su mayor homogeneidad y ausencia de inclusiones no metálicas (P y S, 0.035% como máximo). Se funden con el mayor cuidado, consiguiéndose así una textura especialmente uniforme. Poseen un bajo contenido de inclusiones no metálicas. Los aceros finos no aleados son apropiados para el trata miento térmico, siendo, los aleados, aceros de construcción de grano fino con un límite de fluencia garantizado, de 420 N/mm2 como mínimo. Se emplean para aceros de construcción, aceros para herramientas y aceros con propiedades especiales.

ACEROS BASICOS

Clases de Aceros Básicos Rmm mayor que 690 N/mm2 y menor que 0.05% P y S Contenido de Carbono ≥ 0.10%

ACEROS DE CALIDAD

Aceros de calidad no aleados – Aceros de calidad Aleados Aceros de construcción en general con Rmm ≤ 500 N/mm2 Otros con ≤ 0.10 % C Contenido de P y/o S hasta 0.045%

ACEROS FINOS

13

No Aleados. Acero Fino Acero de Construcción 1a A 3a calidad

Aceros de Construcción.

Acero Fino.

Acero de Construcción con acero resistente al desgaste.

Acero de Herramientas con acero rápido.

Acero resistente Químicamente, con acero inoxidable y acero resistentes a altas temperaturas.

Contenido de P y/o S hasta 0.035%

Según su empleo se dividen en: acero sementado, acero bonificado, acero rápido, aceros resistentes al calor, a los ácidos y a la oxidación, y acero para muelles. Aceros especialmente puros son los aceros al vació. Los aceros no aleados son los que se obtienen cuando no se sobre pasan los siguientes porcentajes (el carbono no cuenta aquí como componente de aleación): 0.5% de si, 0.8% de Mn, 0.1% de Al, o 0.1% de Ti, o 0.25% de Cu. Los aceros de baja aleación poseen hasta el 5% de componentes aleados. Los aceros de alta aleación poseen más del 5% de componentes aleados. Sin embargo, no deben contener en conjunto mas del 0.0045% de fósforo (p) y azufre (s).

ELEMENTOS DE ALEACIÓN CONTENIDO LIMITE EN % DE MASA

Aluminio Al 0.10

Cromo Cr 0.30

Cobalto Co 0.10

Manganeso Mn 0.80

Níquel Ni 0.30

Silicio Si 0.50

Titanio Ti 0.05

Wolframio W (Tungsteno) 0.10

Vanadio V 0.10

El acero moldeado es acero colado en moldes. Comparado con la fundición gris y la fundición maleable, posee una resistencia mecánica mayor. Para piezas sometidas a altas solicitaciones se añaden al caldo metales de aleación. El material no se distingue del acero forjado. Sin embargo, el acero moldeado se contrae (2%) el doble que la fundición gris (1%). Por esta razón las piezas moldeadas deben ser mas regulares en sus secciones y mas lisas en su forma que las de fundición gris. Puede decirse que el acero marco el final de la época y el principio de una nueva en tecnología especializada. Dentro de este concepto podemos utilizar el de La Tribología término usado a finales del siglo XX el cual se deriva de la palabra griega tribos que significa "frotar o rozar". Hoy en día es un

14

término usado universalmente para la ciencia que estudia la fricción, el desgaste y la lubricación de superficies en contacto. Para entender a la tribología se requiere de conocimientos de física, de química, y de la tecnología de materiales. Las tareas del especialista en tribología (tribólogo) son las de reducir la fricción y desgaste para conservar y reducir energía, lograr movimientos más rápidos y precisos, incrementar la productividad y reducir el mantenimiento.

Aplicaciones: La tribología está presente prácticamente en todas las piezas en movimiento tales como:

Rodamientos,

Chumaceras

Sellos

Anillos de pistones

Embragues

Frenos

Engranes

Levas Fundamentos de la Tribología. La Tribología se centra en el estudio de tres fenómenos: la fricción entre dos cuerpos en movimiento, el desgaste como efecto natural de este fenómeno y la lubricación como un medio para evitar el desgaste. Por tanto debe conocerse sobre el problema del desgaste entre superficies en contacto, y el empleo de un método de endurecimiento mediante deformaciones plásticas superficiales, para evitar que piezas y partes de un equipo sufran deterioro prematuro a consecuencia del desgaste. 2.4 CLASIFICACIÓN DE LOS ACEROS Hay muchas maneras de clasificar los materiales. Probablemente la clasificación más común es de acuerdo a que sean metálicos y no metálicos. Los materiales metálicos más comunes son el hierro, estaño, zinc. En el grupo de los no metálicos se encuentra la madera, ladrillo, cemento, goma y plásticos, la elección de cada material depende de la necesidad de cada persona en la labor que este realizando. Las propiedades físicas y mecánicas están determinadas por su color, densidad, calor específico, coeficiente de expansión térmica, conductividad térmica, conductividad eléctrica, resistencia y dureza. 2.4.1 Normalización de los materiales metálicos. En la EURONORM se hace la subdivisión de los tipos de acero según su composición química y sus propiedades. Estos se clasifican en: Aceros no aleados. El porcentaje aleado no alcanza los límites indicados en la tabla. Aceros aleados. El porcentaje de un elemento aleado alcanza o sobrepasa, como mínimo en un

elemento, el límite fijado.

15

Cabe anotar que la designación de los aceros se hacía hasta según DIN 17006. Sin embargo esta norma se ha retirado. Ya que la ISO determino que la designación completa consta de la parte de fabricación, de la parte de composición y de la parte de tratamiento.

DESIGNACION Numero del

Material Material

Soporte 10038 RSt 37-2

Engranaje Cónico 11141 Ck 15

Carcasa 0.7040 GGG 40

En la parte de fabricación hay sólo letras, las cuales indican el tipo de fusión, así como las

propiedades que resultan de la misma. En la parte de composición figuran cifras y letras que indican las propiedades de uso, resistencia

a la tracción, composición química y/o grupo de calidad.

En la parte de tratamiento figuran cifras y letras, que indican el tipo de conformación, el tratamiento térmico y el ámbito de la garantía.

2.4.2 Identificación de los aceros según la norma ISO. Estos se clasifican en tres colores característicos ,azul, amarillo y rojo y por tres letras P, M, K así:

TIPO CARACTERÍSTICAS

P Materiales de viruta larga (aceros, aceros fundidos y fundiciones maleables)

P01: Torneado y mandrinado en acabado, velocidades de corte altas, sección de viruta pequeña, alta calidad superficial, tolerancia pequeña, libre de vibraciones.

P10: Torneado copiado, roscado, fresado, altas velocidades de corte, pequeña a mediana sección de viruta.

P20: Torneado, copiado, fresado, velocidades de corte intermedias y secciones de viruta media, refrentados ligeros. Condiciones relativamente desfavorables.

P30: Torneado, fresado, a velocidades de corte de medias a bajas, sección de viruta de media a grande, incluyendo operaciones bajo condiciones desfavorables.

P40: Torneado, cepillado, fresado, ranurado, tronzado a bajas velocidades de corte, amplia sección de viruta, posibles ángulos de desprendimiento elevados y en condiciones de trabajo muy desfavorables.

P50: Donde se requiere una gran tenacidad de la herramienta en torneado, cepillado, ranurado, tronzado, bajas velocidades de corte, sección de viruta grande, posibilidad de grandes ángulos de desprendimiento, operaciones en condiciones extremadamente desfavorables.

TIPO CARACTERÍSTICAS

M – (Aceros inoxidables austeníticos, materiales resistentes al calor, aceros al manganeso, aleaciones de hierro fundido, etc.)

M10: Torneado, velocidades de corte de medias a elevadas y sección de virutas de pequeñas a medianas.

M20: Torneado, fresado, velocidad de corte media y sección de viruta mediana.

16

M30: Torneado, fresado, cepillado a velocidades de corte media y sección de viruta de mediana a gruesa.

M40: Torneado, perfilado, tronzado, especialmente en máquinas automáticas.

TIPO CARACTERÍSTICAS

K Materiales de viruta corta como fundición, aceros endurecidos y materiales no ferrosos como el aluminio, bronce, plástico

K01: Torneado, torneado y mandrinado en acabado, fresado en acabado, rasqueteado.

K10: Torneado, fresado, taladrado, mandrinado, etc.

K20: Torneado, fresado, cepillado, brochado, operaciones que requieran una herramienta muy tenaz.

K30: Torneado, fresado, cepillado, tronzado, ranurado en condiciones desfavorables y con posibilidades de grandes ángulos de desprendimiento

K40: Torneado, fresado, cepillado, tronzado, en condiciones muy desfavorables y posibilidades de ángulos de desprendimiento muy grandes.

2.4.3 Identificación de los aceros según la norma SAE – AISI. Están clasificados así:

Aceros de maquinaria. Están identificados con un número de 4 dígitos de los cuales cada uno tiene un significado.

X X X X A B C D A→ Indica el elemento aleante que se encuentra en mayor porcentaje. 1→ carbono. 2→ Níquel. 3→ Níquel – Cromo, principal aleante el Níquel. 4→ Molibdeno 5→ Cromo 6→ cromo – vanadio, principal aleante Cromo. 7→ Cromo – Tungsteno 8→ Níquel – Cromo – molibdeno, principal aleante Molibdeno. 9→ Níquel – Cromo – Molibdeno, principal aleante Níquel. B→ Indica un elemento adicional que acompaña al principal o el porcentaje del elemento principal. C y D→ Indican el porcentaje de carbono dividido por 100. Por ejemplo un acero 1040 es un acero al carbono con 0.1% de níquel y 0.4% de carbono.

Aceros inoxidables. Están identificados con un número de 3 dígitos. Serie 2xx→ Aceros al Cr – Ni – Mn, no endurecibles, austeníticos, no magnéticos. Serie 3xx→ Aceros al Cr – Ni, no enduresibles, austeniticos no magnéticos. Serie 4xx→ Aceros al Cr, enduresibles, magnéticos.

17

Serie 5xx→ Aceros bajo Cr, resistentes al calor.

Aceros de herramientas. Se identifican con una letra y un número de 1 ó 2 dígitos. Tabla 4 Nomenclatura de los aceros según norma DIN.

TIPO SÍMBOLO Templables en agua W

Resistentes Al Impacto S

Para trabajo en frío Templables En Aceite O

Templables al aire A Alto Carbono – Alto Cromo D

Para trabajo en caliente H

Aceros rápidos Base Tungsteno T Base Molibdeno M

Aceros para moldes P

En general la nomenclatura de los aceros según AISI-SAE es: Tabla 5 Nomenclatura de los aceros según norma AISI-SAE.

