TEMA 4. EL TRABAJO CON LOS METALESINDICE:

1. LOS METALES.1.1 Historia.1.2 Definición.

2. PROPIEDADES DE LOS METALES.2.1 Dureza.2.2 Elasticidad.2.3 Tenacidad.2.4 Maleabilidad,2.5 Ductilidad.2.6 Resistencia Mecánica.

3. CLASIFICACIÓN DE LOS METALES.3.1 Férricos.3.2 No Férricos.

4. OPERACIONES Y HERRAMIENTAS EN EL TRABAJO CON METALES.4.1 Trazado.4.2 Sujeción4.3 Corte.4.4 Limado.4.5 Taladrado.4.6 Percusión.4.7 Doblado.4.8 Unión.

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1. LOS METALES.1.1 Historia.

Después del Neolítico viene la edad de los metales, que supone un cambio tecnológico consistente en la generalización de la metalurgia para construir los utensilios de trabajo. Se divide en tres períodos:

EDAD DEL COBRE La primera técnica metalúrgica conocida fue la del cobre. Debido a su escasa dureza se usó para hacer objetos de adorno, collares, brazaletes, amuletos, etc. Se han encontrado objetos de cobre del 8700 a. de C., pero se empieza a utilizar a finales del Neolítico, hace aproximadamente 5 000 años.En la Península Ibérica el uso del cobre se generaliza hace 4 000 años, coincidiendo con las construcciones megalíticas y la cultura del Vaso Campaniforme.

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EDAD DEL BRONCEEl Bronce es una aleación de nueve partes de cobre y una de estaño, esta combinación produce un nuevo metal mucho más duro que sus componentes y es más fácil de fundir y de trabajar que el cobre. Posiblemente añadieron algún otro metal pues consiguieron un bronce elástico y flexible, que se trabajaba bien en caliente. En Europa central se introdujo hacia el año 1800-1600 y se desarrolla hasta el 700 a.C. En este periodo se generalizan las construcciones megalíticas.Utilización: Se fabrican gran variedad de instrumentos: útiles agrícolas, como azadas y hoces.Armas de guerra, como espadas, lanzas y escudos.Utensilios domésticos, como vasos, jarras y cuencos. En esta época se desarrolló la navegación debido a la necesidad de desplazamiento y transporte de los buscadores de metales.

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EDAD DEL HIERROLa metalurgia del hierro exige unos conocimientos y una tecnología distintos a la del bronce. Debieron trabajar el hierro mediante hornos con fuelles y forjar los objetos mediante martilleado, para lograr el endurecimiento y el temple correctos. Al amparo de la metalurgia del hierro surgió el oficio de herrero. Los primeros en conocer este secreto fueron los hititas, habitantes de la zona central de la Península de Anatolia (actual Turquía), que lo guardaron celosamente durante muchos años. Estos hititas son un pueblo enemigo de los egipcios. El imperio hitita caería hacia el 1200 a. C. y a partir de esta fecha la nueva tecnología del hierro empezó a difundirse por otros lugares. Ventajas del hierro respecto al bronce.El hierro abunda en todos los lugares (en todos los sitios hay piritas), y en cambio, el bronce exige la búsqueda de sus dos componentes: cobre y estaño, a veces en lugares lejanos. Las armas de hierro son más duras, y aunque debido a su flexibilidad se pueden deformar, es posible arreglarlas. En cambio, las armas de bronce eran frágiles y se rompían con frecuencia en el choque.

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1.2 Definición.

Los metales se obtienen a partir de minerales. Se obtienen en minas a cielo abierto o minas subterráneas .Los metales son sólidos a temperatura ambiente, excepto el mercurio, que es líquido. Al pulirlos adquieren un brillo característico ( brillo metálico) que suele perder con la oxidación; en otros (oro, platino, níquel o cromo ) este efecto es menos apreciable.Se suelen usar en estado puro o combinados con otros .

METALURGIA: Conjunto de procesos y técnicas que intervienen en la extracción y elaboración de metales y sus aleaciones.

ALEACIÓN: Mezcla o combinación de metales.

SIDERURGIA: Son los procesos Metalúrgicos aplicados al Hierro.

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2. PROPIEDADES DE LOS METALES.2.1 Dureza.

Es la resistencia de un material a ser rayado o penetrado. Según la escala de Mohs, el cromo (8,5) es el elemento metálico de mayor dureza. El cesio es el metal más blando, con un valor de tan sólo 0,2. Es tan blando que podría cortarse con un cuchillo.

2.2 Elasticidad.

La elasticidad es la capacidad de un material de recuperar su forma original cuando cesa la fuerza que lo deforma . Lo contario es la Rigidez.De los menos elásticos esta el latón y de los más los aceros.

