TRABAJO TALLER (14 Y 16 DE ENERO)

Esta semana de trabajo a sido diferente a todas las anteriores. El primer día continuamos con nuestra parte de trabajo del proyecto Super7, continuamos dibujando y cortando las piezas pequeñas del chasis.

El jueves sin embargo fue diferente al resto de semanas que llevamos del curso ya que algunos compañeros tuvimos una jornada de limpieza y reorganización del taller, cambiamos la distribución del taller formando unas zonas de trabajo mas amplias y cómodas.

EL ACERO

¿Que es el acero?
Es una aleación de hierro con carbono, que varia entre un 0,03% y un 1,075% en peso de su composición, dependiendo del grado. Si la aleación posee una concentración de carbono mayor al 2,0% se producen fundiciones que, en oposición al acero, son mucho más frágiles y no es posible forjarlas sino que deben ser moldeadas.

Estas propiedades fisicas que vamos a poner a continucion son bastante genericas puesto que dependiendo de los procesos que haya sufrido ese acero en su produccion varian unas respecto de otras.
Su densidad media es de 7850 kg/m³. En función de la temperatura el acero se puede contraer, dilatar o fundir.
El punto de fusión del acero depende del tipo de aleación y los porcentajes deelementos aleantes. El de su componente principal, el hierro es de alrededor de 1.510 °C en estado puro, sin embargo el acero presenta frecuentemente temperaturas de fusión de alrededor de 1.375 °C, y en general la temperatura necesaria para la fusión aumenta a medida que se aumenta el porcentaje de carbono y de otros aleantes. Por otra parte el acero rápido funde a 1.650 °C. Su puntode ebullición es de alrededor de 3.000 °C. Es un material muy tenaz, especialmente en alguna de las aleaciones usadas para fabricar herramientas.
Relativamente dúctil. Con él se obtienen hilos delgados llamados alambres.
Es maleable. Se pueden obtener láminas delgadas llamadas hojalata. La hojalata es una lámina de acero, de entre 0,5 y 0,12 mm de espesor, recubierta, generalmente de forma electrolítica, por estaño.
Permite una buena mecanización en máquinas herramientas antes de recibir un tratamiento térmico.
Algunas composiciones y formas del acero mantienen mayor memoria, y se deforman al sobrepasar su límite elástico.
La dureza de los aceros varía entre la del hierro y la que se puede lograr mediante su aleación u otros procedimientos térmicos o químicos entre los cuales quizá el más conocido sea el templado del acero, aplicable a aceros con alto contenido en carbono, que permite, cuando es superficial, conservar un núcleo tenaz en la pieza que evite fracturas frágiles. Aceros típicos con un alto grado de dureza superficial son los que se emplean en las herramientas de mecanizado, denominados aceros rápidos que contienen cantidades significativas de cromo, wolframio, molibdeno y vanadio. Los ensayos tecnológicos para medir la dureza son Brinell, Vickers y Rockwell, entre otros.
Se puede soldar con facilidad.
La corrosión es la mayor desventaja de los aceros ya que el hierro se oxida con suma facilidad incrementando su volumen y provocando grietas superficiales que posibilitan el progreso de la oxidación hasta que se consume la pieza por completo. Tradicionalmente los aceros se han venido protegiendo mediante tratamientos superficiales diversos. Si bien existen aleaciones con resistencia a la corrosión mejorada como los aceros de construcción «corten» aptos para intemperie (en ciertos ambientes) o los aceros inoxidables.
Posee una alta conductividad eléctrica. Aunque depende de su composición es aproximadamente de 3 · 106 S/m. En las líneas aéreas de alta tensión se utilizan con frecuencia conductores de aluminio con alma de acero proporcionando éste último la resistencia mecánica necesaria para incrementar los vanos entre la torres y optimizar el coste de la instalación.
Se utiliza para la fabricación de imanes permanentes artificiales, ya que una pieza de acero imantada no pierde su imantación si no se la calienta hasta cierta temperatura. La magnetización artificial se hace por contacto, inducción o mediante procedimientos eléctricos. En lo que respecta al acero inoxidable, al acero inoxidable ferrítico sí se le pega el imán, pero al acero inoxidable austenítico no se le pega el imán ya que la fase del hierro conocida como austenita no es atraída por los imanes. Los aceros inoxidables contienen principalmente níquel y cromo en porcentajes del orden del 10% además de algunos aleantes en menor proporción.
Un aumento de la temperatura en un elemento de acero provoca un aumento en la longitud del mismo. Este aumento en la longitud puede valorarse por la expresión: δL = α δ t° L, siendo a el coeficiente de dilatación, que para el acero vale aproximadamente 1,2 · 10−5 (es decir α = 0,000012). Si existe libertad de dilatación no se plantean grandes problemas subsidiarios, pero si esta dilatación está impedida en mayor o menor grado por el resto de los componentes de la estructura, aparecen esfuerzos complementarios que hay que tener en cuenta. El acero se dilata y se contrae según un coeficiente de dilatación similar al coeficiente de dilatación del hormigón, por lo que resulta muy útil su uso simultáneo en la construcción, formando un material compuesto que se denomina hormigón armado. El acero da una falsa sensación de seguridad al ser incombustible, pero sus propiedades mecánicas fundamentales se ven gravemente afectadas por las altas temperaturas que pueden alcanzar los perfiles en el transcurso de un incendio.
Diagrama Hierro-Carbono:
El diagrama de equilibrio representa las transformaciones que sufren los aceros con la temperatura, admitiendo que el calentamiento de la mezcla se realiza muy lentamente de modo que los procesos de homogeneización tienen tiempo para completarse. Dicho diagrama se obtiene experimentalmente identificando los puntos crítos, temperaturas a las que se producen las sucesivas transformaciones por métodos diversos.