NOMENCLATURA DESCRIPCIÓN

10XX Aceros ordinarios al carbono 11XX Aceros al carbono desulfurados de fácil maquinado ó “corte libre” 13XX Aceros con 1.75% de Mn (1.5 – 2) 15XX Aceros al manganeso (1 – 1.65%) 23XX Aceros al níquel, 3.5% de Ni (3.25 – 3.75%) 25XX Aceros al níquel, 5.0% de Ni (4.75 – 5.25%) 31XX Aceros al Ni-Cr 1.25% de Ni y 0.65% Cr 33XX Aceros al Ni-Cr 3.50% de Ni y 1.60% Cr 40XX Aceros al Mo, 0.25 Mo 41XX Aceros al Cr (0.4 – 1.2%) Mo (0.08 – 0.25%) 43XX Aceros al Ni – Cr – Mo (1.8% Ni, 0.65% Cr, 0.25% Mo) 44XX Aceros al Mo (0.4 – 0.53%) 45XX Aceros al Mo (0.55%) 46XX Aceros al Ni – Mo (1.8% Ni y 0.2% Mo) 47XX Aceros al Ni – Cr – Mo (1.05% Ni, 0.45% Cr, 0.20% Mo) 48XX Aceros al Ni – Mo (3.5% Ni y 0.25% Mo) 50XX Aceros al Cr (0.28 – 0.4%) 51XX Aceros al ½ Cr (0.8 – 1.05%) 50XXX Aceros resistente al desgaste con 0.5% Cr 51XXX Aceros resistente al desgaste ½ Cr 1.0% 52XXX Aceros resistente al desgaste alto Cr (1.45%) 61XXX Aceros al Cromo –Vanadio (0.75%Cr -0.15% V) 8XXX Aceros de triple aleación

18

NOMENCLATURA DESCRIPCIÓN

81XX 0.30% Ni, 0.40% Cr, 0.12% Mo 86XX 0.55% Ni, 0.50% Cr, 0.20% Mo 87XX 0.55% Ni, 0.50% Cr, 0.25% Mo 88XX 0.55% Ni, 0.50% Cr, 0.35% Mo 92XX Aceros al Silicio –Manganeso (20% Si, 0.8% Mn) 93XX Acero de triple aleación 3.25% Ni, 1.20% Cr, 0.12% Mo 98XX Acero de triple aleación 1.00% Ni, 0.80% Cr, 0.25% Mo XXBXX Aceros con Boro (mínimo 0.0005% de B) 50BXX 0.50% Cr 51BXX 0.80% Cr 81BXX 0.3%Ni, 0.45 % Cr y 0.12 % Mo XXBVXX Aceros al Boro Vanadio XXLXX Aceros con plomo XXXH Aceros con banda de templabilidad

EX Nuevos tipos de Aceros con baja designación temporal

Se presenta además una lista parcial de letras usadas como prefijos A Acero Siemens-Martins básico B Aceros al carbono Bessemer C Aceros al carbono Siemens-Martins básico CB Aceros al carbono Bessemer o Thomas D Aceros al carbono Siemens-Martins ácidos E Aceros de horno eléctrico MT Aceros al carbono Siemens-Martins básico, para tubos. 2.4.4 Identificación de los aceros según la norma DIN. Según esta norma están clasificados en:

ACEROS SIN ALEAR: Los aceros no aleados se designan indicando la resistencia a la tracción o su contenido en carbono. Los cuales a su vez se clasifican en:

A los aceros básicos y a los aceros de calidad no aleados, denominados «aceros de construcción en general», se les asignan as letras St y el índice de la calidad (este número, multiplicado por 9,81 y redondeado, da como resultado la resistencia garantizada mínima la tracción, en N/mm así como la cifra característica del grupo de calidad. Excepciones: St2, St3, St4 según DIN 1624. St 37-2. Es un acero corriente de construcción con 37 X 9,81 N/mm 360 N/mm de resistencia a la tracción y grupo de calidad 2 (véase pág. 73). StE 36. Si en los aceros de construcción se da importancia al límite de elasticidad, se pone detrás de St la letra E. La cifra característica indica entonces el límite de fluencia. C 55. A los aceros de calidad no aleados, adecuados para el tratamiento térmico, se les asigna el símbolo C con la cifra característica del carbono, que es el contenido en carbono multiplicado por 100. Ck 45; Cf 53; Cm 35; Cq 35. Para caracterizar la diferencia de los aceros finos no aleados, detrás de la C se ponen letras con los siguientes significados:

19

k = Aceros finos con bajo contenido en fósforo y azufre f = Acero para temple a la llama y por inducción m = Aceros finos con indicación del contenido máximo y mínimo de azufre, q = Aceros de cementación y bonificación adecuados para recalcado en frío.

Aceros de construcción (no aptos para tratamientos térmicos). Abreviatura – St presentan

una resistencia mínima de tracción en 2mm

Kg

Por ejemplo St 42 es una aceros de construcción con una resistencia a la tracción de 2

42mm

Kg

Aceros apropiados para tratamiento térmico. Símbolo – C (Carbono), el contenido de

carbono por porcentaje dividido por 100

Por ejemplo C 35 es un acero al carbono con 0.35 % de carbono. NOTA: A los aceros que contienen poco P y S se les añade la letra K.

Aceros de herramientas sin alear. Símbolo inicial es C (Carbono), el contenido de carbono

por porcentaje dividido por 100 y una letra final W (work).- Por ejemplo: C 10 W es un acero al carbono con 0.10 % de carbono y es para trabajo pesado.

ACEROS ALEADOS. Los cuales a su vez se clasifican en: Aceros de baja aleación. Los elementos aleantes en porcentajes suman menos de 5%. El contenido

de carbono en porcentaje dividido por 100 seguido del símbolo químico del elemento aleante y por último el contenido del elemento aleante en porcentaje dividido por 100. Por ejemplo: 15 Cr 35, es una acero al cromo con 0.15 % de carbono y 0.35 % de cromo NOTA: Los elementos aleantes se ordenan según su porcentaje decreciente.

Aceros de alta aleación. Los elementos aleantes en porcentaje suman mas del 5%. La letra inicial es X precedida del contenido del carbono en porcentaje dividido por 100, el símbolo químico del elemento aleante y el contenido del elemento aleante en su verdadero porcentaje. Por ejemplo: X 10 Cr Ni 18.8, es un acero al Cromo – Níquel con 0.10% de carbono 18% Cr, 8% Ni.

Tabla 6 Multiplicadores para los elementos aleantes en la norma DIN.

4 10 100 Cromo Aluminio Carbono

20

4 10 100 Cobalto Molibdeno Fósforo Manganeso Tantalio Azufre Níquel Titanio Nitrógeno Silicio Vanadio Tungsteno

Dichos multiplicadores indican que para encontrar el porcentaje en que se encuentran los elementos aleantes hay que dividir por el factor correspondiente a cada elemento. 2.4.5 Identificación de los aceros según su color. Según su color están clasificados en:

ACEROS PARA MAQUINARIA ACEROS PARA

HERRAMIENTAS

INOXIDABLE TEMPLE TRABAJO EN FRIÓ Austenitico. Para aplicaciones generales. Alta resistencia a la corrosión.

Partes de sección moderada que exijan alta resistencia y tenacidad. Se entrega bonificado

Acero de alta templabilidad. Alta resistencia al desgaste y buena estabilidad dimensional.

Austenitico con alta resistencia al ataque químico y a la corrosión intercristalina

Acero de alta resistencia a la tracción y a la fatiga. Gran templabilidad. Ideal para grandes secciones. (véase http://www.ferrumaceros. com/aceros3.htm

Acero alto en carbono y cromo con excelente resistencia al desgaste y gran estabilidad dimensional.

Martensítico templable. Ofrece buena resistencia mecánica y a la corrosión suave

Al carbono para fabricación de piezas de mediana resistencia

Barras rectificadas con tolerancias estrechas, libres de descarburación.

Martensítico templable. Ofrece buena resistencia mecánica y a la corrosión suave. Se entrega bonificado.

Se utiliza en piezas de alta resistencia. Su alto límite elástico lo hace apto para la fabricación de resortes.

Acero al cromo para piezas de tamaño medio que requieran alta dureza y alto límite elástico

CEMENTACIÓN MAQUINADO LIBRE TRABAJO EN CALIENTE

304

316L

410

420

4140

4340

1045

1070

O1

D3

Acero plata

5160

21

Buena dureza superficial y tenacidad en el núcleo. Apropiado pira cargas de impacto.

Acero resulfurado al plomo, con altísima maquinabilidad y muy buen acabado superficial. Se utiliza para grandes producciones en serie.

Apropiado para extrusión de aleaciones livianas. Se utiliza para la fabricación de herramientas de forja

1

Muy dúctil y maleable, de fácil conformabilidad en frío y muy buena soldabilidad

Acero resulfurado y refosforado de alta maquinabilidad para producciones en serie

CEMENTACIÓN BARRAS PERFORADAS MOLDES PARA PLÁSTICOS

Para elementos de maquinaria con baja resistencia. Puede cementarse o utilizarse calibrado.

Acero de cementación con excelente soldabilidad y alta resistencia a la tracción. (AISI1518).

Gran capacidad de pulido y tratamiento térmico localizado. Sé entrega bonificado.

FABRICACIÓN DE ENGRANAJES RESISTENTES AL CHOQUE

Bajo contenido de carbono (0.08-0.13%). Para piezas simples de baja resistencia mecánica: Apto para la cementación, doblado en frío y en caliente.

Elementos de construcción donde se requiere baja o mediana resistencia combinada con alta capacidad de deformación, como por ejemplo, bulones, alambres, tornillos y piezas similares. Se puede utilizar para cementación. Acero al carbono para conformación en frío

2

Acero de muy alta tenacidad para trabajos donde la herramienta es sometida A fuerte impacto.

Barras para hormigón armado en estado natural o endurecidas mecánicamente (torsionado). Piezas conformadas por estampado en frío y piezas cementadas

3

1 Véase:http://www.bu-mexico.com/b_2484.htm

2 http://www.engracor.com.ar/engracor/info_05.htm

3 http://www.engracor.com.ar/engracor/info_05.htm

8620 420

P20

S1

1215

1016

TS50

T.S.52

IRAM 1010

IRAM 1020

H13

SAE1010

22

TOMADO DE: http://www.ciapanamericana.com.ar/material.htm#

MARCA

BOLHER Descripción, Aplicación Tratamientos Térmicos

ACEROS RÁPIDOS Recocido

Cº

Dureza HB. Max. Recocido

Temple Cº Enfriamiento

Rápido

Revenido

Cº

Dureza después del Revenido

HRC

S 390 ISOMATRIX PM

Acero rápido obtenido con procedimientos pulvi-

metalurgicos con máximo resistencia al desgaste, durezas en caliente y susceptible a aguantar elevadas cargas. Debido a la tecnología pulvi-metalurgica se obtiene una tenacidad, maquinabilidad, Ejemplo: rectificado.

770 - 840 300 1050 – 1250

O – AB - S 530 - 560 65 - 68

S 600 Acero rápido aleado al tungsteno y molibdeno de gran tenacidad y buenas propiedades de corte para aplicación Para brocas espirales, machos de roscar, herramientas para brochar y sierras para metales, fresas de toda clase.

770 - 840 280 1090-1230

O, AB, B 540 -570 64 - 65

ACEROS PARA TRABAJOS EN CALIENTE

W 302 ISODISC SUPERIOR

ISOBLOC 2000

Aceros de gran resistencia al desgaste en estado caliente, de buena tenacidad y resistencia a grietas por calentamiento se presta al enfriamiento en agua. Aplicaciones: herramientas para fundición a presión de metales livianos, contenedores para prensado por extrusión, y tubos de metal, cuchillas para cortar en caliente.

750 - 800 229

1020-1080

O, S

1020 – 1080

A

52 - 56

400º 500º 550º

54 55 54

W 320 ISODISC SUPERIOR

ISOBLOC 2000

Acero de excelentes propiedades de trabajo en caliente y gran resistencia a grietas por calentamiento Aplicaciones: herramientas para transformación de metales pesados por extrusión, e impacto, por ejemplo: punzones y matrices para fabricación de tornillos, matrices, remaches, bolones, cuchillas de corte en caliente.

