4 Metales - educaLABficus.pntic.mec.es/jdor0009/documents/eso2metales.pdf · • Materiales no férricos: propiedades y aplicaciones. • Técnicas básicas de trabajo de metales

83� GUÍA TECNOLOGÍAS NIVEL BÁSICO ESO � MATERIAL FOTOCOPIABLE © SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. �

4 Metales

• Conocer las propiedades generales de los metales,su clasificación y las aplicaciones para las que sonadecuados.

• Diferenciar los distintos tipos de metales que existensegún las características que tienen.

• Emplear las técnicas básicas de trabajo con metales:conformación, corte, unión, y acabado de metales.

• Analizar objetos técnicos metálicos y entender las razones que conducen a la elección de undeterminado metal en su diseño.

• Desarrollar habilidades necesarias para manipularcorrectamente y con seguridad las herramientasempleadas en el trabajo con metales.

• Valorar el reciclado como una necesidad para reducir el impacto ambiental de la explotaciónde los metales.

OBJETIVOS

MAPA DE CONTENIDOS

LOS METALES

FÉRRICOS NO FÉRRICOS

maleables

dúctiles

conductores

son se clasifican enen la industria

se realizan operaciones de

se obtienen

hierro dulce

aceros

fundicionesresistentes

densos

duros

cinc

estaño

cobre por electrolisis

en alto horno

aluminio

magnesio

titanio

embutición

troquelado

soldadura punto a punto

taladrado

tronzado

fresado y torneado

fabricación asistida con ordenador

en el taller se realizan

operaciones de

cortar

doblar

medir y marcar

taladrar

desbastar

unir

tenaces

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• Propiedades de los materiales.

• Materiales metálicos: clasificación.

• Materiales férricos: propiedades y aplicaciones.

• Materiales no férricos: propiedades y aplicaciones.

• Técnicas básicas de trabajo de metales en el taller: herramientas y uso seguro de las mismas.

• Técnicas industriales del trabajo con metales.

• Obtención de metales: obtención a altas temperaturas y en celda electroquímica.

• Impacto medioambiental.

• Identificar el metal con el que está fabricado un objeto.

• Evaluar las propiedades que debe reunir un metal para construir un objeto.

• Elegir materiales atendiendo a su coste y características.

• Trabajar con metales y usar las herramientas de manera correcta.

• Respeto de las normas de seguridad cuando se hace uso de herramientas.

• Sensibilidad ante el impacto social y medioambiental producido por la explotación, la transformación y el desecho de metales.

• Valoración positiva del reciclado de metales como medio de obtención de materia prima.

• Fomento del ahorro en el uso de material en el taller.

CONCEPTOS

PROCEDIMIENTOS,DESTREZAS Y HABILIDADES

ACTITUDES

CONTENIDOS

PROGRAMACIÓN DE AULA

1. Tecnología y sociedad. Las alumnas y alumnos deben aprender a reconocer el papel fundamental que desempeña la tecnología en cada momento de nuestra actividad, y, en concreto, el papel destacado de los materiales metálicos en el desarrollo y progreso tecnológico. Una manera de visualizar la influencia que estos materiales han tenido y tienen en la mejora de nuestrascondiciones de vida y en los modos de realizar nuestras tareas puede ser identificar actividades y comprobarqué papel desempeñan en ellas los metales; en cuáles de estas aplicaciones pueden ser sustituidos por otro tipo de materiales y en cuáles no. De este modo comprenderán de una forma gráfica las ventajas que los metales presentan frente a otro tipo de materiales.

2. Educación para la salud. Puede trabajarse comentando la toxicidad que tienen algunos metales (mercurio,plomo, metales pesados) para las personas y los ecosistemas cuando se procesan en las industrias. Se puede sugerir también un trabajo de investigación a los alumnos.

3. Educación del consumidor. Se trata desde el punto de vista de que el alumno puede diferenciar determinadosmetales y considerar su idoneidad para un uso u otro, teniendo un criterio propio cuando compre un objetometálico.

EDUCACIÓN EN VALORES

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1. Conocer las propiedades básicas de los metalescomo material de uso técnico.

2. Conocer los distintos metales y diferenciarlos en función de sus características propias.

3. Identificar de qué metal están constituidosdiferentes objetos o productos metálicos.

4. Emplear las técnicas básicas de trabajo con metales.

5. Utilizar las herramientas de forma segura.

6. Valorar el impacto ambiental del uso de metales.

CRITERIOS DE EVALUACIÓN

COMPETENCIAS QUE SE TRABAJANCompetencia en comunicación lingüísticaEn la sección Rincón de la lectura se trabajan de forma explícita los contenidos relacionados con la adquisición de la competencia lectora, a travésde textos con actividades de explotación.

