Metales

MATERIALES METÁLICOS

Presentación realizada por:

Virgilio Marco Aparicio.

Profesor de Apoyo al Área Práctica del

IES Tiempos Modernos.

ZARAGOZA

MATERIALES METÁLICOS

ÍNDICE

Los materiales metálicos

El hierro y el acero

Materiales metálicos no férricos

Fabricación con metales. Trazado y corte

Fabricación con metales. Deformación y arranque de viruta

Fabricación con metales. Uniones y acabados

Fabricación industrial con metales.

LOS MATERIALES METÁLICOS.

Generalidades

• Son aquellos que están compuestos básicamente por uno o más metales. También pueden contener otros materiales como el carbono.

• Los materiales metálicos cuyo componente principal es el hierro son llamados materiales férricos. Son ejemplos de estos el hierro y el acero.

• Los materiales metálicos obtenidos a partir de otros metales son llamados materiales no férricos.

Hierro Acero

Cinc Cobre

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Propiedades

• Los materiales metálicos:

• conducen bien el calor y la electricidad.

• Su aspecto presenta un cierto brillo.

• A temperatura ambiente suelen ser sólidos, excepto el mercurio.

• Funden a la temperatura que llamamos punto de fusión.

• Son maleables y dúctiles. Los que más el oro, la plata y el cobre.

Conductores Se funden Mercurio Oro nativo Plata nativa Cobre

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Aleaciones

• Una aleación es un material metálico que se obtiene al mezclar y fundida y dejar que solidifique una mezcla de un metal con otros materiales, casi siempre otros metales.

• El producto resultante tiene características metálicas y alguna propiedad que no tenían los componentes por separado.

• El latón, por ejemplo, es una mezcla de cobre y cinc y resulta más duro y con resistencia eléctrica.

Aleaciones Latón

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Formas comerciales

• Formas comerciales más habituales de materiales metálicos son:

• Largos: barras cuadradas o redondas y alambres.

• Planos: superficies de diferentes espesores, las más finas se

denominan chapas.

• Perfiles: barras con formas especiales: en u, triangular, ...

• Lingotes: bloques obtenidos al vaciar metal líquido en un molde.

Largos Planos Perfiles Lingotes

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Obtención

• Los metales no suelen aparecer puros, sino combinados con otros elementos y formando minerales:

• La Minería se encarga de extraer minerales metálicos o menas.

• La Metalurgia trata de los metales elaborados y sus propiedades.– Calcinación y tostación: es un proceso para obtener metales libres o puros

calentando las menas en hornos y eliminando los óxidos que se producen.

– Electrolisis: es un proceso para obtener metales libres fundiendo el mineral, introduciendo en la fundición dos electrodos y haciendo circular una corriente eléctrica de modo que el metal puro se deposita en un electrodo.

Minería Calcinador Nave de electrolisis

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De uso frecuente en el aula taller

• En el aula taller solemos utilizar materiales metálicos ya sea en sus

formas comerciales o reciclándolos a partir de objetos fuera de

uso. Algunos de uso muy frecuente son:

Latas de latón Piezas de cobre Piezas de aluminio Piezas de acero

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EL HIERRO Y EL ACERO.

La siderurgia

El proceso siderúrgico, a grandes rasgos, transcurre en las siguientes etapas.

1. Extracción del mineral

3. Calcinación

4. Separación de

Escoria y arrabio

5. B) Transformación del

arrabio en Hierro dulce o

fundición de hierro

5. A) Transformación

del arrabio en acero

2. Separación

de menas y

gangas

Para saber más

sobre la

siderurgia

pulsa aquí

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http://www.infoacero.cl/procesos/siderur.htm






El hierro dulce

• Es hierro puro en un 99,9 % o más.

• Tiene pocas aplicaciones industriales y resulta muy difícil de obtener.

• También se llama hierro forjado por que es muy dúctil y maleable.

• Se emplea en trabajos de forja y para construir electroimanes y transformadores eléctricos.

Trabajo en forja Electroimán Transformador

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Los aceros

• Los aceros son aleaciones de hierro y de carbono (entre el 0´03 y el 1´76

%)a las que se añaden otros materiales (manganeso, níquel, titanio, etc.) según las

propiedades del tipo de acero que se desee lograr. Se aplican en muchos campos

industriales. Hay dos tipos de aceros:

– Aceros comunes. Hechos sólo con hierro y carbono. Son muy fáciles de soldar y poco resistentes

a la corrosión. Se emplean en estructuras, clavos, tornillos, herramientas, ...

