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TECNOLOGAS 3ESO

UNIDAD 3: LOS METALES


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UNIDAD 3.- LOS METALESINDICE3.1. LOS METALES3.1.1. Metales frricos.

3.1.2. Metales no frricos.3.2. TRABAJO CON METALES EN EL TALLER3.3 TCNICAS PARA TRABAJAR LOS METALES

Los materiales metlicos los utiliza el ser humano desde tiempos prehistricos y estnpresentes en todas las actividades econmicas hoy en da.

Obtencin

Los metales son materiales que se obtienen a partir de minerales que forman parte de lasrocas. Por ejemplo, el metal hierro se extrae de minerales de hierro como la magnetita o lasiderita.

Los minerales, que se extraen de las minas, se componen de dos partes:

- MENA: es la parte til del mineral, de la que se extrae el metal.- GANGA: es la parte no til del mineral. Esta parte se desecha. La ganga debesepararse de la MENA.

La rama de la tcnica que el ser humano ha desarrollado para obtener el metal de losminerales se llama METALURGIA. Existe una rama de la metalurgia que trabaja slo conminerales de hierro que se llama SIDERURGIA.

TIPOS DE METALES:

Los Metales se pueden dividir en dos grandes grupos:

- Metales ferrosos: Son aquellos metales que contienen hierro como componenteprincipal. Entre estos estn

El hierro puroEl aceroLa fundicin

- Metales no ferrosos: Son aquellos metales que no contienen hierro o contienen muypoca cantidad de hierro. Hay muchos:

El cobreEl aluminio El bronce El cincEl plomo, etc

Hay un tipo de metales no ferrosos que destacan por su valor econmico, llamados metalesnobles, los cuales son: oro, plata y platino.

3.1.- LOS METALES

La mayora de los metales se encuentran en la naturaleza formandominerales. Su obtencin resulta costosa y complicada, pero de mucho inters,debido a sus importantes cualidades tcnicas. El proceso de extraccin ytransformacin de los metales se llama metalurgia.

Existe una gran variedad de materiales metlicos. Algunos se emplean en

estado casi puro, como la plata, el oro o el platino. La mayora de ellos, sinembargo, se combinan entre s o con otros elementos formando aleaciones conlas que se consigue ampliar y mejorar sus propiedades.


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PROPIEDADES

Entre sus propiedades cabe destacar las siguientes:

Brillo caracterstico.

Ms densos y pesados que otros materiales.

Gran resistencia mecnica. Soportan grandes esfuerzos, presiones y golpes.

Suelen ser tenaces, maleables y dctiles, por eso es fcil darles forma. Son buenos conductores de la electricidad.

Suelen ser slidosa temperatura ambiente, excepto elmercurio, que es lquido.

Todo metal tiene un punto de fusin, que es la temperatura a la cual elmetal pasa de slido a lquido.

Son maleables y dctiles:pueden deformarse para formar lminas yalambres sin sufrir roturas.

Oro, Plata y Bronce son los ms dctiles y maleables. Fragilidad:Es la facilidad con la que se rompe un metal cuando es golpeado.

Es lo contrario de tenacidad.

Elasticidad: Es la capacidad que tienen algunos metales de recuperar suforma inicial cuando finaliza la fuerza que lo ha deformado. Plasticidad: Losmetales tienen plasticidad cuando no son capaces de recuperar su formainicial al finalizar la fuerza que lo ha deformado. Lo contrario de plasticidades elasticidad.

Oxidacin: Es la facilidad con la que reaccionan el metal con el oxgeno delaire o del agua y cubrirse con una capa de xido. Los metlicos frricos se

oxidan con cierta facilidad, pero el oro apenas se oxida. Los metales se pueden reciclar:Es decir, que una vez desechados, se

pueden reutilizar ms adelante.

Los metales son materiales no renovables: Es decir, algn da, losmetales se agotarn, pues las minas agotarn sus reservas deminerales.

Algunos metales son txicos: Es decir, hacen dao a los seres vivos.Tenemos el caso del plomo y del mercurio.

