Unidad 2 Metales

U.D. 2 Los metales: técnicas y herramientas

UNIDAD 2. LOS METALES:
TÉCNICAS Y HERRAMIENTAS


2. Propiedades mecánicas de
los materiales y esfuerzos
que soportan.


2. Propiedades mecánicas de los
materiales
Dureza: Resistencia que ofrece un
material a ser rayado o penetrado.

Mat. duros: cromo, titanio, diamante.
Mat. blandos: aluminio, estaño.

Durómetro


materiales
Elasticidad: propiedad
que tienen los materiales
de deformarse,
recuperando su forma
original una vez
eliminado el esfuerzo.
Mat. elásticos: goma, caucho, acero, cobre en alambre.


materiales
Plasticidad: propiedad que
permite a los materiales ser
deformados
permanentemente (sin
recuperar su forma
original), cuando son
deformados.
Mat. plásticos: plomo, aluminio.


materiales
Tenacidad: resistencia que
ofrece un cuerpo a esfuerzos
lentos de deformación (sin
llegar a romperse), para ello
absorben una determinada
cantidad de energía.
Opuesto: fragilidad

Mat. tenaces: plata, oro.


materiales
Fragilidad: propiedad que
tienen los materiales para
romperse.
Opuesto: tenacidad

Mat. frágiles: fundición, cerámica, vidrio, algunos aceros
aleados.


materiales
Flexibilidad:
capacidad que tienen
los materiales para
doblarse sin llegar a
romperse.
Mat. flexibles: madera, plásticos en general.


materiales
Maleabilidad:
propiedad que tienen
los materiales para ser
transformados en
láminas por un esfuerzo
de compresión.
Mat. maleables: oro, plata, plomo.


materiales
Ductilidad: propiedad que tienen los
materiales para ser transformados en
hilos por un esfuerzo de tracción.

Mat. dúctiles: aluminio, cobre.


materiales
Resistencia mecánica:
es la resistencia que
poseen los materiales
para soportar esfuerzos
mecánicos en general.


3. Esfuerzos mecánicos a los que
pueden someterse los materiales
TRACCIÓN
Es el esfuerzo al que se ve sometido un material cuando se le
aplican dos fuerzas en la misma dirección y en sentido
contrario, provocando su alargamiento.

Ejemplos: alambre que sujeta una lámpara, cadena sujeta
una carga de una grúa, lanza de un remolque de un coche…


COMPRESIÓN
Es producido en el material al aplicar dos fuerzas con la
misma dirección y sentidos contrarios provocando un
abombamiento en su parte central y reduciendo su longitud
inicial.

Ejemplos: pata de una mesa, silla o banco, la columna de un
edificio…


FLEXIÓN
Es producido en el material al aplicar una fuerza centrada
entre dos apoyos resultando fuerzas a compresión
(acortamiento y arrugas) y tracción (alargamiento y brillo del
material).

Ejemplos: barra fija de un equilibrista, un trampolín de una
piscina…


TORSIÓN
Es un esfuerzo producido por retorcer o girar un material
sobre sí mismo, ejerciéndose en sus dos pares de giro en
sentido contrario.

Ejemplos: el pomo de la puerta, en una tuerca al aflojarla…


CORTADURA
Es producido en el material al aplicar dos fuerzas en la
misma dirección y sentido contrario desplazados una
pequeña distancia. Se produce un corte del material

Ejemplos: los tirafondos que sujetan las bisagras de una
puerta, el remache que sujeta dos chapas…


CONCEPTO DE TENSIÓN
σ=F/S
σ -> Tensión [Kgf/m2], F-> Fuerza [Kgf] y S-> Sección[m2]
Ejemplo: Determina la fuerza de extensión de una varilla cilíndrica de hierro de 2
cm de diámetro, si el valor de la tensión a la que está sometida la barra es σ =
1.400 kgf/cm2.
Al tratarse de una varilla cilíndrica de 2 cm de diámetro (radio 1 cm), su sección
será:
S = π x r2 = π x 12 cm2 = 3,14 cm2
La fuerza (F) de extensión de la varilla será, por tanto:
F = σ x S = 1.400 kgf/cm2 x 3,14 cm2 = 4.398 kgf


4. Presentación comercial de
los metales


4. Presentación comercial de los
metales
Productos planos: Son planchas o chapas de secciones
y longitudes variables

Ejemplo 2 m x 1 m o 3 m x 3 m,
con espesores de 0,5 mm a 3 mm.


metales
Productos largos: Son barras de distintos tipos de
sección obtenidas por laminación en frío o caliente.
Si la sección es pequeña y tienen gran longitud se
denomina alambre o alambrón.

b

e

f

a

c

d

El alambre se obtiene en calibres de 0,5 a 6,5 mm de
diámetro.


metales
Perfiles: Son de formas variadas y se obtienen por
laminación en frío o caliente.
Su longitud es variable y sus aplicaciones están
centradas en la construcción en general.

Ejemplos: estructuras de puentes y edificios, estanterías, grúas,
bancos de trabajo, mobiliario, conducciones…


metales
Perfiles normalizados:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.

