TEMA 5.- LOS METALES ESQUEMA - RESUMEN DEL TEMA 1.- CLASIFICACIÓN DE LOS METALES

METALES FÉRRICOS O FERROSOS

HIERROS 0,008 – 0,03 % C

ACEROS 0,03 – 1,76% C

FUNDICIONES 1,76 – 6,67% C

METALES NO FÉRRICOS

METALES PESADOS

METALES LIGEROS

COMO: COBRE, PLOMO, ETC

COMO: ALUMINIO, TITANIO, ETC

2.- PROPIEDADES Las propiedades generales de los metales son: Resistencia mecánica, ductilidad, maleabilidad, tenacidad, plasticidad, elasticidad, buenos conductores térmicos, eléctricos y acústicos, comportamiento magnético, fusibilidad, dilatación y contracción con la temperatura, oxidación, reciclables y algunos de ellos son tóxicos. 3.- OBTENCIÓN DE LOS METALES - Metalurgia: Proceso para obtener un metal. Industria de los metales. - Siderurgia: Metalurgia del hierro. Industria del hierro. - Mina: Yacimiento del que se extrae un mineral. - Cantera: Yacimiento del que se extraen materiales de construcción. - Tipos de Minerales: Minerales metálicos: De ellos se obtienen metales. Ej. Hierro (a ellos nos referimos en el tema) Minerales energéticos: De ellos se obtienen recursos energéticos. Ej. Carbón. Minerales no metálicos: Recursos no metálicos. Ej. Azufre. - Mena: Parte útil de un mineral. Si el mineral es metálico, es de donde podemos extraer ese metal - Ganga: El resto, lo que no es mena..

4.- EL HIERRO Y SUS DERIVADOS 4.1.- MINERALES DE HIERRO Y SUS PROPIEDADES - Minerales: Oligisto, Magnetita, Limonita, Siderita.

- Propiedades: Color blanco grisáceo, buenas propiedades magnéticas, se corroe con facilidad, alto punto de fusión, difícil mecanizado, frágil quebradizo. 4.2.- ALEACIONES DE HIERRO Se logran añadiendo al hierro carbono (para obtener acero y fundiciones). Los aceros aleados, contienen además otros elementos químicos como el cromo, níquel, volframio, manganeso, entre otros, con la finalidad de mejorar sus propiedades. 4.2.- OBTENCIÓN DEL HIERRO. EL ALTO HORNO El Alto Horno es un horno especial en el que se realiza la fusión de los minerales de hierro, y su transformación química en hierro metálico. Su Tª supera los 1650 ºC Partes del Alto Horno: Tragante, Cuba y Crisol. Recuperador. Orificios: Piquera, Bigotera y Toberas. Productos: Arrabio (hierro fundido, sale por la Piquera) y la Escoria (material que flota sobre el arrabio, son impurezas que salen por la Bigotera o piquera de escoria).

4.3.- OBTENCIÓN DEL ACERO El acero es el producto siderúrgico más importante, de hecho, el 80% del arrabio producido en los Altos Hornos se destina a la obtención del mismo. Para producir acero, este es sometido a un proceso que se denomina afino en unos hornos especiales como son: El Convertidor Bessemer, El Horno Martin Siemens y el Horno eléctrico entre otros. Esquema del proceso para obtener acero en el Convertidor Bessemer.

5.- METALES NO FÉRRICOS 5.1.- METALES PESADOS Son más pesados que el hierro. Entre los más importantes tenemos: cobre, estaño, plomo, cinc. - COBRE Minerales: calcopirita, azurita, calcosina. Propiedades: Color rojizo, muy dúctil, resistente a la corrosión y muy buen conductor de la electricidad y calor. Aplicaciones: Cables eléctricos (60%), calderas, radiadores, tuberías, etc. Aleaciones: - Bronce (cobre y estaño): se utiliza en objetos decorativos (por su tono verduzco, artesanía, engranajes, cojinetes, entre otros) - Latón: (cobre y cinc): se utiliza en cuberterías, tornillos, tuberías, muelles, etc. - ESTAÑO Minerales: Casiterita Propiedades: color blanco brillante, muy maleable, resistente a la oxidación y conduce muy bien calor y electricidad. Aplicaciones: Papel de estaño (ahora se utiliza más el papel de aluminio). Hojalata (Chapa de acero recubierta de estaño para resistir bien la corrosión) para la fabricación de latas de conserva. Como metal de aportación de la soldadura de componentes electrónicos. - PLOMO Minerales: Galena

