Els Metalls

1

2

Tecnologia 1r ESOAlumne/s:

Data:

1. PROPIETATSEls metalls són:

Algunes de les propietats en què coincideixen els metalls són: la ________, la conductivitat tèrmica i __________, la resistència i la tenacitat, la ________ i la mal·leabilitat, la _________ i l’elasticitat. A més, els metalls ferromagnètics (entre els quals hi ha el ______) són imantables. Tots són sòlids excepte el ________ que és líquid. La majoria, tret del platí, el crom i l’or, s’oxiden. Bona part dels metalls es poden soldar.

Tots els metalls es poden classificar en fèrrics (contenen ferro) i no fèrrics (la resta). La indústria que treballa el ferro s’anomena ________ mentre que la que treballa els altres metalls es coneix com a _____________.

D’altra banda, s’anomena aliatge a:

P.ex. el ______ conté coure i estany; mentre que el llautó conté coure i ____. En el cas que un metall no es pugui mesclar s’anomena pur. L’ús dels aliatges s’entén perquè millora les característiques dels components originals.

Algunes imatges referents a les propietats dels materials:

3

4

2. OBTENCIÓ DELS METALLSEn unes mines, que poden ser a ________ o ____________, té lloc el procés d’extracció. Després es separa del mineral la _______ (part útil) de la ________ (part que no s’utilitza). La mena es converteix en un lingots rectangulars que posteriorment es transformen en peces ja llestes per a la seva comercialització (p.ex. bigues).

Les mines a cel obert són aquelles en que:

 L'excavació es produeix a l'aire lliure, aprofundint a la terra i originant una fondalada. 

La mineria subterrània  desenvolupa la seva activitat per sota de la superfície a través de tasques subterrànies. L'excavació es produeix mitjançant: 

Mina subterrània

En la mineria __________ els costos són menors, a causa de la possibilitat d'emprar maquinària de major mida; permet major recuperació de les capes, venes o filons; no és necessària la ventilació, ni l'enllumenat, ni el sosteniment artificial; permet utilitzar explosius de qualsevol tipus i les condicions de seguretat i higiene en el treball són molt millors.

En canvi, una mina a cel obert requereix una major inversió inicial en equipament i maquinària; és necessari ocupar grans extensions de terreny i les condicions de treball són a la intempèrie. A més produeix un important impacte:

5

Mina a cel obert

La separació de la mena es fa per diferents mètodes: Levigació: el mineral és sotmès a un corrent d'aigua que arrossega

les parts menys pesades, i les més pesades (mena) va al fons. Separació _______: s'utilitza quan la mena presenta propietats

magnètiques (ferro). Flotació:

Torrefacció o ________: té per objecte tranformar el mineral en òxid per després procedir a la seva reducció.

Reducció:

3. OBTENCIÓ DELS METALLS FÈRRICSEl ferro es va començar a treballar en l’edat anomenada del ferro (al voltant de l’any _____ aC) i ha estat molt utilitzat des d’aquells temps. El seu color és gris, és magnètic i oxidable. En estat pur és tou i fràgil, per la qual cosa cal treballar-lo amb calor i afegir-hi ______ per tal de millorar-ne les seves propietats. La temperatura de fusió del ferro es situa prop dels _____ ºC. Segons les proporcions de carboni amb que es mescli s’obté: ferro pur, acer (_________________) o fosa (___________________).

Mineral de ferro Forja del ferro

6

Parts d’un alt forn Barres d’acer

El procés d’obtenció de la fosa i l’acer consisteix en fondre el ferro en un ___________. El ferro s’introdueix en la part de dalt de l’alt forn rentat i triturat, juntament amb ___________ i pedra calcària. El ____________ serveix per aconseguir temperatures elevades i per aliatge el carboni amb el ferro. A l’augmentar el carboni, l’aliatge resultant és més dur i resistent, però acaba sent més fràgil. Pel que fa a la pedra calcària; aquesta genera _________, és a dir, material de rebuig.

En la part inferior surten dos productes: l’________ o primera fosa i l’escòria. L’arrabi és molt fràgil, per això es treballa per reduir el percentatge de carboni en uns forns.

