PMI Unidad 1 Materiales

7/23/2019 PMI Unidad 1 Materiales

1/36

Unidad 1: Materiales usados en las instalaciones TrmicasTeora:

- Materiales Frricos; Acero. Fundiciones. Obtencin.- Propiedades del acero. Tipos. Denominaciones normalizadas. Aceros para tuberas depsitos.

Aceros para altas temperaturas. Aceros para soportes.- Propiedades de las !undiciones: blanca" #ris" d$ctil. Denominaciones normalizadas.

- Aplicaciones de las !undiciones.- Materiales no !rricos: %l cobre. Propiedades" tipos" usos.- Otros materiales no !rricos: %l aluminio. Aleaciones: &ronce" latn.- Materiales pl'sticos. P()" P%" PP*- Tratamientos trmicos. Temple" recocido.- )orrosin o+idacin. Tipos. Proteccin. %,uipos materiales.- Determinacin de los materiales. %nsaos.

Pr'cticas:- econocimiento de materiales

%l conocimiento de los materiales usados en las instalaciones es el primer paso para adentrarseen las tcnicas de montae. Aprenderemos a reconocer claramente los distintos materiales" a

seleccionarlos adecuadamente para los distintos elementos de las instalaciones trmicas de !ludos.

/.- 01TOD2))031

4os metales" son a,uellos elementos ,umicos buenos conductores del calor de laelectricidad" con un brillo caracterstico" slidos a temperatura ordinaria" sal5o elmercurio.

4a metalurgiaes la tcnica de e+traccin" tratamiento trans!ormacin de losmetalesparala !abricacin de los obetos $ltimos.

4os metales ferrosos o frricoscontiene como elemento base el 6ierro. 7i obser5amosa nuestro alrededor" comprobaremos ,ue la maor parte de los obetos ,ue nos rodeantienen" en maor menor #rado" partes !abricadas con metales !errosos 86ierro" acero"!undicin9.

4a siderurgiaes la tcnica de e+traccin" tratamiento trans!ormacin de metalesfrricos.

4os metales puros tienen poca utilidad en la industria" a sea por contener impurezas opor no cumplir una serie de especi!icaciones tcnicas en sus propiedades. Paraconse#uir dic6as especi!icaciones " por tanto" determinadas propiedades" se mezclanlos metales puros con otros metales o no metales" !ormando aleaciones. De!iniremosaleacincomo todo producto ,ue resulta de la unin de dos o m's elementos,umicos" uno de los cuales tiene car'cter met'lico.

4o !undamental ,ue nos aporta el conocimiento de los materiales en el taller son lassi#uientes:

Permite seleccionar un material adecuado sobre la base de su !uncionalidad. Permite ele#ir las 6erramientas" los 'n#ulos de corte" las 5elocidades de

corte" el a!ilado de la 6erramienta" etc.


2/36

.- POP0%DAD%7 M%)10)A7 D% 4O7 MAT%0A4%7 D%4 TA44%

4as propiedades m's importantes de los materiales ,ue 6a ,ue tener en cuenta son:

2.1.- Propiedades mecnicas

Dureza: se de!ine como la resistencia ,ue opone un material al ser rallado openetrado por otro mas duro ,ue l.

Elasticidad: se de!ine como la propiedad en 5irtud de la cual un cuerpo"de!ormado entre ciertos lmites por una causa cual,uiera" recobra su primiti5a!orma dimensiones al cesar dic6a casa. %sto es cierto cuando el es!uerzono supera cierto lmite llamado lmite elstico

Tenacidad: %s la capacidad ,ue tienen los metales de absorber ener#aantes de romperse. 7i un material es poco pl'stico" su de!ormacin ser'mnima como consecuencia absorber' poca ener#a antes de romperse diremos ,ue este material es poco tenaz 8 o !r'#il9. 7i un material es mu

pl'stico" la de!ormacin antes de romperse es #rande" como consecuenciaabsorbe muc6a ener#a diremos ,ue es mu tenaz.

Fragilidad: cuando se rompe al rebasar el lmite el'stico sin 6aber tenidocasi de!ormacin pl'stica. %s la propiedad opuesta a la tenacidad.

Fatiga:capacidad para soportar es!uerzos continuos permanentes.

2.2.- Propiedades tecnolgicas

Fusi!ilidad: sometidos a la accin del calor" al lle#ar a cierta temperatura" sepasa del estado slido al estado l,uido.

Plasticidad: !acilidad ,ue tienen los cuerpos materiales de ad,uirirde!ormaciones por la accin de una !uerza e+terior:

Malea!ilidad: %s al !acilidad ,ue presentan los cuerpos para ad,uirirde!ormaciones permanentes por la accin de un #olpe o de una presinadecuada" a sea en !ro o en caliente" pero sin ,ue se mani!ieste en la masani raas o roturas. Debido a esta propiedad se puede estirar el material conrelati5a !acilidad en !orma de 6oas o l'minas.

Ductilidad: %s la capacidad ,ue tienen los materiales de ad,uirirde!ormaciones permanentes como consecuencia de estar sometidos aes!uerzos de traccin. Debido a esta propiedad se puede estirar el material

con relati5a !acilidad en !orma de 6ilos.


3/36

7u principal incon5eniente es su !acilidad de corrosin. 7e puede establecer suclasi!icacin en !uncin del tanto por ciento de carbono.

".2.- E# P$%&E'% '(DE$)$*(&%

%l 6ierro es un material de color #ris'ceo d$ctil maleable empleado en las industriassider$r#icas" aleado con carbono en !orma de aceros. =umicamente puro es,uebradizo no tiene aplicaciones siderometal$r#icas.

%s ma#ntico con el calor se ablanda se 6ace mu pl'stico" propiedad ,ue seapro5ec6a para la obtencin de piezas por estampacin. 7e suele calentar entre/.>>?) /.@>>?)" se le da un #olpe de prensa toma la !orma del molde pasandodespus a su mecanizado.

%l smbolo ,umico Fe. Punto de !usin /. ?). Peso especi!ico B"C.

%l 6ierro" ,ue se encuentra mu di!undido en la naturaleza presenta en !orma deminerales de 6ierro" es decir" combinado con otros elementos ,umicos #eneralmenteo+#eno o azu!re.