Competencia en el conocimiento y la interaccióncon el mundo físicoEl estudio de los metales es muy importante paradesarrollar las habilidades necesarias en el mundofísico que rodea al alumno, este estudio le pone de manifiesto que los metales están muy presentesen la vida cotidiana. Además, la interacción que estosproducen con el medio debido a su extracción y durabilidad, les acerca a la idea de respeto al medioambiente.

Tratamiento de la información y competencia digitalEn la sección Rincón de la lectura se trabaja conartículos de prensa para contextualizar la información

de la unidad en temas actuales relacionados con lavida cotidiana del alumno. Se proponen algunaspáginas web interesantes que refuerzan loscontenidos trabajados en la unidad.

Competencia social y ciudadana

En esta unidad se estudian los metales. Cabedestacar la importancia que estos tienen a lo largo de la historia. Se describen los tipos de metales, las características de cada uno y las aplicaciones.

Competencia para aprender a aprender

Una síntesis de la unidad en la sección Resumenpara reforzar los contenidos más importantes, de forma que el alumno conozco las ideasfundamentales del tema.

Autonomía e iniciativa personal

El conocimiento y la información contribuyen a la consecución de esta competencia.

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ÍNDICE DE FICHASTÍTULO DE LA FICHA CATEGORÍA

1. Identificando metales Refuerzo

2. Trabajando con metales Refuerzo

3. Nuevas aplicaciones Ampliaciónde los metales

4. En la Red Ampliación

5. Evaluación Evaluación

6. Autoevaluación Evaluación

7. Soluciones Evaluación

TÍTULO DE LA FICHA CATEGORÍA

8. Los metales férricos Contenidos parasaber más…

9. Los metales no férricos Contenidos parasaber más…

10. La metalurgia Contenidos parasaber más…

11. Síntesis Contenidos parasaber más…

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SOLUCIONARIO4Operaciones:

• Medir.

• Marcar.

• Trazar.

• Cortar.

Herramientas:

• Medir con regla el diámetro y la posición del cen-tro de la circunferencia en la lámina metálica.

• Marcar el centro de la misma con una punta detrazar.

• Con la bigotera se marca el círculo.

• Con las tijeras de chapa se corta el metal.

Con una lámina de 20 × 20 cm podemos hacer unmarco de 20 cm de lado. Para ello:

Medir y marcar: dividir la planchaen cinco tiras iguales de 20 × 4 cm.Se marcan con la bigotera líneas pa-ralelas al borde de 4 cm de grosor.

Cortar: cortar cada tira con la tijerade chapa.

Marcar: marcar a 2 cm de cada es-quina y trazar la diagonal. Cortar conla tijera de chapa.

Doblar: doblar la chapa para hacerel perfil del marco. Emplear el torni-llo de banco y el mazo blando.

Unir: soldar los perfiles con estañoempleando un soldador.

a) Verdadero, porque pueden deformarse aplican-do presión.

b) Falso, porque, aunque sea líquido, también con-duce la electricidad.

c) Falso, porque hay metales que no son atraídospor un imán, por ejemplo, el cobre.

d) Falso, porque la fundición contiene entre un 2y un 5 % de carbono.

e) Verdadero, porque a mayor contenido en car-bono, mayor dureza y menor ductilidad y malea-bilidad.

Porque el 90 % de la producción mundial de me-tales corresponde a aleaciones férricas, debido aque el hierro es abundante, es barato y mejora suspropiedades al alearlo.

Ambas son aleaciones de hierro y carbono que sediferencian en la composición química de carbono.Los aceros tienen entre un 0,1 y un 2 % de carbo-no, y las fundiciones, entre un 2 y un 5 % de car-bono. Esta diferencia hace que presenten propie-dades diferentes. Los aceros son más dúctiles ymaleables que las fundiciones, se pueden soldar y se oxidan con facilidad. En contraposición, las fun-diciones son más duras, frágiles y se cuelan con fa-cilidad, porque funden a menor temperatura.

Al incrementarse el contenido en carbono, aumen-ta la dureza de la aleación y disminuye la maleabi-lidad y la ductilidad.

a) Magnesio. d) Cinc.

b) Cobre. e) Aluminio.

c) Titanio.

a) Titanio, acero, fundición, cobre, magnesio, alu-minio, estaño, cinc.

b) Magnesio, aluminio, titanio, estaño, cinc, fundi-ción, acero, cobre.

