Obtención de los metales. Son materiales con muchas aplicaciones muy importantes en nuestra sociedad. Se utilizan desde la prehistoria y son fundamentales en todas las actividades de la industria. Obtención de los metales. Se obtienen a partir de minerales que forman parte de las rocas. Si la capa del mineral se encuentra a poca profundidad la extracción se realiza en minas a cielo abierto. Si el yacimiento o filón es profundo, la excavación se lleva a cabo en mina subterránea. Se usan explosivos, escavadoras, taladradoras y otras máquinas para arrancar el material de la roca. Al mineral útil se le llama mena, y a los no utilizables ganga.

Después de separar mena de ganga, hay que obtener el mineral de la mena, lo que se realiza en industrias metalúrgicas. La metalurgia es la industria que se encarga de extraer y transformar los minerales metálicos. La siderurgia es la rama de la metalurgia que trabaja con los materiales ferrosos. Tipos de metales. Metales ferrosos. Son aquellos cuyo componente principal es hierro. Ejemplos: hierro puro, acero y fundiciones. Metales no ferrosos. Son materiales metálicos que no contienen hierro o que lo contiene en muy pequeñas cantidades. Ejemplo: bronce, latón, cinc, ……..

PROPIEDADES DE LOS METALES Las aplicaciones de los metales se deben a sus propiedades, principalmente las mecánicas, térmicas y eléctricas que permiten una serie de usos concretos. Propiedades físicas. Propiedades mecánicas.Son las relativas a la aplicación de fuerzas. Dureza y resistencia mecánica. En general, los metales son duros, es decir no se rayan ni pueden perforarse con facilidad. Además, resisten bien los esfuerzos a que son sometidos. Tenacidad. Muchos metales presentan gran resistencia a romperse cuando son golpeados.

Elasticidad y plasticidad Elasticidad y plasticidad. Algunos metales se deforman permanentemente cuando actúan sobre ellos fuerzas externas. Otros son capaces de recuperar su forma original tras la aplicación de fuerzas externas. Maleabilidad. Algunos metales pueden ser extendidos en láminas muy finas sin llegar a romperse. Ductilidad. Algunos metales pueden ser estirados en hilos largos y finos.

Propiedades térmicas. Son las relativas a la aplicación de calor. Conductividad térmica. Los metales trasmiten bien el calor. Dilatación y contracción. Los metales se dilatan cuando aumenta la temperatura; y se contraen cuando disminuye la temperatura. Fusibilidad. Los metales se funden, aunque cada metal lo hace a temperatura diferente. Soldabilidad. Muchos metales pueden solarse con facilidad a otras piezas del mismo metal o de un metal diferente.

Propiedades químicas. Otras propiedades. - Propiedades eléctricas y magnéticas. Los metales son buenos conductores de la electricidad. Algunos metales tienen capacidad de atraer a otros materiales magnéticos. Propiedades químicas. Presentan una elevada capacidad de oxidación. Para protegerlos se emplean pinturas. Otras propiedades. Trasmiten bien el sonido. Son impermeables.

METALES FERROSOS Hay gran cantidad de minerales que contienen hierro. Los más importantes son la magnetita, la hematites, la limonita y la siderita. Los minerales de hierro deben someterse a procesos para obtener el hierro puro. Además del hierro puro se emplean también las aleaciones. Las aleaciones del hierro se obtienen añadiéndole carbono. Hierro puro. Contiene entre 0,008% y 0,03% de carbono. Acero. Contiene entre 0,03% y 1,76% de carbono. Fundición. Contiene entre 1,76% y 6,67% de carbono. Aleación es una mezcla de dos o mas elementos químicos, al menos uno de los cuales, el que se encuentra en mayor proporción, ha de ser un metal.

El hierro y las fundiciones. El hierro es un metal de color blanco grisáceo que tiene propiedades magnéticas. Presenta inconvenientes: se corroe, tiene un punto de fusión elevado, de difícil mecanizado, es frágil y quebradizo. Por ello, puro tiene escasa utilidad por lo que se combina con carbono. El hierro forjado, con muy bajo contenido en carbono; es muy plástico y su facilidad para forjase y soldarse. La fundición es muy dura y con gran resistencia al desgaste. Barandilla de hierro forjado.