4as !ormas m's comunes de mineral de 6ierro son:

- %ligisto +Fe2%",. )ontiene entre > B> E de 6ierro. %s el m's utilizado.- Magnetita +Fe",. %s di!cil de trabaar" por lo ,ue se suele trans!ormar enFeO a >m8e,ui5ale a un edi!icio de catorce o ,uinceplantas9" tiene una estructura con paredesre!ractarias de apro+imadamente > cm deespesor.)ar#a:

/. Mineral de 6ierro.

. )arbn de co,ue.


4/36

#an#a residual la ceniza del carbn de co,ue para poder reco#er unamezcla de todas las impurezas producidas en el proceso. %sta mezcla sedenomina escoria 5entaa es ,ue puede ser retiradaindependientemente del arrabio.

@. 4a car#a arde de !orma ininterrumpida mediante la introduccin 8soplado9de aire" consi#uiendo temperaturas de /> ?) ,ue #eneran las #otas de

6ierro ,ue se depositan en el !ondo.

%l 6orno se car#a de !orma permanente por la boca superior" peridicamente8apro+imadamente unas dos 6oras9 se san#ra por las pi,ueras in!eriores" retirando la escoria el arra!io86ierro colado o 6ierro de primera !usin9

%ste arrabio es una aleacin de 6ierro con un alto contenido de carbono conimpurezas 8azu!re" !s!oro" silicio etc.9 Al ser demasiado !r'#il slo se utiliza como pasointermedio para obtener otros productos.

%l arrabio" #eneralmente sin solidi!icar" se transporta 6asta los convertidores" donde

su!re un proceso de rea!ino" eliminando el e+ceso de carbono se austa sucomposicin ,umica. Tambin puede lle5arse a la m4uina de colardonde se 5erter'en las lin#oteras para obtener un producto slido" el lin#ote" ,ue se utiliza como materiaprima para lo#rar !undiciones o aceros especiales.

%n las modernas siderur#ias" la obtencin del acero se 6ace por colada continua. ,uepermite obtener directamente distintos per!iles" con importantes a6orros. %n esteproceso" el arrabio !undido" se car#a un convertidordonde se aaden otros materiales+c6atarra" etc.9" a continuacin se sopla el oxgeno" posteriormente se e+trae del 6orno se 5ierte en el molde solidificador" ,ue permite una solidi!icacin continua del materialcon la !orma del per!il deseado 8#eneralmente rectan#ular" de lados mu desi#uales9.%ste per!il ser5ir' de materia prima para. sucesi5as transformaciones" de composicin8si se destina a la !abricacin de aceros especiales9" de estructura8por tratamientostrmicos9 a su forma8mediante los procedimientos de con!ormacin9.


5/36


6/36

5. 3orno con6ertidor de o78geno o #D.

7obre el arrabio !undido se 6ace incidir un c6orro de o+#eno puro 8GGE9 insu!lado

en sentido 5ertical a presin. %s un proceso mu r'pido ,ue re,uiere un controlautomatizado de las car#as de arrabio !undente a introducir de la presin cauda/ del OA0 insu!lar o+#eno sobre el arrabio se crea +ido !erroso 8FeO9 ,uereacciona r'pidamente con las impurezas 8P" 7" Mn" etc.9 !ormando +idos" con lo,ue se eliminan" estas impurezas. Despus de esto se aade r'pidamente !undente se si#ue insu!lando o+#eno ,ue !orma )O )O. rebaa el contenido encarbono" 6asta lle#ar al #rado de composicin deseado. %ste procedimiento es

bastante moderno supone un a5ance mu importante al poder conse#uirsecalidades de acero mu ele5adas" de !orma ,ue es el mtodo m's utilizadoactualmente debido a la relati5a sencillez del proceso bao costo.

3orno elctrico.

%n estos 6ornos el proceso es muc6om's limpio" se consi#uen temperaturasm's altas m's !'cilmente re#ulables. 7epueden crear atms!eras neutras" 'cidas"b'sicas o de 5aco se#$n interese"

dependiendo del tipo de impurezas ,ueposean el arrabio la c6atarra de acero.4os procesos reacciones ,ue en locurren son an'lo#os a los de los 6ornoscitados anteriormente. %+isten di!erentestipos de 6ornos se#$n como se consi#a lacorriente elctrica" de ella" el calornecesario: de arco" de induccin deresistencia.

.


7/36

esumen:Mineral H carbn I Alto Jorno I Arrabio I lin#otes de !undicinArrabio H c6atarra H O+#eno I Acero I Per!iles


8/36

@.- POD2)TO7 FK%O7: )4A70F0)A)031

%n una primera clasi!icacin se pueden distin#uir cuatro tipos di!erentes de productos!rreos" dependiendo del tanto por ciento de carbono ,ue conten#a la aleacin.

- 3(E$$%" )uando el contenido decarbono presente en la aleacinse encuentra comprendido entre>">>C >">< E.

- &E$%" entre >">< /"B E.- FU9D(&(9" entre /"B "B E.- *$F(T%" contenidos superiores

a "B E.

.1.- 3ierro

Denominacin ,ue desi#na el elemento ,umico de este nombre" as como losproductos sider$r#icos" de los ,ue solamente" con car'cter de impureza" pueden!ormar parte otros elementos.

%s un metal de color blanco azulado d$ctil maleable" buen conductor del calor laelectricidad. %s mu tenaz antes de !undirse se reblandece considerablemente" lo ,uepropicia el !orado el soldado entre si" inalterable al aire seco" es atacado por el aire6$medo" !orm'ndose una capa de +ido en su super!icie" denominada orn o6errumbre. Por ser un metal poroso" la o+idacin penetra en l e+tendindose en suinterior. 7e imanta temporalmente con !acilidad. %l 6ierro puro tiene mu pocaaplicacin.

.2.- ceros

%s una aleacin de 6ierro carbono" con >">< L /"B E de este $ltimo elemento untocon la adicin de di5ersos li#antes para meorar las caractersticas las propiedades.