Eutéctico para una concentración de 4,3% de carbono y a 1130ºC. Por debajo de esa temperatura es imposible encontrar ninguna aleación en estado líquido, es el punto en que se produce el cambio de estado para una única temperatura, formándose el constituyente ledeburita, característica del eutéctico.
Eutectoide para una concentración de 0,89% de carbono y a 723ºC. Por debajo de esta temperatura es imposible encontrar austenita como microconstituyente de los aceros, en ese punto se forma el constituyente del eutectoide, que es la perlita.
Por encima de la línea de liquidus la aleación solo se encuentra en estado líquido.
Por debajo de la línea de solidus la aleación solo se encuentra en estado sólido.
Entre las líneas de liquidus y solidus la aleación se encuentra en una zona bifásica donde coexisten la fase líquida y la fase sólida, aunque con microconstituyentes diferentes liquido y austenita, a la izquierda del diagrama  y líquido y cementita la derecha del diagrama.
Aleantes del acero:
Aluminio: se usa en algunos aceros de nitruración al Cr-Al-Mo de alta dureza en concentraciones cercanas al 1% y en porcentajes inferiores al 0,008% como desoxidante en aceros de alta aleación.
Boro: en muy pequeñas cantidades (del 0,001 al 0,006%) aumenta la templabilidad sin reducir la maquinabilidad, pues se combina con el carbono para formar carburos proporcionando un revestimiento duro. Es usado en aceros de baja aleación en aplicaciones como cuchillas de arado y alambres de alta ductilidad y dureza superficial. Utilizado también como trampa de nitrógeno, especialmente en aceros para trefilación, para obtener valores de N menores a 80 ppm.


Acería. Nótese la tonalidad del vertido.
Cobalto: muy endurecedor. Disminuye la templabilidad. Mejora la resistencia y la dureza en caliente. Es un elemento poco habitual en los aceros. Aumenta las propiedades magnéticas de los aceros. Se usa en los aceros rápidos para herramientas y en aceros refractarios.
Cromo: Forma carburos muy duros y comunica al acero mayor dureza, resistencia y tenacidad a cualquier temperatura. Solo o aleado con otros elementos, mejora la resistencia a la corrosión. Aumenta la profundidad de penetración del endurecimiento por tratamiento termoquímico como la carburación o la nitruración. Se usa en aceros inoxidables, aceros para herramientas y refractarios. También se utiliza en revestimientos embellecedores o recubrimientos duros de gran resistencia al desgaste, como émbolos, ejes, etc.
Molibdeno: es un elemento habitual del acero y aumenta mucho la profundidad de endurecimiento de acero, así como su tenacidad. Los aceros inoxidables austeníticos contienen molibdeno para mejorar la resistencia a la corrosión.
Nitrógeno: se agrega a algunos aceros para promover la formación de austenita.
Níquel: es un elemento gammageno permitiendo una estructura austenítica a temperatura ambiente, que aumenta la tenacidad y resistencia al impacto. El níquel se utiliza mucho para producir acero inoxidable, porque aumenta la resistencia a la corrosión.
Plomo: el plomo no se combina con el acero, se encuentra en él en forma de pequeñísimos glóbulos, como si estuviese emulsionado, lo que favorece la fácil mecanización por arranque de viruta, (torneado, cepillado, taladrado, etc.) ya que el plomo es un buen lubricante de corte, el porcentaje oscila entre 0,15% y 0,30% debiendo limitarse el contenido de carbono a valores inferiores al 0,5% debido a que dificulta el templado y disminuye la tenacidad en caliente. Se añade a algunos aceros para mejorar mucho la maquinabilidad.
Silicio: aumenta moderadamente la templabilidad. Se usa como elemento desoxidante. Aumenta la resistencia de los aceros bajos en carbono.
Titanio: se usa para estabilizar y desoxidar el acero, mantiene estables las propiedades del acero a alta temperatura. Se utiliza su gran afinidad con el Carbono para evitar la formación de carburo de hierro al soldar acero.
Wolframio: también conocido como tungsteno. Forma con el hierro carburos muy complejos estables y durísimos, soportando bien altas temperaturas. En porcentajes del 14 al 18 %, proporciona aceros rápidos con los que es posible triplicar la velocidad de corte de los aceros al carbono para herramientas.
Vanadio: posee una enérgica acción desoxidante y forma carburos complejos con el hierro, que proporcionan al acero una buena resistencia a la fatiga, tracción y poder cortante en los aceros para herramientas.
Tratamientos termicos:
Temple:s un tratamiento térmico consistente en el rápido enfriamiento de la pieza para obtener determinadas propiedades de los materiales. Se evita que los procesos de baja temperatura, tales como transformaciones de fase, se produzcan al sólo proporcionar una estrecha ventana de tiempo en el que la reacción es a la vez favorable termodinámicamente y posible cinéticamente. Por ejemplo, se puede reducir la cristalización y por lo tanto aumentar la tenacidad. Es utilizado para endurecer el acero mediante la introducción de martensita , en cuyo caso el acero debe ser enfriado rápidamente a través de su punto eutectoide, la temperatura a la que la austenita se vuelve inestable.

