resumen tema 3 y 4
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ADRIN CRCOLES LPEZ 2-A
Propiedades generales de los metales
FISICAS
Fusibilidad: Propiedad de los metales para licuarse bajo la accin del calor. Importante
en los trabajos de fundicin.
Calor especifico [Calgr]: Cantidad de calor necesaria para aumentar de 0 a 1 C la T
de la unidad de masa de un cuerpo. Importante para saber la cantidad de calor a
aportar a un metal para elevar su temperatura hasta la de transformacin o fusin.
Dilatabilidad (coeficiente de dilatacin lineal): Propiedad por la cual los cuerpos
aumentan su volumen por efecto del calor.
Temperatura de fusin: T a la cual un metal cambia de estado (solido a liquido).
Conductividad trmica: Propiedad por la que los metales transmiten calor a travs de
su masa.
Conductividad elctrica: Facilidad para transmitir corriente elctrica a travs de su
masa. Inversa a la resistividad elctrica.
QUIMICAS
Oxidacin: Combinacin qumica del 2 con los elementos metlicos produciendo la
degradacin (oxidacin) o proteccin (capa protectora) del metal.
Corrosin: Deterioro lento y progresivo de un metal debido a un agente exterior
(atmosfrico o qumico), provocando disminucin de espesor, picado o debilitamiento
[cohesin granos =resistencia].
MECANICAS
Tenacidad: Energa total que absorbe un material hasta romperse / Capacidad de un
metal para absorber energa antes de romperse.
RESUMEN TEMA 3
MATERIALES UTILIZADOS EN LA FABRICACION DE
CARROCERIAS
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Elasticidad: Propiedad de los metales para recuperar su forma original al cesar el
esfuerzo que los deformaba.
o Limite elstico. Fuerza mxima que puede aplicarse sin producir deformacin
permanente.
o Mdulo de elasticidad. Relacin entre la tensin aplicada y el alargamiento
producido.
o Alargamiento de rotura. Alargamiento mximo sin rotura.
Maleabilidad: Propiedad de ciertos metales para reducir su espesor mediante
esfuerzos de compresin. Importante en trabajos de laminado, forjado y embutido.
Ductilidad: Propiedad de ciertos metales para estirarse mediante esfuerzos de
traccin. Importante en trabajos de trefilado (alambre).
Fatiga: Rotura de un material cuando est sometido a esfuerzos de magnitud y sentido
variables. (Resistencia a la fatiga = carga que uno de estos materiales puede soportar
indefinidamente sin romperse).
Resistencia a la rotura: Carga mxima por unidad de superficie ( 2 ) que un
material puede soportar sin romperse.
Estriccin: Propiedad de ciertos metales para reducir su espesor mediante esfuerzos
de traccin.
Dureza: Resistencia de los metales a ser penetrados por otros con forma y
dimensiones normalizadas (resistencia a ser rayado).
Fragilidad: Facilidad para romperse por accin de un choque. Material frgil -> se
rompe al rebasar el lmite elstico sin apenas experimentar deformacin.
Resiliencia: Resistencia a la rotura por choque o percusin. Da una idea de la energa
que es capaz de absorber el material al romperse.
Fluencia: Propiedad de ciertos metales para deformarse lenta y espontneamente
debido a su propio peso o cargas pequeas. Importante en metales con T de fusin
baja (plomo).
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Materiales frreos.
El acero Aleaciones hierro-carbono (min 1,7% C).
Color gris azulado y granos regulares (grandes y brillantes = C; finos y apretados =
C). Metal duro y elstico (Absorber impactos, deformarse y extenderse).
Tipos:
o Al carbono (bajo C, C medio, y alto C)
o En aleacin
o Para herramientas. (Para fabricar herramientas con filo cortante).
Aleaciones:
Nquel Mas resistencia y tenacidad. Evitar corrosin.
Cromo Ms dureza, tenacidad y resistencia a desgaste y corrosin. (Engranajes y
ejes).
Manganeso Aade resistencia y favorece el tratado trmico (producir metal limpio).
Silicio Elevar la resiliencia (muelles o resortes).