El acero. Es una aleación de hierro con una pequeña cantidad de carbono. De este modo se consigue una notable mejoría en las propiedades mecánicas. Puede contener otros elementos químicos, para conseguir o mejorar propiedades específicas (aceros aleados). Los más empleados son: Silicio. Aporta elasticidad y carácter magnético. Manganeso. Aporta dureza y resistencia al desgaste. Cromo. Aporta dureza, resistencia al calor y le hace inoxidable. Níquel. Mejora resistencia a la tracción, tenacidad y resistencia a la corrosión. Wolframio. Aumenta dureza y mejora su resistencia a la corrosión y al calor.

Proceso de obtención del acero. Se mezcla el mineral de hierro (mena) con carbón y caliza y se introduce en un alto horno a mas de 1500ºC. De este modo se obtiene el arrabio, que es mineral de hierro fundido con carbono y otras impurezas. El arrabio se somete a procesos posteriores para reducir el carbono y eliminar impurezas. En estos procesos se ajusta la composición del acero añadiendo los elementos que procedan en cada caso: cromo, niquel, manganeso…..

El primer proceso es el llenado del convertidor El primer proceso es el llenado del convertidor. Luego se introduce en el convertidor un tubo que inyecta oxígeno provocando una intensa combustión (afino). Después se inclina el convertidor y se elimina la escoria superficial (vaciado). Por último se vuelca completamente el convertidor para vaciarlo y obtener al acero.

MATERIALES NO FERROSOS Son los materiales metálicos no procedentes del hierro. Se pueden clasificar según su densidad en: Metales pesados: cobre, plomo, estaño, cinc. Metales ligeros: aluminio, titanio. Metales ultraligeros: magnesio. Cobre: Se obtiene a partir de cuprita, calcopirita y malaquita. Presenta alta conductividad térmica y eléctrica así como notable maleabilidad y ductilidad. Es blando rojizo de brillo intenso. Se oxida superficialmente adquiriendo un color verdoso. Es muy utilizado para fabricar cables eléctricos, tuberías y en decoración. Se obtienen de el diversas aleaciones.

Latón: Es una aleación de cobre y cinc. Resistente a la corrosión Latón: Es una aleación de cobre y cinc. Resistente a la corrosión. Se utiliza en artesanía, orfebrería, tuberías, turbinas, hélices… Bronce: Es una aleación de cobre y estaño. Presenta una elevada ductilidad y buena resistencia al desgaste ya la corrosión. Se emplea en campanas, monedas obras de arte engranajes, cojinetes y rodamientos. Otras aleaciones de cobre son: Alpaca: Aleación de cobre al que se añade níquel, cinc y estaño. Utilizada en orfebrería y bisutería. Cuproníquel: Aleación de cobre y níquel muy utilizada en la fabricación de monedas.

Plomo: Se obtiene de la galena Plomo: Se obtiene de la galena. De color gris plateado, muy blando, pesado, plástico, maleable y buen conductor del calor y la electricidad. Se emplea como aditivo que aporta peso y dureza y como protector de radiaciones en medicina y centrales nucleares. Estaño: Se obtiene de la casiterita. De color blanco brillante, blando, maleable no se oxida a temperatura ambiente. Con el se fabrica la hojalata y aleado con plomo para soldadura blanda. Cinc: Se obtiene de la blenda y calamina. Mediante el galvanizado se recubren piezas con una ligera capa de cinc, para protegerlas de la corrosión.

Aluminio: Se obtiene de la bauxita Aluminio: Se obtiene de la bauxita. Es muy resistente a la corrosión, blando, de baja densidad, muy maleable y dúctil, muy buen conductor. Para mejorar sus propiedades mecánicas, se alea con otros metales como el cobre el magnesio y el silicio, obteniéndose aluminios muy duros y resistentes. Se utiliza en líneas de alta tensión, en la fabricación de aviones, automóviles y bicicletas en carpintería metálica y botes de bebidas… El duraluminio es aluminio mezclado con bronce da lugar a una aleación muy resistente a la corrosión, elevada resistencia mecánica y gran dureza. Se utiliza en la fabricación de estructuras de automóviles, ferrocarriles y especialmente en aeronáutica.