Las aleaciones de cobre son el latón y el bronce.Ambas son más resistentes mecánicamente que elcobre puro, y, en concreto, el bronce más que el latón. Son más duras, y el bronce es mucho másresistente a la corrosión que el cobre, y eso que elcobre puro ya es resistente a la corrosión. Es decir,mejoran las propiedades mecánicas y químicas.Además, en el caso del bronce destaca su facilidadpara ser fundido y vertido en un molde.

La fundición, en general, no es maleable, por lo quesiempre se moldea, y no se podrán obtener plan-chas de fundición. Sin embargo, añadiendo me-tales como el magnesio podemos obtener fundicio-nes que sí son maleables.

• Extracción del mineral que contiene el aluminioy tratamiento previo del mineral.

• Extracción del metal por electrólisis.

• Solidificación del metal entre rodillos de lamina-ción.

• Embutición de la chapa metálica para obtener lapieza cilíndrica.

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• Lacado exterior que identifique la bebida y recu-brimiento interior que proteja al metal de la corrosión.

Son más fáciles de tornear los de bajo contenidoen carbono, porque son más blandos (suaves).

Una celda electroquímica suministra corriente eléc-trica a un material (electrolito) por medio de unoselectrodos conectados a un voltaje determinado.Sirve para descomponer dicho material por la reacción electroquímica, y extraer así el metal purodel mineral.

Cabeza de martillo Resistente a flexión

Filamento de bombilla Maleable e inoxidable

Imán Resistente a altastemperaturas y dúctil

Viga de acero Tenaz

Lata de refresco Magnético

Porque el cobre es muy pesado y el aluminio esmuy ligero. Por tanto, aunque el aluminio conduz-ca peor la electricidad, los cables pesarán menos.Además, el aluminio es más barato que el cobre(casi la mitad), lo que supone un ahorro conside-rable. El inconveniente reside en que es menos re-sistente a la tracción, por lo que se rompe con másfacilidad. Para reforzarlo se emplea el acero, que,aunque es pesado, es muy resistente, y más bara-to incluso que el aluminio.

Porque, aunque el cobre es muy buen conductordel calor, resulta muy caro. Los materiales emplea-dos cumplen igualmente su función y son muchomás económicos. El cobre se reserva para aplica-ciones más específicas, como calefactores indus-triales, donde estos otros materiales no dan el ren-dimiento deseado.

Porque el acero es fácilmente oxidable, y el esta-ño, no. De esta forma, el envase no altera las cua-lidades del producto, ni el producto ataca al en-vase.

a) La pata de una silla de una nave espacial: de magnesio, porque es ligero y resistente, y en unanave espacial es muy importante reducir el peso. También valdría una aleación de mag-nesio-aluminio.

b) Un implante de fémur: de titanio, porque es muyresistente y no es rechazado por el cuerpo hu-mano (biocompatibilidad).

c) Ala de un avión: de aleación de 94 % alumi-nio, 4 % cobre y 2 % magnesio, porque es li-gera y resistente (más que el aluminio puro, yrelativamente económica). Podría ser tambiénde aleación magnesio-aluminio (91 % magne-sio), pero es una opción mucho más cara (el do-ble).

d) Cable de un ascensor: de acero, porque es elmás resistente, junto con el titanio, pero el tita-nio es mucho más caro.

e) El recipiente que contiene cobre fundido: deacero, porque es el metal más barato capaz de soportar la temperatura de fusión del cobre.

a) De bronce, porque es muy resistente y fácil decolar en un molde de formas complicadas.

b) Sería pesada, porque el cobre es un metal pe-sado y, por tanto, también lo son sus aleacio-nes.

c) No. Elegiría un metal ligero y resistente, por ejem-plo el titanio, que pesa la mitad que el cobre y es muy resistente, o el magnesio aleado con alu-minio, que tiene una resistencia a la tracción similar al cobre y es todavía más ligero que el ti-tanio.

El más idóneo es una aleación de titanio-alumi-nio, porque será muy resistente a altas tempera-turas (el titanio funde a 1800 °C) y, al alearse conaluminio, tiene mejores propiedades mecánicas queel titanio puro.

• Marcar medidas y centros de taladros.

• Cortar.

• Taladrar o troquelar si se realiza a nivel indus-trial.

• Curvar.

• Montar y remachar el bulón (tornillo) central.

El metal es latón fácilmente identificable por el co-lor amarillo característico.

a) Acero inoxidable.

b) Laminación y embutición. Primero se obtieneuna lámina de acero a la que se le da la formafinal mediante embutición.

a) Unión soldada.

b) Uniones roscadas.

c) Unión remachada.

