Materiales metálicos

Industria. Materiales metálicos. Metales. Materiales férricos. Materiales no férricos. Aleaciones. Hierro y acero. Siderurgia. Cobre. Alumnio. Estaño. Cinc. Fabricación con metales. Deformación. Arranque de viruta. Uniones. Acabados

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Resumen

Del

Tema 2

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LOS MATERIALES METÁLICOS

Los materiales metálicos. Son aquellos que están compuestos por uno o más metales, aunque pueden contener otros componentes. Hay de 2 tipos:

Materiales férricos. Aquellos materiales cuyo principal componente es el hierro.

Materiales no férricos. Aquellos materiales que se obtienen de los demás metales.

Propiedades.

Conducen bien el calor y la electricidad, tienen un brillo característico, son sólidos (excepto el mercurio). Cuando se calientan se funden, depende de su punto de fusión.

Aleaciones.

Material metálico que se obtiene al fundir y dejar que se solidifique una mezcla de un metal con otros materiales. Se hace para que un metal posea sus propiedades más las del otro material.

Formas de los materiales metálicos.

Largos. Barras de sección cuadrada o circular. Pequeños-alambres.

Planos. Superficies muy finas. Delgados-chapas.

Perfiles. Barras con formas especiales.

Lingotes Bloques en el que se vacía el metal en un molde.

Obtención de los materiales metálicos.

Formas.

Minería. Se encarga de la extracción de minerales metálicos o menas.

Metalurgia. Ciencia que se encarga de estudiar las propiedades, las aplicaciones y los procesos de obtención y elaboración.

Técnicas.

Calcinación y tostación. Se calienta en un horno, material queda libre o forma un oxido. Luego se elimina el oxígeno del oxido y se obtiene el metal.

Electrolisis. Se introducen 2 electrodos en la disolución, se consigue que el metal puro pase a uno de los electrodos.

Materiales en el aula taller.

Hojalata. Material fácil de cortar, doblar y soldar. Conduce la electricidad y se recicla. Inconvenientes: se oxida con facilidad y puede hacer cortes (importante: usar guantes).

Cobre. Metal fácil de cortar y doblar, y resiste a la corrosión. Se puede reciclar se emplea para los circuitos de electricidad.

Aluminio. Metal ligero, resistente y fácil de cortar. Conduce la electricidad, se puede reciclar y se emplea para construir.

Acero. Se puede reciclar y se emplea para ejes de polea y móviles.

EL HIERRO Y ACERO

Elemento químico forma el 5% de la corteza. No se encuentra el estado puro.

La siderurgia.

Proceso siderúrgico.

  • Extracción del mineral, en las explotaciones mineras.

  • Separación de la mena y de la ganga.

  • Calcinación del mineral de hierro en un alto horno, para obtener el arrabio.

  • Transformación del arrabio en hierro dulce, fundiciones o acero.

  • El hierro dulce.

    Se considera un metal puro, tiene pocas utilidades industriales y es hierro forjado, es decir, que admite la forja. Se emplea en electricidad y electrónica.

    Los aceros.

    Son aleaciones de hierro y carbono más otros elementos. Según los otros elementos el acero contiene otras propiedades.

    Según su composición.

    Aceros comunes. Contienen sólo hierro y carbono. Faciles de soldar y poco resistesntes a la corrosión. Se emplean para la construcción.

    Aceros aleados. Contienen otros materiales más el hierro y el carbono. Resistente a la corrosión, al desgaste y a las alta temperaturas. Se emplea en la fabricación de lo instrumentos y herramientas.

    Las fundiciones.

    Aleaciones de hierro y carbono que se diferencian de los aceros en el porcentaje de carbono. Son más resistentes a la corrosión y a los cambios de temperatura.

    Según su composición y propiedades.

    Fundiciones ordinarias. Formadas por hierro y carbono, pero pueden contener impurezas. No se les puede meter en la forja.

    Fundiciones aleadas. Contienen otros elementos químicos más hierro y carbono.

    Fáciles de moldear y mecanizar, se emplean para fabricar piezas de gran tamaño.