Titanio: Se obtiene del rutilo y la ilmenita Titanio: Se obtiene del rutilo y la ilmenita. De color blanco plateado, brillante, ligero, muy duro y resistente. Utilizado en la industria aeroespacial, en prótesis medicas y en la elaboración de aceros especialmente duros. Magnesio: Se obtiene del olivino, talco, asbesto y magnesita. Blanco, brillante, muy ligero, blando, maleable y poco dúctil. Utilizado en pirotecnia, permite obtener aleaciones muy ligeras para aeronáutica y vehículos.

TÉCNICAS DE CONFORMACIÓN Los procesos de conformación se eligen en función del metal y de la aplicación que se vaya a dar al mismo. Metalurgia de polvos. Consta de los siguientes pasos: 1.- El metal es molido hasta convertirlo en polvo. 2.- A continuación se prensa. 3.- Se calienta al 70% de la temperatura de fusión. 4.- Se comprime la pieza hasta el tamaño adecuado. 5.- Se deja enfriar. Esta técnica se emplea para fabricar piezas de gran precisión, herramientas de corte, etcétera.

Moldeo. Se realizan los siguientes pasos: 1.- Se calienta el metal en un horno hasta que se funde. 2.- El metal líquido se vierte en el interior del molde. 3.- Se deja enfriar hasta que el metal se solidifica. 4.- Se extrae la pieza del molde.

Deformación. Conjunto de técnicas en las que se modifica la forma de una pieza mediante la aplicación de fuerzas externas. Laminación. Se hace pasar la pieza por una serie de rodillos, llamados laminadores, que la comprimen, disminuyendo su grosor y aumentando su longitud. Se suele realizar en caliente y se emplea para obtener planchas y chapas de distintos grosores, barras, perfiles, tubos etcétera. Forja. Se somete la pieza a esfuerzos de compresión repetidos mediante un martillo o maza. La forja manual se realiza en fraguas con yunque tenazas y martillos.

En la forja industrial, la pieza se coloca sobre una plataforma que hace las veces de yunque. Mediante un mecanismo neumático o hidráulico, la maza se eleva y cae sucesivamente sobre la pieza. En ambos tipos de forja la pieza suele estar en caliente. Con esta técnica se obtienen piezas muy diversas. Extrusión. Se hace pasar la pieza por un orificio que tiene la forma deseada, aplicando una fuerza de compresión mediante un émbolo. Se obtienen así piezas largas con el perfil apropiado. Se obtienen tubos, barras y perfiles variados.

Estampación. Se introduce la pieza en caliente entre dos matrices o estampas, una fija y otra móvil, cuya forma coincide con la que se quiera dar al objeto. Al juntarse las dos matrices, el material adopta su forma interior. Se emplea en obtención de carrocerías, radiadores, etcétera. Embutición. Proceso de conformación en frío que consiste en golpear una plancha de forma que se adapte al molde o matriz con la forma deseada. Se emplea para obtener piezas huecas, a parir de chapas planas.

Doblado. Se somete una plancha a un esfuerzo de flexión a fin de que adopte una forma Trefilado. Se hace pasar la punta afilada de un alambre por un orificio con las dimensiones y forma deseada. A continuación se aplica una fuerza de tracción mediante una bobina de arrastre giratoria. Al atravesar el alambre el orificio, aumenta su longitud y disminuye su sección. Se emplea para fabricar hilos o cables con secciones y dimensiones muy diversos.

TÉCNICAS DE MANIPULACIÓN Las técnicas de conformación proporcionan en la mayoría de los casos piezas con formas definitivas. Sin embargo en ocasiones resultan inaplicables y es necesario recurrir a técnicas de manipulación que son complementarias de las anteriores. Destacamos: el corte y marcado, perforado, tallado/rebajado y el desbastado/afinado.

UNIONES Uniones desmontables. Tornillo pasante con tuerca Tornillo de unión

Uniones fijas Remache Adhesivos Soldadura

ACABADO El acabado de un producto consiste en la aplicación de lacas pinturas y esmaltes con finalidad de: protegerlo de la humedad y corrosión y embellecerlo al proporcionarle brillo y color. A veces es aconsejable aplicarle aplicar al metal un recubrimiento de plástico para protegerlo de la humedad o cambiar el aspecto o el tacto. Muchos objetos metálicos son recubiertos con otros metales para mejora su aspecto y evitar la corrosión como el cromo en muebles metálicos, el cinc en chapas y alambres y el oro y plata en objetos de joyería y decoración.