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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 férricosFabricación 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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LOS MATERIALES METÁLICOS. 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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LOS MATERIALES METÁLICOS. 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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LOS MATERIALES METÁLICOS. 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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LOS MATERIALES METÁLICOS. 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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LOS MATERIALES METÁLICOS. 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 Y EL ACERO.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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EL HIERRO Y EL ACERO.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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EL HIERRO Y EL ACERO.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

MATERIALES METÁLICOS NO 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.

MATERIALES METÁLICOS NO 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.

MATERIALES METÁLICOS NO 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.

MATERIALES METÁLICOS NO 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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FABRICACIÓN CON METALES. 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.

FABRICACIÓN CON METALES. 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:

FABRICACIÓN CON METALES. Deformación y arranque de viruta 1.

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

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Si la chapa no es muy gruesa y se quiere doblar en ángulo diedro podemos apoyarnos en el borde de la mesa de trabajo.

Si se pretende que la pieza se doble en forma de u, redonda, o de otra forma particular debe usarse un 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 taladrar es fina puede hacerse con un punzón y un martillo

Si la pieza es de grosor considerable será necesaria la taladradora eléctrica con broca para metales. Para evitar que la broca se desplace al iniciar el taladro se marcará el centro con un granete.

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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FABRICACIÓN CON METALES. Uniones y acabados 1.

UNIONES FIJAS.

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Remaches. Se usan para unir superficies de poco espesor. Son piezas fabricadas con materiales blandos y tenaces.

Soldadura blanda. Es la unión realizada con estaño fundido. Se puede unir piezas de cobre, latón u hojalata, pero no de aluminio

Pegado. Hay muchos tipos de pegamentos, entre ellos está el termofusible realizado mediante barras aplicada con una pistola que las funde


UNIONES DESMONTABLES.

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Tornillos y tuercas. Los hay con infinidad de formas y tamaños. A veces se usan con ellos arandelas que consiguen que la unión es más robusta.

Pasadores. Son piezas de metal que fijan las piezas en las que se colocan atravesados. Los hay de aletas, cónicos o bulones y planos o chavetas.

ACABADOS. Se usan para proteger de la humedad y de la consiguiente corrosión. La aplicación de barnices o pinturas requiere el alisado previo de la superficie.


LAS LLAVES FIJAS.

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Las llaves fijas. Son herramientas que se emplean para apretar y aflojar tornillos y tuercas. Están formadas por un mango y una o dos bocas. Sus formas dependen del uso para el que vayan a ser empleadas. Algunos tipos son:

Llave en codo Llave en cruzLlave fija Llaves allen

Llaves torx Llave en estrella Llave de tubo

FABRICACIÓN INDUSTRIAL CON METALES. Por deformación 1.

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Plegado. Se realiza en frío con máquinas plegadoras para obtener chapas onduladas y algunos perfiles metálicos.

Embutición. Se realiza con embutidoras que son prensas con las que, mediante un punzón o troquel, se da forma cóncava o hueca a una chapa gruesa .

Estampación. Se realiza en frío dando forma a la pieza presionándola entre dos moldes llamados estampas.

Forja. Se realiza en caliente dando forma a las piezas mediante golpes con mazas y martillos.

FABRICACIÓN INDUSTRIAL CON METALES. Por deformación 2.

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Trefilado. Se usa para obtener alambres y cables pasando un metal por orificios cada vez más estrechos en unas máquinas llamadas hileras.

Laminación. Se usa para obtener perfiles redondos , cuadrados o de otras formas pasando el material en caliente por dos rodillos con la forma adecuada. Los rodillos presionan y arrastran la barra de metal.

Extrusión. Se realiza empujando una masa plástica a través de una abertura que tiene una forma establecida. Así se logran barras y perfiles de una forma similar al modo usado para hacer churros.

FABRICACIÓN INDUSTRIAL CON METALES. Por moldeo.

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En el moldeo se calienta el material hasta fundirlo para verterlo después en un molde que tiene la forma y el tamaño de la pieza que se desea fabricar.El moldeo industrial logra temperaturas tan altas como para moldear piezas de acero y otros metales, cosa que no se puede lograr en el moldeo artesanal.

FABRICACIÓN INDUSTRIAL CON METALES. Corte mecánico.

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El corte por procedimientos mecánicos presenta dos variantes:

Por chorro de agua que usa un finísimo chorro de agua proyectado a una presión muy elevada. Se usa en alimentos congelados y chapas muy finas.

Serrado que se lleva a cabo con sierras de cinta o de disco accionadas por máquinas especiales.

FABRICACIÓN INDUSTRIAL CON METALES. Corte térmico.

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El corte por procedimientos térmicos presenta tres variantes:

Oxicorte se realiza con un soplete en el que se queman un gas combustible y un chorro de oxígeno.

Láser emplea un haz de luz muy concentrada logrando cortes finísimos y de gran precisión en cualquier material.

Por arco emplea el calor producido por una corriente eléctrica muy elevada.

FABRICACIÓN INDUSTRIAL CON METALES. Mecanizado.

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Los procesos con arranque de virutas también se llaman mecanizado podemos encontrarnos con los siguientes procesos:

Taladrado es la realización de orificios mediante la taladradora

Fresado mediante una fresadora se desplaza el material horizontalmente mientras la herramienta que lo corta gira.

Torneado realiza piezas cilíndricas o cónicas mediante un torno que trabaja de modo similar a la fresadora

Lijado se realiza con una lijadora que arranca partículas muy pequeñas de material logrando alisar así su superficie

Rectificado es un acabado y pulido que se realiza en la rectificadora mediante un disco abrasivo llamado muela

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