L’estructura d’un alt forn consta de les següents parts: ________: on van entrant les capes de carbó i de ferro. Toveres: ________: orifici inferior per on flueix el material de ferro colat. Forat de l’escoria: orifici per on es buida l’escoria.

7

Alt forn

3.1. LA FOSALa fosa s’obté en uns forns de _______ a partir de l’arrabi. La fosa és dura i resistent, però alhora _______. La fosa té aplicacions com:

Claveguera Banc

3.2. L’ACER

8

L’acer es deriva de l’arrabi en uns forns __________. L’acer té molts usos en la indústria actual amb xapes i perfils de diferents gruixos i formes. Les propietats de l’acer són:

Forn convertidor d’acer

L’acer es classifica en acers ________ i acers _______. Els primers s’obtenen amb l’aliatge de carboni i s’obtenen filferros, estructures, cargoleria, ... Tenen gran resistència mecànica. Pel que fa als segons, a més del carboni contenen altres metalls que en milloren les seves propietats com:

Un exemple d’aliatge és l’acer __________ mesclat amb crom i níquel. Al ser un acer molt resistent a la _________ és útil per a fabricar coberteria, instruments quirúrgics, eines, entre d’altres.

Cigonyals d’acer Pont fet amb bigues d’acer

9

Coberteria d’acer inoxidable Acer corrugat

10

4. MILLORA DELS METALLS FÈRRICSUn cop obtingut l’acer es pot millorar les seves propietats amb diferents tractaments com el tremp o la recuita. En el tremp quan l’acer arriba a una alta temperatura,

D’aquesta forma s’obté una millora de la ________ i la _________mentre que en disminueix la tenacitat. En la recuita es refreda ___________ l’acer calent. D’aquesta forma augmenta la plasticitat i es pot treballar més fàcilment; tot i això, disminueix la _________ i la ___________.

5. METALLS NO FÈRRICS

5.1. COUREEl coure és un metall molt dúctil i mal·leable i tou. Té un color vermell. És bon __________________. Aquest metall dóna nom a l’època prehistòrica de l’edat de coure (6.000 aC). El coure s’aplica per als cables elèctrics, les canonades, els pigments vermells, etc. Amb aliatges s’obté bronze i llautó.

Cable de coure Canonades de coure

El bronze és un aliatge entre el ________ i l’_______. És molt dúctil, resisteix bé la corrosió i té un punt de fusió baix. Serveix per fabricar campanes, hèlixs de vaixells o decoració encara que es va descobrir fa 5000 anys i s’utilitzava per a armes, eines i joieria.

Trompeta de llautó Campana de bronze

11

El llautó, en canvi, és un aliatge de coure amb zinc. És daurat i fàcil de treballar. És molt dúctil i resistent i no produeix espurnes per impacte. S’utilitza en:

5.2. ALUMINIL’alumini és molt abundant i s’obté de la _______. És un metall molt dúctil i mal·leable, de baixa densitat, bon conductor tèrmic i elèctric i resistent a la corrosió. Té nombroses aplicacions com les llaunes, els radiadors, els tancaments de les cases, els cables aeris, el paper d’alumini, etc.

El _________ és un aliatge d’alumini i coure que augmenta la duresa i la resistència de l’alumini fent que aquest sigui _______. Per això es fa servir per fabricar avions. També s’hi pot afegir manganès, magnesi i zinc.

Duralumini Tancament d’una finestra d’alumini

5.3. ZINCEl zinc en contacte amb l’aire agafa un coloració grisosa d’un òxid que el fa resistent a la corrosió. És poc resistent, però s’utilitza per a protegir altres peces que estan a la intempèrie. El recobriment de zinc com a capa protectora s’anomena __________.

Galvanitzat del zinc Tanca d’acer protegida per zinc

5.4. ESTANY

12

Té un color blanc brillant, és mal·leable, molt tou i no s’________. S’utilitza per a fabricar llaunes i en la soldadura tova en que s’alia amb el _______.

Llauna d’estany Soldadura amb estany i plom

5.5. PLOMEl plom és molt ______ i tou. És mal·leable i conductor. Es fa servir en les bateries, com a additiu del vidre òptic i com a protector de _____________. Té l’inconvenient que és molt _______.