Recocido: es un tratamiento térmico cuya finalidad es el ablandamiento, la recuperación de la estructura o la eliminación de tensiones internas generalmente en metales.
El recocido se realiza en tres etapas: primero se calienta el material hasta la temperatura de recocido, después se mantiene la temperatura durante un tiempo determinado. Por último se deja enfriar el material lentamente. Se deben preparar debidamente las piezas que se vayan a recocer. Se debe eliminar la herrumbre y el óxido.
hay tres tipos de recocido:
-Recocido de eliminación de tensiones: por medio de la deformación en frío se presentan tensiones en el material. Dichas tensiones pueden provocar deformaciones en las piezas, pero pueden eliminarse mediante un recocido calentando el metal entre 550 y 650ºC y manteniendo la temperatura durante 30-120 minutos. Después se refrigera de forma lenta.
-Recocido de ablandamiento: los materiales templados o ricos en carbono (sobre 0,9%) son difíciles de trabajar mediante arranque de viruta (torneado, fresado, etc) o mediante deformación en frío. Para ablandar el material puede hacerse un recocido. Se calienta la pieza entre 650 y 750ºC tras lo cual se mantiene la temperatura durante 3-4 horas antes de disminuir lentamente su temperatura. Es habitual mantener una subida y bajada alternativa de la temperatura en torno a los 723ºC.
-Recocido normal: Mediante el recocido normal se afina el grano de la estructura y se compensan las irregularidades de las piezas producidas por deformaciones, ya sea en caliente o en frío, tales como doblado, fundición, soldadura, etc. El procedimiento consiste en calentar a temperaturas entre 750 y 980ºC, conforme al contenido de carbono del material, tras lo que se mantiene la temperatura para después dejar enfriar lentamente al aire.

Revenido: es un tratamiento térmico cuya funcion es variar su dureza y cambiar su resistencia mecánica. El tratamiento de revenido consiste en calentar al acero seguido del normalizado o templado, a una temperatura menor al punto crítico, seguido de un enfriamiento controlado que puede ser rápido cuando se deseen resultados elevados en tenacidad, o lento, para reducir al máximo las tensiones térmicas que puedan causar deformaciones.

MATERIALES SINTETICOS

Los materiales sintéticos, son materiales que no se encuentran en la naturaleza, sino que han sido creados por el hombre artificialmente. El inicio de todo este mundo material comenzó en el año 1860 con la aparición del celuloide. Este material se creo a partir de la modificación química de las moléculas de celulosa que se encuentran en las plantas.Un gran problema de este material era su extremada inflamabilidad y sensibilidad a la luz.
En 1862, Alexander Parkes había creado un material duro que podía ser moldeado(parkesin). Primer material semi-sintético.
En 1906 Leo Hendrik Baekeland creo la Baquelita, un material sintético que al contrario de todos los plásticos  en vez de derretirse, se endurecía.
Después de la primera guerra mundial, se comenzó a crear materiales sintéticos derivados del petroleo.El polimetilo de metacrilato o mas llamado " plexiglas", fue uno de los materiales mas conocidos de la época.

Los diferentes procesos de obtención de estos materiales son los siguientes:
-Polimerizacion: Proceso mediante un catalizador, se unen varias moléculas individuales y homogéneas de un compuesto,denominado monomero, para formar un cadena de múltiples eslabones de este y obtener moléculas gigantes llamadas macreomoleculas.
Suele iniciarse añadiendo un acelerador de reacción normalmente peróxidos.El proceso de polimerizacion consta de tres fases:
  -Reacción de iniciación.
  -Crecimiento de la cadena.
  -Reacciones de cierre.
-Policondensacion: Por este método se obtiene el poliester y resinas fenolicas. Dos moléculas diferentes reaccionan entre si, dando lugar a uniones entre ellas que forma macromoleculas. Descubierto en 1910. Se obtienen materiales termoplasticos o termoestables.
-Poliadicion: Se obtiene productos con mejores propiedades físicas y mecánicas cuando se polimerizan simultáneamente dos o mas monomeros.
Clasificacion de estos materiales dentro de la automocion:
Termoplasticos: estan formados por macromoleculas no entrelazadas, son plásticos que a temperaturas relativamente altas se vuelven deformables o flexibles, se derrite cuando se calientan y se endurecen en un estado de transición vítrea cuando se enfrían lo suficiente.

Estos son algunos materiales termoplasticos:

-ABS ( acrilonitrilo-butadieno-estireno): Tiene buenas  propiedades en cuanto a rigidez, tenacidad, estabilidad dimensional , resistencia a los productos químicos y buena calidad de las superficies.Se usan en calandras y rejillas, estructuras del salpicadero.

-ALPHA ( abs- policarbonato): Presenta buenas propiedades mecánicas y térmicas  es rígido  resistente al impacto y con buena estabilidad dimensional. Se utiliza en spoilers, cantoneras, rejillas.

-PA ( poliamida): También conocida como nailon, se fabrica en varias densidades.Es tenaz, resistente al desgaste y a los disolventes usuales.

-PC( policarbonato): Materiales rígidos y duros con una excepcional resistencia al impacto.Son dimensionalmente estables, resistentes a la intemperie y al calor.Es combustible pero de carácter autoextingible. Se utiliza para revestimientos, paragolpes, interiores, pasos de ruedas, carenados de moto.

-PE (polietileno): Es el polimero de mayor producción  Es resistente a los productos químicos y a las levadas temperaturas, tiene una gran resistencia a la tracción y al impacto. Se utiliza para baterías, paragolpes, revestimientos.