Conductividad trmica:Es la capacidad que tienen los metales paraconducir el calor a travs de ellos. Todos los metales tienen buenaconductividad trmica.

Dilatacin y contraccin: Un metal se dilata cuando aumenta de tamao alaumentar la temperatura y se contrae cuando disminuye de tamao aldisminuir la temperatura.

Fusibilidad: Es la propiedad que tienen los materiales de fundirse, es decir,de pasar de estado slido a lquido cuando sube la temperatura. Todos losmetales tienen fusibildad.

Soldabilidad:Es la capacidad que tienen algunos metales de unirse a altastemperaturas.


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3.1.1.- LOS METALES FRRICOS

El metal ms empleado hoy en da es el hierro, pues es abundante y tienebuenas propiedades.

Los metales frricos ms importantes son:

Hierro puro: Que apenas es utilizado.

Acero: Es una aleacin de hierro y carbono (que no es un metal), demodo que el porcentaje de carbono es de menos de un 1,7%Fundicin: Es una aleacin de hierro y carbono, de modo que elporcentaje de carbono est entre un 1,7% y un 6,7%.

Fjate que el acero y la fundicin tienen los mismos componentes, pero la fundicintiene ms carbono que el acero.

Diferencias entre el carbono y la fundicin

1. La fundicin tiene ms carbono que el acero2. La fundicin es ms dura que el acero, es decir, es ms difcil de rayar.3. La fundicin es ms resistente a la oxidacin y al desgaste que el acero.4. La fundicin es muy frgil. Si se intenta deformar se fractura.

Aplicaciones de los metales ferrosos

METAL PROPIEDADES APLICACIONESHIERRO Buenas propiedades magnticas

Es frgil y difcil de mecanizarMquinas elctricas y transformadores.Componentes electrnicos

FUNDICIN Color negro, muy frgil y dura.Resistente a las vibraciones

Elementos con formas complicadas:radiadores antiguos, farolas, bolardo,tornillos de bancoBancadas de mquinas y motores.

ACERO Es el ms utilizado de los metalesBuenas propiedades mecnicasEs tenaz, maleable y dctil.Aleado con Cr y Ni conseguimosaceros inoxidables.Acero con Zn en su superficieAcero galvanizado

Perfiles de todo tipo: vigas, redondos,cuadrados, escuadras,Herramientas, patas de mesas y sillasdel aula.Vallas de proteccin de las carreteras.Estanteras.


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Cmo se obtiene acero

El proceso de obtencin del acero es un proceso siderrgico que consta de varios pasos.

1. Extraer de la mina el mineral de hierro

2. Se Lava y tritura el mineral para separar la mena de la ganga. La mena seaprovechar y la ganga se desecha.

3. Se mezcla la mena de hierro con carbn de coque y caliza y se introduce enel llamado alto horno a una temperatura de 1500 C. El carbn de coque hace decombustible y la caliza ayuda a fundir la mezcla. El alto horno mide ms de30 m de altura.

4. Del fondo del alto horno se obtiene un material lquido llamado arrabio, el cual tienemucho hierro. Aparte del arrabio sale otra sustancia que se desecha, llamada escoria.

El arrabio tiene un alto contenido en carbono que hayque eliminar. Esto se hace en unos recipientesllamados convertidores.

5. En los convertidores se introduce elarrabio y se inyecta oxgeno, para salir acero y msescoria que se desecha.

Esquema resumen de obtencin del hierro

Alto Horno

Entra mena de hierro + caliza + carbn de coqueSale: escoria y arrabio

En el convertidor

Entra: arrabio + oxgenoSale: Acero + escoria


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3.1.2.- METALES NO FERROSOS

METAL PROPIEDADES APLICACIONES

METALES

PESADOS

COBRECuprita

Blando, color rojizo y brillointensoAlta conductividad trmica yelctricaMaleable y dctilResistente a la corrosin

- Cables elctricos e hilos de telefona- Tuberas y calderas- Decoracin (arquitectura y bisutera)

LATN(Cu+Zn)