4a subdi5isin de los distintos tipos de acero se basa en el n$mero cantidad de losli#antes presentes. 4os elementos adicionales ,ue inter5ienen en una aleacin:

A. indeseables: el !s!oro el azu!re.&. Deseables para meorar la calidad 8!erroaleaciones9: n,uel" cromo"

man#aneso" molibdeno" ol!ramio" (anadio" cobalto" boro" cobre" aluminio"

plomo" titanio niobio.


9/36

4os aceros se pueden di5idir en dos #randes #rupos ,ue son: al carbono aleados.

ceros al car!ono.- %n los aceros al carbono" el $nico elemento ,ueinter5iene como aleante es el carbono" aun,ue siempre e+istir'n pe,ueascantidades de elementos" consideradas impurezas.

4os aceros al carbono se pueden utilizar sin ,ue presenten problemas" si laresistencia otros re,uerimientos mec'nicos no son demasiado se5eros. %lcoste de este tipo de aceros es relati5amente bao" pero presentan al#unaslimitaciones" puesto ,ue tienen una escasa resistencia a la corrosin o+idacin as como al impacto a baas temperaturas.

#a resistencia aumenta con el contenido en car!ono al mismo tiempo4ue disminu;e su plasticidad ; tenacidad.

%n muc6os casos" combinando adecuadamente los tratamientos trmicos8temple re5enido" recocido" o normalizado9 super!iciales" se pueden

obtener buenas prestaciones en piezas en las ,ue se re,uiere alta tenacidad dureza super!icial 8ci#Neales" bielas" etc.9" altas resistencias a lade!ormacin en piezas de pe,uea seccin 8muelles9" altas resistencias aldes#aste 8ees" le5as" etc.9.

Para superar de!iciencias ,ue presentan los aceros al carbono ordinarios" se6an desarrollado aceros de aleacin ,ue contienen elementos ,ue meoransus propiedades.

ceros aleados.- 2n acero aleado puede de!inirse como a,uel cuaspropiedades caractersticas se deben a al#$n elemento di!erente del carbono"in!luendo de una manera notable no slo en sus propiedades tecnol#icas"sino ,ue tambin 5ariacin en su estructura.

4os principales elementos de aleacin ,ue se adicionan para !abricar este tipode aceros son: n,uel" cromo" man#aneso" molibdeno ol!ramio. Otroselementos ,ue tambin se suelen aadir son: (anadio" cobalto" boro" cobre"aluminio" plomo" titanio niobio.

4os elementos de aleacin ,ue se adicionan a los aceros tienen di5ersose!ectos sobre la estructura las propiedades" entre los ,ue se pueden

destacar los si#uientes: Temperaturas de trans!ormacin. Formacin de carburos. )recimiento de #rano. Templabilidad. esistencia mec'nica. Tenacidad. esistencia al des#aste. esistencia a la corrosin. 8ino+idables9


10/36

.".- Fundicin

%s una aleacin de 6ierro L carbono" con /"B L "B E de este ultimo elemento ,uee5entualmente contiene otros li#antes !undamentales" por eemplo cromo" n,uel" silicio cobre" ,ue son solo aptos para colada.

4as propiedades de las !undiciones 5ienen determinadas tanto por su composicin"como por la 5elocidad de en!riamiento.

4as !undiciones son mu !luidas en estado l,uido solidi!ican con una contraccinmoderada durante el en!riamiento. Adem's" debido a su alto contenido en carbono" lastemperaturas de !usin son m's baas ,ue en el caso de los aceros. %stascaractersticas !acilitan su obtencin" usti!icando su empleo para la obtencin depiezas moldeadas de !ormas complicadas con cambios bruscos de seccin" ,ueresultan di!ciles de obtener a partir de la !ora de aceros.

7ealar ,ue el proceso de moldeo consiste en 5erter el material !undido en un molde

obtener la pieza en estado de acabado o semiacabado.

%l meor mtodo para clasi!icar las !undiciones es de acuerdo con su estructurasmetalo#r'!ica. 4as 5ariables a considerar" ,ue dan lu#ar a los di!erentes tipos" son:

- %l contenido de carbono.- %l contenido de elementos de aleacin e impurezas.- 4a 5elocidad de en!riamiento durante o despus de la solidi!icacin.- %l tratamiento trmico.

Por tanto" las podemos clasi!icar en:- %rdinarias

5lanca.-Presenta todo o parte del carbono 8entre un .


11/36

- leadas. 7e dice ,ue una !undicin es aleada cuando se le aaden elementoscorno 1i" 8: etc. %n proporciones su!icientes para modi!icar las propiedades de la!undicin.

- Especiales.- 7e obtienen a partir de !undiciones ordinarias" mediantetratamientos trmicos adecuados o aadiendo al#$n elemento ,umico.

Malea!les.7e obtienen a partir de la !undicin blanca posteriormente sele da un tratamiento trmico. %l resultado es una !undicin no tan !r'#ilcomo la !undicin blanca ,ue conser5a su tenacidad. %+isten tres tipos:&lanca" 1e#ra o americana" Perltica.

9odular.- )onsiste en la adicin de ma#nesio" n,uel o cerio a la !undicin#ris. %stos 6acen ,ue el #ra!ito ad,uiera !orma nodular 8es!eroidal9 ,ue leproporciona caracter8sticas similares a las de la /undicin malea!lepero con ma;or resistencia mecnica. Puede llegar a alcanzarpropiedades cercanas a las de los aceroscon un costo de produccinmuc6o menor 8en ciertos casos puede lle#arse a un a6orro en costo del >E" consi#uindose propiedades similares9. 'e usa en elementossometidos a altas carcasas de !om!as ; tur!inas conduccionesoleo0idrulicas etc.

..- Ferroaleaciones

7on productos sider$r#icos ,ue" adem's del 6ierro" contienen uno o 5arios elementos,umicos adicionales. 7e emplean en la !abricacin de aceros con propiedadesespeciales. Ferroman#aneso" !errocromos" !errosilicios" !erro5anadios" !errotun#stenos.

.=.- &onglomerados /rreos. 'interizado o metalurgia de los pol6os.