-PP ( polipropileno): Tiene idénticas aplicaciones que el PE de alta densidad. Es buen aislante y muy resistente a la tracción y a la abrasión. 

-PP-EPDM ( etileno-propileno-dieno-monomero): Es elástico y absorbe con facilidad los impactos, es resistente a la temperatura y de buenas propiedades eléctricas. Se utiliza en paragolpes, revestimientos interiores y exteriores.

-PVC 8cloruro de polivinilo): Resistente a la intemperie y a la humedad, pero no a la temperatura, por lo que hay que añadirle diversos estabilizantes. Se utiliza en cables eléctricos, pisos de autocares.

Termoestables:

-GU-P ( resinas de poliester reforzadas con fibra de vidrio): Son materiales rigidos, ligeros y de buenas propiedades mecanicas. Se utiliza en portones, capos, carenados de motos.

-GFK (plasticos reforzados con fibra de vidrio): Presentan una estructura formada por una resina termoendurecible y fibras de vidrio. SE usan en paragolpes, salpicaderos.

-EP ( resina epoxi): Son materiales duros, resistentes a la corrosión y a los agentes químicos  no originan encogimiento. Se utiliza como adhesivo para los metales y para la mayoría de las resinas sintéticas.

Termoestables: son polímeros infusibles e insolubles. La razón esta en que las cadenas de estos materiales forman una red tridimensional espacial, entrelazándose con fuertes enlaces covalentes. Los plásticos termoestables poseen algunas propiedades ventajosas respecto a los termoplásticos. Por ejemplo, mejor resistencia al impacto, a los solventes, a la permeación de gases y a las temperaturas extremas. Entre las desventajas se encuentran, generalmente, la dificultad de procesamiento, la necesidad del curado, el carácter quebradizo del material (frágil) y el no presentar reforzamiento al someterlo a tensión.

Elastomeros: Son materiales macromoleculares, que ne un amplio margen de temperaturas, pueden sufrir, sin rotura, deformaciones considerables bajo la acción de fuerzas relativamente pequeñas y recuperar posteriormente su longitud primitiva. Podemos encontrar cauchos naturales y sintéticos , poliuretano.. Se utilizan en cantoneras, revestimientos interiores, asientos. 

MATERIALES METALICOS

Podemos encontrar varias formas de clasificar los metales, la de ferrosos-no ferrosos, negros-de color...

-Metales ferrosos son aquellos metales cuyo componente principal es el Hierro.

• El hierro es el material metálico mas utilizado hoy en día debido a que tanto la extracción como el proceso de obtención es relativamente barato. Siempre le encontraremos aleado con carbono, que dependiendo de su porcentaje tendremos un material u otro:

1. Acero: 0.1-1.76% de carbono, tiene una gran resistencia mecánica , es duro y se suelda con facilidad. En el automóvil le podemos encontrar en prácticamente toda la estructura del vehículo.
2. Acero inoxidable: formado por hierro, carbono, cromo y níquel, con estos otros metales obtenemos una gran resistencia a la corrosión. Se emplea en la fabricación de colectores.                       
3. Fundición: 1.76-6.67% de carbono, es un material muy frágil, poco dúctil y maleable, pero con una gran resistencia al desgaste. Lo encontramos en los bloques motor, en colectores de escape...

-Metales no ferrosos son todos aquellos materiales metálicos que no contienen hierro en su composición o que lo contienen en muy pequeñas cantidades. 

• Son aquellos que no contienen hierro o que de tenerlo es en un porcentaje minúsculo, los mas empleados son los siguientes:

1. Cobre: tiene una gran conductividad térmica y eléctrica, blando y de color rojizo. Cuando se oxida es recubierto por una pequeña capa de color verdoso. En el automóvil le podemos encontrar en el sistema eléctrico.                                                 
2. Latón: aleación de cobre y cinc, alta resistencia a la corrosión. Empleado para clavijas de conexión.
3. Bronce: aleación de cobre y estaño, debido a su gran resistencia al desgaste se emplea en lo sincronizadores de las cajas de cambio.              
4. Estaño: muy blando, poco dúctil y muy maleable. No se oxida a temperatura ambiente. Se emplea para la reparación de abollones en el área de carrocería.
5. Plomo: de color gris plateado, muy blando y pesado. En el automóvil se empleaba en la fabricación de baterías eléctricas para coches no híbridos.                                    
6. Aluminio: es de color blanco plateado con una gran resistencia a la corrosión. Es muy blando y posee una gran conductividad térmica y eléctrica. Podemos encontrarle en paneles de puertas o incluso algunos modelos su estructura es de aluminio.       

Otra clasificación que podemos hacer es la siguiente:

• Metales negros: se caracterizan por ser de un color gris oscuro, gran densidad, exceptuando a los metales alcalinos – férreos, alta temperatura de fusión y una dureza relativamente elevada. El metal más característico de este grupo es el hierro.