Color amarillentoAlta resistencia a la corrosin

- Tuberas, conexiones elctricas y llaves

BRONCE(Cu+ Sn)

Buena resistencia al desgaste y ala corrosin

- Campanas, estatuas y piezas de barcos

PLOMOGalena

Muy blando y pesado, de colorgris plateadoBuen conductor del calor y laelectricidad

Tiene plasticidad y es maleable

- Bateras y pilas- Protector contra radiaciones- Vidrio (aditivo para dar dureza)

ESTAO Muy blando, de color blancobrillanteMuy maleable y dctilNo se oxida a temperaturaambiente

- La hojalata (chapa de acero recubierta deestao)

- Soldadura blanda (aleado con plomo)

CINC Color gris azulado y brillanteFrgil en fro y de baja dureza

- Cubiertas de edificios y caeras- Protege el acero contra la corrosin

mediante el galvanizadoCROMO Color blanco brillante

Duro pero muy frgilResiste a la oxidacin

- Aceros inoxidables (con nquel)- Aceros para herramientas- Objetos decorativos (cromado)

NQUEL Color blanco brillanteDctil y maleableResiste a la oxidacin

- Aceros inoxidables (con cromo)- Recubrimiento de otros metales

(niquelado)

METAL PROPIEDADES APLICACIONES

METALES

LIG

EROS

ALUMINIOBauxita

Blando y de color blancoplateadoAlta conductividad trmica yelctrica

Alta maleabilidad y ductilidadAlta resistencia a la corrosin

- Lneas elctricas de ALTA TENSIN- Fabricacin de aviones, automviles y

bicicletas- Carpintera, tiles de cocina, botes de

bebida, etc

TITANIORutilo

Ligero, de color blancoplateado y brillanteMuy duro y resistente

- Industria aeroespacial- Prtesis dentales- Aceros muy duros

MAGANESIO Muy ligero y blando, de colorblanco brillanteMaleable y poco dctil

- Pirotecnia (reacciona con el oxgeno)- Aleaciones muy ligeras


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Aleaciones

Material metlico que se obtiene al fundir y dejar que se solidifique una mezcla de un metal conotros materiales (normalmente otros metales).

Latn = Cobre + CincMs dureza y resistencia elctrica que cada metal por separado.

Formas comerciales de los metalesLargosBarras de seccin cuadrada o circular. Si su dimetro es muy pequeo se llaman alambres.

PlanosSuperficies planas de distintos espesores. Si son delgados se llaman chapas.

PerfilesBarras con formas especiales: Forma en U, en T, triangular, etc.

LingotesBloques de metal que se obtienen vaciando el metal lquido en un molde.

3.2. TRABAJO CON METALES EN EL TALLER

MARCAR Y TRAZAR

Para trabajar sobre metales dndoles forma, tenemos que marcar las medidas utilizando para

ello una punta de trazar o un comps de puntas. Las medidas las tomaremos concualquier instrumento de medida (flexmetro, regla metlica, escuadra) y marcaremosayudndonos con la regla metlica o con la escuadra

CORTAR Y SERRAR

Para separar partes en piezas metlicas para dividirlas o darles forma utilizamos distintasherramientas segn el formato del metal.

Tijeras de chapa: las usamos para cortar chapa metlica delgada. Para aumentar lafuerza de corte sujetamos la tijera en el tornillo de banco. Tenemos unas tijerasespeciales para hacer cortes curvos. A la hora de cortar chapa metlica tendremos queutilizar guantes de proteccin.

Cizalla: es una mquina que permite cortar chapas de hasta 5mm y redondos dehasta 10mm.


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Sierra de arco: es una sierra cuya hoja tiene los dientes finos y permite cortarmetales macizos como varillas (redondo de mas de 3mm), pletinas (chapa de mas de

2mm de grosor), perfiles (barras metlicas con formas variadas, en ngulo, en T, enH)y tubos. Para cortar con ella realizaremos un movimiento rtmico con poca fuerzay utilizando toda la hoja para cortar. La sierra slo corta en el sentido de avance(carrera de avance) por lo que en el retroceso debemos poner menos fuerza.