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SOLUCIONARIO4Es necesario:

• Extraer los metales puros: el cobre por electro-lisis y el estaño por reducción en un horno.

• Alearlos: en la proporción adecuada, 10 % de es-taño y 90 % de cobre.

• Fundir la mezcla y colarla en un molde.

• Dejar solidificar y extraer la pieza.

El material empleado es acero, por su resistenciamecánica y porque es muy barato. En el caso deplataformas petrolíferas, se emplea un acero de unaaleación especial que lo hace resistente a la corro-sión marina.

Una vez acabado el periodo de explotación, se debe desmantelar la plataforma y recuperar el acero para que el impacto ambiental sea el mínimoposible.

No, porque la superficie de soldadura está curva yes muy grande, de manera que la soldadura soli-difica antes de realizar la unión. Es necesario usarun soplete para que el tubo esté caliente y el es-taño fluya por la junta metálica, y luego solidifique,de forma que la unión sea estanca.

Se fabrican a partir de una pieza cilíndrica que estorneada. La tuerca se vacía interiormente a la vezque se le dibuja la rosca, y el tornillo se hace ex-teriormente.

La mayor parte de los materiales empleados en laconstrucción de los grandes barcos es acero y fun-dición. Cuando son inservibles, se desguazan yse recuperan las piezas servibles, y del resto se re-cuperan los metales como materias primas. Estaoperación es muy costosa y arriesgada para los tra-bajadores, y muy interesante para las empresas quese dedican a ello, porque luego venden de nuevolos metales como materias primas.

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REFUERZO

IDENTIFICANDO METALES4 FICHA 1

El diseño y construcción de elementos metálicos depende de la función de dicho elemento, de las condiciones que debe soportar y de las características que debe tener. De ello dependerá el uso o el rechazo de un metal concreto para dicha aplicación.

Averigua de qué metal se han fabricado los siguientes objetos y justifica la elección en función de las propiedades del mismo.

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Indica qué metal o aleación emplearías para fabricar un objeto que tenga las siguientes condiciones de diseño.

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CUESTIONES

OBJETO METALPROPIEDADES DEL METAL

QUE JUSTIFICAN LA ELECCIÓN

Casco de un barco

Estructura de un avión

Pomo de una puerta

Tubos de la instalaciónde calefacción

Clavo

Sierra

Perfil de construcción

Ventana

Carrocería de un coche

Llanta de un camión

CONDICIONES DE DISEÑO METAL O ALEACIÓN

Carrocería de robot marino para elevadas profundidades

Estructura de satélite espacial

Hélices de helicóptero

Plato, vaso y cubiertos de montañero para escalada a gran altura

Aguja de brújula

Reactor químico de productos corrosivos

Tirantes de un puente colgante

Hélice de un barco

Prótesis bucal

Bobinado de un motor eléctrico

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REFUERZO

TRABAJANDO CON METALES4 FICHA 2

Cuando se trabaja en el aula taller conmetales, se deben emplear las herramientasadecuadas y poner en práctica las técnicasde trazado, corte, taladrado, doblado, unión,desbastado y acabado. Debes tener siemprepresente las normas de seguridad para evitarriesgos innecesarios y accidentes no deseados.

En la fotografía puedes ver un Juguete de vientometálico del artista César Manrique. Esta escultura se encuentra en la isla de Lanzarote, en el municipio de Arrieta. La escultura se mueve señalando la dirección en la que sopla el viento.

Completa la hoja de proceso de fabricación del objeto metálico de la figura, siguiendo el ejemplo.

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PROCEDIMIENTO

PIEZA DIBUJO OPERACIONES HERRAMIENTAS MATERIAL

Conos

Varillas

…

…

…

…

…

• Marcar• Cortar• Desbastar• Pulir• Pintar

• Punta de trazar • Bigotera• Tijera de chapa• Lima y estropajo

metálico• Pincel

• Chapa metálica• Pintura

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AMPLIACIÓN

NUEVAS APLICACIONES DE LOS METALES4 FICHA 3

El estudio y diseño de nuevos materiales es el objeto de la ingeniería de materiales. Cada vez, las exigencias son mayores, y los requerimientos de diseño, más exigentes, por lo que el campo de aplicación de los materiales es mayor.

LOS MATERIALES DEL NUEVO BMW

Motor de seis cilindros y cárter del cigüeñal con magnesio ultraligero

El motor es de seis cilindros colocados en línea con una potencia de 276 CV. Con el fin de reducir el peso, BMW utiliza magnesio por primera vez en un automóvil fabricado en grandes series, un material aproximadamente un 30 por ciento más ligero que el aluminio. Concretamente, se emplea en el cárter y en los apoyos del cigüeñal, así comoen la tapa de la culata. El BMW 330i tarda 6,3 segundos en acelerar de 0 a 100 km/h y su velocidad punta es de 250 km/h. El consumo es de 8,7 litros a los 100 kilómetros.