1. Metales Férreos: hierro, cobalto, níquel y el manganeso. El cobalto, el níquel y el manganeso se emplean frecuentemente como elementos de adición a las aleaciones de hierro y como base para las correspondientes aleaciones, de propiedades parecidas a los aceros de aleación.
2. Metales refractarios: la temperatura de fusión de estos metales es superior que la del hierro, superior a 1539 ºC. se utilizan como elementos de adición a los aceros de aleación y como base para las correspondientes aleaciones.
3. Metales uránicos: actínidos, que se utilizan principalmente en aleaciones para la energía atómica.
4. Metales Tierras Raras: se incluyen en esta categoría al lantano, cerio, neodimio, praseodimio y otros agrupados bajo la denominación de lantánidos, y el itrio y el escandio, semejantes a los primeros por sus propiedades. Estos metales poseen propiedades químicas muy próximas, pero sus propiedades físicas son bastante distintas (temperaturas de fusión y otras). Se añaden a las aleaciones de otros elementos. En condiciones naturales se encuentran juntos y, debido a las dificultades que hay para separarlos en elementos aislados, se utilizan generalmente como aleación mixta, llamada “misschmetall”, que contiene entre 40 - 45 % de Ce y un 45 -50% de todos los demás elementos de tierras raras. Como aleaciones mixtas deben considerarse también el ferrocerio (aleación de cerio y hierro con otras tierras raras), el didimio y otras. Los metales alcalinotérreos, en estado metálico libre no se utilizan, a excepción de algunos casos especiales.

• Metales de Color: suelen tener una coloración roja, amarilla o blanca característica. Poseen gran plasticidad, poca dureza, temperatura de fusión relativamente baja y en ellos es característica la ausencia de polimorfismo. El metal más representativo de este grupo es el cobre.

1. Metales Ligeros: caracterizados por una baja densidad, entre ellos se encuentran el Berilio, magnesio y aluminio.
3. Metales Nobles: los metales de esta categoría poseen gran resistencia a la corrosión y en ella se agrupan metales como la plata, el oro y metales del grupo del platino (platino, paladio, iridio, rodio, osmio, rutenio). A ellos puede agregarse el semidoble cobre.
4. Metales fácilmente fusibles; en esta categoría se encuentran el zinc, cadmio, mercurio, estaño, plomo, bismuto, talio, antimonio y los elementos con propiedades metálicas debilitadas como el galio y el germanio.

El enlace metálico es un enlace químico que mantiene unidos los átomos de los metales entre sí.

Estos átomos se agrupan de forma muy cercana unos a otros, lo que produce estructuras muy compactas. Se trata de líneas tridimensionales que adquieren estructuras como la hexagonal compacta, cúbica centrada en las caras o la cúbica centrada en el cuerpo.

En este tipo de estructura cada átomo metálico está dividido por otros doce átomos (seis en el mismo plano, tres por encima y tres por debajo). Además, debido a la baja electronegatividad que poseen los metales, los electrones de valencia son extraídos de sus orbitales. Este enlace sólo puede estar en sustancias en estado sólido.

Suelen ser sólidos a temperatura ambiente, excepto el mercurio, y tienen un punto de fusión alto.

Es un enlace fuerte, primario, que se forma entre elementos de la misma especie. Al estar los átomos tan cercanos unos de otros, interaccionan sus núcleos junto con sus nubes electrónicas, empaquetándose en las tres dimensiones, por lo que quedan los núcleos rodeados de tales nubes. Estos electrones libres son los responsables de que los metales presenten una elevada conductividad eléctrica y térmica, ya que estos se pueden mover con facilidad si se ponen en contacto con una fuente eléctrica.

Propiedades físicas de los metales:

Son materiales duros, dúctiles y maleables, es decir, se pueden hacer hilos y laminas finas con ellos, son muy buenos conductores de calor y de electricidad, poseen un brillo característico, son en su mayoría de color plateado. A temperatura ambiente a excepción del mercurio son sólidos, este en particular es liquido, tienen un punto de fusión muy alto en su mayoría, el estaño es una de las excepciones. Son tenaces, resisten bien los golpes.

Propiedades químicas de los metales:

Cuando se les mezcla con no metales forman sales, cuando entran en contacto con el oxigeno se les forman óxidos, ceden y reciben electrones de otros elementos para unirse internamente.

El oro, el platino o el iridio son metales que casi no reaccionan con nada.

En su ultima nivel de electrones solo poseen 1, 2 o 3 electrones.

A continuación vamos a ver de forma breve la historia de los metales en la humanidad.

La aparición de los metales en la humanidad esta caracterizado por el desarrollo de la metalurgia, aparecen antes del V milenio a.C. y al rededor del I en Europa.

Edad de cobre o calcolitico ( 4 ooo -3 ooo a.c ) 

El hombre prehistórico aprendió a usar el cobre el cual era fácil de obtener debido a sus presencia en la superficie terrestre mezclado con otros minerales (el hombre aprende el proceso de la metalurgia, a través de la experimentación o de la casualidad ,caída de cobre al fuego ).Asi construyo vasijas y arma cuyo uso combinaron con la piedra pulimentada.

-Invención de la metalurgia

-Desarrollo de la minería

El cobre, junto con el oro y la plata, es de los primeros metales utilizados en la Prehistoria

Edad de Bronce ( 3 000 - 1 500 a.c )

El bronces es resultado de la aleación de cobre (90%) + estaño (10%) aproximadamente , obteniéndose un metal mas duro y resistente

El bronce se origina en la actual Armenia, en torno al año 2800 a.C., pero tambien simultáneamente en la India, Irán, Sumeria y Egipto. Hacia el 2400 a.C. llega al Egeo y hacia el 1700 a.C. a Europa.

En Europa central se introdujo hacia el año 1800-1600 y se desarrolla hasta el 700 a.C. En este periodo se generalizan las construcciones megalíticas.

El mar Egeo es un área de intenso comercio del bronce.

Edad de Hierro (1 500 a.c )

Es el estadio en el desarrollo de una civilización en el que se descubre y populariza el uso del hierro como material para fabricar armas y herramientas.

