Materiales ferrosos y no ferrosos

PROPIEDAD DE LOS MATERIALES
Profesor: MC. Alejandra Vázquez Luna
INSTITUTO TECNOLÓGICO DE COMITÁN
CAMPUS SAN CRISTÓBAL DE LAS CASAS
MATERIALES METÁLICOS

MATERIALES METÁLICOS
ÍNDICE
Los materiales metálicos
El hierro y el acero
Materiales metálicos no férricos
Fabricación con metales. Trazado y corte
Fabricación con metales. Deformación y arranque de viruta
Fabricación con metales. Uniones y acabados
Fabricación industrial con metales.

LOS MATERIALES METÁLICOS.
Generalidades
• Son aquellos que están compuestos básicamente por uno o
más metales. También pueden contener otros materiales
como el carbono.
• Los materiales metálicos cuyo
componente principal es el
hierro son llamados materiales
férricos. Son ejemplos de estos
el hierro y el acero.
• Los materiales metálicos
obtenidos a partir de otros
metales son llamados
materiales no férricos.
Hierro Acero
Cinc Cobre

Propiedades
• Los materiales metálicos:
• conducen bien el calor y la electricidad.
• Su aspecto presenta un cierto brillo.
• A temperatura ambiente suelen ser sólidos, excepto el mercurio.
• Funden a la temperatura que llamamos punto de fusión.
• Son maleables y dúctiles. Los que más el oro, la plata y el cobre.
Conductores Se funden Mercurio Oro nativo Plata nativa Cobre

Aleaciones
• Una aleación es un material metálico que se obtiene al fundir y
dejar que solidifique una mezcla de un metal con otros
materiales, casi siempre otros metales.
• El producto resultante tiene características metálicas y alguna
propiedad que no tenían los componentes por separado.
• El latón, por ejemplo, es una mezcla de cobre y cinc y resulta
más duro y con resistencia eléctrica.
Aleaciones Latón

Formas comerciales
• Formas comerciales más habituales de materiales metálicos son:
• Largos: barras cuadradas o redondas y alambres.
• Planos: superficies de diferentes espesores, las más finas se
denominan chapas.
• Perfiles: barras con formas especiales: en u, triangular, ...
• Lingotes: bloques obtenidos al vaciar metal líquido en un molde.
Largos Planos Perfiles Lingotes

Obtención
• Los metales no suelen aparecer puros, sino combinados con otros
elementos y formando minerales:
• La Minería se encarga de extraer minerales metálicos o menas.
• La Metalurgia trata de los metales elaborados y sus propiedades.
– Calcinación y tostación: es un proceso para obtener metales libres o puros
calentando las menas en hornos y eliminando los óxidos que se producen.
– Electrolisis: es un proceso para obtener metales libres fundiendo el mineral,
introduciendo en la fundición dos electrodos y haciendo circular una corriente
eléctrica de modo que el metal puro se deposita en un electrodo.
Minería Calcinador Nave de electrolisis

De uso frecuente en el aula taller
• En el aula taller suelen utilizar materiales metálicos ya sea en sus
formas comerciales o reciclándolos a partir de objetos fuera de
uso. Algunos de uso muy frecuente son:
Latas de latón Piezas de cobre Piezas de aluminio Piezas de acero

EL HIERRO Y EL ACERO.
La siderurgia
El proceso siderúrgico, a grandes rasgos, transcurre en las siguientes etapas.
1. Extracción del mineral
3. Calcinación
4. Separación de
Escoria y arrabio
5. B) Transformación del
arrabio en Hierro dulce o
fundición de hierro
5. A) Transformación
del arrabio en acero
2. Separación
de menas y
gangas

El hierro dulce
• Es hierro puro en un 99,9 % o más.
• Tiene pocas aplicaciones industriales y resulta muy difícil de
obtener.
• También se llama hierro forjado por que es muy dúctil y maleable.
• Se emplea en trabajos de forja y para construir electroimanes y
transformadores eléctricos.
Trabajo en forja Electroimán Transformador