750 - 800 229 1010 – 1050

O - S 52 - 56 50 51 56

ACEROS PARA TRABAJOS EN FRIÓ

23

K 100 Acero con alta estabilidad dimensional en tratamiento térmico y resistencia al desgaste, corte y estampación, trabajo de madera tijeras de corte en frió, conformación en frió, prensado de materiales cerámicos, moldes plásticos, calibres, troqueles

800 - 850 250 940 – 970

O - S - A - AB 63 - 65 57

K 107

Acero de mínima variabilidad de medidas y gran resistencia al desgaste. De aplicación en primer lugar para bolones de gran rendimiento, cizallas con capacidad de corte hasta de 4 mm de espesor. Para herramientas de embutición profunda cojinetes y rodillos por laminación.

800 - 850 250 950 – 980

O - S - A - AB 65 - 66 60

ACEROS PARA MOLDES PLÁSTICOS

M 201 ECOPLUS

Acero pre-templado que combina propiedades de los tipos de bajo azufre, es decir, presentando simultáneamente, excelente maquinabilidad y propiedades de pulido y foto grabado. Dureza de suministro 300 HB

720 - 740 230

840 – 860

860 – 880/A

55 47 42

M 238 ECOPLUS

Acero pre-bonificado para piezas de grandes espesores, por encima de 400 mm. El contenido de Ni, garantiza una resistencia uniforme hasta el núcleo. De aplicación en armazones de moldes, piezas de construcción de maquinaria y útiles en general para la industria.

720 - 740 240 840 – 860/O 54 47 42

ACEROS INOXIDABLES

A 200

Acero inoxidable austenitico, al CR-Ni-Mo, de aplicación en la industria química, tintorera, de celulosa, sintética, lácteos y sus derivados. Altamente resistente contra ácidos, inclusive los sulfúricos e hidro-cloridricos.

1020 – 1100 W - A

- -

Limite elástico

490 - 690 190 225

A 604 Acero inoxidable austenitico, al Cr-Ni, de aplicación en la industria química, farmacéutica e instalaciones nucleares altamente resistente a la corrosión ínter cristalina.

1000 - 1080 - - 180 215 460 - 680

ACEROS PARA CONSTRUCCIONES MECÁNICAS

CHRONIT

Acero de aleación especial para construcción mecánica y estructural. Resistente a la abrasión por impacto y rozamiento de altísima tenacidad y resistente a la corrosión atmosférica para los elementos de movimiento de tierra, minerales y materiales abrasivos ( dientes de palas y retro - excavadoras)

720 - - -

1050

1250

1350

8620 Equiv. E 410

Acero de cementación al Cr-Mn, para piezas de construcción mecánica resistentes al desgaste. Para la fabricación de repuestos para automotores y maquinaria, como bielas, bujes engranajes, piñones, ejes, sin fin etc

650 – 700

900 - 950 cementación 170 - 210 65 HRC

Cementacion en el

núcleo

1000 - 1100

Fuente: Notas del tutor Francisco Javier Vargas - SENA

ACEROS SIDELPA

1

9

2

10

3

11

4

12

5

13

6

14

24

7

15

8

Fuente: Notas del tutor Francisco Javier Vargas - SENA

ACEROS BONIFICADOS

Normas Características

Técnicas y Aplicaciones

Composición Química

%

Dureza Entrega

HB

USA/ SAE/AISI

Alemania W.St.N°

Acero al Cr, Ni, Mo de gran templabilidad y tenacidad, con tratamiento térmico, para ejes, cigüeñales, ejes diferenciales y cardanes, engranajes y piezas de mando.

C : 0,34 Mn : 0,55 Cr : 1,55

Mo : 0,25 Ni : 1,55

299 353

4340 6582

Código Color

USA/ SAE/AISI

Alemania W.St.N°

Acero al Cr, Mn, Mo contratamiento térmico, de alta resistencia a la tracción para piezas de maquinarias sometidas a la tracción para piezas de maquinarias sometidas a exigencias como muñones, pernos y piñones

C: 0,42 Mn : 0,65

Mo : 0,20 Cr : 1,00

266 310

4140 7225

Código Color

Aceros de Cementación

USA/ SAE/AISI

Alemania W.St.N°

Acero al Cr, Ni, Mo de gran templabilidad y tenacidad, con tratamiento térmico, para ejes, cigüeñales, ejes diferenciales y cardanes, engranajes y piezas de mando.

C : 0,14 Mn : 0,80

Cr : 1,0 Ni : 1,45

170 210

3115 5713

Código Color

Aceros para Resortes

USA/ SAE/AISI

Alemania W.St.N°

Acero para resortes aleado al Cr, Mn, de gran durabilidad en trabajo de compresión y tracción. En resortes de vehículos, máquinas, agroindustria, cuchillas de máquinas pequeñas, piezas de máquina, etc. Las temperaturas de conformado recomendable son entre 830 y 920 °C

C : 0,57 Mn : 0,85

Cr : 0,85 240 260

5160 7176

Código Color

Aceros al Carbono

USA/ SAE/AISI

Alemania W.St.N°

Acero de medio carbono, de uso general para la construcción de todo tipo de piezas mecánicas como ejes, motores

C : 0,45 Mn : 0,65

170 190

1045 1191

25

Código Color

electricos, cuñas, martillos, chavetas, etc. En plancha se utiliza donde hay mayor resistencia a ruptura y abrasión. Puede ser suministrado trefilado

USA/ SAE/AISI

Alemania W.St.N°

Acero blando de bajo carbono para piezas de maquinaria, pernos, pasadores de baja resistencia. Buena soldabilidad. No toma temple, pero es cementable en piezas no exigidas. Puede ser suministrado trefilado.

C : 0,20 Mn : 0,50

120 150

1020 1151

Código Color

Aceros Refractarios

USA/ SAE/AISI

Alemania W.St.N°

Acero inoxidable refractario austenítico al Cr, Ni, Si, tipo 25/20 para piezas sometidas a temperaturas hasta 1.200° C. Se emplea en pisos de hornos, parrillas, ganchos, moldes para vidrio, tubos de conducción, rejillas para esmaltar; su durabilidad está condicionada a la atmósfera de trabajo.

C : 0,15 Si : 2,0

Cr : 25,0 Ni : 20,0

145 190

310 4841

Código Color

Aceros Inoxidables

USA/ SAE/AISI

Alemania W.St.N°

Acero inoxidable austenítico al Cr, Ni, Mo, tipo 18/10. Su contenido de molibdeno mejora todas sus características de resistencia al ataque ácido. No se garantiza la corrosión intercristalina en soldaduras. Aplicaciones en la industria minera, petroquímica, farmacéutica y alimentaria. Usos clínicos ortopédicos. Industria textil

C: 0,07 máx Mn : 2,0 Cr : 17,0

Ni : 12,0 Mo : 2,2 Si : 1,0

130 180

316 4401

Código Color

USA/ SAE/AISI

Alemania W.St.N°

Acero inoxidable austenítico al Cr, Ni, Mo, del tipo 18/10. Estabilizado al carbono, insensibilidad a la corrosión intercristalina en soldaduras, no necesita tratamientos térmicos post-soldadura. Mejor aptitud a la deformación en frío y obtención de altos grados de pulimento, lo que permite una mayor resistencia a los ácidos comúnmente emlpeados an la industria.

C: 0,03 máx Mn : 2,0máx Cr : 17,5

Ni : 12,5 Mo : 2,2 Si : 1,0

130 180

316L 4404

Código Color

USA/ SAE/AISI

Alemania W.St.N°

Acero inoxidable austenítico al Cr, Ni, 18/8. Buenas características de resistencia a la corrosión, ductibilidad y pulido. No garantido a la corrosión intercristalina en soldaduras. Resistente a la corrosión de aguas dulces y atmósferas naturales. En construcción de muebles, utensilios de cocina, orfebrería, arquitectura, decoración de exteriores.

C: 0,07 máx Mn : 2,0máx Cr : 18,5

Ni : 9,5 Mo : 1,0 Si :

130 180

304 4301

Código Color

USA/ SAE/AISI

Alemania W.St.N°

Acero inoxidable austenítico al Cr, Ni, tipo 18/8. Estabilizado al carbono, con garantía de insensibilidad a la corrosión

C: 0,03 máx Mn :

Ni : 10,0 Si :1,0máx

130 180

304L 430L

26

Código Color

intercristalina, por tanto no necesita tratamiento térmico post-soldadura. De fácil pulido y gran ductibilidad, especial para embutido profundo. Se emplea en el forjado, estampado y mecanizado de piezas mecánicas diversas para la industria química, alimentaria, equipamiento de decoración

2,0máx Cr : 18,5

USA/ SAE/AISI

Alemania W.St.N°

Acero inoxidable ferrítico con buena resistencia a la corrosión en frío en medios moderadamente agresivos aptitudes limitadas para la deformación en frío con un bajo costo con respecto a otros aceros de mayor aleación. Usado en la ornamentación de la industria automotriz. Aplicaciones específicas de la industria química.

C: 0,1 máx Mn : 1,0

Cr : 16,5 Si :1,0 máx

130 170

430 14016

Código Color

USA/ SAE/AISI

Alemania W.St.N°

Son aceros inoxidables martensíticos al Cr, que presentan una alta resistencia mecánica y buena resistencia a la corrosión con tratamientos térmicos. Se aplican fundamentalmente en la fabricación de piezas mecánicas que operan normalmente en contacto con agua, vapor, vinos, cerveza y otros ambientes moderadamente corrosivos, como pernos, pasadores, pistones, camisas, ejes de bombas, etc.

C: 0,15 máx Mn : 1,0

Cr : 13,0 Si :1,0 máx

500 530

1020 1151

Código Color

Aceros Antiabrasivos

USA/ SAE/AISI

Alemania W.St.N°

Acero estructural aleado de bajo carbono con tratamiento térmico y altas propiedades de soldabilidad, resistencia al impacto y la abrasión a bajo costo. Usos: Planchas de recubrimiento antiabrasivas chutes, equipos de movimiento de tierras y minerales, y otros servicios severos de impacto y abrasión. Permite reducir el peso muerto al reducir secciones. Construcción de puentes y edificios, refuerzos de camiones, etc.

C: 0,17 Mn : 1,0 Cr : 0,53

Mo : 0,22 V : 0,06 Ni, Ti, B.

321 390

T-1 8921A 8922B

Código Color

USA/ SAE/AISI

Alemania W.St.N°

Acero aleado, con tratamiento térmico de normalizado, diseñado para obtener alta resistencia a la abrasión, impacto y corrosión atmosférica. Las propiedades inherentes a este acero permiten alcanzar un excelente desempeño al ser usado en equipos de movimiento de tierra, tolvas, canaletas de traspaso, baldes de dragado, transportadoras deslizantes, cuchillos de bulldozer, mezcladores de hormigón, aspas de ventiladores.

C: 0,19 Mn : 1,5 Cr : 1,5

Mo : 0,35 Cu : 0,21

360

Durcap 360

Código Color

USA/ SAE/AISI

Alemania W.St.N°

Acero aleado, templado y revenido, diseñado para obtener alta resistencia a la abrasión e impacto.

C: 0,31 máx Mn : 1,0

Ni : 1,5 máx Mo : 0,35

500

Cap 500

27

Código Color

Estas propiedades permiten obtener a este acero un altísimo desempeño al ser usado en equipos de movimiento de tierra, tolvas, cucharones de palas mecánicas, placas de desgaste, filo y revestimiento de palas de cargadores frontales, ductos de carga, carros de ferrocarril, tolvas de camiones.

