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TEMA 5.- LOS METALES ESQUEMA - RESUMEN DEL TEMA 1.- CLASIFICACIÓN DE LOS METALES
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.
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
- 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).
- 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.
- LIMA : mango de madera o plástico y un cuerpo metálico estriado. Se limpian con un cepillo metálico
llamado carda.
Cambio de velocidades
Motor
Husillo
Carro principal y herramienta
Cabezal móvil
Refrigeración Plato
Motor
Cambio de velocidad
Carro principal
Husillo
Fresa
Bancada
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.