Tecnología punta para una conducción aún más dinámica

Siguiendo con la afamada tradición de BMW, el nuevo BMW Serie 3 dispone de las características típicas de la marca, es decir, motor montado longitudinalmente, tracción posterior y una distribución equilibrada delpeso sobre los ejes en proporción de 50:50. Esta distribución contribuye esencialmente a la gran agilidad del nuevo BMW Serie 3.

El eje nuevo de doble articulación, especialmente desarrollado para el BMW Serie 3, es completamente de aluminio y se ocupa de crear un equilibrio óptimo entre dinamismo y confort al conducir. Este eje consigue que el coche mantenga fielmente su trayectoria y que casi no ocasione ruidos de rodadura. A pesar de su bajo peso, este eje de aluminio es sumamente rígido.

El eje posterior de cinco brazos de acero ligero le confiere al coche una agilidad especialmente deportiva. Con este eje, el guiado de las ruedas es muy preciso y el confort dinámico es excelente.

Progreso en la carrocería: más ligera, rígida y segura

La carrocería contribuye esencialmente a la armonía del conjunto, siendo más rígida y ligera a la vez. Aplicandouna estrategia de utilización inteligente de materiales ligeros, en este caso se utilizan aceros y métodos de moldeode acero más modernos. El sistema de tirantes de refuerzo para la estructura portante consigue aumentar la rigidez de la carrocería en un 25 por ciento, sin por ello aumentar el peso del coche en comparación con el modelo anterior.

Extracto de «La nueva berlina BMW seriec3», http://www.miciudadreal.com

LECTURA

¿Qué metales forman parte del nuevo vehículo?

¿Por qué no se emplea magnesio para fabricar los motores de los utilitarios de gama baja?

¿Por qué crees que no se emplea titanio en vez de aluminio para el «eje nuevo de doble articulación»?

¿Qué otro material se podría emplear para la carrocería que mejorara las características de la fabricada para el nuevo automóvil citado en esta página?

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CUESTIONES

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AMPLIACIÓN

BANCO DE DATOS. INFORMACIÓN COMPLEMENTARIA4 FICHA 4

EN LA RED

Notas

ECOACEROwww.ecoacero.com

Asociación ecológica para el reciclado del acero.Explica los diferentes usos del acero, cómo reciclarlo, y tiene también una visita guiada donde se puede seguir todo el proceso de obtención.

REDCICLAwww.redcicla.com

Página que apuesta por el reciclado de todo tipo de materiales. Presenta diferentes enlaces de gran interés:revistas, educación, legislación, empresas que compran y venden metales reciclados, etc.

ARPALwww.arpal.org

Asociación para el reciclado del aluminio, con informaciónsobre características, curiosidades y producción de aluminio reciclado.

MARCA MOTORwww.marcamotor.com

En el apartado de Especiales se puede encontrarun artículo dedicado al reciclado de automóviles.También se puede ver el porcentaje de material reciclablede los vehículos según la marca.

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EVALUACIÓN

EVALUACIÓN 4 FICHA 5

Enumera algunos tipos de aleaciones férricas ydescribe sus propiedades fundamentales. Pon unejemplo de aplicación de cada una de ellas.

Indica las herramientas quenecesitas para realizar la si-guiente pieza metálica. ¿Quénormas de seguridad debescumplir?

Describe las siguientes técnicas:

a) Troquelado.

b) Fresado.

c) Laminado.

d) Moldeo.

Explica el proceso de obtención del aluminio puro. ¿Qué impacto medioambiental tiene?

Una empresa aeronáutica quiere diseñar un nue-vo ultraligero. Elige los metales que emplearías pa-ra fabricar las siguientes piezas y explica por qué:

a) Tren de aterrizaje.

b) Álabes de turbina.

c) Turborreactores.

d) Fuselaje del avión.

e) Armazón.

Indica de qué metal están hechos los siguientesobjetos y qué técnicas se han empleado para dar-les la forma final. Justifica tu respuesta.

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NOMBRE: CURSO: FECHA:

OBJETO METAL TÉCNICAS

Carrocería

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EVALUACIÓN

AUTOEVALUACIÓN 4 FICHA 6

Los metales son:

a) Todos sólidos a temperatura ambiente.

b) Conductores del calor, porque tienen unatemperatura de fusión alta.

c) Son dúctiles y maleables, y algunos tambiénson magnéticos.