En algunas sociedades antiguas, las tecnologías metalúrgicas necesarias para poder trabajar el hierro aparecieron de forma simultánea a otros cambios tecnológicos y culturales, incluyendo muchas veces cambios en la agricultura, las creencias religiosas y los estilos artísticos, aunque ese no ha sido siempre el caso.

El hierro le permitió al hombre dominar mejor el medio y ampliar su horizonte cultural.Los hititas fueron los primeros en usar el hierro

La oxidación es una reacción química donde un metal o un no metal cede electrones, y por tanto aumenta su estado de oxidación. La reacción química opuesta a la oxidación se conoce como reducción, es decir cuando una especie química acepta electrones. Estas dos reacciones siempre se dan juntas, es decir, cuando una sustancia se oxida, siempre es por la acción de otra que se reduce. Una cede electrones y la otra los acepta. El oxígeno es el mejor oxidante que existe debido a que la molécula es poco reactiva  y sin embargo es muy electronegativo, casi como el flúor.

Existen distintos tipos de oxidación:

Oxidación lenta: la que ocurre casi siempre en los metales a causa del agua o aire, causando su corrosión y pérdida de brillo y otras propiedades características de los metales, desprendiendo cantidades de calor inapreciables; al fundir un metal se acelera la oxidación, pero el calor proviene principalmente de la fuente que derritió el metal y no del proceso químico (una excepción sería el aluminio en la soldadura autógena).

Oxidación rápida: la que ocurre durante lo que ya sería la combustión, desprendiendo cantidades apreciables de calor, en forma de fuego, y ocurre principalmente en substancias que contienen carbono e hidrógeno, (Hidrocarburos)

La corrosión se define como el deterioro de un material a consecuencia de un ataque electroquímico por su entorno. De manera más general, puede entenderse como la tendencia general que tienen los materiales a buscar su forma más estable o de menor energía interna. Siempre que la corrosión esté originada por una reacción electroquímica, la velocidad a la que tiene lugar dependerá en alguna medida de la temperatura, de la salinidad del fluido en contacto con el metal y de las propiedades de los metales en cuestión. Otros materiales no metálicos también sufren corrosión mediante otros mecanismos. El proceso de corrosión es natural y espontáneo.

La corrosión es una reacción química en la que intervienen tres factores: la pieza manufacturada, el ambiente y el agua, o por medio de una reacción electroquímica.

TRABAJO EN EL TALLER:

Las practicas realizadas en el taller en este primer trimestre estan todas relacionadas con el proyecto de clase, SUPER7.
Los trabajos en el taller han consistido en la fabricacion de pequeñas piezas, para las que hemos tenido que trazar, cortar, limar y perforar.
Para medir los espesores de las chapas para cada una de las piezas nos hemos ayudado de un calibre.
Las herramientas empleadas para trazar las piezas han sido las siguientes:
-trazador
-regla metalica
-escuadra
-compas
-transportador de angulos
-rotulador permanente
Una vez trazadas las piezas procedemos a cortarlas con una rotaflex con disco de corte y para eliminar cualquier rebaba que pueda quedar en los bordes le pasamos una lima.
Los agujeros los hemos hecho con un taladro y brocas del diametro correspondiente

PROPIEDADES FISICAS-MECANICAS DE LOS MATERIALES

Las propiedades físicas las encontramos cuando estimulamos el material con electricidad, luz, calor... obteniendo de ellos unas características de elasticidad, conductividad (térmica, eléctrica), magnetismo. Estas características no se alteran por medio de otras fuerzas.
Las propiedades mecánicas son aquellas que presentan los sólidos cuando les aplicamos una fuerza.
Vamos a explicar distintos tipos de propiedades:
Plasticidad: es la propiedad mecánica de un material anelástico, natural, artificial, biológico o de otro tipo, de deformarse permanente e irreversiblemente cuando se encuentra sometido a tensiones por encima de su rango elástico, es decir, por encima de su límite elástico.
En los metales, la plasticidad se explica en términos de desplazamientos irreversibles de dislocaciones.

Elasticidad: es la propiedad mecánica de ciertos materiales de sufrir deformaciones reversibles cuando se encuentran sujetos a la acción de fuerzas exteriores y de recuperar la forma original si estas fuerzas exteriores se eliminan.
Dureza: es la oposición que ofrecen los materiales a alteraciones como la penetración, la abrasión, el rayado, la cortadura, las deformaciones permanentes; entre otras. También puede definirse como la cantidad de energía que absorbe un material ante un esfuerzo antes de romperse o deformarse.
La madera es un material muy facil de rayar, mientras que el vidrio es unos de los mas complicados.

Para la obencion de estos datos se realizan ensayos de dureza (brinel, rockwell, vickers son los mas habituales). Consiste en aplicar una fuerza a una probeta de material dejando una marca, que con una tabla y unos parametros determinan la dureza de cada material. La diferencia entre los distintos ensayos es la punta empleada y la forma de la huella que queda, en el ensayo brinell se emplea una bola de acero o carburo de wolframio, el ensayo rockwll utiliza un cono de diamante y en el ensayo vickers se emplea una piramide cuadrangular de diamante.