– Aceros aleados. Hechos con hierro, carbono y otros elementos.Muy resistentes a la corrosión, al

desgaste y a las altas temperaturas. Se emplean para fabricar instrumentos y piezas especiales.

Acero común Aceros aleados

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Las fundiciones

• Las fundiciones son aleaciones de hierro y carbono (entre el 1`76 y el 6´67 %).

Al tener más carbono resisten mejor la corrosión y los cambios de temperatura.

Son fáciles de moldear y se emplean en la fabricación de piezas de gran tamaño.

Se clasifican en:

– Fundiciones ordinarias. Hechos sólo con hierro y carbono y alguna pequeña parte de otro

material. No se pueden trabajar en la forja.

– Fundiciones aleadas. Hechos con hierro, carbono y otros elementos con los cuales mejoran sus

propiedades.

Fabricados con fundición

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MATERIALES METÁLICOS NO

FÉRRICOS

• Los materiales no férricos son más caros y difíciles de obtener que los férricos,

sin embargo presentan algunas propiedades que los hacen necesarios: son más

difíciles de oxidar, conducen mejor la electricidad y el calor, funden a

temperaturas más bajas, son más fáciles de mecanizar, etc. Se clasifican en:

– Metales pesados. Su densidad es igual o mayor a 5 Kg./dm3. Entre ellos están el cobre, el plomo,

el cinc, el estaño, el níquel, el mercurio, el volframio, etc.

– Metales ligeros. Su densidad es entre 2 y 5 Kg./dm3. Son ejemplos el aluminio y el titanio.

– Metales ultraligeros. Con densidad menor de 2 . El magnesio es el más utilizado en la industria.

Metales pesados.Cinc,

cobre, mercurio, volframio.

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Metales ligeros. Aluminio y titanio.

Metales ultraligeros. Magnesio natural y elaborado


FÉRRICOS. El cobre

• El cobre es un metal de color rojo brillante, muy resistente a la corrosión, conduce bien el calor y la electricidad, es muy dúctil y maleable. Se obtiene de minerales como la cuprita, la calcopirita y la malaquita.

• Se ha usado desde la antigüedad para hacer armas, adornos, monedas, etc. Hoy se usa en conductores eléctricos, alambiques, y conducciones de gas y agua, así como otros usos en construcción. Sus aleaciones principales son:– Los bronces. Aleaciones de cobre y estaño, tanto más duras cuanto más estaño contienen.

– Los latones. Aleaciones de cobre y cinc usadas para hacer canalizaciones, tornillos, válvulas de gas y agua, bisagras, etc..

Minerales de cobre.Cuprita, calcopirita y

malaquita.

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Bronce. Latones. Cobre.


FÉRRICOS. El aluminio

• El aluminio es un metal de color plateado claro, es muy resistente a la oxidación, ligero, buen conductor del calor y la electricidad y fácil de mecanizar. Se obtiene de la bauxita.

• Se emplea en aleaciones ligeras, tan resistentes como el acero y mucho menos pesadas. Con ellas se fabrican productos muy variados, desde latas de refrescos como fuselajes de aviones, ventanas, maquinaria, etc.

Bauxita.

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Productos de aluminio.


FÉRRICOS. El estaño

• El estaño es un metal de aspecto blanco brillante, muy resistente al aire, fácil de fundir y de trabajar. Es muy maleable en frío y en caliente se torna quebradizo. Se obtiene de la casiterita.

• Se emplea, aleado con plomo o con plata, para soldadura blanda. También para recubrir el hierro, obteniendo hojalata, y para recubrir el cobre, pues al no ser tóxico puede usarse en instrumentos de alimentación.

Casiterita.

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Productos de estaño, hojalata y

otras aleaciones.


FÉRRICOS. El cinc

• El cinc es un metal blando de color blanco azulado, resistente a la

intemperie. Se obtiene de la blenda.

• Se emplea en la fabricación de recipientes, canalones y planchas

para cubiertas. También para recubrir planchas de hierro por dos

procedimientos:

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

– Galvanizado. Recubriendo las piezas de hierro por electrolisis.

Blenda.

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Nave de cincado.

Chapa de hierro

galvanizado.

FABRICACIÓN CON METALES.

Trazado y corte 1.

• TRAZADO. Antes de fabricar una pieza hay que trazarla o

dibujarla, con las medidas del croquis, sobre el material de partida.

Se traza tratando de aprovechar el material disponible lo mejor posible. Para piezas

pequeñas se usarán retales. Las piezas grandes se dibujan lo más cerca posible de los

bordes para no desaprovechar mucho material.