Los metales férricos:

a) Están compuestos de diferentes tipos dehierro.

b) Son el hierro y el conjunto de sus aleaciones.

c) Son los metales más importantes, porquese mezclan con carbono, que es muy abun-dante.

Los aceros:

a) Se oxidan con facilidad si se añade un 12 %de cromo.

b) Al forjarlos aumenta su resistencia mecáni-ca.

c) Son blandos, porque tienen muy poco con-tenido en carbono.

El aluminio:

a) Es un metal resistente a la corrosión, peromuy caro.

b) Es ligero, blando y tóxico.

c) Es blando, pero cuando se forja aumentasu resistencia mecánica.

El titanio:

a) Es caro, corrosivo y biocompatible.

b) Es muy resistente, ligero y caro.

c) Se utiliza en medicina por su origen bioló-gico.

El latón:

a) Es una aleación de hierro y cobre.

b) Es una aleación de color amarillo.

c) Es una aleación de cobre y estaño.

La bigotera es una herramienta que se emplea para:

a) Cortar.

b) Trazar.

c) Sujetar.

El sacabocados:

a) Es una broca en espiral con forma de án-gulo en la punta.

b) Elimina las aristas cortantes después de usarlas tijeras de chapa.

c) Realiza cortes circulares con el golpe seco de un mazo.

La técnica de fresado es:

a) El corte de precisión de una chapa con unpunzón cortante.

b) El arranque de material de una pieza maci-za con un utillaje cortante.

c) El corte de perfiles metálicos.

El aluminio:

a) Se obtiene fundido de una celda electroquí-mica por la que circula corriente eléctrica.

b) Es el elemento más abundante, y se obtie-ne puro de la naturaleza.

c) Se alea con el acero para mejorar sus pro-piedades.

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EVALUACIÓN

SOLUCIONES4 FICHA 7


Indica las herramientas que necesitas para realizar la siguiente pieza metálica. ¿Qué normasde seguridad debes cumplir?

La pieza está formada de perfiles metálicos y lasherramientas necesarias serían:

• Regla metálica para medir.

• Punta de trazar para marcar.

• Sierra de arco o tronzadora para cortar los perfiles.

• Lima para desbastar los bordes cortantes.

• Estropajo metálico para el pulido.

• Soldador y metal de soldadura para las uniones.

• Pincel para aplicar una laca final transparente.

Describe las siguientes técnicas:

a) Troquelado. Es el corte de una chapa metálicacon un punzón de bordes cortantes accionadopor una prensa en un golpe seco.

b) Fresado. Se da forma a una pieza metálica ma-ciza eliminando el material con un útil cortan-te que gira a gran velocidad.

c) Laminado. Se reduce el espesor del metal alobligarlo a pasar entre rodillos de laminación.

d) Moldeo. El metal fundido se introduce en unmolde, donde solidifica y adquiere la forma delmismo.

Explica el proceso de obtención del aluminio puro. ¿Qué impacto medioambiental tiene?

El aluminio se obtiene por electrolisis del óxido dealuminio. Para ello, se introduce el óxido en unacelda electroquímica y se conecta a gran voltaje,que produce una corriente eléctrica de gran inten-sidad. Esta corriente provoca la descomposiciónquímica del óxido, liberándose el aluminio puro.

Tiene un gran impacto ambiental, porque consu-me mucha energía eléctrica y se generan lodos quí-micos contaminantes.

Una empresa aeronáutica quiere diseñar un nue-vo ultraligero. Elige los metales que emplearíaspara fabricar las siguientes piezas y explica porqué:

a) Tren de aterrizaje. Titanio o aleación de titanioy aluminio, porque estos materiales son más re-sistentes y más ligeros que el acero, aunque sean más caros.

b) Álabes de turbina. Aleación de titanio-alumi-nio, porque es muy resistente y ligera y tambiénes resistente a la corrosión.

c) Turborreactores. Aleación de titanio-aluminio,porque es muy resistente y ligera y también esresistente a la corrosión.

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Enumera algunos tipos de aleaciones férricas y describe sus propiedades fundamentales. Pon un ejemplo deaplicación de cada una de ellas.

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EVALUACIÓN

ALEACIÓN PROPIEDADES APLICACIONES

Hierro dulce:C < 0,1 %

• De color plateado, muy blando.

• Se oxida con facilidad y se agrieta internamente.

Núcleo de electroimán.

Aceros:0,1 % < C < 2 %

• Son dúctiles y maleables.• Se oxidan con facilidad.• Aumentan su resistencia mecánica cuando se forjan.• Buena soldadura.• Mayor dureza a mayor contenido en carbono.