Resistencia: capacidad para resistir esfuerzos y fuerzas aplicadas sin romperse, adquirir deformaciones permanentes o deteriorarse de algún modo.
Un modelo de resistencia de materiales establece una relación entre las fuerzas aplicadas, también llamadas cargas o acciones, y los esfuerzos y desplazamientos inducidos por ellas. Generalmente las simplificaciones geométricas y las restricciones impuestas sobre el modo de aplicación de las cargas hacen que el campo de deformaciones y tensiones sean sencillos de calcular.
El hormigon es un material con una resistencia a la compresion muy alta.

Resiliencia: es la energía de deformación que puede ser recuperada de un cuerpo deformado cuando cesa el esfuerzo que causa la deformación. La resiliencia es igual al trabajo externo realizado para deformar un material hasta su límite elástico.
Para esto se emplea el pendulo de Charpy,  Son ensayos de impacto de una probeta entallada y ensayada a flexión en 3 puntos. El péndulo cae sobre el dorso de la probeta y la parte. La diferencia entre la altura inicial del péndulo y la final tras el impacto permite medir la energía absorbida en el proceso de fracturar la probeta. En estricto rigor se mide la energía absorbida en el área debajo de la curva de carga.

Fatiga: fenómeno por el cual la rotura de los materiales bajo cargas dinámicas cíclicas se produce más fácilmente que con cargas estáticas.

Conductividad electrica: a es la capacidad de un cuerpo de permitir el paso de la corriente eléctrica a
través de sí. También es definida como la propiedad natural característica de cada cuerpo que representa
la facilidad con la que los electrones (y huecos en el caso de los semiconductores) pueden pasar por él.
Varía con la temperatura. Es una de las características más importantes de los materiales.
 
La conductividad es la inversa de la resistividad y su unidad es el S/m
Conductividad térmica: es la capacidad de una sustancia de transferir la energía cinética de sus moléculas a otras moléculas adyacentes o a sustancias con las que no está en contacto.

Fragilidad: es la cualidad de los objetos y materiales de romperse con facilidad. Aunque técnicamente la fragilidad se define más propiamente como la capacidad de un material de fracturarse con escasa deformación.

Un material fragil también es un material duro, también esta relacionado con la tenacidad por medio del modulo de elasticidad, pero no quiere decir que por ser tenaz sea frágil.

Cohesión: es la oposición que tienen los átomos a separarse los unos de otros.
Ductilidad: es la capacidad que tiene un material para poder deformarse sin romperse obteniendo hilos fácilmente. El cobre es un material muy ductil.
 
Maleabilidad: es la capacidad que tiene un material para poder deformarse sin que se rompa pudiendo obtener laminas. El aluminio es un material muy maleable.

PROCESOS FABRILES

En esta entrada vamos a explicar los principales procedimientos fabriles utilizados para la producción de piezas:
Calderería: tiene como función principal la construcción de depósitos para almacenaje y transporte, todo tipo de construcción naval y estructuras metálicas.
El material mas común que se trabaja es el acero laminado y vigas de diferentes aleaciones. Para la elaborarlo la maquinaria empleada son cizallas, plegadoras, prensas de estampar y troquelar chapa y maquinas de rodillos...
Los operarios que vayan a realizar todas estas operaciones tienen que estar altamente cualificados para que la calidad obtenida de estos producctos sea la mejor posible.

La Torre Eiffel esta hecha por este proceso, así como petroleros... y en automoción la fabricación de depósitos.
Conformado en frío: la mayoría de los metales se trabajan a temperatura ambiente, aunque por el proceso de conformado se eleva la temperatura. El conformado en frió lo que hace es distorsionar el grano y reducirle de tamaño, mejora la resistencia, la maquinabilidad.
Para el trabajo en frió se requieren presiones mucho mayores que en el trabajo en caliente, ya que el metal permanece en estado rígido.
Por medio de este proceso están fabricados los tornillos.
Estampación: la estampación es un tipo de fabricación por el cual se somete un metal a una carga de compresión entre dos moldes. Esta carga puede ser aplicada de forma progresiva o por percusión. Los moldes son matrices de acero.
Si la temperatura del material a deformar es mayor que la temperatura de recristalizacion se trata de una estampación en caliente, mientras que si es inferior se trata de una estampación en frío.

Los principales procesos son:
-Troquelacion: realización de agujeros o cortes.
-Embutición: obtención de piezas huecas partiendo de una chapa plana.
-Curvado y plegado.
Por este proceso como vimos en la salida educativa que realizamos a Talleres ORAN, se obtienen aletas, paños de puertas...
Extrusión: es un proceso empleado para la fabricación de objetos con sección transversal fija. El material es obligado a pasar por un troquel con la forma deseada. Dos de sus principales ventajas son su habilidad para crear secciones transversales muy complejas y que se puede trabajar con materiales muy quebradizos. Puede ser continua, produciendo de manera "continua"o semicontiuna, ralizandose mas cortes.
Puede ser en frio o en caliente.
Los materiales mas empleados suelen ser metales, polímeros, cerámicos y productos alimentarios..

Las bigas de T están construidas por este procedimiento.
Forjado: este proceso se utiliza para dar forma y unas propiedades determinadas a los metales por medio de la aplicación de grandes presiones. Esta deformación se puede realizar por presión o por impacto.
Es un proceso de conformado en el que no se produce arranque de viruta, los principales tipos son:
-Forja libre
-Forja con estampa
-Recalcado
-Forjado isotérmico
En la actualidad las herramientas empleadas son mecánicas o hidráulicas, capaces de dar la presión necesaria y dar la forma correcta a la pieza.
Fundición: es un proceso de fabricación de piezas, normalmente metálicas, que consiste en fundir un material e introducirlo en un molde donde se solidifica.
El proceso mas común es la fundición en arena, un material refractario muy abundante en la naturaleza y que cuando se mezcla con arcilla, adquiere cohesión y moldeabilidad sin perder la permeabilidad. La fundición en arena consiste en colar un metal fundido en un molde de arena, dejarlo solidificar y posteriormente romper el molde para sacar la pieza.
Por este proceso se fabrican los piñones.