Cr : 1,25 Nb: 0,02máx

Fuente : http://www2.ing.puc.cl/~icm2312/apuntes/materiales/aceros/sabimet.html Figura 4. Tabla de colores para aceros después de revenidos o recocido

28

2.5 INFLUENCIA DE LOS ELEMENTOS ALEANTES Tabla 7 Relación de los elementos aleantes del acero y su influencia en él.

ELEMENTOS INFLUENCIA

ALUMINIO Inhibe el crecimiento del grano. Buena capacidad para formar nitruros. Se utiliza en la fabricación de imanes permanentes.

AZUFRE Aumenta la maquinabilidad del acero. Crea fisuras durante el proceso de soldadura.

CARBONO. Formador de carburos muy duros. Aumenta la resistencia a la tracción y el limite elástico del acero. Influye en el aumento de dureza después del temple. Disminuye las propiedades de elasticidad y las facilidades de forja en

soldadura. COBALTO Inhibe el crecimiento del grano.

Aumenta la dureza a altas temperaturas. Actúa favorablemente en la formación del grafito. Se utiliza en la fabricación de imanes.

CROMO Gran formador de carburos. Aumenta la dureza. Mejora la resistencia a altas temperaturas. Aumenta la resistencia al desgaste. Elemento primordial para mejorar la resistencia la corrosión. Disminuye la soldabilidad.

29

ELEMENTOS INFLUENCIA

Disminuye la resistencia al impacto. Reduce la conductividad térmica y eléctrica.

FÓSFORO Aumenta la maquinabilidad. Hace quebradizo el acero.

MANGANESO. Aumenta la templabilidad del acero. Eleva el límite elástico de rotura. Disminuye las temperaturas críticas durante el calentamiento. Mejora la tenacidad del acero. Diminuye la fragilidad en caliente. Mezclado con otros elementos mejora la maquinabilidad. Reduce la conductividad térmica y eléctrica.

MOLIBDENO. Aumenta la resistencia de altas temperaturas. Mejora la templabilidad del acero. Aumenta la resistencia al desgaste. Influye positivamente en la tenacidad. Reduce la fragilidad de revenido. Mejora la resistencia a la fatiga. Refina el grano. Disminuye la forjabilidad. Gran formador de carburos.

NIQUEL Disminuye las temperaturas criticas. Aumenta la templabilidad. Excelente afinador del grano. Aumenta la resistencia a bajas temperaturas. Influye positivamente a resistencia a la corrosión. Reduce la conductividad térmica.

PLOMO Mejora la maquinabilidad. Mejora el acabado superficial después de maquinado. No afecta las otras propiedades del acero.

SILICIO Afecta negativamente la facilidad para trabajar el acero en frío y en caliente.

Tiene buena influencia sobre la dureza. No es formador de carburos. Le da al acero buenas propiedades magnéticas.

TITANIO Fuerte formador de carburos. Afina el grano. Se utiliza en los aceros austeníticos resistentes a la corrosión

intercristalina. TUNGSTENO Gran formador de carburos.

Inhibe el crecimiento del grano. Incrementa la resistencia al desgaste. Aumenta la resistencia a altas temperaturas. Elemento predominante en los aceros rápidos. Disminuye la tenacidad, soldabilidad y forjabilidad. En porcentajes altos da al acero propiedades de autotemplabilidad.

VANADIO Forma los carburos mas duro que se conocen.

30

ELEMENTOS INFLUENCIA

Reduce el crecimiento del grano. Mejora la resistencia al desgaste. Aumenta la resistencia al calor. Incrementa la resistencia a la fatiga. Disminuye la maquinabilidad.

Tabla 8 Caracterización de los materiales.

GRUPO SÍMBOLO COMPOSICIÓN

Templados en agua W Resistentes Al Impacto S Trabajo en Frió O

A D

Templado En Aceite. Mediana Aleación y Templable en Agua. Alto carbono, Alto Cromo.

Trabajo en Caliente H (H1-H19, Incluso, base cromo; H20-H-39, Incluso, base tungsteno; H-40-H59, Incluso, base molibdeno)

Alta Velocidad T M P

Base Tungsteno. Base Molibdeno Aceros Para Moldes (P1-P19, Incluso, bajo carbono; P20-P39, Incluso, otros tipos.

Propósitos Específicos L F

Baja Aleación. Carbono-Tungsteno.

Clasificación De Aceros Para Herramienta

Cualquier acero utilizado como herramienta puede clasificarse técnicamente como aceros para herramienta; sin embargo, el termino suele limitarse a aceros especiales de alta calidad utilizados para corte o formato.

2.6 PRODUCCIÓN Y PROPIEDADES DE LOS METALES COMUNES

HIERRO: Ha sido usado desde hace 2000 a 3000 años. Es usado para construir armas las cuales el hombre utilizaba para la caza de animales, desde entonces el hombre ha utilizado el hierro de diferentes formas.

HIERRO CRUDO EN LINGOTE: Se convierte en mineral hierro en metal útil (hierro crudo). este

proceso consiste en fundir el mineral en grandes hornos; el mineral hierro mas usado es la “hematites” Fe2O3 contiene 50% hierro y 50% ganga (sílice, alumina, oxido de calcio, oxido de magnesio, agua, fósforo, y un poco de azufre). También en ocasiones se mezcla con el mineral magnetita`` (Fe3O4) el hierro crudo tiene el siguiente análisis.

Carbono 3-4 % Silicio 1-3 % Azufre 0,05- 0,1 %

31

Fósforo 0,1-1 %

ACERO: A partir del hierro crudo es utilizado esencialmente en el proceso de oxidación para eliminar carbono, silicio, manganeso, fósforo, y azufre.

COBRE: Es uno de los más importantes después del hierro, es uno de los primordiales aleantes, sus importantes características son su alta conductividad eléctrica, alta ductibilidad y resistencia a la corrosión.

ALUMINIO: Su gran importancia la toma a partir de 1900. Esta remplazado progresivamente al acero y al cobre. Sus grandes propiedades están en su bajo peso, su alta resistencia a la corrosión y su buena conductividad eléctrica y térmica.

MAGNESIO-TITANIO- ZINC: Son materiales que empiezan a coger su importancia y sus diversas aplicaciones en su estado puro.

CROMO-MOLIBDENO-NIQUEL-ESTAÑO -PLOMO: Son importantes en ingeniería pero no son muy usados en su estado puro, han sido usados como aleantes del acero.

HIERROS Y ACEROS DE ALEACIÓN. Cuando se produce el acero al carbón ordinario este contiene pequeñas cantidades de elementos apartes del hierro y del carbono como son el manganeso, fósforo, azufre, silicio. Se presentan otras aleaciones debido a las limitaciones que tiene el acero al carbono como son las temperaturas altas, bajas, la corrosión, entre otras. Los elementos de aleación para superar estas limitaciones son: cromo, níquel, vanadio, molibdeno, tungsteno, cobalto, boro y cobre; y se aumentan las cantidades de manganeso, silicio, fósforo, y azufre. Con estos elementos se logra: Mayor resistencia Mejor capacidad de endurecimiento Mejora la estabilidad a baja o alta temperatura Mejor maquinabilidad.

Generalmente los elementos de aleación utilizados causan CON EL AZUFRE: Previene la fragilidad aumenta la capacidad de endurecimiento. No es muy

deseado el del acero, por que forma sulfuro de acero. CON NIQUEL: 2 % a un 5 % tenacidad para bajas temperaturas. De 12-28 % de níquel en aceros

con bajo contenido en carbono, se obtiene resistencia a la corrosión. EL CROMO: Aumenta la capacidad de endurecimiento. EL MOLIBDENO: Se usa en aceros de aleación ordinaria, por lo cual aumenta la resistencia y

logra características dinámicas y alta temperatura. No excede el 0,3 %.

32

EL VANADIO: Forma también carburos estable, mejora la resistencia. Se usa menos 0,25 combinado con 0,5 a 1,5 % de cromo.

EL BORO: Es de endurecimiento muy eficaz, se dice que es más de 250 a 750 más efectivo que el

níquel, 75 a 125 que el molibdeno y 100 veces que el cromo. EL TUNGTENO: Más efectivo que el molibdeno para producir dureza, y altas temperaturas. EL COBRE: Se usa para efectos de la corrosión. En cuanto a los aceros para herramienta las exigencias de fabricación están dadas por:

Alta pureza.

Precisión en el análisis químico.

Ausencia de defectos físicos.

Homogeneidad en la estructura.

Cuidadoso proceso de fusión. 2.7 CARACTERÍSTICAS GENERALES PARA TENER EN CUENTA EN SU SELECCIÓN. Templabilidad. Resistencias al desgaste a altas y bajas temperatura. Resistencias al impacto. Balance entre resistencias al desgaste y tenacidad. Maquinabilidad. Estabilidad durante el tratamiento térmico. Rectificado. Brillo. ETAPAS PARA LA SELECCIÓN. Consideración y estudio del trabajo a ejecutar. Análisis de las cantidades previstas en la producción. Condiciones mecánicas de servicios, como alta temperatura, corrosión, alto desgaste e impacto. Análisis de los factores de diseño y operación. Consideración de las condiciones de corte y tratamiento térmico a que deberán ser sometidos los

aceros. 2.8 ASPECTOS A TENER EN CUENTA PARA EL DISEÑO DE HERRAMIENTAS. El valor del material y su calidad, estén relacionados con la productividad esperada y sea funcional en los procesos para los cuales ha sido seleccionado. Acomodar dimensionalmente el diseño a los perfiles comerciales.

33

Buena estabilidad dimensional para aproximar las piezas a las dimensiones más exactas. ASPECTOS PARA LA CONSTRUCCIÓN DE HERRAMIENTAS. Que sea maquinable. Es por ello que se debe tener en cuenta su Velocidad de corte. Que tenga mínima deformación en el tratamiento térmico. SOLDABILIDAD DE LOS ACEROS DE HERRAMIENTAS. Por lo general los aceros de herramientas son difíciles de soldar, pues se corre el riesgo de agrietamiento, sin embargo hay circunstancias en que s necesario efectuarles dicho proceso por el cual debemos tener algunos cuidados como son: Hacer un precalentamiento de la pieza a soldar una temperatura ligeramente por debajo de la

del último revenido. Soldar a dicha temperatura.

Enfriar muy lentamente hasta aproximadamente 80 C. Volver a calendar a temperatura por debajo del revenido, sostener durante 2 horas y enfriar

lentamente.

En cuanto a los electrodos a utilizar se recomienda lo siguiente: Para uniones se recomienda utilizar electrodos de la serie E309-15 ó E309-16 y E312-15 ó E312-16 los cuales dan depósitos inoxidables austeníticos, con el fin de minimizar las temperaturas de calentamiento y las tensiones residuales ocasionadas en la aplicación de la soldadura. También se pueden utilizar electrodos que dan depósitos de soldadura templables pero hay que tener mas cuidados. En el caso de una herramienta donde se necesita buena dureza, es necesario aplicar una buena base de colchón con un electrodo de la serie 300 mencionados anteriormente y las dos ultimas capas con un revestimiento duro, el cual debe cumplir con las condiciones de trabajo de la pieza. 2.9 ESTADO DE ENTREGA DE LOS MATERIALES. Tabla 9 Relación de los procesos en estado de entrega y su descripción.

PROCESOS DESCRIPCIÓN

TÉRMICOS Recocido Es el tratamiento térmico posterior que se le hace a un acero laminado en el caliente, para homogenizar la estructura.