Bateria de plom Mineral de plom

5.6. TITANIÉs un metall molt dur i resistent. S’utilitza en les _________, les estructures o la fabricació d’avions.

Museu Guggenheim Reactor de titani

13

5.7. CROMÉs de color blanc brillant. És un metall fràgil i molt resistent a la corrosió. Es fa servir com a protector d’altres metalls en una tècnica anomenada _________. Per exemple, en la coberteria d’acer inoxidable o el revestiment per a les eines.

Aixeta de crom Tetera de crom

5.8. PLATAÉs un metall dúctil i mal·leable. És el millor conductor de l’electricitat i de la calor i destaca el seu alt índex de reflexió. Es fa servir per articles de valor com monedes, joieria, coberteria, ...

14

Moneda de plata Anell

5.9. ORÉs el més dúctil i mal·leable de tots els metalls. Té una gran densitat, és bon conductor de la calor i l’electricitat i té molta resistència a la corrosió. S’utilitza per articles de valor com la plata i degut a la seva bona conductivitat com a:

Lingots d’or Xip microprocessador6. LA CONFORMACIÓLa conformació són els processos

6.1. CONFORMACIÓ PER MODELATGETambé s’anomena fosa i consisteix en abocar el metall fos en un motlle ________ dividit en dues parts. Quan s’ha solidificat l’objecte, s’obre el motlle per a que pugui sortir la peça.

15

Aplicació de la colada en un motlle Motlle

6.2. CONFORMACIÓ PER DEFORMACIÓ EN CALENT

6.2.1. LA FORJAAntigament un ferrer escalfava la peça de ferro a la farga fins que es trobava a una alta temperatura. Després, es subjectava amb unes tenalles i es colpejava amb un martell damunt d’una _________.

Treball del ferro en un martinet

6.2.2. L’ESTAMPACIÓActualment la barra metàl·lica roent s’insereix en un motlle format per una part amb la forma o estampa que es comprimeix contra una altra part anomenada contraestampa.

Objectes produïts per estampació

6.2.3. LA LAMINACIÓEs fa passar un lingot per dos ________ per tal d’obtenir una planxa més fina i llarga.

16

6.2.4. L’EXTRUSIÓUn metall dúctil es fa passar dins un cilindre on es pressiona per un pistó. Així s’obtenen:

Parts de la màquina d’extrusió Perfils d’alumini extruïts

6.3. CONFORMACIÓ PER DEFORMACIÓ EN FRED

6.3.1. L’EMBOTICIÓUna xapa metàl·lica es pressiona amb un _______ sobre un motlle per tal d’obtenir pots, tapes, etc.

6.3.2. L’ESTAMPACIÓEs deformen xapes pressionant-les sobre dues matrius. El resultat pot ser utilitzat per a:

17

Carrosseria de cotxes Màquina estampadora

6.3.3. EL TREFILATEl trefilat és útil per a obtenir __________ fent-los passar per un forat entre dues __________ cada cop més petites.

Trefiladora Anells de trefilar

7. LES UNIONS

7.1. LA CARGOLADAÉs un tipus d’unió:Es pot fer servir un _________ que s’enrosqui en un forat roscat i cec d’una peça. També es pot utilitzar el cargol amb una ________ que s’introdueixin en un forat passant d’una peça. Un altre element és l’__________ o tija roscada. En tots els casos es pot utilitzar la _________ per tal de reforçar les unions.

Cargol Espàrrec Cargol-femella

18

7.2. LA REBLADAEl rebló és una peça cilíndrica proveïda d’un cap que s’introdueix en una peça fent un forat per mitjà d’una màquina anomenada rebladora. Un exemple del seu ús són:

Reblons Rebladora

7.3. LA SOLDADALa soldadura consisteix en unir dues peces amb un element que es fongui al ser escalfat. La soldadura ______ amb plom i estany es fa servir per unir circuits electrònics. La soldadura per _____ fa servir dos elèctrodes i amb un curtcircuit produeix una font de calor. La soldadura per gas:

Soldadura per arc Soldadura per gas7.4. LA UNIÓ AMB ADHESIUSS’utilitzen substàncies _________ que permeten mantenir junts els metalls. S’ha de vigilar amb el seu ús ja que són molt tòxiques i s’adhereixen ràpidament.

Unió per adhesius de metalls Adhesiu

19

20