    LOS MATERIALES METÁLICOS NO FÉRRICOS

    Son los más usados porque, son fáciles de obtener, su bajo coste, gran resistencia mecánica. Inconvenientes baja resistencia a la oxidación, dificultad de mecanizado, baja conductividad térmica y eléctrica y su elevado punto de fusión.

    Depende de su densidad.

    Metales pesados. Densidad es igual o mayor a 5kg/dm3

    Metales ligeros. Densidad es entre 2 y 5kg/dm3

    Metales ultraligeros. Densidad es menor de 2kg/dm3

    El cobre.

    Metal de color rojo brillante, resistente a la corrosión, Buen conductor del calor y la electricidad, muy dúctil y maleable y fácil de trabajar. Se emplea para la construcción.

    Principales aleaciones.

    Los bronces. Aleaciones de cobre y estaño. Dureza mayor cuanto mayor es la cantidad de estaño. Se emplea en la fabricación de piezas moldeadas.

    Los latones. Aleaciones de cobre y cinc. Se emplean para fabricar llaves y válvulas.

    El aluminio.

    Metal de color plateado claro, muy resistente a la oxidación. Es muy ligero, conduce la electricidad y el calor y fácil de mecanizar. Se obtiene de la bauxita.

    Se emplea aleado, aleaciones ligeras, que tienen la misma resistencia que los aceros pero menos pesados. Aplicaciones en la industria son muy numerosas.

    Se comercializa en forma de lingotes, planchas, chapas y perfiles.

    El estaño.

    Metal de aspecto blanco brillante, muy resistente, fácil de fundir y de trabajar. Maleable en frío y en caliente, quebradizo. Se obtiene de la casiterita.

    Se emplea aleado en la soldadura blanda y en la industria de la alimentación.

    El cinc.

    Metal blando, de color blanco azulado, resistente al aire. Se obtiene de la blenda.

    Se emplea en la fabricación de recipientes.

    Procedimientos.

    Cincado. Introduciendo las piezas en un baño de cinc fundido.

    Galvanizado. Se conecta al polo positivo de un generador y se introduce en una disolución de sulfato de cinc. El polo negativo del generador se conesta auna placa de cinc que tambien se sumerge en la disolución. Mediante electrosis, parte del cinc de la barra se va va depositando sobre el objeto.

    FABRICACIÓN CON METALES: TRAZADO Y CORTE.

    Trazado de piezas metálicas.

    Se deben de trazar para que se aproveche de la mejor manera posible.

    Es importante que el trazado sea lo más excto posible. Así encajarán mejor las piezas y se ahorrará mucho más tiempo en los ajustes.

    Para marcar trazos rectos. La regla o la escuadra y el granete; si es un trazado curvo se usa le compás de puntas.

    Herramientas de corte.

    La tijera de chapa o de hojalatero. Herramientas que se usa para cortar chapas metálicas.

    Los alicates. Se utilizan para cortar alambres que no sean muy gruesos. Hay diferentes tipos, principalmente por sus puntas.

    La sierra para metales. Se emplea para cortar alambres gruesos. Hojas intercambiables, que varía según la dureza del material metálico.

    Cómo cortar con la sierra de metales

    Primer lugar, elegir la hoja de sierra adecuada. Es conveniente asegurarse que la hoja esté bien colocada, es decir, en vertical.

    Se sujeta la pieza fuertemente en el gato. Se inicia dando pequeños cortes.

    Una vez hecho el corte se mueve la sierra para adelante y para atrás y ante todo perpendicular, sino se retorcerá hasta romperse.

    Para cortar una chapa algo gruesa se colocan 2 maderas para que no se doble.

    FABRICACIÓN CON MATELES: DEFORMACIÓN Y ARRANQUE DE VIRUTA

    Fabricación por deformación

    La forma de trabajar y las herramientas dependen de el material que se usa. Para la chpa metálica es preciso usar guantes para no cortarse. Los alambres se pueden manipular con las manos, pero es más preciso con un gato y un alambre.