Bonificado Se dice que un acero esta bonificado, cuando se le ha efectuado un temple mas revenido, para dejarlo con un rango de dureza de 28 a 32 RC.

34

PROCESOS DESCRIPCIÓN

MECÁNICOS Calibrado El objeto de este proceso es reducir de sección a las barras de acero por estirado en frió a través de una hilera con geometría definida, (redondo, platina, cuadrado, hexágono) con el fin de conseguir en el material unas propiedades claramente definidas. A Saber: Un buen acabado superficial. Unas dimensiones finales bajo estrechas tolerancias y

normalizadas según DIN bajo el campo de tolerancias ISO h11.

Incremento en la resistencia a la fluencia y en la dureza del acero.

Todas las propiedades mencionadas anteriormente son favorables para el usuario del acero ya que este permite aplicaciones que de otro modo requerían de aceros aleados mucho mas costosos, además que la exactitud dimensional con la que se entrega el material le permite una gran economía en tiempo y en costos de maquinado. Esto último se puede apreciar mas claramente cuando se fabrican piezas en serie ya que los ahorros de dinero son bastante significativo.

Torneado Se realiza también según la norma ISO h11 para las tolerancias y se hace sobre el material redondo laminado en caliente previamente enderezado. Se reduce las dimensiones del acero por desprendimiento de viruta, para obtener materiales libres de defectos superficiales, subsuperficiales y descarburación.

Rectificado Se realiza en una rectificadora sin centros que deja el acero en óptimas condiciones de superficie bajo la norma ISO h9.

Laminado en caliente.

Es un proceso de deformación en caliente, el se efectúa por encima de la temperatura de recristalización y por el cual se obtienen barras en diferentes perfiles y dimensiones. Las especificaciones y tolerancias son controladas bajo las normas DIN 1013, 1014, 1017.

2.9.1 Deformaciones. Una deformación se llama elástica cuando al cesar la fuerza que la provoca, el material retorna a su forma y dimensiones primitivas; cuando sucede así, la deformación es permanente. En las aplicaciones prácticas es necesario evitar que los materiales queden sometidos a esfuerzos que los deformen permanentemente, pues en estas condiciones un pequeñísimo aumento de la carga exterior es suficiente para provocar la rotura. 2.9.2 Tipos de solicitaciones. Según sea la forma en que venga aplicada la carga externa, se presentan tres tipos de solicitaciones:

35

SOLICITACIÓN ESTÁTICA, cuando la carga se aplica lenta y gradualmente creciendo desde cero hasta su valor máximo.

SOLICITACIÓN DINÁMICA, cuando la carga se aplica instantáneamente con todo su valor. En

este caso la solicitación tiene carácter choque. SOLICITACIÓN A FATIGA, cuando el material se somete a una sucesión de solicitaciones

dinámicas, ya sean todas ellas en el mismo sentido ya sean en sentido opuesto periódicamente. Es evidente que aún a igualdad de carga aplicada, los materiales resisten en forma y cuantía diversa según sea el tipo de solicitación a que quedan sometidos. Llamando Rf a la resistencia a la fatiga, Rd a la resistencia a la acción dinámica y Re a la resistencia estática, se tiene: Rf < Rd < Re. Numerosas experiencias demuestran que, por ejemplo, para el acero de carbono, la resistencia a fatiga es aproximadamente la mitad que la resistencia a la tracción estática. Según sea la dirección y sentido en que se aplique la carga, el material puede quedar sometido a solicitaciones de tracción, compresión, cortadura, torsión o flexión. Si quede sometido a dos o más de estas acciones simultáneamente, la solicitación resultante será compuesta. 2.10 PROPIEDADES MECÁNICAS DE LOS ACEROS. Las propiedades mecánicas determinan la aptitud de un material para resistir a las solicitaciones externas que tienden a deformarlo. La mayoría de las propiedades mecánicas usadas en diseño son calculadas mediante el ensayo de tracción. Teniendo en cuenta que a la acción de una fuerza exterior el material ofrece su propia resistencia, pero si dicha fuerza exterior va creciendo en intensidad, el material acaba deformándose, primero elásticamente, luego permanentemente y por último se rompe. La resistencia de los materiales se expresa comúnmente por la carga unitaria que provoca la rotura de una probeta sacada del propio material en ensayo. Las probetas, de forma y dimensiones preestablecidas, se someten a la acción de cargas externas mediante de máquinas apropiadas. Las pruebas que más frecuentemente se realizan sobre materiales metálicos son: Prueba de tracción estática, prueba de dureza y prueba de resiliencia, pero van adquiriendo gran importancia pruebas varias de fatiga, con las cuales se determina la resistencia de un material frente a un elevado número de solicitaciones dinámicas alternas, muy semejantes a las que realmente actuarán sobre él durante su empleo práctico.

36

PRUEBA DE TRACCIÓN. En este ensayo se aplica una carga axial de tracción a una probeta normalizada de un material, se mide la deformación que esta carga produce y se observa el comportamiento del material hasta que llega al punto de rotura. Con la prueba de tracción se determina: Figura 1 Curva representativa de un ensayo de tracción La resistencia a la tracción, o sea, la carga unitaria que produce la rotura por tracción

estática. El alargamiento porcentual con relación a la longitud primitiva del tramo útil de la probeta.

Los valores de la resistencia a la tracción y del alargamiento varían entre límites muy amplios: depende de la naturaleza y composición del material, de los tratamientos térmicos a los que a estado sometido, y de la temperatura de prueba. En general puede establecerse que:

Los materiales más duros, debido a su escasa ductilidad, poseen una alta resistencia a la tracción y poco alargamiento.

Los materiales más blandos y plásticos, por el contrario, y por ser muy dúctiles, tienen poca resistencia a la tracción y mucho alargamiento.

La tabla siguiente presenta algunos datos de resistencia a la tracción para algunos materiales. Tabla 10 Relación de los algunos materiales y su resistencia a la tracción.

MATERIAL

RESISTENCIA A LA

TRACCIÓN EN 2mm

Kg

ALARGAMIENTO EN %

Acero al Carbono 60 18 Acero al Ni – Cr 85 12 Acero al Ni – Cr - Mo 130 9 Cobre recocido 25 30 Fundición gris 28 Fundición maleable 40 5

Material duro

Material blando

RE

SIS

TE

NC

IA

ELONGACIÓN ( )

37

MATERIAL

RESISTENCIA A LA

TRACCIÓN EN 2mm

Kg

ALARGAMIENTO EN %

Latón fundido 55 25 Níquel fundido 45 19

Los conceptos, definiciones y propiedades determinadas en el ensayo de tracción, que hacen de éste una herramienta importantísima en la característica mecánica de los materiales son los siguientes:

LIMITE ELÁSTICO (Op): Es el esfuerzo mínimo al que ocurre la primera deformación permanente. Para la mayoría de los materiales el limite elástico tiene casi el mismo valor numérico que el limite de proporcionalidad.

PUNTO DE CEDENCIA O FLUENCIA (Opc). Conforme la carga en la pieza aumenta mas allá

del limite elástico, se alcanza un esfuerzo al cual el material continúa deformándose sin que haya incremento de la carga, dicho punto se conoce como punto de cedencia. Este fenómeno ocurre solo en ciertos materiales dúctiles.

RESISTENCIA A LA TRACCIÓN (Ou). Es el esfuerzo máximo desarrollado por el material

basado en el área transversal original. Un material frágil se rompe cuando es llevado a dicha resistencia, en tanto que un material dúctil continuará alargándose.

ELONGACIÓN (ALARGAMIENTO) Se determina juntando, después de la fractura, las partes

de la muestra y midiendo la distancia entre las marcas puestas en la muestra antes de la prueba.

100Lo

LoLfL (2-1)

Donde: Lf → Longitud final Lo → Longitud inicial

REDUCCIÓN DEL ÁREA. Se determina a partir de las mitades rotas de la muestra, midiendo

para ello el área transversal mínima.

100Ao

AfAoRA (2-2)

Donde: Ao → Área transversal original Af → Área transversal final

PRUEBA DE DUREZA. La dureza puede determinarse como la resistencia que oponen las

pequeñas porciones de material ante las solicitaciones que tienden a desplazarlas localmente.

38

Dicho en otras palabras, la dureza indica la resistencia que ofrece un material ante un esfuerzo de penetración concentrado en una zona muy reducida, y depende de: La naturaleza y la elasticidad del material. Su estructura cristalina. Las acciones mutuas existentes entre los cristales. La prueba de dureza consiste en marcar una huella sobre la superficie del material, mediante un “penetrador” adecuado sobre el que se aplica una carga preestablecida. De entre los varios métodos de prueba, el más antiguo es el Brinell, hoy ya superado por otros más modernos: Rockwell, Vickers, Knoop, muchos más rápidos y precisos.

Prueba BRINELL. La prueba Brinell consiste en marcar sobre la superficie de la pieza en

examen una huella permanente mediante una bola de acero durísimo sobre la que se aplica durante quince segundos una carga prefijada.

El valor de la dureza viene dado por la relación entre la carga aplicada F en kilogramos, y el área S en milímetros cuadrados de la huella, considerada como un casquete esférico.

2mm

Kg

hD

F

S

FHB

(2-3)

Si

222222

2

1

2

1

2442dDDdD

DdDDh (2-4)

Reemplazando la ecuación 2-4 en la ecuación 2-3 se tiene:

22

2

dDDD

FHB

(2-5)

Donde: F: Fuerza ejercida, en [kg]. S: área de la bola utilizada en el ensayo, en [mm2] D: Diámetro de la bola, en [mm] d: Diámetro de la penetración, en [mm]. h: Profundidad de penetración, en [mm]. En la práctica, siendo muy pequeña la profundidad de la huella, se prefiere medir el diámetro d.

39

La prueba normal se realiza con una carga F = 3000 Kg actuando sobre una esfera de diámetro D = 10 mm durante quince segundos. Existen tablas apropiadas que dan el número de dureza Brinell en función del diámetro d de la huella. El tratamiento térmico que haya podido sufrir el material en ensayo tiene gran influencia sobre el valor de la dureza, ya de por sí muy variable de unos a otros materiales. A titulo puramente orientativo se indican a continuación los valores medidos en kilogramos por milímetro cuadrado de la dureza Brinell de algunos materiales metálicos. Tabla 11 Relación de algunos materiales y sus respectivas durezas Brinell.

MATERIAL

DUREZA BRINELL

2mm

Kg

MATERIAL

DUREZA BRINELL

2mm

Kg

Acero: dulce 150 Estaño 14 Acero Duro 200 Aluminio 16

Fundición gris 180 Cinc 40 Fundición blanca 400 Latón fundido 80

Cobre duro 85 Níquel laminado 190

Se a podido observar que entre la dureza Brinell y la resistencia a la tracción existe cierta relación de proporcionalidad: para el acero al carbono se puede admitir que R = ≈ 0.35 HB, pero hay que tener en cuenta que la prueba de dureza no puede sustituir a la de tracción.

Prueba ROCKWELL. El probador de dureza Rockwell mide la magnitud de la penetración

provocada por la penetración de una punta de diamante al ser forzada en el metal. Entre mayor sea la penetración, más suave es el metal. La penetración se registra en un cuadrante visible y el valor resultante se conoce como dureza Rockwell.

Escleroscopio de SHORE. La prueba se realiza con un martinete con punta de diamante que se deja caer sobre la pieza metálica desde una altura dada. La magnitud de rebote indica el grado de dureza.