Los aceros
• Los aceros son aleaciones de hierro y de carbono (entre el 0´03 y el 1´76 %) a
las que se añaden otros materiales (manganeso, níquel, titanio, etc.) según las
propiedades del tipo de acero que se desee lograr. Se aplican en muchos campos
industriales. Hay dos tipos de aceros:
– Aceros comunes. Hechos sólo con hierro y carbono. Son muy fáciles de soldar y poco resistentes
a la corrosión. Se emplean en estructuras, clavos, tornillos, herramientas, ...
– Aceros aleados. Hechos con hierro, carbono y otros elementos. Muy resistentes a la corrosión, al
desgaste y a las altas temperaturas. Se emplean para fabricar instrumentos y piezas especiales.
Acero común Aceros aleados

Las fundiciones
• Las fundiciones son aleaciones de hierro y carbono (entre el 1`76 y el 6´67 %) .
Al tener más carbono resisten mejor la corrosión y los cambios de temperatura.
Son fáciles de moldear y se emplean en la fabricación de piezas de gran tamaño.
Se clasifican en:
– Fundiciones ordinarias. Hechos sólo con hierro y carbono y alguna pequeña parte de otro
material. No se pueden trabajar en la forja.
– Fundiciones aleadas. Hechos con hierro, carbono y otros elementos con los cuales mejoran sus
propiedades.
Fabricados con fundición

MATERIALES METÁLICOS NO
FÉRRICOS
• Los materiales no férricos son más caros y difíciles de obtener que los férricos,
sin embargo presentan algunas propiedades que los hacen necesarios: son más
difíciles de oxidar, conducen mejor la electricidad y el calor, funden a
temperaturas más bajas, son más fáciles de mecanizar, etc. Se clasifican en:
– Metales pesados. Su densidad es igual o mayor a 5 Kg./dm3
. Entre ellos están el cobre, el plomo,
el cinc, el estaño, el níquel, el mercurio, el volframio, etc.
– Metales ligeros. Su densidad es entre 2 y 5 Kg./dm3
. Son ejemplos el aluminio y el titanio.
– Metales ultraligeros. Con densidad menor de 2 . El magnesio es el más utilizado en la industria.
Metales pesados.Cinc,
cobre, mercurio, volframio.
Metales ligeros.
Aluminio y titanio.
Metales ultraligeros.
Magnesio natural y elaborado

FÉRRICOS. El cobre
• El cobre es un metal de color rojo brillante, muy resistente a la corrosión,
conduce bien el calor y la electricidad, es muy dúctil y maleable. Se obtiene de
minerales como la cuprita, la calcopirita y la malaquita.
• Se ha usado desde la antigüedad para hacer armas, adornos, monedas, etc. Hoy se
usa en conductores eléctricos, alambiques, y conducciones de gas y agua, así
como otros usos en construcción. Sus aleaciones principales son:
– Los bronces. Aleaciones de cobre y estaño, tanto más duras cuanto más estaño contienen.
– Los latones. Aleaciones de cobre y cinc usadas para hacer canalizaciones, tornillos, válvulas de
gas y agua, bisagras, etc..
Minerales de cobre.
Cuprita, calcopirita y
malaquita.
Bronce. Latones.Cobre.

FÉRRICOS. El aluminio
• El aluminio es un metal de color plateado claro, es muy resistente a
la oxidación, ligero, buen conductor del calor y la electricidad y
fácil de mecanizar. Se obtiene de la bauxita.
• Se emplea en aleaciones ligeras, tan resistentes como el acero y
mucho menos pesadas. Con ellas se fabrican productos muy
variados, desde latas de refrescos como fuselajes de aviones,
ventanas, maquinaria, etc.
Bauxita.
Productos de aluminio.

FÉRRICOS. El estaño
• El estaño es un metal de aspecto blanco brillante, muy resistente al
aire, fácil de fundir y de trabajar. Es muy maleable en frío y en
caliente se torna quebradizo. Se obtiene de la casiterita.
• Se emplea, aleado con plomo o con plata, para soldadura blanda.
También para recubrir el hierro, obteniendo hojalata, y para recubrir
el cobre, pues al no ser tóxico puede usarse en instrumentos de
alimentación.
Casiterita. Productos de estaño, hojalata y
otras aleaciones.