Wolframio Utilizado junto con el cromo, vanadio, molibdeno y manganeso para
producir acero de alta velocidad (herramientas cortantes). Dureza para cortar incluso
al rojo.
Molibdeno Aade tenacidad y resistencia (Aceros de alta velocidad).
Vanadio Mejora la textura. Usado junto con el cromo en engranajes y piezas de
transmisiones (resistente).
Titanio Mas dureza. Limita el crecimiento del grano en estado austenstico.
Acero inoxidable
Aleacin de acero con un mnimo de 10% de cromo y otros elementos como el nquel y
el molibdeno.
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Resistente a corrosin, sus componentes reaccionan con el oxgeno formando una
capa pasivadora (puede verse afectada por cidos).
Tipos:
o Extrasuave
o Al cromo-nquel
o Al cromo magnesio
Fundiciones
Productos sinrgicos (aleaciones Fe-C) que contienen del 1,7-5% de C.
Se funden (no se trabajan en estado slido).
VENTAJAS
Duras, frgiles, poco tenace, poco maleables y poco dctiles
Se pueden alear para mejorar su resistencia al desgaste, abrasin y corrosin.
Producen excelentes aleaciones fundidas.
Mejor resistencia al desgaste y oxidacin, capacidad para absorber vibraciones
y cualidades auto lubricantes que el acero.
INCONVENIENTES
No se pueden trabajar
Son difcilmente soldables
Peores caractersticas mecnicas en general frente al acero.
Tipos:
a) En funcin de la distribucin del carbono en sus microestructuras:
Fundicin blanca:
Se forma al realizar un rpido enfriamiento.
Fractura blanca y de forma estrellada.
Alto contenido en cementita Duras, frgiles y poco tenaces.
No pueden mecanizarse.
Poca facilidad para el moldeo.
Utilizada en piezas que requieran gran dureza superficial y resistencia
al desgaste.
Fundicin gris:
Se forma al realizar un lento enfriamiento.
Fractura gris.
Alto contenido de grafito menos frgil.
Menor densidad que la blanca y escasa resistencia a traccin.
Fciles de mecanizar.
Facilidad para el moldeo.
Muy empleadas (bajo coste) en la industria metalrgica por su
resistencia a la compresin, al desgaste y su capacidad para
mecanizado y soldado.
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b) Segn el proceso de elaboracin:
Fundicin de primera fusin.
Fundicin de segunda fusin.
Fundicin endurecida o templada: Se obtiene al enfriar bruscamente la
fundicin gris. Resultado Superficie dura (fundicin blanca) e interior ms
tenaz.
Fundicin dctil: Se aade magnesio a la fundicin gris (liquida).
Resultado Se crea grafito. Buena fluidez y moldeabilidad. Caractersticas
similares al acero (resistencia, tenacidad, conformacin en caliente y
templabilidad).
Fundicin maleable: Se obtiene a partir de fundiciones blancas mediante
tratamientos de maleabilizacin (eliminando parte del carbono en forma de
cementita).
Resultado Buena moldeabilidad, resistencia a corrosin y uniformidad.
Acero inoxidable en carroceras
Se distingue del acero al carbono por su contenido en cromo (resistencia a oxidacin)
y, en algunos casos, de nquel (propiedades mecnicas).
Uso limitado en automviles (sistema de escape).
Resistencia superior a otros aceros (necesaria menos cantidad menos peso)
Buenas propiedades de ductilidad y reparabilidad.
Precio excesivo.
Ensamblaje Perfiles finos de acero inox + nodos de fundicin de pared delgada.
Aleaciones de aluminio en carroceras
Ligeras, fuertes y de fcil conformabilidad.
Fciles de ensamblar, fundir o maquinar
Variedad de acabados.
Tipos:
o Aleaciones para fundicin: Aluminio-cobre, aluminio-cobre-silicio, etc. Pueden
contener otros elementos como cinc o magnesio que favorecen el llenado de
los moldes y la mejora de las propiedades mecnicas.
o Aleaciones para forja: Adems de aluminio contienen cobre, magnesio,
manganeso, nquel, etc. Mejor resistencia mecnica y admisin de
procedimientos mecnicos como forja, laminacin, trefilado, etc. Suelen
admitir tratamientos trmicos.