12/36

7on productos !ormados por la unin entre s de distintos materiales !rreos" en pol5olos ,ue se comprime en un molde" a altas presiones temperaturas un poco in!erioresa las !usin" obtenindose una masa compacta. %l procedimiento de obtencincomprende las !ases si#uientes:

a9 Obtencin de los pol5os. %l tamao oscila entre al#unas milsimas adcimas; pudiendo obtenerse mediante molido" o Atomizado 8Diri#iendo una

!uerte corriente de aire a presin sobre un c6orro de metal l,uido" ,ue sereco#e en un recipiente con a#ua9.b9 Prensado 7e lle5a a cabo en matrices de acero templado capaces de

soportar los es!uerzo sin de!ormarse. Para !acilitar el prensado adicionamoslubricantes slidos.

c9 7interizado. 7ometemos la pieza a una temperatura pr+ima a la de !usin"en atms!era reductora.

d9 Acabado. )on el obeti5o de obtener las dimensiones de!initi5as de la pieza.Para ello acua" lamina o mecaniza la pieza.

Piezas complicadas de poca resistencia. Elementos !aratos.

.- TATAM0%1TO7 T%M0)O7

4os tratamientos trmicos son procesos ,ue se les aplica #eneralmente a los aceros"con el !in de meorar sus propiedades tcnicas.

4os tratamientos modi!ican la estructura de los #ranos ,ue !orman los aceros; almodi!icar la estructura" lo ,ue se obtenemos son:

Aceros m's duros tenaces. Facilidad de mecanizado en los materiales. Maor resistencia al des#aste.

=.1.- Temple

%l temple es uno de los principales tratamientos trmicos su !uncin es disminuir a!inar el tamao del #rano de la aleacin del acero" aumentando la dureza de laspiezas. 7e basa en calentar una pieza a una temperatura de entre >> ? ) C>> ? ) lue#o en/riarla rpidamente" controlando el tiempo de calentamiento deen!riamiento.

Debemos tener en cuenta ,ue al aumentar la dureza" disminue la resiliencia" es decir"la rotura por c6o,ue; las piezas se 6acen ms frgiles" pero tambin aumenta laresistencia al des#aste; este dato es mu importante para las piezas ,ue deban estarsometidas a #randes rozamientos o es!uerzos de des#aste.

)aractersticas:


13/36

%s el tratamiento mas importante. Aumentar' la dureza de toda la pieza del acero. Jace al acero m's !r'#il. 4a temperatura de calentamiento est' entre los G>> ? ) los />> ? ). %l en!riamiento es r'pido. 7i el temple es mu enr#ico la pieza se a#rieta. 4os medios de en!riamiento son a#ua" aceite sales.

#a ma;or8a de piezas mecnicas de alta resistencia.

=.2.- $e6enido

%l re5enido es un tratamiento ,ue tiene como !inalidad reducir las tensiones internasdelos aceros despus de un tratamiento enr#ico como el temple" reduciendo las #rietas,ue se pueden #enerar en el temple o al mecanizar la pieza. )onsiste en calentar el

material a una temperatura relati5amente baa en torno a > ? ) dearlo en!riar mulentamente.

)aractersticas:

%s un tratamiento ,ue se da despus del temple. 7e da para ablandar el acero. %limina tensiones internas. 4a temperatura de calentamiento est' entre los > ? ) los >> ? ). %l en!riamiento puede ser al aire o en aceite. 7e suele aplicar a las 6erramientas.

=.".- $ecocido

Es la operacin in6ersa al Temple.

%l recocido es un tratamiento trmico ,ue tiene como !inalidad ablandar los materialesdespus de un proceso de elaboracin" #eneralmente en !ro" eliminando las tensionesinternas. )on el recocido los materiales se 6acen m's blandos" perdiendo la dureza 6acindose mas resistentes a la rotura por c6o,ue; por tanto" se pueden moldear meor

se 5uel5en mas mecanizables.)aractersticas:

7e emplea para ablandar aceros. 7e obtienen aceros mu mecanizables. %5ita la acritud. 4a temperatura de calentamiento est' entre >> ? ) B>> ? ). El en/riamiento es lento.


14/36

=..- 9ormalizado

Tratamiento ,ue se suele dar despus del temple. %s mu parecido al recocido" sebasa en calentar el acero a temperaturas baas dearlo en!riar a temperaturaambiente.

)aractersticas:

7e da al acero para a!inar su estructura. %limina las tensiones internas. eneralmente se aplica a piezas ,ue 6an sido !oradas o laminadas. 4a temperatura de calentamiento esta alrededor de los >> ? ). %l en!riamiento suele 6acerse al aire. 'olo se aplica a aceros al car!ono.

=.=.- &ementacin

4a cementacin es un tratamiento dado a los aceros cuo contenido en carbono nosobrepase el >" E" #eneralmente slo se aplica a los aceros" al carbono" tiene porobeto endurecer la super/iciedel acero permaneciendo el centro de la pieza con suestructura ori#inal.

%ste tratamiento se emplea para piezas ,ue deban soportar es!uerzos de rozamientoen sus super!icies" aumentando as la resistencia al des#aste; adem's" como el interiorde la pieza mantiene su estructura" tambien soporta meor los #olpes.

)aractersticas: %ndurece la super!icie. 1o le a!ecta al corazn de la pieza. Aumenta el carbono de la super!icie. 7u temperatura de calentamiento alrededor de los G>> ? ). 7e roca la super!icie con pol5os de cementar. %l en!riamiento es r'pido.

=.>.- 9itruracin

4a nitruracin es un tratamiento basado en endurece la super!icie del acero ,ue se 5a atratar a ni5eles mu altos. 7u !undamento es calentar la pieza alrededor de >> ? ) cuando alcanza la temperatura se trata con una corriente de amoniaco" la cualreacciona en su super!icie consi#uindose as durezas mu ele5adas.

)aractersticas:

%ndurece 4a super!icie de la pieza. Aumentan el 5olumen de la pieza.

7e emplean 5apores de amoniaco. 4as piezas tratadas pueden estar sometidas a 5apor entre > G> 6oras.


15/36

4as piezas no re,uieren nin#$n otro tratamiento.