2.3 Tenacidad.

La tenacidad es la resistencia de un material a romperse cuando es golpeado. Metal muy tenaz: Aceros. La propiedad opuesta es la Fragilidad.

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2.4 Maleabilidad,

Capacidad de un metal para deformarse en forma de láminas delgadas mediante presión (ej.- aluminio).

2.5 Ductilidad.

Capacidad de un metal para deformarse en forma de hilos por estiramiento(ej: Cobre)

2.6 Resistencia Mecánica.

Capacidad para resistir ante fuerzas externas. Puede ser: Tracción, Compresión, Flexión, Torsión y Cizalla.

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TRACCIÓN

COMPRESIÓN

FLEXIÓN

TORSIÓN

CIZALLA

Decimos que un elemento está sometido a un

esfuerzo de tracción cuando sobre él actúan

fuerzas que tienden a estirarlo. Los tensores son

elementos resistentes que aguantan muy bien

este tipo de esfuerzos.

Un cuerpo se encuentra sometido a compresión

si las fuerzas aplicadas tienden a aplastarlo o

comprimirlo. Los pilares y columnas son

ejemplo de elementos diseñados para resistir

esfuerzos de compresión.

Un elemento estará sometido a flexión cuando

actúen sobre el cargas que tiendan a doblarlo.

Ha este tipo de esfuerzo se ven sometidas las

vigas de una estructura.

Un cuerpo sufre esfuerzos de torsión cuando

existen fuerzas que tienden a retorcerlo. Es el

caso del esfuerzo que sufre una llave al girarla

dentro de la cerradura.

Es el esfuerzo al que está sometida a una pieza

cuando las fuerzas aplicadas tienden a cortarla

o desgarrarla. El ejemplo más claro de

cortadura lo representa la acción de cortar con

unas tijeras.

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3. CLASIFICACIÓN DE LOS METALES.

Los metales se pueden dividir en dos grandes grupos, según contengan o no Hierro: Metales Férricos y Metales no Férricos.

CLASIFICACIÓN

METALES FÉRRICOS

Son los que contienen Hierro

METALES NO FÉRRICOS.

Son los que no contienen Hierro.

El Hierro se obtiene a partir de minerales que contienen óxidos de Hierro (oligisto, limonita, magnetita o siderita).En estado puro es buen conductor de calor y electricidad, pero con baja resistencia mecánica. Para aumentar estas propiedades se alea con Carbono u otros metales, obteniendo: HIERRO PURO,ACEROS Y FUNDICIONES

Estos metales y sus aleaciones son resistentes a la oxidación y a la corrosión , tienen cualidades especiales: Facilidad para ser trabajado, ligereza, conductividad térmica y eléctrica, etc….

Entre ellos:ALUMINIO, COBRE, ESTAÑO, NIQUEL, PLOMO, ORO, PLATA…………..

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3.1 Férricos.

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.

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.

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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.

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3.2 No Férricos.

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.

Cobre. Bronce. Latones.

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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. Productos de aluminio.

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.

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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.

ORO: Es un metal muy denso, blando y de color amarillo intenso. El oro se clasifica como metal pesado y noble; en el comercio es el más común de los metales preciosos.Cerca de tres cuartas partes de la producción mundial del oro se consume en

joyería. Sus aplicaciones industriales, especialmente en electrónica, consumen 10-

15%. Las monedas y demás objetos decorativos de oro son en realidad aleaciones

porque el metal es muy blando.

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4. OPERACIONES Y HERRAMIENTAS EN EL TRABAJO CON METALES.

4.1 Trazado.

Consiste en marcar sobre el material las dimensiones y la forma del objeto diseñado.

Lo primero que haremos es medir y marcar diferentes partes de un objeto. Debemos ser cuidadosos cuando medimos porque un error puede arruinar nuestro proyecto. Posteriormente realizaremos el trazado.

PUNTAS DE TRAZARSon varillas de acero con las puntas afiladas

COMPÁS DE TRAZAR

Es un compás de bigotera con brazos rígidos acabados en puntas afiladas

GRANETEInstrumento de acero con punta cónica. Se utiliza para realizar marcas mediante golpeo. 15

EL MÀRMOLEs un bloque de fundición con la cara superior perfectamente plana, que sirve de superficie de referencia.

CALZO EN VPrisma que presenta entrantes en forma de V. Se emplea como soporte para piezas cilíndricas o con perfiles curvos.

REGLASSon de forma rectangular, de plástico o metálicas, graduadas en milímetros. Se utilizan para longitudes inferiores a 1 metro.