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INCONVENIENTES DE REPARACION EN ALUMINIO
Operaciones con martillo estiramientos indeseados del material (es muy blando).
Operaciones de soldadura Equipos adecuados (Mayor conductividad trmica y
menor conductividad elctrica mayor intensidad, imposible por puntos de
resistencia).
Operaciones de estiraje Control minucioso en la aplicacin de esfuerzos (Menos
resistente)
Herramientas exclusivas para aluminio (evitar contaminacin por contacto).
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Ensayos de materiales
METALOGRFICOS:
o Toma de muestras.
o Desbaste.
o Pulido.
o Ataque microgrfico.
o Observacin de muestras.
MECNICOS:
o Ensayos de dureza:
A la penetracin.
Al rayado.
Brinell.
Rockwell.
Vickers.
o Ensayo de traccin.
o Ensayo de compresin.
o Ensayo de flexion.
o Ensayo de torsin.
o Ensayo de cizalladura.
DE PROPIEDADES MECANICAS:
o Ensayo de fatiga:
Por voladizo.
Con probeta giratoria.
o Ensayo de resistencia al choque (resiliencia):
Pndulo.
Cada.
DE CONFORMACIN:
o Plegado:
Simple.
Doble.
Alternativo.
o Embuticin:
Simple.
RESUMEN TEMA 4
ENSAYOS Y TRATAMIENTOS DE MATERIALES
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Profunda por vasito.
Con ensanchamiento del agujero.
o Forja:
Estirado o platinado.
Recalcado.
Punzonado o mandrilado.
Corte.
Tratamientos de los materiales
a) TRATAMIENTOS TRMICOS
Temple Qu es?
Consiste en calentar el acero a una T determinada, para despus enfriarlo con
rapidez, consiguiendo deformar su estructura cristalina para aportarle dureza.
Que aporta?
o Mejora de la dureza y resistencia mecnica del acero (rapidez enfriamiento
= dureza).
o Ms frgil y difcil de mecanizar.
o Aumenta el magnetismo remanente y la resistencia elctrica.
Como se consigue?
1. Calentamiento del metal en horno.
2. Homogeneizacin de la temperatura. Hasta que toda la pieza este a la T de
temple.
3. Enfriamiento rpido. Se saca del horno y se enfra en un fluido (medio de
temple: Agua, aceite, aire, sales fundidas o plomo fundido).
Revenido Que es y cmo se consigue?
Es un tratamiento exclusivo del temple y se aplica a los aceros templados. Consiste en
un calentamiento de la pieza por debajo de la T de templado seguido de un
enfriamiento ms o menos rpido (al aire).
Que aporta?
Elimina tensiones internas y suaviza los efectos del temple.
Aumenta la tenacidad y reduce un poco la dureza y resistencia mecnica.
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Recocido Qu es?
Es un tratamiento trmico que consiste en un calentamiento de la pieza (a T de
recocido) seguido de un enfriamiento lento.
Que aporta?
o Ablanda el acero (ms maleable y ms fcil de trabajar).
o Regenera su estructura.
o Elimina tensiones internas.
o Homogeneiza la estructura de los aceros.
Como se consigue?
1. Calentamiento a la T de recocido durante tiempo variable (segn
tipo).
2. Enfriamiento lento al aire, en horno o en bao de agua.
Normalizado
Qu es?
Es un tratamiento para volver al acero (al C) a su estado normal y caracterstico,
despus de haber sufrido calentamientos o enfriamientos irregulares (soldadura,
trabajo en caliente, procesos de conformacin).
Que aporta?
Afina la estructura del metal, elimina tensiones internas y destruye tratamientos
anteriores.
Como se consigue?
1. Calentamos el acero 50-80C por encima de la T de temple.
2. Homogeneizacin de la temperatura.
3. Enfriamiento muy lento con calor residual (horno apagado).
TRATAMIENTOS MECANICOS
Caliente (Forja)
Que es y cmo se consigue?
Es un proceso de conformacin de metales mediante una serie de esfuerzos repetidos
y continuos de compresin (golpes), estando calentada la pieza a la T adecuada.
El enfriamiento se realiza al aire o lentamente en un horno (calor residual).
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Que aporta?