Herramientas de corte.

Fundiciones:2 % < C < 5 %

• Menos dúctiles y menos tenaces que los aceros, más duras y frágiles.

• Funden fácilmente y se les da forma con moldes.• Sueldan mal.

Bloques de motores.

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EVALUACIÓN

SOLUCIONES4 FICHA 7 (Continuación)

d) Fuselaje del avión. Aleación de aluminio, co-bre y magnesio, porque es muy ligera, barata yresistente.

e) Armazón. Titanio, porque es más resistente yligero que el acero y la estructura de la ae-

ronave debe soportar muy bien todas las car-gas del avión.

Indica de qué metal están hechos los siguientesobjetos y qué técnicas se han empleado para darle la forma final. Justifica tu respuesta.

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c; b; b; c; b; b; b; c; b; a.10987654321

AUTOEVALUACIÓN

OBJETO METAL

Laminación para obtener una plancha fina de metal y una posterior estampación para darle la forma.

Acero inoxidable

Acero inoxidable, por el brillo, el color y la finalidad estética y porque es barato.

Laminado, corte y embutición para obtener las planchas.

Acero

Acero, porque es duro, barato y resistente, adecuado para herramientascortantes.

Laminado para obtener un tubomacizo y luego el fresado paraarrancar el exceso de material.

Acero

Acero, porque es resistente, maleable,barato.

Laminado para obtener unaplancha metálica que luego se curva y se dobla medianteembutición.

Aluminio

Aluminio, por su color brillante plateado.Laminación de perfiles que luegoson tronzados y unidos mediantetuerca y tornillo.

TÉCNICAS

Aluminio

Aluminio, porque el aluminio es ligero, barato, resistente a la corrosión, maleable y no es tóxico, de manera que se puede emplear parafabricar envases.

Carrocería

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4 CONTENIDOS PARA SABER MÁS…

LOS METALES FÉRRICOSFICHA 8

El hierro es uno de los elementos más abundantes en la corteza terrestre, aunque es muy extraño encontrarloen estado puro (solo se ha hallado en este estado en algunos puntos de Groenlandia).

El hierro se extrae de minerales que lo contienen (la mayoría de ellos son óxidos de hierro), especialmentelos siguientes:

• Magnetita.

• Oligisto.

• Limonita.

• Siderita.

Estos minerales se llaman menas del hierro y de ellos, el de más contenido en hierro es la magnetita, al que también se denomina «imán natural».

También se encuentra hierro en meteoritos metálicos, aunque en este caso aparece mezclado con níquel.

Desde la llamada Edad del Hierro, en la Prehistoria, el hombre aprendió a extraer el hierro de sus minerales,mediante la acción del fuego.

Algunas de las propiedades del hierro puro son:

• Color gris, con brillo metálico.

• Es un metal blando (hay muchas sustancias que pueden rayarlo).

• Es maleable (golpeándolo se puede deformar y reducir a láminas).

• Es dúctil (se puede estirar en forma de hilos).

• Se puede magnetizar, es decir, convertirse en un imán.

• Se oxida cuando se expone al agua o al aire húmedo.

La propiedad de oxidarse en el aire húmedo hace que el hierro puro no se utilice demasiado, ya que puede llegar a destruirse. Para ello se utilizan otros derivados del hierro, como es el acero. El acero no es más que hierro con una pequeña proporción de carbono. Existe una gran variedad de aceros, según se le añadan pequeñas cantidades de otros metales, tales como níquel, cromo, cobalto, etc.

El hierro puro se utiliza, por ejemplo, en la fabricación de electroimanes, como el de la fotografía, que se emplean sobre todo en la separación de la chatarra.

Los aceros, especialmente el llamado acero inoxidable, tienen innumerables aplicaciones, tales como fabricación de tornillería, herramientas, material de cocina, automóviles, instrumental médico y científico, etc.

Identificar minerales productores de hierro. De los siguientes diez minerales, señala los que no son menasde hierro:

Limonita. Calcopirita.

Galena. Oligisto.

Diamante. Cuarzo.

Calcita. Siderita.

Magnetita. Mica.

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LOS METALES FÉRRICOSFICHA 8 (Continuación)

Recordar los principales países productores de hierro. Ordena los siguientes países según su producción de hierro:

Australia.

Rusia.

Canadá.

Estados Unidos.

India.

Brasil.

China.

Identificar las propiedades del hierro. Busca en la sopa de letras cinco propiedades del hierro.

Diferenciar entre hierro y acero, y conocer algunas características de este. Completa las frases siguientes:

El acero es una aleación de hierro con una cantidad de y con cantidades muy pequeñas de , , , etc.