PRUEBA DE RESILIENCIA. Con la prueba de resiliencia se mide la resistencia de un material ante

un choque. La prueba consiste en romper de un solo golpe, con un mazo de caída pendular, una probeta de forma y dimensiones prefijadas, apoyada en los extremos y con una muesca o entalla en su parte media. Para la realización de una prueba se emplea la máquina de péndulo de Charpy, u otras derivadas de ésta.

40

El péndulo, elevado hasta una altura H fijada, se deja caer libremente; choca con la probeta y la rompe. Después de romperla, el péndulo se eleva por el lado opuesto hasta una altura h menor que H. Indicando con P el peso del péndulo, obteniendose: Trabajo disponible = PH; Trabajo Residual = Ph. La diferencia La = P (H – h) representa el trabajo absorbido por la rotura de la probeta.

Evidentemente, cuanto mayor sea el trabajo absorbido tanto mayor es la resistencia a la rotura por choque del material.

Se toma como valor de la resiliencia la relación entre el trabajo absorbido en kilográmetros y la sección de rotura de la probeta en centímetros cuadrados:

2cm

Kg

S

LaK

(2-6)

Los valores de la resiliencia son muy variables de unos materiales a otros; en general: Los materiales más duros, con alta resistencia a la tracción y poco alargamiento, tienen una

resiliencia modesta, puesto que la dureza va ligada con la fragilidad. Contrariamente, los materiales blandos, de resistencia a la tracción limitada y gran

alargamiento, tienen resiliencia alta.

En la siguiente tabla se indican, a titulo orientativo, los valores de resiliencia de algunos materiales metálicos. Tabla 12 Valores de resiliencia.

MATERIAL RESILIENCIA (K)2cm

Kg

Acero dulce 18 Acero duro 10 Acero especial al Mn 15 Bronce 4 Latón 6

TENSIÓN Y DEFORMACIÓN EN METALES. Deformación elástica y plástica. Cuando una pieza de metal es sometida a una fuerza de

tensión uniaxial, se produce una deformación de metal. Si el metal vuelve a sus dimensiones originales cuando la fuerza cesa, se dice que el metal a experimentado una deformación elástica, en la deformación elástica los átomos del metal se desforman, pero cuando deja de ser

41

sometido a la tensión vuelve a su composición normal. Al contrario si el metal no vuelve a recuperar su composición normal sufre una deformación plástica, la cual consiste en someter el metal a una tensión dada y este no vuelve a recuperar su forma ni composición.

Tensión y deformación. A la tensión se le puede definir como la fuerza se le aplica a un

elemento u objeto. Su ecuación es:

oA

F (2-7)

Donde: F: Fuerza de tensión uniaxial, Ao: Área original de la sección transversal

2.11 INSTRUCCIONES GENERALES SOBRE TRATAMIENTOS TÉRMICOS Con el objeto de lograr una vida óptima de la herramienta, es esencial que los aceros sean tratados adecuadamente. Debe prestarse gran atención a los detalles, pues variaciones de practicas establecidas puede conducir a propiedades reducidas de las herramientas y en casos extremos, agrietamiento durante el tratamiento térmico. PRINCIPIO BÁSICO DEL TEMPLE Y REVENIDO. El temple se logra calentado el acero hasta la

temperatura adecuada, normalmente en el rango de 785°/ 1260°C dependiendo del tipo de acero. Esta temperatura se mantiene durante un tiempo determinado, dependiendo de la temperatura de temple indicada para el material y la sección de la pieza. Posteriormente es enfriado hasta 50°/65°C en agua, aceite, aire o enfriamiento interrumpido en salmuera. Después del temple la pieza es revenida a la temperatura requerida durante un tiempo especifico. Posteriormente es enfriado a temperatura ambiente. Algunos aceros deben ser revenidos varias veces.

TEMPERATURA DE TEMPLE. Calentamiento hasta la temperatura de temple.

Para cada acero se especifica un rango de temperatura de temple. Las piezas pequeñas deben ser templadas a temperaturas cercanas al valor bajo el rango y las piezas grandes a temperaturas cercanas al valor máximo con el fin de lograr mayor seguridad y eficiencia en el temple. Se consideran piezas pequeñas aquellas cuyo diámetro no exceda 1" (25mm). A los aceros rápidos y de trabajo en caliente, se les especifica un rango de temperatura con el fin de aumentar sus propiedades inherentes de resistencia al desgaste en caliente. Si la pieza es calentada en sales, debe utilizarse la mitad inferior al rango de temperatura recomendada.

42

Aceros templados por debajo de 925°C. Se recomienda precalentar a 650°/700°C, cuando la pieza es grande o de diseño complicado, vaya a ser calentada en baños de aceite o plomo. Si la pieza es pequeña se puede pasar directamente a temperatura de temple.

Aceros templados entre 925 °/1100°C Lo más práctico es precalentar la hasta 625°/740°C Esto

puede omitirse únicamente cuando las herramientas dadas son pequeñas o de diseño simple. Aceros Templados por encima de 1100°C. Siempre deben precalentarse a 815°/870°C en un

horno o baño separado. También se recomienda un precalentamiento inicial de 600°/650°C, cuando el calentamiento se lleva cabo en baño de sales.

2.11.1 Colocación de las piezas durante el tratamiento térmico. Es esencial que las herramientas sean debidamente ubicadas durante el tratamiento. Piezas de gran longitud, que no sean debidamente soportadas, pueden doblarse por su propio peso durante el tratamiento. Para piezas pequeñas se utilizan canastas. TIEMPO DE SOSTENIMIENTO. Materiales templados a temperaturas por debajo de 1100°C. Un periodo conservador de

mantenimiento cuando el calentamiento se lleva a cabo en horno, es de 10 minutos por pulgada (25 mm) de la sección máxima de la pieza. Cuando se trabaja en un medio líquido el tiempo puede reducirse a la mitad. Esto se aplica a todas las opresiones de precalentamiento.

Aceros templados desde temperaturas de 1100°C, el mejor procedimiento, es mantener la pieza a la temperatura de temple, hasta que se caliente completamente.

TEMPLE POR DEBAJO DE TEMPERATURA. En aplicaciones de aceros rápidos que requieran óptima tenacidad, las piezas son a menudo templadas por debajo de temperatura deliberadamente. En este tratamiento se emplea precalentamiento convencional, pero la temperatura de temple se reduce 40°/55°C por debajo del rango normal. El enfriamiento se lleva de forma normal pero se recomienda un triple revenido. Ciertos aceros como el D3; y los aceros rápidos pueden tener una condición conocida como austenita retenida, la cual se desarrolla en su estructura durante el tratamiento térmico. El porcentaje de este constituyente es generalmente muy pequeño. La austenita retenida, puede ser removida enfriando el acero templado, directamente después del temple hasta temperaturas de 75°/85°C utilizando hielo seco y alcohol o gabinetes de congelamiento. PROTECCIÓN DE LA SUPERFICIE DURANTE EL TEMPLE. Cuando un acero se calienta al aire, la temperatura de temple, se oxida y pierde carbono de su superficie. Este óxido tiene que ser removido de la superficie de la herramienta antes de ponerla en

43

servicio. Es de gran importancia eliminar o reducir esta descarburación durante el temple, de tal manera que el maquinado después del tratamiento pueda ser minimizado. Esta protección se hace mediante los siguientes elementos: baño de sales neutras, vacío, atmósferas con potencial de carbono y empacados de herramientas con compuestos ricos en carbono. TEMPLE. Se debe utilizar el medio de temple apropiado que se recomiende. En todas las operaciones de temple, la pieza debe ser transferida inmediatamente del horno o baño de calentamiento al medio de temple. Debe permanecer allí hasta que alcance la temperatura de 50°/65°C, la cual es comúnmente conocida como la condición de temperatura al tacto. Los aceros templados en agua pueden templarse directamente en agua a temperatura ambiente, o preferiblemente en una solución salina del 6 al 12% a 20°/30°C. Las aguas jabonosas no dan buen temple. Para templar en aceite debe usarse un aceite mineral de buen grado a 35°/65°C. Debe tenerse gran cuidado de que el aceite no se contamine con agua. Cuando se temple en aire, la pieza debe estar sostenida mediante una pantalla o rejilla, que permita la circulación del aire uniformemente ya que si se concentra en un solo punto puede haber errores como doblamientos o grietas. Cuando los aceros de temple al aire, sean templados al vació, normalmente se utiliza argón o nitrógeno como medio de temple. REVENIDO. Las herramientas deben ser revenidas inmediatamente después del temple. Se recomienda la utilización de hornos de aire circulante adecuadamente controlados. 2.11.2 Alivio de tensiones. Operaciones en frió, tales como el doblado, estampado, acuñado, enderezado y maquinado, pueden producir tensiones previas al temple. Estas pueden causar distorsión en el tratamiento térmico, y por lo tanto deben ser removidas previamente. Esta operación se lleva a cabo mediante un calentamiento a 600°/700°C durante una hora por pulgada de sección, enfriando preferiblemente un área o cal. TRATAMIENTO A TEMPERATURAS BAJO CERO. NORMALIZADO. Su objetivo es eliminar características indeseables en la micro estructura y producir un material homogéneo. Consiste en llevar el acero a temperaturas de austenización, dejar un tiempo determinado y luego enfriar al aire. Es muy utilizado para eliminar tratamientos térmicos anteriores.

44

RECOCIDO. Consiste en calentar el acero a temperaturas de austenización y luego enfriar lentamente, preferentemente en el horno o en cualquier material que sea buen aislante del calor. El propósito del recocido es refinar el grano, mejorar las propiedades eléctricas y magnéticas y en algunos casos mejorar la maquinabilidad. CEMENTACIÓN. Su objetivo es crear una capa superficial rica en carbono sobre la pieza de un acero de bajo carbono, para templarla posteriormente. Las características que se obtienen en la pieza son: Una alta dureza superficial resistente al desgaste y un núcleo blando resistente al impacto. CARBONITRURACIÓN. Tratamiento superficial donde además de aportársele carbono a la superficie del acero, se le adiciona nitrógeno, para la formación de nitruros, los cuales mejoran la resistencia al desgaste. El aporte de nitrógeno se hace por medio de sales de cianuro cuando se efectúa en un medio liquido y con amoniaco cuando es en un medio gaseoso. NITRURACIÓN. Este proceso mejora el proceso al desgaste del acero. La nitruración puede ser exitosamente utilizada con los aceros alto carbono-alto cromo y con la mayoría de los aceros rápidos y de trabajo en caliente. PROBLEMAS Y CAUSAS QUE SE PRESENTAN EN EL TEMPLE DE LOS ACEROS Tabla 13 Problemas frecuentes y sus causas

PROBLEMA CAUSA

Rupturas durante el enfriamiento Enfriamiento muy drástico Retraso en el enfriamiento Aceite contaminado Mala selección del acero Diseño inadecuado

Baja dureza después del temple Temperatura de temple muy baja Tiempo muy corto de mantenimiento a la temperatura indicada Temperatura muy alta o tiempos muy largos de sostenimiento Descarburación de acero Baja velocidad de enfriamiento Identificación errónea del acero

Deformación durante el temple Calentamiento precipitado y disparejo Enfriamiento en posición o movimiento inadecuado Diferencias en tamaño entre las secciones continuas

Fragilidad excesiva Grano basto Calentamiento a temperatura muy alta Calentamiento irregular

