METALES Y ALEACIONES: CLASIFICACIÓN, PROPIEDADES Y METALURGIA (Mapa conceptual - pinchar AQUÍ) 1

Metales férricos y no férricos De entre todos los metales sobresalen el hierro y sus aleaciones porque suponen el 90 % de la producción mundial de metales. Esto es consecuencia de las ventajas que tiene el hierro para la industria: es abundante, es barato y mejora sus propiedades al formar aleaciones. Por esta razón clasificaremos los metales en: Metales férricos: corresponde al grupo de aleaciones cuyo componente principal es el hierro. Metales no férricos: son los metales puros y las aleaciones de metales que no tienen hierro en su composición. De entre todos los metales sobresalen el hierro y sus aleaciones porque suponen el 90 % de la producción mundial de metales. Esto es consecuencia de las ventajas que tiene el hierro para la industria: es abundante, es barato y mejora sus propiedades al formar aleaciones. Por esta razón clasificaremos los metales en: Metales férricos: corresponde al grupo de aleaciones cuyo componente principal es el hierro. Metales no férricos: son los metales puros y las aleaciones de metales que no tienen hierro en su composición 2

Proceso de extracción del hierro. En general, llamamos metalurgia a todos los procedimientos de extracción y transformación de los metales.   A la metalurgia del hierro se le denomina siderurgia, e incluye la extracción y preparación del hierro y de sus aleaciones. Proceso de extracción del hierro. 3

Mineral de Fe Carbón de coque Caliza Aire a 1000ºC Escoria Arrabio (Fundición blanca) Obtención de la fundición El material obtenido después de triturar y lavar los minerales debe llevarse al alto horno para obtener una mayor concentración. 4

Obtención del acero: convertidores El exceso de carbono del ARRABIO es eliminado en convertidores, con la aplicación de oxígeno a altas temperaturas. Gases Arrabio (F. Blanca) + Chatarra Escoria ACERO Obtención del acero: convertidores 5

Metales férricos Hierro dulce Aceros Fundiciones 0% 0,1% 1,76% 6,67% C Fundición Gris (Si): en objetos moldeados Fundición Blanca (Mn): se utiliza para fabricar acero en el convertidor eliminando el exceso de C (ARRABIO) Blanco plateado Pesado Buen conductor Se magnetiza Tenaz Dúctil y maleable Se oxida + C: Dureza y tenacidad + Si: Conductividad y elasticidad + Mn: Dureza y resistencia al desgaste + Cr y Ni: tenacidad y resistencia a la corrosión + W: tenacidad y resistencia al calor y corrosión Duras y frágiles No admiten forja Hierro forjado Metales férricos 6

Los aceros comunes y de  construcción tienen una  aceptable dureza y resistencia (tenacidad).  Son los más económicos.  Se emplean en tornillos,  estructuras de edificios,  carrocerías, herramientas  comunes, ... Las fundiciones son de fácil  moldeo, y de mayor resistencia a  la corrosión que el acero común.  Se usan en construcción naval y  de ferrocarriles, alcantarillado,  piezas artísticas, ... Entre los aceros especiales se  encuentran los inoxidables, que  se obtienen de mezclar acero con  cromo y níquel.  El acero inoxidable se emplea en  todo tipo de utensilios que vayan  a estar en contacto con el agua,  para evitar que se oxiden. Aplicaciones 7

De baja aleación: (1%-5%). De alta aleación: más de 5% Aceros No aleados: (0%-1%). De baja aleación: (1%-5%). De alta aleación: más de 5% Duros Tenaces Dúctiles Maleables + Duros + Tenaces - Dúctiles - Duros Resistentes a la oxidación (a. inoxidables) 8

Protección de la oxidación en los aceros La hojalata: Acero recubierto de estaño (Sn) Acero galvanizado: Sumergimos las piezas un un baño de cinc (Zn) fundido Los aceros no aleados o los de baja aleación pueden protegerse de la oxidación utilizando recubrimientos metálicos 9

Consideramos metales no férricos a todos aquellos que no se derivan del hierro. Entre estos nos interesan sobre todo dos, el cobre y el aluminio, ambos muy utilizados por la industria y que forman parte de muchas de nuestras actividades cobre aluminio Metales no férricos 10

Aluminio Prop. Físicas: Construcción y carpintería Color: blanco brillante Densidad: ligero Pto. de fusión: bajo Conductividad: buena Prop. Mecánicas: Dureza: muy blando Tenaz Dúctil Muy Maleable Otros: se oxida, perdiendo brillo y no admite soldadura Construcción y carpintería Automóvil El aluminio es el metal más abundante de la corteza terrestre. Se presenta en forma de silicatos. Aluminio 11

COBRE: Probablemente es el primer metal que utilizaron los seres humanos, y da nombre a un período de la Prehistoria, la Edad del Cobre. BRONCE: Cobre + Estaño. Se utiliza para acuñar monedas y para fabricar resortes, turbinas, y herramientas de corte. LATÓN: Cobre + zinc, se aplican en todo tipo de objetos domésticos: tornillos, tuercas, candados, ceniceros y candelabros. El cobre puro es blando, por lo que se suele alear con otros metales. Sus aleaciones más importantes son: Aleaciones del Cobre 12

