TEMA 2 - LOS METALES: TÉCNICAS Y HERRAMIENTAS

Introducción (Libro pág 58)

1. ¿Qué importancia tiene la Revolución Industrial en la historia de la Tecnología?

A partir de la revolución Industrial el acero se convierte en el material más ampliamente utilizado, principalmente en la construcción de máquinas y herramientas, sustituyendo a l piedra y a la madera.

2. Defina materia prima.

Las materias primas son recursos naturales (productos obtenidos directamente de la naturaleza) a partir de los cuales se extraen los materiales empleados en la industria.

3. Defina formas comerciales de un material. Un material transformado se fabrica siguiendo diferentes procesos, obteniendo en cada caso productos con una forma y dimensiones diferentes del mismo material. Cada una de estas formas diferentes del material, que es posible encontrar en el mercado, se denominan formas comerciales.

4. Nombre algunos tipos de formas comerciales.

Formas comerciales del acero:

� Barras � Chapas � Perfiles � Alambres � Tubos � Pletinas

Formas comerciales del plástico: Perfiles, láminas, tubos, …

5. ¿Qué inconveniente presentan, en general, los materiales ferrosos?

Diferentes inconvenientes en general:

� Se oxidan con facilidad. � Tienen un alto punto de fusión (temperatura de fusión). � Son difíciles de mecanizar (el mecanizado es un tipo de conformación en el que se

produce arranque de virutas, como por ejemplo el aserrado, limado, taladrado, … ) � Su conductividad eléctrica y térmica es baja comparada con la de otros metales.

Construcciones metálicas en acero Pletinas

Productos semi-elaborados

Perfiles laminados

Chapas

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Propiedades mecánicas de los materiales en general (Libro pág 59)

6. Defina dureza. Resistencia que presenta un material a ser rayado o penetrado. 7. ¿Cómo se cuantifica la dureza?

Mediante la escala de Mohs: Desde el 1 (material más blando, el talco) hasta el 10 (material más duro, el diamante).

8. ¿Cuál es el material más duro? Diamante (dureza 10)

9. Si descubrimos un material menos duro que el cuarzo, ¿qué dureza tendrá? Dureza 6 10. Defina elasticidad.

Capacidad que tienen los materiales para recuperar su forma original una vez que terminan las fuerzas que se le aplicaban.

11. Defina plasticidad.

Capacidad que tienen los materiales para adquirir deformaciones permanentes (sin recuperar su forma primitiva), cuando son deformados.

12. Defina tenacidad.

Resistencia que ofrece un cuerpo a esfuerzos lentos de deformación (sin llegar a romperse), para lo cual absorben una determinada cantidad de energía.

Una definición más intuitiva podría ser la siguiente: Resistencia que ofrece un cuerpo a los golpes, absorbiendo parte de la energía deformándose sin romperse.

13. ¿Que relación presenta la tenacidad y la fragilidad?

La fragilidad (facilidad que tienen los materiales para romperse) es la propiedad opuesta a la tenacidad.

14. Defina flexibilidad. Capacidad que tienen los materiales para doblarse sin llegar a romperse. 15. Defina maleabilidad.

Propiedad que tienen los materiales para ser transformados en láminas como consecuencia de un esfuerzo de compresión.

16. Defina ductilidad.

Propiedad que tienen los materiales para transformarse en hilos como consecuencia de un esfuerzo de tracción (al ser estirados).

17. Defina resistencia mecánica.

Resistencia que poseen los materiales para soportar esfuerzo mecánicos en general.

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Esfuerzos mecánicos (Libro págs 60-61)

18. Defina esfuerzo de tracción. Un objeto soporta un esfuerzo de tracción cuando recibe una o más fuerzas que tienden a estirarlo.

19. Defina esfuerzo de compresión. Un objeto soporta un esfuerzo de compresión cuando recibe

fuerzas que tienden a acortarlo o a aplastarlo.

20. Defina esfuerzo de flexión. Un objeto soporta un esfuerzo de flexión cuando recibe fuerzas que tienden a doblarlo, alargando unas fibras del objeto y acortando otras.

21. Defina esfuerzo de torsión. Un objeto soporta un esfuerzo de torsión cuando recibe fuerzas

que tienden a retorcerlo.

22. Defina esfuerzo de cortadura. Un objeto soporta un esfuerzo de cizalladura cuando recibe una o más fuerzas que tienden a cortarlo.