Angular de lados iguales (L).
Angular de lados desiguales (L).
Angular en I (viga en I).
Angular de alas anchas (H)
o doble T.
Angular en U.
Angular en T.
Angular agujereado.
Tubular
(tubos, redondo, cuadrado y perfilado).


5. Materiales de uso técnico:
Metales


5. Materiales de uso técnico: metales
Metalurgia: Es la parte de la ciencia que estudia
los materiales metálicos en general.
Siderurgia: Es una rama de la metalurgia que
estudia el hierro en particular.


Los metales son elementos sólidos a
temperatura ambiente (salvo el mercurio que es
líquido).
Pueden emplearse en estado puro o en forma
de aleaciones. Una aleación es una mezcla de
un metal con otros elementos, que pueden ser
metálicos o no.


Clasificación de los metales
• Metales férricos (o ferrosos).
Ejemplos: hierro, acero y fundiciones.
• Metales no férricos (o no ferrosos).
Ejemplos: cobre, aluminio, plomo,
estaño y cinc.


Productos siderúrgicos
• Hierro.
• Acero.
• Funciones.


El hierro (símbolo químico: Fe)
• Es un metal útil por excelencia y trabajado desde la
antigüedad.
• Se encuentra abundantemente en la naturaleza.
• Es blando, dúctil y maleable.
• Punto de fusión 1538º C.
• Antes de fundirse, se reblandece y puede trabajarse
fácilmente en caliente.
• Conduce bien la electricidad y se imanta con facilidad.
• No suele tener aplicaciones especiales.


Proceso siderúrgico
Consiste en una serie de operaciones que van
desde la extracción del mineral hierro (mina)
hasta su posterior afino y transformación en
productos comerciales.


Carbón
Mineral de
hierro

Caliza

Altos hornos

Horno convertidor

Cuchara de fundición

Torpedos de fundición


Proceso siderúrgico

En primer lugar, y con el fin de eliminar las impurezas, el mineral de hierro se
lava y se somete a procesos de trituración y cribado. Con ello, se logra separar
la ganga de la mena.
A continuación, se mezcla el mineral de hierro (mena) con carbón y caliza y se
introduce en un alto horno a más de 1500 ºC. Así se obtiene el arrabio, que
es mineral de hierro fundido con carbono y otras impurezas.
El arrabio obtenido es sometido a procesos posteriores con objeto de reducir
el porcentaje de carbono, eliminar impurezas y ajustar la composición del
acero, añadiendo los elementos que procedan en cada caso: cromo, níquel,
manganeso...
En la siguiente imagen se esquematiza el proceso de obtención del arrabio en
un alto horno.


Caliza

(Hierro
colado)


Metales ferrosos
• Hierro puro (C < 0,1%):
 Difícil de obtener y presenta bajas propiedades
mecánicas.
 Se utiliza en construcción de núcleos de
electroimánes y máquinas eléctricas en general.


Metales ferrosos
• Acero (0,1 < C < 2,1%):
 La aleación que únicamente contiene hierro y
carbono se conoce como acero común.
 Se utiliza para fabricar alambres, chapas, piezas y
elementos de máquinas, herramientas, tornillos,
vigas…


Metales ferrosos
• Fundiciones (2,1 < C < 6,7%):
 Se diferencian de los aceros en que son más duras
pero más frágiles, resisten mejor la corrosión y
además funden más fácilmente.
 Se utiliza para fabricar piezas por moldeo:
radiadores, calderas de calefacción, carcasas de
motores de automóvil…


Metales ferrosos
• Aceros aleados:
 Son aceros que además de contener hierro y
carbono, tienen otros elementos: níquel, cromo,
magnesio, cobalto…
 Se utilizan para cuberterías, baterías de cocina,
herramientas…


Metales no ferrosos
• Los materiales no ferrosos poseen cualidades mecánicas,
físicas y tecnológicas que no poseen los materiales ferrosos y
que los hacen más aptos para las aplicaciones industriales en
general.
• Cualidades que diferencian a los metales no ferrosos de los
ferrosos:
 Resistencia a la corrosión.
 Menor peso.
 Resistencia al desgaste.
 Resistencia a las altas temperaturas.
 Resistencia mecánica.
 Buena conductividad térmica y eléctrica.