45

2.12 CAUSAS QUE PRODUCEN FALLAS EN UNA PIEZA PROCESAMIENTO DEFECTUOSO. Composición defectuosa (inclusiones, impurezas). Defectos de manufactura (Porosidades). Defectos debidos al proceso de fabricación ( dobles costuras) Defectos debidos al rectificado (calentamientos). Defectos de soldadura (porosidades, fisuras) Tratamientos térmicos defectuosos. DISEÑO DEFECTUOSO O MALA APLICACIÓN DEL MATERIAL. Falla por fatiga (cargas cíclicas). Falla por altas temperaturas. Inadecuado análisis de esfuerzos. DETERIORO DURANTE LAS CONDICIONES DE SERVICIO. Mantenimiento inadecuado. Mal uso

46

Materiales no ferrosos – CAPITULO 3

Dentro del área del mecanizado se utilizan otros materiales tales como: los no ferrosos y los plásticos, para el caso del torno Prolight 3000 se trabaja:

El ALUMINIO es el elemento químico, de símbolo Al y número atómico 13. Con el 8,13 % es el elemento metálico más abundante en la corteza terrestre. Su ligereza (liviano), conductividad eléctrica, resistencia a la corrosión y bajo punto fusión le convierten en un material idóneo para multitud de aplicaciones, especialmente en aeronáutica. Sin embargo, la elevada cantidad de energía necesaria para su obtención dificulta su mayor utilización; dificultad que puede compensarse por su bajo costo de reciclado, su dilatada vida útil y la estabilidad de su precio. Características principales. El aluminio es un metal ligero, blando pero resistente, de aspecto gris plateado. Su densidad es aproximadamente un tercio de la del acero o el cobre. Es muy maleable y dúctil y es apto para el mecanizado y la fundición. Debido a su elevado calor de oxidación se forma rápidamente al aire una fina capa superficial de óxido de aluminio (Alúmina Al2O3) impermeable y adherente que detiene el proceso de oxidación proporcionándole resistencia a la corrosión y durabilidad. Esta capa protectora puede ser ampliada por electrólisis. Aplicaciones. Ya sea considerando la cantidad o el valor del metal empleado, su uso excede al del cualquier otro exceptuando el acero, y es un material importante en multitud de actividades económicas. El aluminio puro es blando y frágil, pero sus aleaciones con pequeñas cantidades de cobre, manganeso, silicio, magnesio y otros elementos presentan una gran variedad de características adecuadas a las más diversas aplicaciones. Estas aleaciones constituyen el componente principal de multitud de componentes de los aviones y cohetes, en los que el peso es un factor crítico. Dada su gran reactividad química, finamente pulverizado se usa como combustible sólido de cohetes. Otros usos del aluminio son:

Transporte, como material estructural en aviones, automóviles, tanques, superestructuras de buques, blindajes, etc.

Embalaje; papel de aluminio, latas, tetrabriks, etc.

Construcción; ventanas, puertas, perfiles estructurales, etc.

Bienes de uso; utensilios de cocina, herramientas, etc.

El COBRE es un elemento químico de número atómico 29 y símbolo Cu. Es uno de los metales

47

más importantes industrialmente. De coloración rojiza es dúctil, maleable y buen conductor de la electricidad

Características principales. El cobre es un metal de transición rojizo, que presenta una conductividad eléctrica y térmica muy alta, sólo superada por la plata en conductividad térmica y el oro en conductividad eléctrica. Es posible que el cobre haya sido el metal más antiguo en haber sido empleado, pues se han encontrado objetos de cobre del 8700 AC. Además de poderse encontrar en distintos minerales, se puede encontrar nativo, en la forma metálica, en algunos lugares. Expuesto largamente al aire húmedo forma una capa adherente e impermeable de carbonato básico de color verde, característico de sus sales, denominada «cardenillo» («pátina» en el caso del bronce) que es venenoso. Cuando se empleaban cacerolas de cobre para la cocción de alimentos eran frecuentes las intoxicaciones ya que si se dejan enfriar en la misma cacerola se originan óxidos por la acción de los ácidos de la comida que contaminan los alimentos. Entre sus propiedades mecánicas destacan su excepcional capacidad de deformación y ductilidad. En general sus propiedades mejoran con las bajas temperaturas lo que permite utilizarlo en aplicaciones criogénicas (uso a temperaturas bajo 0ºC).

Aplicaciones. La aplicación por excelencia del cobre es como material conductor (cable), al que se destina alrededor del 45% del consumo anual de cobre. Otros usos son:

•Tubos para el transporte de agua potable.

•Motores eléctricos.

•Interruptores y relees, tubos de vacío, magnetrón de hornos microondas.

Acuñación de moneda (aleado con níquel), escultura (estatua de la Libertad), construcción de campanas y otros usos ornamentales en

aleaciones con zinc (latón), estaño (bronces) y plata (en joyería).

Aplicación en soldaduras de Alta resistencia (soldadura a la plata).

En usos industriales una de las más importantes propiedades, es su excelente Maquinabilidad, se mecaniza muy bien por arranque de viruta, que mejora cuando la aleación tiene plomo como componente en proporciones del 2 al 4%. Recientes estudios hablan de otros metales sustitutivos del plomo, como son el telurio o el bismuto, que también pueden conferir al latón, buena Maquinabilidad.

El latón es un metal, fácilmente reciclable y cuyos residuos se pueden seleccionar con facilidad y volver a fundir cuantas veces sea necesario. El subproducto del latón industrial en barras, producto trefilado o laminado, (virutas procedentes del mecanizado, rebabas de las piezas etc.), tiene un alto valor económico y una extraordinaria utilidad para la nueva fabricación de latón.

No se altera a temperaturas comprendidas entre -100º C y 200º C ni se degrada con la luz.

El aspecto brillante y dorado del latón, le confiere una especial belleza y no precisa en la mayoría de los casos de ningún recubrimiento superficial ulterior.

Buena resistencia al desgaste y utilizable en la fabricación de cojinetes, piñones, coronas dentales,

48

Forma Especificación Aleación

Alambres 260 ASTM B-36 Cobre 70%, Zinc 30% Barras 360 ASTM B-16 Cobre 61.5%, Zinc 35.4%, Plomo 3.1% Laminas 270 ASTM B-36 Cobre 70%, Zinc 30% Laminas 270 ASTM B-36 Cobre 70%, Zinc 30% Soleras 360 ASTM B-16 Cobre 61.5%, Zinc 35.4%, Plomo 3.1% Telas 260 ASTM B-36 Cobre 70%, Zinc 30% Terrazos 360 ASTM B-16 Cobre 61.5%, Zinc 35.4%, Plomo 3.1% Tubos 274 ASTM B-36 Cobre 62%, Zinc 38%

Cuando este es aleado con otros elementos podemos encontrar materiales como el latón 70/30 cuyas características se muestran Tabla 14. Ficha técnica latón 70/30

Aleación Latón 70/30 Composición (%) Cu: 68,5 - 71,5

P: 0.07 Máx. Fe: 0.05 Máx.. Zn: resto

Norma ASTM B-36 Aleación 260

Nro. UNS C-26000 Propiedades Color amarillo intenso, muy dúctil y mayor resistencia que

el latón 66/34. Para embutido. Usos Corrientes: Municiones para armas pequeñas y medianas. Broches de

presión, productos hechos por operaciones progresivas. Tanques y tuberías de radiadores. Terminales eléctricos. Partes de grifería.

Rango de Dureza HRT 30 Min. 20 Máx. 79

Rango de Dureza RB Min. 10 Máx. 95

Rango de Dureza HV Min. 60 - Máx. 214 -

Resistencia a Min. 29,1 Tracción (Kg/mm2) Máx. 73,1

El MAGNESIO es el elemento químico de símbolo Mg y número atómico 12. Es el séptimo elemento en abundancia constituyendo del orden del 2% de la corteza terrestre y el tercero más abundante disuelto en el agua de mar. Se emplea primordialmente como elemento de aleación.

Principales características. El magnesio es un metal bastante resistente y ligero, un 30% más liviano que el aluminio, de color plateado que se deslustra cuando se expone al aire. Pulverizado se inflama cuando se expone al aire ardiendo con una llama blanca. En trozos mayores es difícil que se inflame pero puede suceder si se corta en láminas delgadas, por lo que en el mecanizado

49

las virutas han de manejarse con precaución. Aplicaciones. Los compuestos de magnesio, principalmente su óxido, se usan como material refractario en hornos para la producción de hierro y acero, metales no férreos, cristal y cemento, así como en agricultura e industrias química y de construcción. El uso principal del metal es como elemento de aleación del aluminio, empleándose las aleaciones aluminio-magnesio en envases de bebidas. Las aleaciones de magnesio, especialmente magnesio-aluminio, se emplean en componentes de automóviles, como llantas, y en maquinaria diversa. Otros usos son:

Agente reductor en la obtención de uranio y otros metales a partir de sus sales.

El hidróxido (leche de magnesia), el cloruro, el sulfato (sales Epsom) y el citrato se emplean en medicina.

El polvo de carbonato de magnesio (MgCO3) es utilizado por los atletas como gimnastas y levantadores de peso para mejorar el agarre de los objetos.

Otros usos incluyen flashes fotográficos, pirotecnia.

El NÍQUEL es un elemento químico de número atómico 28 y símbolo Ni situado en el grupo 10 de la tabla periódica de los elementos. Características principales. Es un metal de transición de color blanco plateado, conductor de la electricidad y del calor, es dúctil y maleable por lo que se puede laminar, pulir y forjar fácilmente, y presenta cierto ferromagnetismo. Se encuentra en distintos minerales, en meteoritos (aleado con hierro). Es resistente a la corrosión y se suele utilizar como recubrimiento protector, mediante electro deposición (niquelado). Aplicaciones. Aproximadamente el 65% del níquel consumido se emplea en la fabricación de acero inoxidable austenítico y otro 12% en superaleaciones de níquel. El restante 23% se reparte entre otras aleaciones, baterías recargables, acuñación de moneda, recubrimientos metálicos y fundición:

Aleaciones níquel-cobre (monel) son muy resistentes a la corrosión, utilizándose en motores marinos e industria química.

La aleación níquel-titanio (nitinol-55) presenta el fenómeno de memoria de forma y se usa en robótica, también existen aleaciones que presentan súper plasticidad.

El PLOMO es un elemento químico de la tabla periódica cuyo símbolo es Pb y su número atómico es 82. El plomo es un metal pesado (densidad relativa, o gravedad específica, de 11,4 a 16ºC), de color azuloso, que se empaña para adquirir un color gris mate. Es flexible, se funde a 327,4ºC. Es relativamente resistente al ataque de los ácidos. Todas las aleaciones formadas con estaño, cobre, arsénico, antimonio, bismuto, cadmio y sodio tienen importancia industrial.

50

Los compuestos del plomo son tóxicos y han producido envenenamiento de trabajadores por su uso inadecuado y por una exposición excesiva a los mismos. El mayor peligro proviene de la inhalación de vapor o de polvo. El uso más amplio del plomo, como tal, se encuentra en la fabricación de baterías. Otras aplicaciones importantes son la fabricación de forros para cables, elementos de construcción, pigmentos, soldadura blanda y municiones. Durante mucho tiempo se ha empleado el plomo como pantalla protectora para las máquinas de rayos X. En virtud de las aplicaciones cada vez más amplias de la energía atómica, se han vuelto cada vez más importantes las aplicaciones del plomo como blindaje contra la radiación. Usos industriales. Ya en el Imperio Romano, las cañerías y las bañeras se recubrían con plomo. Su utilización como forro para cables de teléfono y de televisión sigue siendo una forma de empleo adecuada para el plomo. La ductilidad única del plomo lo hace particularmente apropiado para esta aplicación, porque puede estirarse para formar un forro continuo alrededor de los conductores internos. El uso del plomo en pigmentos (pinturas) ha sido muy importante, pero está decreciendo en volumen.