    Cómo doblar la chapa metálica

    Si la chapa es gruesa y se quiere hacer un ángulo recto, se puede doblar en el borde de una mesa.

    Si la chapa tiene que hacer otras formas se utiliza un mazo y un molde.

    Si la chapa fuese más gruesa, o si se desea hacer una pestaña larga y estrecha, se sujeta al tornillo de banco y se pone la chapa entre 2 maderas. Para golpear cogemos el martillo y le ponemos encima de la chapa un trozo de madera para que al golpearla no se deteriore.

    Taladrado de metales

    Si la chapa es fina se puede hacer con un punzón y un martillo, pero si la chapa tiene un espesor considerable se necesitará un berbiquí y una taladradora eléctrica.

    Se fija la pieza a un tornillo de banco y con la broca se hace una pequeña henchidura, una vez asegurada, empiezas a taladrar. Para hacer talaros perpendiculares hay o soportes verticales o taladradoras de columna.

    Limado

    Técnica que se emplea para rematar los cortes de las sierras, eliminar rebabas, redondear perfiles, reparar superficies curvas y planas, etc. Se usan la limas.

    Las limas son herramientas de acero templado, con estrías en su superficie. Formas planas o de sección rectangular, de sección cuadrada, triangular, redonda, de media caña y de pico. Cada una tienen unas aplicaciones específicas.

    Los oficios artesanales del metal

    Los artesanos del metal Han sido los encargados de fabricar objetos que poco a poco han ido sustituyéndose como el plástico. Lo hacían todo a base de golpes. Estos objetos han ido pasando de una herramienta a un adorno.

    FABRICACIÓN CON METALES: UNIONES Y ACABADOS

    Uniones fijas

    Remaches. Unión mediante remaches se emplea cuando hay que unir piezas de poco espesor. Son piezas fabricadas con materiales blandos y tenaces. Formados por un cuerpo cilíndrico llamado caña o espiga, que atraviesa la piezas que va a unir y un ensanchamiento final, es la cabeza. Una vez hecho el agujero con la taladradora se introduce el remache. Esta operación se puede realizar con una remachadora manual.

    Soldadura blanda. Unión de 2 piezas metálicas vertiendo sobre ellas estaño fundido. Se realiza con estaño y un soldador. El aluminio no se puede soldar con esta técnica. Buena soldadura, superficie limpia.

    Pegado. Sirven para unir. Para los metales el mejor es el termofusible, claro siempre que no tenga que resistir mucho peso. Se solidifica rápidamente y es muy eficaz.

    Uniones desmontables

    Tornillos y tuercas. Existen infinidad de tornillos y de tuercas. Las arandelas , son elementos para conseguir que la unión sea más robusta e impiden que la unión se desmonte cuando hace algún movimiento.

    Pasadores. Piezas que se introducen en los orificios realizados en las piezas que se van a unir.

    Tipos.

    Pasadores de aletas. Los más conocidos y usados. Son bartos y sencillos de montar y sirven para inmovilizar piezas.

    Pasadores cónicos o burlones. Se usan para fijar piezas entre sí sobre ejes de rotación. Bulones, tornillos pasantes, es decir, que no tienen rosca en la zona de cña o espiga.

    Pasadores planos o chavetas. Se emplean para unir un eje con una polea, de manera que su giro sea solidario.

    FABRICACIÓN INDUSTRIAL CON METALES

    Procesos de fabricación por deformación

    Plegado. Proceso por el que se dobla una pieza a lo largo de una de sus aristas. Se realiza en frío, y en máquinas industriales, plegadoras. Se usa para la obtención de chapas onduladas.

    Embutición. Se le da forma cóncava o hueca a una chapa metálica, al ejercer presión sobre ella contra un molde con ayuda de un punzón o troquel. Se realiza en las prensas.

    Estampación. Ela material se presiona entre 2 moldes (estampas).En frío, en prensas hidráulicas.

    Forja. Procedimiento que se utiliza para dar forma a las piezas golpeándolas con mazas o martillos a una temperatura de 1.000ºC. Se usan para elaborar herramientas.