.- AP40)A)0O1%7

>.1.- plicaciones de los aceros

4os aceros pueden ser clasi!icados en !uncin de sus di!erentes aplicaciones. Podemosestablecer una desi#nacin con5encional numrica de la si#uiente !orma:

7e de!ine mediante la letra F ,ue sir5e para identi!icar el acero" se#uida de cuatroci!ras. 4a / ci!ra indica #randes #rupos de acero" si#uiendo un criterio de utilizacincomo se indica en la si#uiente tabla:

4ase#unda

ci!ra

establece distintos sub#rupos con caractersticas comunes:


16/36

4as dos ultimas ci!ras no tienen 5alor clasi!icati5o" solamente tienen como misindi!erenciar un tipo de acero de otro" aplic'ndose a medida ,ue stos 5an siendode!inidos cronol#icamente.

>.2.- plicaciones de la /undicin

A continuacin describiremos las aplicaciones de las !undiciones" nos centraremossolamente en a,uellas m's utilizadas.


17/36

. Fundiciones !lancas.

7e caracterizan por un bao contenido en 7i por una ele5ada 5elocidad deen!riamiento. Presentan una dureza notable una importante resistencia aldes#aste. racias a estas caractersticas son utilizadas normalmente para

!abricar" mazos de trituradores" cilindros de laminadores" etc. 7u !uncin m'simportante consiste en establecer el punto de partida en la obtencin de la!undicin maleable.

5. Fundiciones grises.

4as !undiciones #rises presentan una discontinuidad estructural caracterstica.Debido a ello posee unos 5alores de resistencia a la traccin al alar#amientomu baos" un comportamiento bastante inel'stico una baa sensibilidad al corte.

)omo a sabemos las propiedades las estructuras de una !undicin dependen

principalmente de la 5elocidad de en!riamiento de la pieza en consecuencia desus dimensiones.

&. Fundiciones aleadas.

4as !undiciones aleadas poseer'n di!erentes aplicaciones en !uncin de laimpureza ,ue conten#an.

4as aleaciones al 7i" son mu !r'#iles no mecanizables" por lo ,ue se utilizan eninstalaciones de la industria ,umica.4as aleaciones al )r" presentan una buena resistencia al calor a la corrosin"por lo ,ue se emplean en la construccin de reillas de 6ornos.

4as !undiciones al )u aumentan la resistencia a la corrosin la maleabilidad. 7eutiliza en elementos de m',uinas 6erramienta tal como en#ranaes" 5olantes"ci#Neales...

4as !undiciones al 1i son las m's resistentes al la corrosin a la o+idacin.

D. Fundiciones malea!les.

4as !undiciones maleables se consideran productos intermedios entre las!undiciones #rises los aceros. Pueden tratarse trmicamente son adecuadaspara piezas robustas. 7u aplicacin m's importante es en la industriaautomo5ilstica de produccin de m',uinas a#rcolas" para obtener ees"soportes" 6or,uillas...Tambin es mu empleado para empalmes roscados detubos. 7in embar#o su limitacin m's importante es de car'cter dimensional" a,ue no es posible la construccin de piezas mu #ruesas de estructuraadecuada de !orma simult'nea.


18/36

B.- P%7%1TA)031 )OM%)0A4 D% 4O7 MAT%0A4%7

%l arrabio ,ue se utiliza para alimentar los cubilotes o los 6ornos de acero se suministradel alto 6orno en !orma de lin#otes de apro+imadamente @> Q#. 4as !undiciones sonutilizadas la #ran maora de las 5eces para ser con!ormadas por moldeo.

%ste proceso de con!ormacin de piezas consiste b'sicamente en 5erter la !undicin encaldo en moldes de arena en los ,ue se 6a 6ec6o la 6uella para obtener la piezade!initi5a. 4os mismo procesos se usan para los aceros de moldeo 5istosanteriormente. 4os aceros se presentan en el mercado en !orma de per!iles laminados.

Kste es un proceso de con!ormacin ,ue consiste en 6acer pasar un lin#ote de aceroentre dos rodillos comprimiendo el material d'ndole su !orma de!initi5a. 7e puede6acer pasar un lin#ote de acero tanto al roo 5i5o 8laminacin en caliente9 como en !ro8laminacin en !ro9.

Partiendo de estos productos semielaborados se obtienen los per!iles de!initi5os ,ue"bien se pueden usar directamente 8per!iles normalizados para la construccin9" o bien6an de ser mecanizados.

4os m's 6abituales son:

. &0apa.

7on productos !rricos mu empleados pues con ellas se realizan trabaos detodo tipo" se suministran en medida est'ndar de 5arios tamaos" siendo la masaplicable la de >>>+/>>>mm" con un espesor 5ariable de 8>.@" >." >." >.C" /"/." /.>" /.B>" .>>" " mm9. Otras dimensiones con los mismos espesoresson /.>>+B>mm" .>>+/.>mm.

5. Per/iles.

Per/iles laminados. 7e llaman as la los per!iles barras obtenidas enlos trenes de laminar" pero con al#una imper!eccin" suelen tener medidascon tolerancias mu amplias son mas baratos ,ue los calibrados. 7ir5enpara muc6as trabaos del taller" siempre cuando re,uieran piezas depoca resistencia mec'nica.

Per/iles cali!rados. 7on los per!iles ,ue est'n calibrados a unamedida determinada; este tipo de material es mas caro ,ue los laminados"pero nos da la #aranta de ,ue las medidas de dic6o materiales est'n#arantizadas" se emplean para la mecanizacin de piezas comunes conbuena resistencia mec'nica.

Per/iles usados para m4uinas. 7uelen ser per!ilescalibrados" ,ue se suministran en barras comerciales de metros de lon#itud. %n el mercado los encontramos en in!inidadde medidas calidades" con el !in de adaptarlos a lasnecesidades del taller" nos a6orran tiempo de mecanizado"

des#astes de 6erramienta" pues al esco#erlos la medida maspr+ima al trabao ,ue se 5a a realizar. 4os m's comunes:


19/36

Per!il rectangular. Desi#nacin: RPletina de anchoen mmx grueso en mmS" eemplo Rpletina >+/>S. 8/>+@" /+@">+" >+C" >+/>" @+@" @+" @+C" +C" +/>" @>+"@>+C" >+" C>+/> mm9

Per!il redondo. Desi#nacin: RRedondo dimetroen mmS"

e. edondo " 8" />" /" >"" " " C> mm9.