Propiedades: Color gris plateado, blando y pesado, muy plástico, maleable, buen conductor del calor, tóxico. Aplicaciones: Baterías y acumuladores, industria del vidrio, protector de radiaciones nucleares. - CINC Minerales: Blenda y la calamina. Propiedades: color gris azulado, brillante, frágil y de baja dureza, resistente a la corrosión. Aplicaciones: Cubiertas de edificios, cañerías y canalones, industria de la automoción. Mediante un proceso llamado galvanizado, se recubren piezas con una ligera capa de cinc, para protegerlas de la corrosión. 5.2.- METALES LIGEROS Son menos pesados que el hierro - ALUMINIO Minerales: Bauxita Propiedades: Color plateado, ligero, pesa tres veces menos que el hierro, alta resistencia a la corrosión, buen conductor del calor y de la electricidad, dúctil y maleable. Aplicaciones: Líneas eléctricas de A.T., aviones, carpintería metálica, etc. - MAGNESIO Minerales: Magnesita, dolomita, carnalita, epsomita y el olivino. Propiedades: Color blanco brillante similar a la plata, muy ligero cuatro veces menos que el hierro, maleable y poco dúctil, reacciona violentamente con el oxígeno. Aplicaciones: Aeronáutica, pirotecnia, aleaciones ligeras, llantas de coches de F1. - TITANIO Minerales: Titanita, rutilo e ilmenita. Propiedades: color blanco plateado, pesa la mitad que el hierro, brillante, muy duro y gran resistencia mecánica (mejor que los anteriores), escaso rechazo en el organismo. Aplicaciones: Industria aeroespacial, industria naval, prótesis médicas, etc.

6.- PROCESOS DE CONFORMACIÓN DE LOS METALES Son los procesos para dar forma a los metales, entre ellos tenemos: -

Procesos de conformación por arranque de material (arranque de viruta).

-

Procesos de conformación por deformación (sin arranque de viruta).

-

Procesos por unión de material.

-

Procesos por moldeo.

6.1.- PROCESOS DE CONFORMACIÓN CON ARRANQUE DE VIRUTA - EL TORNO: Máquina herramienta en la que la pieza a la que vamos a eliminar el material sobrante se coloca cogida con unas mordazas sobre un plato giratorio y contra ella se aproxima una herramienta de corte (cuchilla) que va sujeta al carro móvil. Aplicaciones: Cilindrado (reducir diámetro), Refrentado (eliminar material sobrante en las bases de una pieza cilíndrica) y Roscado (hacer roscas en una pieza cilíndrica).

Cambio de velocidades

Plato

Refrigeración Cabezal móvil

Motor

Carro principal y herramienta

Bancada Husillo

- LA FRESADORA: Es una máquina – herramienta que está provista de un eje giratorio en el que va montada una herramienta, llamada fresa (similar a un engranaje). Aplicaciones: Planeado (Crear superficies planas), Ranurado (se hacen ranuras lineales o circulares sobre superficies planas) y Tallado de engranajes. Fresa

Cambio de velocidad

Carro principal Motor Husillo

- LIMA: mango de madera o plástico y un cuerpo metálico estriado. Se limpian con un cepillo metálico llamado carda.

6.2.- PROCESOS DE CONFORMACIÓN POR DEFORMACIÓN - LA FORJA: Se calienta la pieza en la fragua y se golpea con la maza sobre un yunque.

Hoy en día MARTINETE (mecanismo biela-manivela) y PRENSA (hidráulica).

- ESTAMPACIÓN: caso particular de la forja mecánica pero que las piezas de la prensa son el molde.

- LAMINACIÓN: Se hace pasar el material a conformar por una serie de pares de rodillos para disminuir su grosor.

6.3.- PROCESOS POR UNIÓN DE MATERIALES - SOLDADURA: Consiste en calentar, incluso fundir, los extremos de las piezas para conseguir la unión entre ambas. Tipos: - Soldadura blanda: con el soldador de estaño (circuitos eléctricos y electrónicos)

- Soldadura eléctrica: Calor provocado por un arco eléctrico que se produce entre dos electrodos. El equipo está compuesto por un grupo eléctrico, el electrodo (varilla de tungsteno) y el portaelectrodos.

- Soldadura oxiacetilénica: El calor se produce por la combustión de la mezcla de dos gases: el oxígeno y el acetileno.

- UNIONES ATORNILLADAS: filete, paso, ángulo, diámetro y longitud de rosca.

- UNIONES ROBLONADAS (REMACHADO)

6.4.- CONFORMACIÓN POR MOLDEO El metal fundido se introduce en le molde por el bebedero y los gases son expulsados por la mazarrota. - MOLDES METÁLICOS, DE ARENA Y A LA CERA PERDIDA.

- MOLDEO CENTRÍFUGO: molde que gira y el metal líquido se se adhiere a las paredes del molde. Aplicación en la fabricación de tubos por ejemplo.

7.- METALURGIA DE LOS POLVOS También conocida como PULVIMETALURGIA. El metal molido se convierte en polvo, a continuación se prensa y se calienta a una Tª próxima a fusión (unos 1200 ºC), finalmente se comprime para que adquiera el tamaño adecuado y se deja enfriar. Aplicación en piezas de gran precisión.