Se traza con exactitud para fabricar la pieza correctamente.

Se emplean útiles de dibujo sobre metal como la escuadra, la punta de trazar, la regla y el

compás de puntas

Útiles de trazado sobre metales: compás, escuadra de 90º,

escuadra de 120º, punta, regla metálica.

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Trazado y corte 2.

• CORTE. El corte de piezas metálicas se realiza con diferentes

herramientas, cada una de las cuales tiene su modo de uso.

Tijera de chapa. Sirve para cortar chapas finas de latón u hojalata.

Alicates. Empleados para cortar alambres no muy gruesos. Hay de diferentes tipos según

sea la forma de la punta: universales, de corte, planos, redondos, de punta curva, etc.

Tijera para chapa.

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Alicates: de corte, universal, de punta

curva, de punta redonda y de punta plana.


Trazado y corte 3

ASERRADO. El aserrado se realiza sobre alambres gruesos, varillas, chapas gruesas, tubos, perfiles, etc. Se emplea la sierra de arco cuyas hojas son intercambiables. Cuanto más duro es el metal a cortar tanto más finos deben ser los dientes de la hoja que se emplee.

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1º Se elige la hoja de sierra adecuada. 2º Se sujeta la pieza

fuertemente.

3º Se sierra haciendo

presión al avanzar y

levantando al

retroceder, haciendo

movimientos largos y

manteniendo la sierra

perpendicular.

4º Para cortar chapas

se colocan entre dos

piezas de madera,

que se cortarán a la

vez que la chapa,

para evitar que ésta

se doble.

Para el aserrado se procede del siguiente modo:


Deformación y arranque de viruta 1.

DEFORMACIÓN. El trabajo por deformación se realiza con las herramientas y las técnicasadecuadas al material que se esté trabajando. El trabajo con chapa exige siempre el uso de guantespara evitar cortarse. Muchos alambres se pueden doblar con las manos, sin embargo los doblados decierta precisión otros deben hacerse con alicates. el uso de alicates.

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Si la chapa no es muygruesa y se quieredoblar en ángulodiedro podemosapoyarnos en elborde de la mesa detrabajo.

Si se pretende que lapieza se doble enforma de u, redonda,o de otra formaparticular debe usarseun molde

Si la chapa es gruesa y se

desea doblar en ángulo

diedro debe usarse un

tornillo de banco para

sujetar, un taco para

amortiguar el golpe y un

martillo para golpear.

Para doblar chapas

gruesas con formas

especiales deben

usarse los moldes

sujetos al tornillo de

banco.



TALADRADO

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Si la pieza a taladrares fina puede hacersecon un punzón y unmartillo

Si la pieza es degrosor considerableserá necesaria lataladradora eléctricacon broca parametales. Para evitarque la broca sedesplace al iniciar eltaladro se marcará elcentro con ungranete.

Para hacer taladros

perfectamente rectos e

usan soportes verticales

para la taladradora o bien

taladradoras de columna.



LIMADO. Es la técnica que se emplea para rematar los cortes de las

sierras, eliminar las rebabas, redondear cantos, aplanar o curvar

superficies. Se realiza con limas.

Las limas son herramientas de acero templado con estrías en su superficie.

Las limas son de formas muy variadas: planas, redondas, triangulares, cuadradas, etc.

Según la finura del trabajo a realizar las limas pueden tener el grano mayor o menor,

dando lugar a limas finas, medias y bastas.

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Uniones y acabados 1.

UNIONES FIJAS.

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Remaches. Se usan paraunir superficies de pocoespesor. Son piezasfabricadas con materiales

blandos y tenaces.

Soldadura blanda. Es launión realizada con estañofundido. Se puede unirpiezas de cobre, latón uhojalata, pero no de aluminio

Pegado. Hay muchos tipos depegamentos, entre ellos está eltermofusible realizadomediante barras aplicada conuna pistola que las funde


Uniones y acabados 2.

UNIONES DESMONTABLES.

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Tornillos y tuercas. Loshay con infinidad de formasy tamaños. A veces se usancon ellos arandelas queconsiguen que la unión esmás robusta.

Pasadores. Son piezas demetal que fijan las piezas enlas que se colocanatravesados. Los hay dealetas, cónicos o bulones yplanos o chavetas.

ACABADOS.

Se usan para proteger de la humedad y de la consiguientecorrosión. La aplicación de barnices o pinturas requiere elalisado previo de la superficie.

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