Metales no ferrosos
• Clasificación en función de su densidad (ρ)


Metales no ferrosos
• El cobre:

• Color rojizo
• Excelente conductor térmico y eléctrico
• Resistente a la corrosión (fuego y
aire seco)
• Fácil de soldar (estañado)
• Muy dúctil y maleable

• El aluminio:

• Color blanco brillante (plata)
• Ligero con buena resistencia
• No tóxico
• Barato
• “No se oxida”


Metales no ferrosos
• El estaño:

• Color blanco azulado y brillante
• Blando
• Resistente a la corrosión
• Bajo punto de fusión

• El cinc:

• Color blanco
• Muy resistente a la corrosión


Metales no ferrosos
• El plomo:

• Color gris
• Muy blando
• Punto de fusión bajo
• Dúctil y maleable
• Muy tóxico

• El níquel:

• Color gris claro brillante
• Inoxidable
• Dúctil y maleable
• Difícil de soldar


Metales no ferrosos
• El cromo:

• Color gris brillante
• Resistente al calor
• Duro, frágil y relativamente dúctil
• Resistente a la corrosión
• Acero, cromo y níquel forman
los aceros inoxidables

• El titanio:

• Muy caro
• Ligero y muy resistente
• Biocompatible


Metales no ferrosos
• Aleaciones de cobre:
• Bronces (cobre + estaño)

• Color amarillo oscuro
•Más resistente que el latón
•Muy resistente a la corrosión
•Buena sonoridad
•Muy fluido cuando se funde, así se
pueden moldear piezas complicadas.

• Latones (cobre + cinc)

• Color amarillo
• Muy dúctil y maleable
• Buena resistencia a la tracción


Monedas euro


6. Herramientas y técnicas para trazar y marcar

Para trazar y marcar
Trazar y marcar son operaciones que ayudan a realizar mejor el
mecanizado posterior.
• Punta de trazar
Varilla de acero terminada en punta cónica templada
y muy afilada cuyo objeto es el trazado.

• Compases para trazar en metales
El compás de puntas permite trazar circunferencias,
arcos…

• Granete
Dedicado a reforzar o confirmar los trazos hechos
sobre la pieza con la punta de trazar o compás.

• Regla metálica
Medir, dibujar y guía para cortar


7. Herramientas y técnicas para cortar metales

Para cortar metales
El proceso de corte puede hacerse de forma manual o de forma
mecánica. Previamente se debe medir y trazar.
• Tijera
Las tijeras de metal se usan para materiales blandos,
pelar cablecillos o cortar chapas.

• Cortatubos
Se utiliza para cortar tubos de cobre (climatización,
gas, fontanería…).

• Amoladora

Máquina manual con disco abrasivo o metálico que
Gira a gran velocidad y produce corte eliminando
pequeñas porciones de metal en forma de chispas.


7. Herramientas y técnicas para cortar metales

Para cortar metales
• Sierra
Existen sierras manuales y sierras eléctricas.

Se definen por: longitud, anchura, espesor y paso de sus dientes.
La hoja es una lámina flexible provista de unos dientes triangulares.
En el caso de la sierra manual, el arco sobre el que se fija la sierra es de acero
y provista de un tensor.
El proceso:
 Elección de la sierra
 Fijación de la pieza
 Definición de la posición de aserrado
 Proceso de corte


8. Herramientas y técnicas para limar

Para limar metales
El limado permite dar forma a una pieza, para desprender
pequeñas porciones de material sobrante (limaduras).
• Lima
Es una barra de acero templado con una superficie
rugosa que permite eliminar material sobrante y
dar forma a piezas.
Consta de mango, espiga, cuerpo, punta y cara.
Los elementos característicos de una lima son:
la forma, el tamaño y el picado (rugosidad).
El proceso:
 Sujeción de la pieza
 Desbastado
 Sujeción de la lima
 Pulido
 Posición de trabajo

•Escofina


9. Herramientas y técnicas para taladrar

Para taladrar metales
El taladrado es la operación que nos permite hacer agujeros
cilíndricos o cónicos, por medido de una herramienta de dos filos
llamada broca.
• La broca
La broca helicoidal es la herramienta más utilizada en el taladrado. Es una
herramienta cilíndrica dotada de dos filos frontales y dos ranuras que la
envuelven en forma de hélice a lo largo de su superficie lateral (permite la
salida de la viruta arrancada).
La herramienta hace dos movimientos simultáneos: corte y avance.


9. Herramientas y técnicas para taladrar

Para taladrar metales
El taladro
Es la máquina que proporciona a la broca los movimientos y energía
necesarios para conseguir agujeros de dimensiones y diámetros deseados.
Su velocidad se elige según el tipo de material a taladrar:
 Metales blandos: velocidad rápida (poca resistencia).
 Metales duros: velocidad lenta (mucha resistencia).
El proceso:
 Preparar la pieza
 Sujetar la pieza
 Centrar la broca
 Taladrado
 Verificar el agujero


10. Equipos de protección y seguridad en el trabajo

EPIs (Equipos de Protección Individual)
Cascos
En ambientes ruidosos se utilizarán protectores
para los oídos que permitan eliminar o mitigar
ruidos (cortes con sierras de cinta, amoladoras…).
En trabajos normales, libres de ruido, no será necesario su uso.

Gafas protectoras
Son medios de protección de los ojos contra objetos que
puedan saltar al esmerilar, taladrar… Evitan el choque o
impacto de partículas, chispas, fragmentos de metal…,
contra los ojos.
Guantes de protección
Se usarán en las piezas que hayan sido cortadas, emeriladas,
taladradas, cinceladas…, pueden quedar restos de metal
formando aristas vivas cortantes.


11. Medidas de seguridad en el manejo de herramientas

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