ESCUADRA Y FALSA

ESCUADRA

Son metálicas con forma de L, con el lado más pequeño con mayor grosor para apoyarse con mayor seguridad a los laterales de la pieza de madera.

Existe otro modelo, la falsa escuadra, para trazar otros ángulos.

GRAMILPara trazar paralelas a una arista en una de las caras del material.

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4.2 Sujeción

Se utilizan para inmovilizar la pieza de metal y poder realizar las distintas operaciones de transformación.

TORNILLO DE BANCO

Dispositivo formado por dos bocas, una es fija y la otra es móvil que se desplaza con el giro de una manivela.

MORDAZASSe emplea para fijar una pieza en una máquina herramienta ( fresadora, taladradora,…)

GATOS O SARGENTOS

Constituidas por una boca fija y otra móvil, que se desliza sobre una guía. La presión se ejerce girando la empuñadura.

ALICATES UNIVERSALES

Es una herramienta de uso múltiple que se puede utilizar para sujeción y cortar.

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ALICATES DE BOCA PLANA

Tienen la parte interior de su boca lisa. Se utilizan para sujetar chapas finas o cables que se van a soldar.

ALICATE DE BOCA

REDONDA

Tienen la boca formada por dos piezas cónicas. Se emplean para doblar alambres en forma circular.

ALICATESGRIP

Permiten regular la apertura de suboca haciendo girar un tornillo. También tienen un mecanismo para bloquear la sujeción de la pieza.

PINZAS DE SUJECIÓN

Con sistema de presión sin concretar la fuerza y sin dañar las superficies.Pueden ser de metal o plástico.

TENAZAS DE APERTURA MÚLTIPLE

Tienen varias posiciones de apertura de las bocas. Se emplean en la sujeción de tubos.

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4.3 Corte.

El corte de la pieza de metal se puede realizar con desprendimiento de material ( serrado) o sin desprendimiento de material ( cizallado ).

SIERRA DE ARCO

Compuesta por una armadura o arco donde va acoplado la hoja de sierra, que se tensa mediante una palomilla. El arco puede ser extensible.

TIJERAS DE CHAPA

Están formadas por dos hojas cortantes de acero con mangos, unidas por un eje alrededor del cual giran.

ALICATES DE CORTE

LATERAL

Formados por dos piezas metálicas iguales con filos cortantes ( boca de corte ), articulados por un pasador.

ALICATES DE CORTE

FRONTAL.

Formados por dos piezas metálicas iguales con filos cortantes ( boca de corte ), articulados por un pasador.

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4.4 Limado.

Tiene como objetivo rebajar, pulir o retocar piezas. La Herramienta utilizada para esta operación es la LIMA.Las principales características de una lima son:

1. La Forma: Según su sección transversal y sirve para nombrarla:

1 – Carleta2 – Plana paralela: son los dos tipos de limas planas, y son las de uso más habitual.3 – Cuadrada: también tiene todas sus caras planas y se utiliza para agujeros cuadrados o chaveteros.4 – Redonda: se utiliza para agujeros y formas curvas. Si acaba en punta totalmente, se les llama “cola de ratón”, que ocurrencia.5 – Media caña: es un híbrido entre plana y redonda, teniendo ambas funciones en una sola herramienta.6 – Triangular: sobre todo es utilizado para limar sobre ángulos.

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2. El Picado: Perfil que presenta el estriado de la LIMA. Puede ser:

Sencillo: Doble:

Especial:

3. El Tamaño o Longitud Comercial: Es la distancia en Pulgadas desde la punta hasta donde termina el picado. Puede ser: 3” , 4” , 5”, 6” , 7” , 8” , 12” , 14” , 16”.

4. Grado de Corte: Número de dientes por centímetro de longitud. Puede ser:

BASTAS De 8 a 10 dientes/cm

SEMIFINAS De 12 a 18 dientes/cm

FINAS De 20 a 30 dientes/cm

EXTRAFINAS Más de 30 dientes/cm

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4.5 Taladrado.

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.

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4.6 Percusión.

La operación de percutir o golpear se emplea para deformar o doblar piezas de metal y se realiza con martillos y mazas.

MARTILLO DE PEÑA MARTILLO DE BOLA MAZA DE NAILON

4.7 Doblado.

Consiste en dar formas deseada a planchas metálicas de poco espesor. Se puede realizar a mano o mediante máquinas plegadoras.

Si la chapa es gruesa y sedesea doblar en ángulodiedro debe usarse untornillo de banco parasujetar, un taco paraamortiguar el golpe y unmartillo para golpear.

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4.8 Unión.

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.

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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 piezasen las que se colocanatravesados. Los hay dealetas, cónicos o bulones yplanos o chavetas.

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