FÉRRICOS. El cinc
• El cinc es un metal blando de color blanco azulado, resistente a la
intemperie. Se obtiene de la blenda.
• Se emplea en la fabricación de recipientes, canalones y planchas
para cubiertas. También para recubrir planchas de hierro por dos
procedimientos:
– Cincado. Introduciendo las piezas de hierro en un baño de cinc fundido.
– Galvanizado. Recubriendo las piezas de hierro por electrolisis.
Blenda.
Nave de cincado.
Chapa de hierro
galvanizado.

FABRICACIÓN CON METALES.
Trazado y corte 1.
• TRAZADO. Antes de fabricar una pieza hay que trazarla o
dibujarla, con las medidas del croquis, sobre el material de partida.
Se traza tratando de aprovechar el material disponible lo mejor posible. Para piezas
pequeñas se usarán retales. Las piezas grandes se dibujan lo más cerca posible de los
bordes para no desaprovechar mucho material.
Se traza con exactitud para fabricar la pieza correctamente.
Se emplean útiles de dibujo sobre metal como la escuadra, la punta de trazar, la regla y el
compás de puntas
Útiles de trazado sobre metales: compás, escuadra de 90º,
escuadra de 120º, punta, regla metálica.

Trazado y corte 2.
• CORTE. El corte de piezas metálicas se realiza con diferentes
herramientas, cada una de las cuales tiene su modo de uso.
Tijera de chapa. Sirve para cortar chapas finas de latón u hojalata.
Alicates. Empleados para cortar alambres no muy gruesos. Hay de diferentes tipos según
sea la forma de la punta: universales, de corte, planos, redondos, de punta curva, etc.
Tijera para chapa. Alicates: de corte, universal, de punta
curva, de punta redonda y de punta plana.

Trazado y corte 3
ASERRADO. El aserrado se realiza sobre alambres gruesos, varillas, chapas
gruesas, tubos, perfiles, etc. Se emplea la sierra de arco cuyas hojas son
intercambiables. Cuanto más duro es el metal a cortar tanto más finos deben
ser los dientes de la hoja que se emplee.
1º Se elige la hoja de
sierra adecuada. 2º Se sujeta la pieza
fuertemente.
3º Se sierra haciendo
presión al avanzar y
levantando al
retroceder, haciendo
movimientos largos y
manteniendo la sierra
perpendicular.
4º Para cortar chapas
se colocan entre dos
piezas de madera, que
se cortarán a la vez
que la chapa, para
evitar que ésta se
doble.
Para el aserrado se procede del siguiente modo:

Deformación y arranque de viruta 1.
DEFORMACIÓN. El trabajo por deformación se realiza con las herramientas y las técnicas adecuadas
al material que se esté trabajando. El trabajo con chapa exige siempre el uso de guantes para evitar
cortarse. Muchos alambres se pueden doblar con las manos, sin embargo los doblados de cierta
precisión otros deben hacerse con alicates. el uso de alicates.
Si la chapa no es muy
gruesa y se quiere
doblar en ángulo
diedro podemos
apoyarnos en el borde
de la mesa de trabajo.
Si se pretende que la
pieza se doble en
forma de u, redonda,
o de otra forma
particular debe usarse
un molde
Si la chapa es gruesa y se
desea doblar en ángulo
diedro debe usarse un
tornillo de banco para
sujetar, un taco para
amortiguar el golpe y un
martillo para golpear.
Para doblar chapas
gruesas con formas
especiales deben
usarse los moldes
sujetos al tornillo de
banco.

TALADRADO
Si la pieza a taladrar
es fina puede hacerse
con un punzón y un
martillo
Si la pieza es de
grosor considerable
será necesaria la
taladradora eléctrica
con broca para
metales. Para evitar
que la broca se
desplace al iniciar el
taladro se marcará el
centro con un
granete.
Para hacer taladros
perfectamente rectos e
usan soportes verticales
para la taladradora o bien
taladradoras de columna.

LIMADO. Es la técnica que se emplea para rematar los cortes de
las sierras, eliminar las rebabas, redondear cantos, aplanar o curvar
superficies. Se realiza con limas.
Las limas son herramientas de acero templado con estrías en su superficie.
Las limas son de formas muy variadas: planas, redondas, triangulares, cuadradas, etc.
Según la finura del trabajo a realizar las limas pueden tener el grano mayor o menor,
dando lugar a limas finas, medias y bastas.