Per!il cuadrado. Desi#nacin: R)uadrado lado en mmS. %.)uadrado /" 8" />" /" >"" " " C> mm9.

Per!il de seccin 6e+a#onal. Desi#nacin: R6e+a#onaldistancia entre carasS. %. Je+a#onal /" 8" />" /" >""" " C> mm9.

Per/iles para construcciones metlicas. 7on per!iles con una#eometra particular se#$n las necesidades:

Per!il an#ular. 7e desi#na por la lon#itud de sus alas.RPer!il an#ular ala en mmS

Per!il en T. 7e desi#na por RPer!il en T base + alturaS en

mm. Per!il en doble T. 7e desi#na por RPer!il en doble T base +alturaS en mm.

Per!il en 2. 7e desi#na por R Per!il en 2 anc6o + alaS enmm.

Per/iles para carpinter8a metlica. 7on los empleados en la cerraeracon5encional en la construccin de 5entanales" reas" estanteras"armarios met'licos" etc.

Tu!o cuadrado. 7e desi#na RTubo cuadrado lado + espesorS

en mm. 8/>+/" /+/" /+/" >+/" +/" +/." @>+/" @>+/."@>+" >+/." >+" >+ mm9.


20/36

Tu!o rectangular. 7e desi#na RTubo rectan#ular anc6o + alto +espesorS en mm. 8/+/>+/" >+/>+/" +/>+/" +/>+/""+>+/" +>+/." +>+" @>+/+/" @>+/+/." @>+>+/"@>+>+/." @>+>+" @>++/"" @>++" >+@>+/.mm9.

Tu!o redondo. 7e desi#na RTubo redondo di'metro + espesorSen mm. 8+/" C+/" />+/" /+/" /@+/" /+/" >+/" +/" +/"

@>+/" >+/" >+/." +/. mm9.


21/36

Metales no /rricos ; sus aleaciones: clasi/icacino!tencin ; aplicaciones.

1.- (9T$%DU&&(9

%n la actualidad el consumo de productos sider$r#icos es apro+imadamente > 5eces superioral conunto del resto de materiales de uso tcnico debido a sus buenas prestaciones para unsin !in de usos.

Aun,ue cuantitati5amente los metales !rricos superan con creces a los no !rricos" estos$ltimos poseen determinadas propiedades ,ue 6acen ,ue sean imprescindibles en multitud deaplicaciones" como por eemplo conductores elctricos" intercambiadores de calor" enconstruccin" en instalaciones de !ontanera saneamiento" etc.

4a metalur#ia estudia en #eneral todos los procesos de obtencin trans!ormacin de losmetales" desde los tratamientos al mineral para obtener el metal" tratamientos para meorarpropiedades o !ormas de alear" mientras ,ue la siderur#ia se encar#a $nicamente de los

metales !rricos 86ierro" aceros !undiciones9.4os metales no !errosos se pueden clasi!icar en tres #randes #rupos:

0. Metales no /errosos pesados. Pertenecen a este #rupo los metales como el cobre"estao" plomo" n,uel" cinc" cobalto" ol!ramio cromo cuas densidades son maoresde #cm


22/36

pureza adecuado se#$n al !in al ,ue 5aa a ser destinado. 4os procesos de a!ino masempleados son:

A. O+idacin. %s un proceso ,ue se realiza en un Alto Jorno ,ue consiste enapro5ec6ar la maor a!inidad de las impurezas para combinarse con el o+i#eno"creando una capa super!icial ,ue se puede eliminar !'cilmente. Para ello se

!unde el metal se le e+pone a compuestos o+idantes o directamente a c6orrosde o+i#eno ,ue al ponerse en contacto con el metal eliminan las impurezas.

B. %lectrolisis. 7e basa en colocar el metal ,ue se desea puri!icar como 'nodo enun recipiente con un electrolito !ormado por sales del mismo metal a tra5s delcual se 6ace circular una corriente elctrica. )omo c'todo se coloca una laminadel#ada del mismo metal puro. %l paso de la corriente elctrica disuel5e el metaldel 'nodo lo deposita en el c'todo.

(?. leacin de metales. )onsiste en la mezcla de dos o mas metales en proporcionesdeterminadas para conse#uir un metal con caractersticas di!erentes a los metalesiniciales" pero adecuadas para el !in al ,ue 5a a ser destinado. Para el proceso dealeacin se utilizan 6ornos donde se !unden en condiciones adecuadas las cantidades

proporcionales de cada metal a alear" procurando obtener un producto 6omo#neo.

2.- &%5$E

%l cobre es un metal de color roizo" relati5amente blando" de conducti5idad elctrica trmicamu ele5ada" d$ctil maleable. %s poco resistente a los a#entes atmos!ricos. %l cobre" a laintemperie" se recubre de una capa de carbonato" de color 5erdoso" denominada cardenillo",ue le prote#e de la o+idacin posterior.

%n la naturaleza" el cobre est' presente en di5ersos minerales" como la cuprita" la calcopirita o

la mala,uita. %n ocasiones" se puede 6allar en estado casi puro en !orma de cobre nati5o.

2.1.- P#(&&(%9E'

7u ele5ada conducti5idad elctrica -slo superada por la plata- su ductilidad lo 6acenespecialmente indicado para la !abricacin de cables elctricos bobinados.

%l aire seco el a#ua pura no lo atacan a nin#una temperatura " por ello" suele utilizarse parala !abricacin de tubos calderas ,ue se emplean en intercambiadores de calor en lasinstalaciones domsticas.

2.2.- #E&(%9E'DE&%5$E

Por tratarse de un material relati5amente blando" se alea con el aluminio 8bronce de aluminio9"el cinc 8latones9" el estao 8bronces9 con otros metales para meorar su dureza suresistencia a la traccin.

(. 5ronce de aluminio:%s una aleacin !ormada por un G> E de cobre un /> E dealuminio. Aumenta sensiblemente la dureza del cobre es muc6o m's resistente a lacorrosin ,ue cual,uiera de los metales por separado. Por su resistencia !rente a losa#resi5os ,umicos" se utiliza en la industria para la !abricacin de e,uipos ,ue est'n

e+puestos a l,uidos corrosi5os. Tambin se obtienen con esta aleacin piezas ,ue seutilizan para decoracin.