23. Realice un dibujo de cada uno de los esfuerzos.

Diferentes tipos de esfuerzos:

Esfuerzo de compresión

24. Ponga un ejemplo de cada uno de los esfuerzos.

���� Tracción: Cables que soportan esfuerzos, cuerdas de guitarra. ���� Compresión: Pilares de edificios o de puentes, patas de silla o de otros muebles, ... ���� Flexión: Vigas de edificios o de puentes, tableros de estanterías, de una mesa, … ���� Torsión: Destornillador, ejes de motor o de berbiquíes, brocas, … ���� Cortadura : Tornillos y alcayatas sobre pared, brazos-soportes de vigas, …

25. Explique el concepto de línea neutra.

En un esfuerzo de flexión, la línea neutra es el límite imaginario que delimita la zona del objeto que soporta un esfuerzo de tracción de la zona del objeto que soporta un esfuerzo de compresión.

Esfuerzo de Tracción

Esfuerzo de flexión

Esfuerzo de Torsión Esfuerzo de cortadura

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Presentación comercial de los materiales metálicos (Libro págs 61 y 62)

26. Nombre las formas comerciales más usuales de los aceros.

- Productos largos: Planchas y chapas - Productos largos:

a. Barras Cuadrada Rectangular (pletina) Redonda

b. Alambres

- Perfiles: I, L, H, U, T, Tubulares 27. Defina perfiles.

Perfil laminado: Objeto metálico semielaborado (utilizado en futuras construcciones metálicas) que se obtiene por laminación en frío o en caliente. ES siempre alargado, y puede tener diferentes formas al corte tales como I, L, U, etc.

Consideraciones generales sobre los metales (Libro págs 61-62)

28. ¿Cuál es el estado de agregación de los metales?

Los metales son elementos sólidos a temperatura ambiente, excepto el mercurio que es líquido.

29. Defina aleación.

Una aleación es una mezcla de un metal con otros elementos, que pueden ser metálicos o no.

30. ¿Cómo se clasifican los metales?

Metales férricos (contienen hierro) y metales no férricos (no contienen hierro).

31. ¿Qué diferencia hay entre metalurgia y siderurgia.

La metalurgia es una parte de la ciencia que estudia los materiales metálicos en general. La siderurgia es una rama de la metalurgia que estudia los materiales férricos (que contienen hierro) en particular.

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Metales ferrosos (Libro págs 63-64)

32. Nombre los metales ferrosos: Hierro puro, acero común, acero aleado, fundición.

33. Defina hierro puro: Material compuesto

mayoritariamente por metal de hierro, teniendo un contenido en carbono que no sobrepasa el 0,1%.

34. Diga el uso mas común del hierro puro: Construcción de electroimanes y por tanto de

máquinas eléctricas en general.

35. Defina acero: Aleación de hierro y carbono cuyo contenido en carbono está comprendido entre un 0,1% y un 2,1%.

36. Defina fundición: Son aleaciones de carbono con un contenido en carbono que oscila entre un

2,1% y un 6,7% 37. ¿Para qué se usan, fundamentalmente, las fundiciones? Para fabricación de piezas por moldeo

(algunas de gran tamaño), como radiadores de calefacción, calderas, carcasas de motor, etc.

38. Defina aceros aleados.

Son aceros que además de contener hierro y carbono tienen otros elementos en su composición (níquel, cromo, molibdeno, cobalto, … ) que permiten obtener mejores propiedades (dureza, resistencia mecánica, a la oxidación, al desgaste, a las altas temperaturas, etc.)

39. ¿Cuál es la composición del acero inoxidable? Hierro-carbono, cromo y níquel 40. ¿Qué se introduce en un alto horno? Mineral de hierro, piedra caliza y carbón de coque. 41. ¿Qué es el arrabio? Se trata del material fundido de hierro, bastante cargado de carbono, que

se obtiene al fundir las materias primas en un alto horno. 42. ¿Qué se hace con el arrabio para convertirlo en aceros o fundiciones?

El arrabio solidifica en forma de lingote. Posteriormente esos lingotes se vuelven a fundir para fabricar pieza de fundición. O bien se fabrican aceros haciendo fundir los lingotes de arrabio en hornos de afino (también llamados convertidores) donde se les reduce parte del carbono que contienen.