Cobre (Cu) Bronces(Cu+Sn) Latones(Cu+Zn) Prop. Físicas: Color: rojizo Densidad: alta Pto. de fusión: alto Conductividad: muy buena. Prop. Mecánicas: Dureza: media Tenaz Muy Dúctil-hilos finos Maleable Otros: a la intemperie produce cardenillo (verde) Amarillo rojizo Muy alta Alta Buena Amarillo o rojo Muy alta Alta Buena Alta Tenaz Dúctil Maleable Resisten la oxidación y los hay para forja y fundir Baja Menos tenaz Más dúctil Más maleable Soportan mal la intemperie Cobre (Cu) Bronces(Cu+Sn) Latones(Cu+Zn) 13

Trabajo con metales Mecanizado: Operaciones previas: medida y trazado Conformación: Doblado Mecanizado: Corte Aserrado Limado Taladrado Unión: Atornillado Remachado Pegado Acabado: Protección antioxidante Pintado Trabajo con metales 14

Medida y trazado Escuadra Falsa escuadra Granete Flexómetro Regla metálica Punta de trazar Compás de puntas Medida y trazado 15

Conformación: Doblado Sujetamos las piezas con el tornillo de banco Golpeamos metales de mediano grosor con mazas y martillos de bola Doblamos alambres o chapas con el alicate de puntas Conformación: Doblado 16

Mecanizado: Corte Alicate universal Tijera de chapa Cortatubos Cortavarillas Alicate de corte Mecanizado: Corte 17

Mecanizado: Aserrado Sierra de arco: con número variable de dientes Metales duros: hoja con muchos dientes Metales blandos: hoja con pocos dientes Caladora: con una hoja de sierra que realiza un movimiento de vaivén en sentido vertical. Dispone de un pulsador de bloqueo , regulador de velocidad, placa giratoria, empuñadura y tope guía Mecanizado: Aserrado 18

Mecanizado: Limado Limas Se caracterizan por tener las caras estriadas, es decir, formadas por diminutos dientes que arrancan partículas del metal cuando la herramienta se desplaza sobre él Mecanizado: Limado 19

Mecanizado: Taladrado Taladradora de columna Brocas de metal Las brocas empleadas están hechas de acero para herramientas y su calibre ha de ser el adecuado al agujero que se quiere practicar. Se debe fijar la pieza en la bancada y marcar el punto de inicio con el granete. Se inserta la broca y se fija la velocidad adecuada. Es conveniente lubricar la broca si se calienta mucho Mecanizado: Taladrado 20

Tornillos con tuerca: similares a los empleados en madera arandela Tirafondos de chapa: tiene una punta afilada con la que acaba la rosca helicoidal Unión: Atornillado 21

Herramientas de unión desmontable Llave inglesa Llaves Allen Llaves fijas Destornillador Phillips (de estrella) Destornillador de hoja plana Herramientas de unión desmontable 22

1º Se hace pasar el remache a través de los agujeros de las piezas 2º Se introduce el vástago del remache en la boquilla de las tenazas a remachar 3º Se aprieta la herramienta y se produce la conformación de la cabeza de cierre 4º Se mueve la tenaza para romper el vástago, se retira y el remache queda concluido Remaches y remachadora Unión fija: remachado 23

1º Se limpia la superficie de grasa y limaduras con un estropajo metálico 2º Se aplica una capa de imprimación antioxidante y se deja secar 3º Finalmente se aplica la pintura elegida Acabado 24

Prácticas de taller: Construcción de un portalápices. Materiales: 2 botes de refresco 70 cm de alambre grueso tela de fieltro Útiles y Herramientas: Regla metálica Rotulador graso Tijeras de chapa Tijeras de electricista Lima de media caña Compás Alicate de puntas Tornillo de banco Cilindro de madera de unos 15 cm. de diámetro Pintura o esmalte (opcional) Prácticas de taller: Construcción de un portalápices. 25

Portalápices Pasos a seguir: Para elaborar la parte superior debes coger el primer bote de refresco y medir desde la parte superior 6 cm Marcar con el rotulador graso una línea alrededor del bote Cortar con la tijera de chapa la parte superior interna del bote. Lijar con la lima de media caña el contorno superior Cortar con la tijera de electricista por la línea marcada anteriormente Dividir el perímetro de la lata en arcos de 1,5 cm y marcar con el rotulador Hacer cortes verticales por las marcas anteriores, dejando tiras de 2 cm (11 en la imagen) Portalápices 26

Portalápices II Pasos a seguir (continuación): Rizar las tiras de 2cm utilizando la tijeras de modo que el rizo quede hacia dentro. Se hace de modo similar a cuando lo haces con el lazo de un regalo. Medimos con el metro los 70 cm de alambre y lo presionamos al inicio del cilindro de madera mediante el tornillo de banco. Vamos girando el alambre con fuerza alrededor del cilindro de madera de forma que nos quede como un muelle (ver la imagen) Damos al alambre la altura deseada estirándolo y dándole forma con las manos. Portalápices II 27

Portalápices III Pasos a seguir (continuación): Para elaborar la parte inferior debes coger el segundo bote y medir desde la base 8 cm Marcamos con el rotulador igual que lo hicimos en la parte superior Cortamos con la tijera de electricista Hacemos tiras más finas que la vez anterior, de 0,75 cm aproximadamente Con el alicate de puntas rizamos las tiras, pero esta vez en forma de torsión Marcamos el fieltro con el diámetro de la base de la lata y cortamos el círculo de tela. Con pegamento termofusible unimos el alambre a las partes superior e inferior Cubrimos el pegamento residual de la base con el círculo de tela. El pintado es opcional Portalápices III 28