23/36

((. #atones: 7on aleaciones de )obre de )inc" en las ,ue predomina el cobre comoelemento principal" aun,ue tambin pueden contener otros elementos como el plomo.%+isten di!erentes tipos de latones:

. 4atones de !ora: 7on aleaciones en las ,ue el contenido de )inc est'comprendido entre el E" conteniendo tambin pe,ueas cantidades de

plomo. 7e utilizan " #racias a su !'cil mecanizacin" principalmente para la!abricacin de en#ranaes" piezas de reloera para la obtencin de per!ileslaminados calibrados.

5. 4atones de alta resistencia: )ontienen entre un un


24/36

conducti5idad relati5amente alta" el aluminio se emplea como sustituto del cobre en cables deconduccin elctrica de #ran lon#itud. 1o obstante" para e5itar !racturas" estos cables suelenlle5ar alma de acero.

racias a la !ina capa de +ido ,ue lo prote#e" resulta especialmente $til en la !abricacin deutensilios de cocina.

".2.- #E&(%9E'DE#UM(9(%

Por tratarse de un material mu blando" para su uso industrial se alea con otros metales" comoel cobre" el ma#nesio" el silicio" el n,uel el cobalto" entre otros. 7e obtienen as lasdenominadas aleaciones li#eras" en las ,ue el aluminio puro est' presente en proporciones,ue oscilan entre el C el GG E. Todas ellas meoran las cualidades del aluminio en cuanto adureza" resistencia mec'nica !acilidad para el mecanizado con arran,ue de 5iruta. Al#unas delas mas utilizadas son:

0. 4a aleacin con cobre se conoce con el nombre de duraluminio8G" E Al @" E )u9

se emplea en la construccin.

00. 4a aleacin de aluminio-ma#nesio se utiliza para la !abricacin de estructurasresistentes en las industrias aeron'utica na5al. Tambin se emplea en la !abricacinde autom5iles bicicletas.

000. 4a aleacin de aluminio-silicio permite obtener una !undicin inectable" ,ue se empleaen la construccin de motores.

0(. 4a aleacin con n,uel cobalto" conocida abre5iadamente como alnico" se utiliza para!abricar imanes permanentes.

.- P#%M%

%l plomo es un metal de color #ris plateado" mu blando" de densidad ele5ada" baaconducti5idad elctrica trmica" !le+ible maleable. Puede ser laminado en !ro" pero noestirado en 6ilos" a ,ue es mu poco d$ctil resiste mal la traccin.

Presenta a!inidad por el o+#eno" lo ,ue 6ace ,ue su super!icie de corte" inicialmente brillante"se o+ide en contacto con el aire pierda el brillo. )omo en otros casos" la capa de +ido impide,ue el proceso se propa#ue al interior de la masa met'lica.

%n estado puro" se trata de un material e+traordinariamente blando. Puede raarse con la ua absorbe mu bien las 5ibraciones" Por este moti5o" no suena cuando se le #olpea.

.1.- P#(&&(%9E'

7u ele5ada densidad lo 6ace opaco a las radiaciones electroma#nticas" por lo ,ue se utilizacomo escudo protector en instalaciones mdicas de radiolo#a en centrales nucleares.Tradicionalmente se 6a empleado para !abricar tuberas" pero" en la actualidad" 6a sidoreemplazado con 5entaa por otros materiales 8pues es un peli#roso 5eneno para el or#anismo6umano9.

Por su particular comportamiento !rente a los 'cidos" se utiliza para !abricar recipientes ,ue


25/36

6aan de contenerlos" como las bateras los acumuladores elctricos. %n cambio" nunca debeemplearse como en5ase de productos alimenticios.

7e usa como aditi5o en la industria del 5idrio" al ,ue con!iere maor peso dureza. %stacaracterstica le 6ace especialmente $til en la industria de produccin de lentes.

4as aleaciones de estao plomo se utilizan como material de aportacin en la denominada

soldadura blanda. 7i se le aade al#o de antimonio" se le con!iere maor dureza.

%s mu utilizado en aleaciones con otros materiales para darles tenacidad" en la preparacinde pinturas antio+idantes" aleaciones de materiales anti!riccin.

=.- E'T@%

%l estao es un metal de color blanco brillante" mu blando" de es. estructura cristalina" pocod$ctil pero mu maleable. 7u estructura cristalina se pone de mani!iesto al doblar una barra de

estao: se escuc6a un ruido caracterstico" denominado #rito del estao" producido por elrozamiento de los cristales entre s.

Puede ser laminado en !inas planc6as" ,ue !orman el papel de estao.

%s mu estable resistente a los a#entes atmos!ricos a temperatura ambiente" aun,ue puedeser atacado con 'cidos productos alcalinos

=.1.- P#(&&(%9E'

%l papel de estao !ue utilizado antes de la 7e#unda uerra Mundial como embalae dealimentos. %n la actualidad 6a sido sustituido con 5entaa por el papel de aluminio" por sumenor coste econmico.

Por su resistencia a la o+idacin" casi la mitad de la produccin mundial de estao se empleacomo recubrimiento electroltico de otros metales" por eemplo" el acero. De este modo seobtiene la 0o.- &(9&

%l cinc es un metal de color #ris azulado" brillante" !r'#il en !ro relati5amente blando. %sinalterable al aire seco" pero el aire 6$medo lo o+ida 6ace ,ue pierda su brillo. 4a capa de

+ido ,ue lo empaa lo prote#e de una o+idacin m's pro!unda. 1o resiste la accin de los'cidos ni de los a#entes alcalinos

4a 5a 6$meda" m's reciente" consiste en tratar el mineral triturado con una disolucin de 'cido

>.1.- P#(&&(%9E'

Debido a su resistencia a los a#entes atmos!ricos" se 6a utilizado tradicionalmente en !ormade planc6as para cubiertas" caeras canalones.

Forma parte de al#unas aleaciones importantes" como los latones" los bronces la alpaca

8aleacin de cobre" n,uel" cinc estao9.