El titanio es un elemento químico de número atómico 22 que se sitúa en el grupo 4 de la tabla periódica de los elementos y se simboliza como Ti. Es un metal de transición abundante en la corteza terrestre; se encuentra, en forma de óxido, en la escoria de ciertos minerales de hierro y en cenizas de animales y plantas. El metal es de color gris oscuro, de gran dureza, resistente a la corrosión y de propiedades físicas parecidas a las del acero; se usa en la fabricación de equipos para la industria química y, aleado con el hierro y otros metales, se emplea en la industria aeronáutica y aeroespacial. Características principales El titanio es un elemento metálico duro, refractario y buen conductor de la electricidad y el calor. Presenta una alta resistencia a la corrosión (casi tan resistente como el platino) y cuando está puro, se tiene un metal liviano, fuerte, brillante y blanco metálico de una relativa baja densidad. Posee muy buenas propiedades mecánicas y además tiene la ventaja, frente a otros metales de propiedades mecánicas similares y que es relativamente liviano. La resistencia a la corrosión que presenta es debida al fenómeno de pasivación que sufre (se forma un óxido que lo recubre). Aplicaciones

•Aproximadamente el 95% del titanio se consume como dióxido de titanio (TiO2), un pigmento blanco permanente que se emplea en pinturas, papel y plásticos. Estas pinturas se utilizan en reflectores debido a que reflejan muy bien la radiación infrarroja.

•Debido a su fuerza, baja densidad y el que puede soportar temperaturas relativamente

51

altas, las aleaciones de titanio se emplean en aviones y misiles. También se encuentra en distintos productos de consumo como: palos de golf, bicicletas, etc. El titanio se alea generalmente con aluminio, hierro, manganeso, molibdeno y otros metales.

•Se considera que es fisiológicamente inerte, por lo que el metal se emplea en implantes de titanio, consistentes en tornillos de titanio puro que han sido tratados superficialmente para mejorar su óseo integración; por ejemplo, se utiliza en la cirugía maxilofacial debido a estas buenas propiedades. También por ser inerte y además poder colorearlo se emplea como material de "piercings".

El zinc o cinc es un elemento químico de número atómico 30 y símbolo Zn situado en el grupo 12 de la tabla periódica de los elementos.

Características principales Este elemento es poco abundante en la corteza terrestre pero se obtiene con facilidad. Una de sus aplicaciones más importantes es el galvanizado del acero. Es un elemento químico esencial. Es un metal de color blanco azulado que arde en aire con llama verde azulada. Aplicaciones La principal aplicación del cinc —cerca del 50% del consumo anual— es el galvanizado del acero para protegerle de la corrosión, protección efectiva incluso cuando se agrieta el recubrimiento ya que el zinc actúa como ánodo de sacrificio. Otros usos incluyen:

Baterías de Zn-AgO usadas en la industria aeroespacial para misiles y cápsulas espaciales por su óptimo rendimiento por unidad de peso y baterías zinc-aire para ordenadores portátiles.

Piezas de fundición inyectada en la industria de automovilística.

Metalurgia de metales preciosos.

52

Materiales plásticos – CAPITULO 4

La clasificación en los materiales plásticos puede hacerse dependiendo de:

La naturaleza química del componente de la membrana (vinílica, acrílica …).

Por longitud o peso molecular del polímero. Existen membranas:

a) Constituidas de moléculas simples o de cadenas moleculares cortas (betún). b) Constituidas de cadenas moleculares largas. c) De cadenas moleculares con un grado de polimerización casi infinito (elastómeros

vulcanizados y productos resultantes de resinas reactivas). La complicación surge cuando se trata de clasificar ciertos materiales tales como:

Polímeros que presentan una curva de distribución de pesos moleculares plana. Las láminas constituidas por dos o más polímeros de pesos moleculares muy diferentes

(o bien de un polímero y un plastificante) Los polímeros cuyo peso molecular aumenta a partir de su puesta en obra a lo largo de

su vida en servicio.

Por la estructura del componente, que puede estar constituida por cadenas moleculares libres (termoplásticos) o de cadenas moleculares reticuladas (elastómeros y resinas reactivas).

Conformación de láminas por dos o más materiales distintos, esta última clasificación pone en evidencia las interacciones entre las condiciones de puesta en servicio y los criterios de elección del sistema de impermeabilización.

En el caso de los plásticos se utiliza:

MATERIAL CARACTERÍSTICAS

POLIAMIDA Termoplástico industrial semicristalino, blanco, muy similar al nylon 6,6 con el cual puede intercambiarse por varios motivos. Su viscosidad de fundido no es tan baja como la del nylón 6,6 por lo cual suele ser algo más cómodo para el moldeo. Con respecto al nylon 6,6 su resistencia al impacto es algo superior, su rigidez es algo inferior y su absorción de agua superior (la más elevada de todos los nylon). Puede moldearse como monómero (generalmente llamado moldeado) - es decir polimerizado en un molde directamente con una forma semiacabada. Esto permite la fabricación de piezas gruesas con un equilibrio de propiedades ligeramente diferente - algo más duras y rígidas con una resistencia al impacto y una extensibilidad reducida.

53

MATERIAL CARACTERÍSTICAS

Sus aplicaciones son similares a las del nylon 6,6. POLICARBONATO Termoplástico industrial similar al cristal, incoloro, amorfo, notable por

su alta resistencia al impacto (elevada hasta -40C). Su resistencia a la temperatura y su estabilidad dimensional son buenas. Su fluencia (CREEP) es baja. Su resistencia química es baja así cómo sus propiedades de fatiga y desgaste. Las aplicaciones incluyen el vidriado, pantallas de protección, lentes, cubiertas y encofrados, montajes ligeros, utensilios de cocina (para hornos microondas), aparatos medicales (esterilizables) y discos compact (CD).

POLIETILENO U.H.M.W. O POLIETILENO DE BAJA DENSIDAD

Termoplástico industrial semicristalino, blanquecino y realmente opaco que - químicamente - es un Polietileno de alta densidad con un peso molecular muy elevado (3-6 millones). Por consiguiente tiene una viscosidad de fundido extremadamente alta (efectivamente infinita) y sólo puede ser transformado por sinterización de polvo. Su dureza, su resistencia química, al desgaste y a la cizalla son excelentes y algo mejores que las del Polietileno de alta densidad. Sus aplicaciones incluyen muchas piezas sometidas al desgaste (p.ej. piezas de maquinas de procesado de botellas), engranajes, cojinetes, juntas artificiales etc. Fibras de orientación molecular muy alta también pueden fabricarse a partir de polietileno de peso molecular muy alto mediante fricción en gel y secado posterior para obtener fibras con una cristalinidad de hasta un 85% y una orientación paralela de un 95%. Se les conoce como Polietileno de Ultra Alto Módulo o Fibra de Polietileno de Alto Rendimiento. Una pequeña gama de fibras, telas y cuerdas trenzadas está disponible en Goodfellow. Estas fibras tienen propiedades de tracción muy elevadas y un (bajo) coeficiente de expansión térmica negativo como el Kevlar®. En datos de volumen sus propiedades de tracción son bastante similares a las del Kevlar® pero en datos de peso son superiores debido a una ventaja de densidad de un 50% - aunque no alcanzan las propiedades de la fibra de carbono ni en volumen ni en peso. Sus características de absorción de energía y de velocidad acústica son superiores a las del Kevlar® como tela y como composite. Las aplicaciones están siendo desarrolladas particularmente en el campo balístico y para cuerdas.

POLITEREFTALATO DE BUTILO

Poliéster semicristalino, blanco o blanquecino similar al PET por su composición y sus propiedades. Su resistencia y su rigidez son algo inferiores a las del PET, es un poco más blando pero tiene una resistencia al impacto superior y una resistencia química similar. Suele ser preferido para el moldeo industrial ya que cristaliza antes que el PET. Las aplicaciones incluyen componentes eléctricos y automóviles (motor incluido), componentes de automoción y cubiertas de herramientas eléctricas

VECTRA REFORZADO Estos materiales son extraordinarios - no sólo son termoplásticos de alto rendimiento con las propiedades normalmente asociadas a este grupo sino que también tienen propiedades adicionales distintivas resultantes

54

MATERIAL CARACTERÍSTICAS

de su naturaleza cristalina líquida. Tienen moléculas lineales rígidas que se reparten en zonas tridimensionales características de los cristales sólidos. Normalmente esto ocurre en la solución y en la colada y suele ser acelerado por cizalla o flujo lo que resulta en un alto grado de orientación en la dirección del flujo. Las propiedades mecánicas de los Vectras son extremadamente altas en el sentido de la orientación molecular y del flujo y relativamente bajas en los demás sentidos. Por consiguiente, las propiedades de un artículo obtenido mediante fusión dependen de los detalles del flujo de fundido durante la fabricación. Las capas superiores de un artículo extruido o moldeado por inyección serán normalmente uniformes y con una orientación altamente paralela a la superficie; en el núcleo (al menos de piezas simples moldeados por inyección), una "automezcla" del fundido suele llevar hacia una orientación bastante perpendicular al sentido general del flujo. Sus propiedades mecánicas (excepto su muy alta resistencia al impacto) son bastante similares a las de los polímeros reforzados con fibra de vidrio pero como ya hemos comentado, estas propiedades dependen (más que para cualquier otro material) de cada muestra por lo cual deben utilizarse con el mayor cuidado. Queda claro sin embargo que los SRP tienen muy altas resistencias al impacto (bastante cercanas a las de los policarbonatos) muy superiores a las de los polímeros industriales reforzados con fibras convencionales. Además, una gran proporción de su dureza permanece normal en temperaturas alcanzadas en nitrógeno líquido.

ACRÍLICOS En general se trata de polímetros en forma de gránulos preparados para ser sometidos a distintos procesos de fabricación. Uno de los más conocidos es el polimetacrilato de metilo. Suele denominarse también con la abreviatura PMMA. Tiene buenas características mecánicas y de puede pulir con facilidad. Por esta razón se utiliza para fabricar objetos de decoración. También se emplean como sustitutivo del vidrio para construir vitrinas, dada su resistencia a los golpes. En su presentación traslucida o transparente se usa para fabricar letreros, paneles luminosos y gafas protectoras.

55

BIBLIOGRAFÍA

MILLÁN, José F. Propiedades mecánicas y microestructuras de latones 70/30 parcialmente recocidos. Tesis para optar al titulo de INGENIERO METALÚRGICO. Universidad Central de Venezuela. Facultad de ingeniería, 1979

CIBERGRAFIA

http://www.monografias.com/trabajos15/hierros-aleados/hierros-aleados.shtml http://www.utp.edu.co/~publio17/ http://html.rincondelvago.com/aceros-aleados-y-elementos-de-aleacion.html http://www2.ing.puc.cl/~icm2312/apuntes/materiales/materials2.html http://www.arqhys.com/arquitectura/acero-normaune.html http://www.infomecanica.com/materiales.htm http://www.monografias.com/trabajos10/coma/coma.shtml http://www.goodfellow.com/scripts/web.wl?MGWLPN=MNT&PROG=GOTOSTAT&LAN=S&CTRY=100 http://www.grupnet.com/quimel/LATONES/body_latones.html