Inyección: el moldeo por inyección es un proceso semicontinuo que consiste en inyectar un polímero o un metal en estado fundido en un molde cerrado a presión y frio, en el interior del molde el material se solidifica. La pieza se obtiene abriendo el molde una vez el material del interior se haya secado por completo.
Es una tecnica muy empleada ya que se pueden fabricar objetos muy diferentes con ella.

Las piezas de LEGO o los Playmobil son fabricados por este proceso, aunque tambien encontramos piezas de automovil o de aviacion.
Laminado: es un proceso de conformacion plastica, en la cual el metal va de forma continua a traves de unos rodillos, es un proceso de deformacion volumetrica en el que se reduce el espesor inicial del material mediante fuerzas de compresion ejercidas por unos rodillos.

Este proceso requiere una gran inversion economica, por eso es empleado para realizar piezas que tengan una produccion de altas cantidades, laminas o placas y llantas con formas.
Los rodillos estan fabricados de materiales resistentes mecanicamente y al desgaste, normalmente son de fundicion y acero forjado, pero los rodillos de pequeño diametro se utiliza el carburo de tungsteno.

Mecanizado con arranque de viruta: el material es arrancado o cortado con una herramienta producciendo asi una viruta o desperdicio. La herramienta utilizada suele estar formada normalmente por una o varias cuchillas que eliminan pequeños cachos de material.
Este proceso fabril se utiliza para desbaste y acabados.

Las herramientas mas comunes son: taladro, limadora, mortajadora (elimina el material del interior de un agujero), cepilladora, torno y fresadora.

Sinterizado: es el tratamiento termico de un polvo o material compactado a una temperatura inferior a la de fusion de la mezcla, con esto se consigue un aumento de la fuerza y la resistencia de la pieza creando enlaces mas fuertes.
Este proceso tiene las ventajas de que la temperatura para obtener dichas piezas es relativamente baja, podemos obtener piezas definitivas y no se desperdicia el material ya que no genera residuos.
Por tanto es un proceso barato y rapido.
Las pastillas de freno estan fabricadas por este proceso.

 
Tratamientos termicos: son diversas operaciones de calentamiento y enfriamiento del material en condiciones controladas de temperatura, velocidad, presion...de los metales.
Con estos tratamientos conseguimos que su resistencia al desgaste aumente, que tenga una tenacidad mayor y que sea mucho mas comodo de mecanizar mediante el arranque de viruta.

Temple: Su finalidad es aumentar la dureza y la resistencia del acero. Para ello, se calienta el acero a una temperatura ligeramente más elevada que la crítica superior Ac (entre 900-950 °C) y se enfría luego más o menos rápidamente (según características de la pieza) en un medio como agua, aceite, etcétera.
Revenido: Sólo se aplica a aceros previamente templados, para disminuir ligeramente los efectos del temple, conservando parte de la dureza y aumentar la tenacidad. El revenido consigue disminuir la dureza y resistencia de los aceros templados, se eliminan las tensiones creadas en el temple y se mejora la tenacidad, dejando al acero con la dureza o resistencia deseada. Se distingue básicamente del temple en cuanto a temperatura máxima y velocidad de enfriamiento.
Recocido: Consiste básicamente en un calentamiento hasta la temperatura de austenización (800-925 °C) seguido de un enfriamiento lento. Con este tratamiento se logra aumentar la elasticidad, mientras que disminuye la dureza. También facilita el mecanizado de las piezas al homogeneizar la estructura, afinar el grano y ablandar el material, eliminando la acritud que produce el trabajo en frío y las tensiones internas.
Normalizado: Tiene por objetivo dejar un material en estado normal, es decir, ausencia de tensiones internas y con una distribución uniforme del carbono. Se suele emplear como tratamiento previo al temple y al revenido.
Trefilado: es una operación de conformación en frío consistente en la reducción de sección de un alambre o varilla haciéndolo pasar a través de un orificio cónico practicado en una herramienta llamada hilera o dado. Los materiales más empleados para su conformación mediante trefilado son el acero, el cobre, el aluminio y los latones, aunque puede aplicarse a cualquier metal o aleación dúctil.

Este proceso consta de cuatro pasos:
-Patentado: tratamiento térmico que consiste en calentar el alambre hasta 950 °C, y una vez alcanzada dicha temperatura; enfriarlo bruscamente en un baño de plomo a 500 °C. Este tratamiento tiene por objeto dar al alambre una estructura dúctil que permite el trefilado.
-Decapado: consiste en preparar y limpiar el material, eliminando el óxido que puede haberse formado en las superficies del material, en laminaciones anteriores. Normalmente se hace mediante ataques químicos y posteriormente se realiza una limpieza con agua a presión.
-Trefilado: los lubricantes y diferentes máquinas son los factores principales. Se suele utilizar de lubricantes la parafina y el grafito en solución coloidal o finamente dividido.
-Acabado: una vez que ya ha salido el material de la hilera, se le somete a operaciones de enderezamiento, eliminación de tensiones y, a veces, algunos tratamientos isotérmicos para conseguir mejoras en las características mecánicas del producto.