26/36

7u principal aplicacin es el recubrimiento de piezas de 6ierro acero mediante los procesosde #al5anizado:

0. Mediante el #al5anizado electroltico se consi#ue recubrir las piezas con una del#adacapa de cinc" de /> o / p" ,ue las prote#e de la corrosin. esulta costoso por su #ranconsumo ener#tico.

00. %l #al5anizado en caliente consiste en sumer#ir las piezas ,ue se desea recubrir en unbao de cinc !undido durante un corto perodo de tiempo. )on ello se consi#ue unacapa de recubrimiento de > a > p" con un coste ener#tico unitario muc6o menor.%ste procedimiento se emplea actualmente para prote#er las estructuras ,ue 6an de,uedar a la intemperie" como !arolas sem'!oros" torres de alta tensin" 5eras 5allasprotectoras de las carreteras.

A.- 9BCUE#

%l n,uel es un metal de color blanco brillante" medianamente duro" tenaz" d$ctil maleable.

Uunto con el 6ierro el cobalto" !orma el #rupo de materiales !erroma#nticos. %s muresistente a la corrosin" tanto de los a#entes atmos!ricos" como de sustancias ,umicas.

A.1.- P#(&&(%9E'

Debido a su #ran resistencia a la corrosin" se emplea en la industria alimentarla en la,umica para el re5estimiento electroltico de c6apas de acero dulce. %ste mtodo se denominani,uelado.

ara 5ez se utiliza en estado puro. %s m's !recuente encontrarlo !ormando aleaciones con elcobre" el 6ierro" el cromo" el 5ol!ramio el man#aneso" a las ,ue con!iere un car'cter0no+idable.

.- M*9E'(%

%l ma#nesio es un metal de color blanco brillante" mu li#ero" blando" maleable poco d$ctil.%s inalterable en aire seco" pero la 6umedad pro5oca la aparicin de una capa de carbonatomu porosa ,ue no prote#e al metal" de modo ,ue" con el tiempo" lle#a a corroerse porcompleto.

Tiene #ran a!inidad por el o+#eno" con el ,ue reacciona de manera mu r'pida cuando est'

!inalmente pul5erizado.

.1.- P#(&&(%9E'#E&(%9E'DE#M*9E'(%

7u combustin casi e+plosi5a determin su utilizacin como !las6 de las anti#uas c'maras!oto#r'!icas. %n la actualidad" esta propiedad se emplea en l'mparas rel'mpa#o enpirotecnia.

7e utiliza como a#ente reductor para obtener otros metales" como el titanio" el circonio elt'ntalo el uranio" a partir de sus cloruros.

Por su densidad e+traordinariamente baa" !orma aleaciones ultrali#eras 8de densidad in!erior a


27/36

.>>> Q#m


28/36

.- #%' P#G'T(&%'

MTE$(#E' P#G'T(&%':Dentro de la #ran 5ariedad de materiales pl'sticos ,ue podemos encontrar en el

mercado" los ,ue se utilizan m's com$nmente en la !abricacin de tuberas son el

policloruro de 5inilo 8P()9" el polietileno 8P%9 el polipropileno 8PP9.)ada uno de estos materiales tienen unas caractersticas di!erenciadas" pero en#eneral todas las tuberas de materiales pl'sticos se caracterizan por,ue:

V 7on li#eras mu resistentes a los a#entes e+ternos 8sal5o a los 6idrocarburos" ,uepueden deteriorarlas9.V 7on aislantes trmicos elctricos.V 7on !'ciles de manipular" pudindose modelar soldar al aplicarles calor.V Tienen un interior mu liso" por lo ,ue pro5ocan pocas prdidas de presin di!cilmente se producen incrustaciones.V %stos tubos son mu resistentes a los materiales de obra tampoco se 5en a!ectados

por la corrosin" como ocurre con los materiales met'licos.

)omo incon5enientes" podemos resaltar los si#uientes:V %le5ado coe!iciente de dilatacin trmica.V Presin de trabao limitada a un m'+imo de bar.V %n5eecen en presencia del aire de la luz solar.

#os materiales plsticos ms usados son:

P?&7on tubos r#idos ,ue se presentan

comercialmente en barras de 6asta m"en una #ama de presiones ,ue 5a desdelos @ Q#cm a los / Q#cm.

Ja disponibles para este tipo dematerial #ran 5ariedad de accesorios.

4as uniones se realizan poracoplamiento mac6i6embrado unidomediante un pe#amento especial" ,ue!unde las super!icies.

7lo se usa en instalaciones de

a#ua !ra" pues con una temperatura de>?) pierde casi toda su resistencia9o se puede usar en instalaciones decale/accin ni &'.

P%#(ET(#E9%.%s parecido al P()" pero resiste meor la temperatura 6asta unos G>?).


29/36

7e presenta en tubos !le+ibles ,ue se pueden unir con acoplamientos el'sticos ocon accesorios prensados de latn. Tambin se une mediante !usin" con e,uipos ,uecalientan los dos e+tremos a unir" posteriormente al untarse" ,uedan soldados.

P%#(P$%P(#E9%:%s parecido al polietileno" pero

resiste meor las altas temperaturas.7e une mediante un

calentamiento" ,ue !unde el material.1o puede doblarse.

7u incon5eniente es ,ue tieneuna #ran dilatacin con la temperatura8una /> 5eces el cobre o acero9" por lo

,ue 6a ,ue ser cuidadoso con las!iaciones" deando 6ol#uras dilatadores.

7e !abrica en di'metrospe,ueos #randes.

%s un material barato" susaccesorios econmicos" pero elmontae mediante !usin es compleoen obra.

MU#T(&P:

%stas tuberas est'n compuestas de una capa interior de P%" otra capa deAluminio" una e+terior de P% o P().

%s mu resistente a temperatura presin. Puede doblarse !'cilmente conser5a la posicin.Presenta una dilatacin parecida al cobre. 7e !abrica en di'metros 6asta > mm.

7e une mediante accesorios de compresin 8press-!i!tin#9.7e usa en instalaciones de a#ua !ra" caliente" cale!accin suelo radiante.


30/36

%s un material mu barato" pero sus accesorios son caros. %l montae es mur'pido.


31/36


32/36


33/36


34/36


35/36


36/36

Documents

PMI Unidad 1 Materiales