Electroimán: Núcleo de hierro puro

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Metales no ferrosos (Libro págs 64-72)

43. ¿Cuál es el criterio de clasificación de los metales no ferrosos. Por su peso o densidad. 44. ¿Cómo se clasifican los metales no ferrosos? Pesados, ligeros, ultraligeros. 45. ¿Cuál es la característica más significativa del cobre? Que se utiliza como conductor eléctrico. 46. ¿Cuál es el mineral más importante de donde se obtiene el cobre? Cuprita, calcopirita y

malaquita. 47. ¿Se oxida el cobre? Explíquelo. En contacto con la humedad se recubre de una capa verde que

lo protege de la oxidación. 48. ¿Cuáles son los 2 usos más familiares

del cobre? Conductores y aparatos eléctricos (bobinados). También en tuberías.

49. ¿Cuál es la característica más significativa del aluminio? Su baja densidad frente al resto de

metales. Decimos que es un material ligero. 50. ¿Cuál es el mineral más importante de donde se obtiene el aluminio? Bauxita. 51. ¿Se oxida el aluminio? Explíquelo. Su superficie externa se oxida con rapidez, formando una

fina capa que lo recubre e impide su oxidación interna. 52. ¿Cuáles son los 2 usos más familiares del aluminio?

o Edificación de estructuras y cerramientos domésticos: Ventanas, puertas, …

o Por su ligereza y resistencia y buen comportamiento frente a la oxidación es uno de los materiales más usados en construcción naval, en aeronáutica y cada vez más en material de transporte terrestre (trenes, coches, … )

53. ¿Cuál es la característica más significativa del

estaño? Por ser blando, también por su bajo punto (temperatura) de fusión: 232º C. 54. ¿Cuál es el mineral más importante de donde se obtiene el estaño? Casiterita. 55. ¿Qué es la hojalata? Chapa de acero recubierta con una tenue capa de estaño que protege al

material de la oxidación.

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Metales no ferrosos (Libro págs 64-72)

56. ¿Cuáles son los 2 usos más familiares del estaño?

o Por su bajo punto de fusión: En soldadura de componentes eléctricos y en soldadura de tuberías.

o Por su buen comportamiento frente a la oxidación: En la fabricación de hojalata.

o Destacamos un tercer uso de importancia: Formando parte de las aleaciones de bronce (cobre + estaño)

57. ¿Cuál es la característica más significativa del cinc? Es utilizado como protector. 58. ¿Cuál es el mineral más importante de donde se obtiene el cinc? Blenda. 59. ¿Qué es el galvanizado? Se trata de un proceso de fabricación que consiste en recubrirle

acero con una fina capa de cinc que lo protege de la oxidación. 60. ¿Cuáles son los 2 usos más familiares del estaño? Su uso principal es la fabricación de acero

galvanizado. También es utilizado en la fabricación de aleaciones metálicas entra la que destaca el Latón (cobre + cinc)

61. ¿Cuál es la característica más significativa del plomo? Su alta densidad, por lo que decimos

que es un material pesado. 62. ¿Cuál es el mineral más importante de donde se obtiene el plomo? De la galena. 63. ¿Qué es el saturnismo? Se trata de una intoxicación provocada por el plomo, cuando éste

penetra en el organismo humano, tanto adherido a la piel como a través del polvo o de vapores de plomo.

64. ¿Cuáles son los 2 usos más familiares del plomo?

Por su alta densidad: Como elemento protector en radiología (rayos X) y en centrales nucleares.

En forma de óxido de plomo se utiliza en pinturas protectoras (minio) de construcciones metálicas.

65. ¿Cuál es la característica más significativa del níquel? Su carácter inoxidable. 66. ¿Cuál es el mineral más importante de donde se obtiene el níquel? La niquelina.

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Metales no ferrosos (Libro págs 64-72) 67. ¿Qué es el niquelado? Es un tratamiento superficial. Consiste en recubrir una o varias piezas

de metal con una finísima capa de níquel, protegiéndolo así de la oxidación, y obteniéndose además un aspecto exterior más agradable y brillante.

68. ¿Cuáles son los 2 usos más familiares del níquel? Formando parte del acero inoxidable.

Formando parte de aleaciones de cobre, también para darle un carácter más inoxidable (por ejemplo en el caso de monedas).

69. ¿Cuál es la característica más significativa del cromo? Su dureza. 70. ¿Cuál es el mineral más importante de donde se obtiene el cromo? La cromita. 71. ¿Cuáles son los 2 usos más familiares del cromo? Formando parte del acero inoxidable.

Formando parte de otros aceros aleados, de gran dureza, alta resistencia mecánica y al choque; incluso superado el 25% de cromo el acero aleado resiste el calor y la acción de los agentes químicos.