    Trefilado. Procedimiento para obtener cables y alambres consiste en forzar el paso de un metal dúctil a través de una hilera de agujeros.

    Laminación. Se lleva a cabo haciendo pasar el metalentre 2 cilindros o rodillos que lo arrastran y lo van reduciendo. Se usa para obtener perfiles sencillos.

    Extrusión. Similar a la fabricación de churros. Es empujar una masa plástica por una obertura de forma variada. Se usa para fabricar barras.

    Proceso de fabricación por moldeo

    Se calienta el material hasta su punto de fusión, vertiendo su contenido líquido en un molde. En las industrias se trabajan materiales con los puntos de fusión muy altos.

    Procesos de fabricación por corte

    Procedimientos mecánicos.

    Corte por chorro de agua. Para cortar un chorro muy fino de agua con mucha presión.

    Serrado. Sierras d cinta o disco, funcionándolos con máquinas especiales. Las primeras se usan para cortes ligeros las segundas, para los más difíciles.

    Procedimientos térmicos.

    Oxicorte. Mediante la acción conjunta de un gas combustible y oxígeno en una pequeña franja, que lo convierte en escoria.

    Corte con láser. Fuente de luz muy concentrada que realiza cortes con mucha precisión.

    Corte por arco. Se aprovecha el calor obtenido a patir de la electricidad, que funde el metal.

    Mecanizado

    Son los procesos de arranque de viruta.

    Procedimientos.

    Taladrado. Proceso que consiste en la realización de orificios con una taladradora.

    Fresado. Se consigue combinando el movimiento en línea de la pieza con el movimiento de giro de una herramienta cilíndrica (fresa) con dientes en su periferia. Se usa la fresadora

    Torneado. Se usa un torno. Se combina el movimiento de giro con el desplazamiento en línea recta de una herramienta cortante.

    Lijado. Consiste en alisar y pulir. Se realiza con la lijadora, arranca partículas muy finas

    Rectificado. Operación de afilado, pulido y acabado. Se usa rectificadora, provista de un disco abrasivo(muela) material cerámico muy duro.

    TALLER

    Cómo cortar alambre con los alicates

    Para cortar un alambre no muy grueso hay 2 lugares de corte, 2 hendiduras. Colocar el alambre en uno de los 2 lugares de corte y apretar con fuerza lo más atrás posible en los alicates. Si el alambre no se parte se coloca en el mismo lugar de corte y se le da vueltas, una vez hecho hendidura se parte fácilmente. La hendidura trasera provoca que al abrir los alicates, el alambre se partirá.

    Como doblar alambre

    Alicates universales. Sirven para doblar alambres gruesos. Con una mano se sujeta los alicates y con la otra se dobla el ángulo deseado. Para enderezar un alambre, se coloca en una superficie de hierro y con un martillo se golpea mientras el alambre se gira y se mueve adelante y atrás.

    Alicantes de punta. Se mueve los alicates para realizar la curva deseada. Si el alambre es muy gordo se le hace una pequeña hendidura para que se doble más fácilmente, pero cuidado se puede romper por la hendidura. Si no, se coloca en el tornillo de banco y con el martillo se da pequeños golpes y se irá doblando.

    Cómo hacer una soldadura blanda

  • Para una buena soldadura se limpia la superficie. Calentar el soldador y una vez caliente se limpia la punta con una Piedra Pómez.

  • Se recubre la punta con un poco de estaño fundido.

  • Se sujeta la pieza que se va a soldar. Es preferible calentar la pieza con la punta del soldador.

  • Una vez caliente, se pone el estaño cerca de un lateral se acerca el soldador y se funde. Se repite el proceso en la otra pieza.

  • Se juntan las 2 piezas y con el soldador se deshacen en líquido y se procura no mover las piezas.

  • NORMAS DE SEGURIDAD

      • Nunca apoyar el soldador caliente directamente sobre la mesa. Se debe poner un soporte o un recipiente resistente al calor.

      • Nunca gesticular con el soldador en la mano.

      • No sujetar la pieza que se va a soldar con la mano.

      • No utilizar más estaño del necesario, pues podria gotear y quemar algo.