Mejora de las propiedades mecnicas: Afino del grano, eliminacin de defectos
interiores y formacin de fibras (por deformacin de granos).
Frio
Que es y cmo se consigue?
Deformacin en frio.
Que aporta?
Cambio en la estructura Mas dureza (acritud) y resistencia a traccin. Menos
plasticidad y tenacidad.
TRATAMIENTOS TERMOQUIMICOS
Cementacin Qu es?
Es un tratamiento de endurecimiento superficial de carbono.
Que aporta?
Dureza y tenacidad.
Como se consigue?
Se aporta carbono a la superficie mediante difusin, modificando su composicin,
impregnando la superficie y sometindola a un tratamiento trmico (temple y
revenido).
Nitruracin Qu es?
Es un proceso de endurecimiento superficial del acero, mediante la incorporacin de
nitrgeno a la superficie de la pieza por absorcin.
Que aporta?
Dureza elevada, resistencia a corrosin y al desgaste.
Como se consigue?
1. Las piezas se templan y revienen.
2. Se introducen en cajas hermticas cerradas dentro de un horno a una T y
durante un tiempo adecuado segn el espesor de capa deseado.
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3. Se hace pasar a travs de las cajas una corriente de amoniaco gaseoso, que
cede nitrgeno y se combina con el Fe. (*o bao de sales nitradas, o
nitruracin por plasma).
Carbonitruracin Qu es?
Mezcla de cementacin y nitruracin. Difusin simultanea de carbono y nitrgeno en
el hierro, acompaado de un temple.
Que aporta?
Alta dureza (incluso en caliente) y resistencia al desgaste, a la fatiga y a la oxidacin.
Como se consigue?
Se calienta el acero en una atmosfera formada por amoniaco, hidrocarburos y xido de
nitrgeno.
Cianuracin Qu es?
Es una variante de la cementacin y nitruracin. Cesin de nitrgeno y carbono para el
endurecimiento de la superficie del acero.
Que aporta?
Dureza pequeas penetraciones piezas pequeas con poco contenido en C.
Como se consigue?
Se calienta el metal en un bao de sales.
Sulfinizacin Que es y cmo se consigue?
Es un tratamiento de endurecimiento que consiste en calentar el acero en un bao de
sales de cianuro y carbonita fundidas.
Que aporta?
o Gran dureza superficial y mayor resistencia al desgaste.
o Evita el gripado (azufre).
o Se puede hacer en todos los aceros.
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TRATAMIENTOS SUPERFICIALES (ELECTROLTICOS)
Cromado Que es y cmo se consigue?
Es un galvanizado, basado en electrolisis, por el que se deposita una fina capa de
cromo sobre objetos metlicos o plsticos.
Que aporta?
Proteccin frente a corrosin y mejora de aspecto y prestaciones.
Niquelado Que es y cmo se consigue?
Es un recubrimiento metlico de nquel sobre bao electroltico que se da a los
metales.
Que aporta?
Resistencia a la oxidacin y corrosin y mejora de aspecto.
Cincado (galvanizado) Qu es?
Es un proceso electroqumico por el cual se puede cubrir un metal con otro (Zinc sobre
hierro).
Que aporta?
Proteccin de la superficie de metal sobre la que se realiza el proceso.
Como se consigue?
1. Galvanizado en caliente: sumergiendo el acero en un bao de Zinc fundido.
2. Galvanizado en frio: Se aplica el recubrimiento a pistola, brocha o rodillo.
Cobreado Que es y cmo se consigue?
Es un proceso mediante el que se deposita una pelcula de cobre dctil muy brillante
con bajas tensiones internas.
Que aporta?
o Evitar la difusin del Zinc (recubrimiento intermedio para el estaado de
piezas de latn)
o Mejora de la conductividad de las piezas (como tratamiento final).
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Anodizado Qu es?
Es un tratamiento que genera una capa de proteccin artificial sobre el aluminio
mediante el xido protector del mismo (almina).
Que aporta?
Ms resistencia y durabilidad (abrasin y corrosin) del aluminio.
Como se consigue?
Se somete al aluminio a un proceso electroqumico mediante su inmersin en cido y
finalmente se sumerge en agua caliente para cerrar poros.