72. ¿Cuál es la característica más significativa del titanio? Su resistencia. 73. ¿Cuál es el mineral más importante de donde se obtiene el titanio? El rutilo. 74. ¿Cuáles son los 2 usos más familiares del níquel? Como elemento aleante en los aceros y

aleaciones de cobre o de aluminio, mejorando de forma clara los productos obtenidos. Por su aspecto vistoso, por ser ligero e inalterable, se utiliza en objetos decorativos como relojes, y en recubrimientos exteriores de edificaciones, tales como el museo Guggenheim.

75. ¿Qué es el bronce? Aleación de cobre y estaño con un contenido mínimo de un 60% de cobre. 76. ¿Cuáles son los 2 usos más familiares del bronce?

Por su resistencia al desgaste se utiliza para fabricar tornillos sin fin, ruedas dentadas, cojinetes, válvulas, grifería, … y también hélices de barco (el bronce es utilizado en construcción naval por su resistencia a la oxidación y a la corrosión. Por su aspecto agradable el bronce se utiliza en objetos decorativos de todo tipo, por ejemplo estatuas.

77. ¿Qué es el latón? Es una aleación de cobre y cinc, con un contenido mínimo de 50% de cobre. 78. ¿Cuáles son los 2 usos más familiares del latón?

Considerado un “bronce de peores características” aunque más económico, el latón posee en muchos casos similar utilización a la del bronce: Grifos, válvulas, elementos decorativos como pomos de puertas o la bisutería de latón. Entre otros usos muy extendidos destacamos la tortillería de latón (por su buen comportamiento frente a la oxidación) y los casquillos de bombillas (por su buena conductividad eléctrica).

TEMA 2 - LOS METALES: TÉCNICAS Y HERRAMIENTAS

Herramientas y técnicas para trazar y marcar (Libro pág73)

79. Nombre los instrumentos básicos de trazado en metales. Punta de trazar, granete, regla metálica, compás de trazar.

80. Dibuje una punta de trazar. 81. Dibuje un granete. 82. Explique el marcado con granete. Con la punta de trazar señalar

previamente los puntos que se desean granetear. Después golpear sobre el granete (correctamente colocado sobre el punto) con un martillo. Se obtiene un punto con la profundidad deseada.

83. Dibuje el compás de puntas.

Compás de puntas

Herramientas y técnicas para cortar (Libro pág74)

84. ¿Con qué herramienta cortaría una chapa fina de metal? Dibújela. Con tijeras de chapa.

85. ¿Qué es una amoladora? Máquina manual provista de un disco abrasivo o metálico que gira a gran velocidad. Posee un término más común mente conocido: Máquina RADIAL.

86. Dibuje una sierra de arco.

Herramientas y técnicas para limar (Libro pág 75)

87. Dibuje una lima indicando sus partes. Cuerpo, cola o espiga, mango. Punta, cara.

88. Dibuje los distintos tipos de limas según su forma. Plana, de media caña, cuadrada, triangular, redonda, de cuchillo.

89. ¿Qué es y en qué se mide el tamaño de una lima? Es la medida o

longitud comercial. Coincide con la longitud de cuerpo de la lima.

Puntas de trazar Granete

Punta Cuerpo Cola o espiga

TEMA 2 - LOS METALES: TÉCNICAS Y HERRAMIENTAS

Herramientas y técnicas para taladrar (Libro pág 76)

90. ¿Por qué el cuerpo de las brocas posee forma de hélice? Para permitir la salida de viruta durante el proceso de taladrado.

91. ¿Qué velocidad de corte ha de tener la broca en una taladradora? Los metales blandos admiten velocidades rápidas y por tanto trabajar con menos tiempo. Los metales duros necesitan velocidades lentas para evitar el calentamiento excesivo y la rotura de la broca.

Medidas de protección y seguridad (Libro págs 77-78)

92. ¿Qué equipo de protección debe emplearse cuando hay un ruido excesivo? Cascos. 93. ¿Son las gafas protectoras muy importantes en el trabajo con metales? ¿Por qué?

Sí. Porque evitan el choque o impacto de partículas, chispas o fragmentos de metal contra los ojos. Buena parte de estos riesgos se producen durante operaciones de mecanizado.

94. ¿Son los guantes de protección muy importantes en el trabajo con metales? ¿Por qué? Sí. Porque evitan los cortes o pinchazos al manipular piezas metálicas, en especial aquellas que han sido mecanizadas.

(*) Mecanizado: Conformación del material mediante arranque de virutas, por ejemplo el aserrado y el taladrado.