Uniones y acabados 1.
UNIONES
FIJAS.
Remaches. Se usan para
unir superficies de poco
espesor. Son piezas
fabricadas con materiales
blandos y tenaces.
Soldadura blanda. Es la
unión realizada con estaño
fundido. Se puede unir
piezas de cobre, latón u
hojalata, pero no de aluminio
Pegado. Hay muchos tipos de
pegamentos, entre ellos está el
termofusible realizado
mediante barras aplicada con
una pistola que las funde

UNIONES DESMONTABLES.
Tornillos y tuercas. Los
hay con infinidad de formas
y tamaños. A veces se usan
con ellos arandelas que
consiguen que la unión es
más robusta.
Pasadores. Son piezas de
metal que fijan las piezas en
las que se colocan
atravesados. Los hay de
aletas, cónicos o bulones y
planos o chavetas.
ACABADOS.
Se usan para proteger de la humedad y de la consiguiente
corrosión. La aplicación de barnices o pinturas requiere el
alisado previo de la superficie.

LAS LLAVES FIJAS.
Las llaves fijas. Son herramientas que se emplean para apretar y aflojar tornillos y tuercas. Están formadas
por un mango y una o dos bocas. Sus formas dependen del uso para el que vayan a ser empleadas. Algunos
tipos son:
Llave en codo Llave en cruz
Llave fija Llaves allen
Llaves torx Llave en estrella Llave de tubo

FABRICACIÓN INDUSTRIAL CON
METALES. Por deformación 1.
Plegado. Se realiza en frío con máquinas plegadoras para obtener
chapas onduladas y algunos perfiles metálicos.
Embutición. Se realiza con embutidoras que son prensas con las que,
mediante un punzón o troquel, se da forma cóncava o hueca a una
chapa gruesa .
Estampación. Se realiza en frío dando forma a la pieza
presionándola entre dos moldes llamados estampas.
Forja. Se realiza en caliente dando forma a las piezas mediante
golpes con mazas y martillos.

METALES. Por deformación 2.
Trefilado. Se usa para obtener alambres y cables pasando un metal
por orificios cada vez más estrechos en unas máquinas llamadas
hileras.
Laminación. Se usa para obtener perfiles redondos , cuadrados o de
otras formas pasando el material en caliente por dos rodillos con la
forma adecuada. Los rodillos presionan y arrastran la barra de metal.
Extrusión. Se realiza empujando una masa plástica a través de una abertura que tiene una forma establecida. Así se
logran barras y perfiles de una forma similar al modo usado para hacer churros.

METALES. Por moldeo.
En el moldeo se calienta el material hasta fundirlo para verterlo después en un
molde que tiene la forma y el tamaño de la pieza que se desea fabricar.
El moldeo industrial logra temperaturas tan altas como para moldear piezas de acero
y otros metales, cosa que no se puede lograr en el moldeo artesanal.

METALES. Corte mecánico.
El corte por procedimientos mecánicos presenta dos variantes:
Por chorro de agua que usa un finísimo
chorro de agua proyectado a una presión
muy elevada. Se usa en alimentos
congelados y chapas muy finas.
Serrado que se lleva a cabo con sierras
de cinta o de disco accionadas por
máquinas especiales.

METALES. Corte térmico.
El corte por procedimientos térmicos presenta tres variantes:
Oxicorte se realiza con un soplete en el que
se queman un gas combustible y un chorro
de oxígeno.
Láser emplea un haz de luz muy
concentrada logrando cortes finísimos y
de gran precisión en cualquier material.
Por arco emplea el calor producido por
una corriente eléctrica muy elevada.

METALES. Mecanizado.
Los procesos con arranque de virutas también se llaman mecanizado podemos
encontrarnos con los siguientes procesos:
Taladrado es la
realización de orificios
mediante la taladradora
Fresado mediante una
fresadora se desplaza el
material horizontalmente
mientras la herramienta
que lo corta gira.
Torneado realiza piezas
cilíndricas o cónicas
mediante un torno que
trabaja de modo similar a la
fresadora
Lijado se realiza con una
lijadora que arranca
partículas muy pequeñas de
material logrando alisar así
su superficie
Rectificado es un acabado
y pulido que se realiza en
la rectificadora mediante
un disco abrasivo llamado
muela

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