Estos elementos hacen que tenga especiales, como mayor , resistencia al , a la corrosión y a la .

El acero ordinario solo está compuesto de y de .

Diferenciar las aplicaciones del acero ordinario y las del acero inoxidable. Señala en qué aplicaciones utilizarías acero inoxidable:

Un bisturí.

El casco de un barco.

Un rodamiento a bolas.

Una lata de sardinas.

Un puente.

Una olla a presión.

Una tuerca.

Una prótesis dental.

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4

3

2


L I T C U D A K S

M X D F R E T I Z

A S O H E G R U N

M E D O L G U N E

C A N O R I T O S

P L A O T E N T I

M A L E A B L E B

C O B L R T A N O

C O X I D A B L E

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LOS METALES NO FÉRRICOSFICHA 9

Conocer algunas menas del cobre y del aluminio. Escribe al lado de cada mineral de la siguiente lista cuál es mena del cobre o del aluminio:

Siderita. Calcita.

Uprita. Criolita.

Bauxita. Limonita.

Pirita. Calcopirita.

Calcosina. Oligisto.

Reconocer las propiedades del aluminio. Redacta un párrafo en el que se recojan las siguientes propiedadesdel aluminio:

Blanco.

Brillo metálico.

Dúctil.

Maleable.

Muy ligero.

Conductor del calor y de la electricidad.

Se oxida fácilmente y su propio óxido le protege de la corrosión.

Al tiempo que escribes cada propiedad, debes incluir alguna aplicación de la misma. Por ejemplo, al decir«maleable», podrías escribir: «es muy maleable, por lo que se utiliza para fabricar papel de cocina».

Reconocer las propiedades del cobre. Señala con «V» (verdadero) o «F» (falso) las siguientespropiedades del cobre:

Identificar las aplicaciones idóneas del aluminio y del cobre. En la siguiente lista de aplicaciones, escribe «aluminio» o «cobre» (o ambos) al lado de cada una de las que consideres más adecuadas para cada uno de ellos.

Bobinados para motores eléctricos.

Fabricación de recipientes de cocina.

Fabricación de cables conductores de electricidad.

Latas de refrescos.

Papel de cocina.

Carrocerías de automóviles.

Tuberías para agua.

4

3

2

1


Dúctil No dúctil

Mal conductor eléctrico Buen conductor eléctrico

Color gris Color rojizo

Buen conductor del calor Mal conductor del calor

Maleable No maleable

Temperatura de fusión alta Temperatura de fusión baja

Muy duro Blando

No resistente a la corrosión Resistente a la corrosión

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LA METALURGIAFICHA 10

Identificar los procesos que llevan hasta la fundición en la metalurgia del hierro.

• Completa las frases siguientes:

El primer paso para la obtención del hierro es la del hierro a partir del mineral. Para ello, primero hay que el mineral. Después se realiza un conagua y por último se . Así se obtiene un hierro con un por ciento de riqueza.

• Rotula el siguiente esquema de un alto horno que aparece en tu libro. ¿Qué significado crees que tienen las temperaturas que están rotuladas dentro del horno?

1

Conocer los procesos que implica la metalurgia del cobre.

• Lee el siguiente texto resumido sobre la metalurgia del cobre:

El primer paso para la obtención del cobre consiste en triturar el mineral (principalmente calcopirita). A continuación se lava con agua y se bate. Posteriormente, se introduce en un horno y se funde. Así se obtiene el cobre gris, que contiene un 98% de metal puro. Para obtener metal puro, hay que someter este material a procesos químicos, como la electrolisis.

• Explica cuáles son las semejanzas y las diferencias entre la metalurgia del cobre y la del hierro.

Conocer los procesos que implica la metalurgia del aluminio. Aunque el aluminio se encuentra en casitodas las rocas de la corteza terrestre, solo es posible extraerlo de algunos minerales, el principal de los cuales es la bauxita. La metalurgia del aluminio es muy diferente a la de otros metales. Completa las frases siguientes:

El primer paso consiste en la de la bauxita para obtener un nuevo material que se llama , y que es un de aluminio.

La alúmina se somete a un proceso que se llama .

El aluminio obtenido tiene una pureza del %.

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2


Esquema.

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SÍNTESISFICHA 11


LOS

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Completa el siguiente mapa de conceptos.1

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Notas

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Documents

4 Metales - educaLABficus.pntic.mec.es/jdor0009/documents/eso2metales.pdf · • Materiales no férricos: propiedades y aplicaciones. • Técnicas básicas de trabajo de metales