Cortatubos: es una herramienta que sirve para cortar tubos (seccin circular yhuecos) de metales blandos.

Alicates de corte: son unos alicates de boca fuerte para cortar alambres de grosoresno muy grandes (no ms de 3mm).

TALADRAR

Para realizar perforaciones en metales utilizaremos una herramienta llamada broca. Lasmedidas de las brocas de metales aumentan en 0.5mm existiendo tambin brocas de muydiversas medidas. Para hacer girar las brocas se utilizan taladros entre los que encontramoslos manuales, los porttiles, los de batera y los de sobremesa.

El lugar a taladra estar marcado y realizaremos en el una pequea hendidura con ungranete para que la broca no resbale al penetrar en el metal. Si queremos que el acabado dela parte de detrs sea bueno, pondremos debajo de ella una madera vieja.En las operaciones de taladrado hay que tener en cuenta las siguientes medidas deseguridad: utilizar gafas de proteccin, sujetar las piezas fuertemente, no tener elementosque puedan ser atrapados por la mquina cuando gira (pelo suelto, pulseras, collares,mangas anchas).

DOBLAR Y CURVAR

Para doblar y curvar metales utilizaremos alicates con bocas especiales (de punta redonday de punta plana) o moldes para doblar o curvar. Si golpeamos un metal contra el molde, loharemos con un martillo que no deje marcas sobre l (de nailon o de madera). Enmomentos en los que sea necesario utilizar ms fuerza se utilizar un martillo de chapista(con bola en una punta que sirve para curvar chapas metlicas).


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LIMAR

La operacin de limado cosiste en separar partes de un metal por arranque de viruta con unaherramienta llamada lima. Las limas tienen el diente (picado) fino y su forma y tamao sonvariados. Las encontramos planas, de media caa, redondas, triangulares que sirven paraobtener formas diferentes en la pieza.

Despus de otras operaciones como el corte o el taladrado hay que eliminar las rebabas conuna lima.

SOLDAR

Se utiliza un soldador elctrico y el material de aportacin es una aleacinde estao y plomo. Se alcanza una temperatura de 400C. Se utilizanormalmente para unir componentes elctricos y electrnicos.

3.3 TCNICAS PARA TRABAJAR LOS METALES:

Para cortar, unir y dar forma a los metales se utilizan algunas de las herramientas que hemosvisto y otras tcnicas especficas.

Moldeo: Consiste en verter el metal fundido sobre un recipiente o molde que contiene el huecode objeto que deseamos, se solidifica al enfriar y se extrae la pieza.Forjado: consiste en dar forma al material calentado mediante un proceso de golpeteocontinuo.

Laminado: se hace pasar el material entre dos cilindros que consiguen dar le foma al materialobteniendo los perfiles metlicos.Troquelado: es una tcnica de corte en la que el til cortante posee una forma determinada.

Oxicorte: Se emplea calor y oxgeno elevando la temperatura del metal y un fino chorro de

oxgeno que produce la lnea de corte.Remachado: permite la unin de chapas por medio de remaches.Soldadura: consiste en la unin de piezas metlicas aplicando calor. En la soldadura blanda seutiliza un soldador elctrico y se suele utilizar el estao como metal de aportacin. En lasoldadura por arco se forma un arco elctrico entre dos electrodos alcanzando temperaturasmuy elevadas que funden las piezas a soldar por la zona de unin as como una varilla (metalde aportacin).

Fresado: la fresadora es una herramienta dotada de una fresa que tiene filos y que rotapermitiendo el mecanizado de de las superficies de las piezas.Torneado: las piezas que queremos conformar giran sobre su eje, mientras una herramienta

llamada torno, avanza y corta.


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CuestionesUNIDAD 3: LOS METALES

1. A partir de que materiales se obtienen los metales?

2. Partes del mineral metlico. En qu se diferencian?

3. En que se diferencia la siderurgia de la metalurgia?

4. En qu dos grupos se dividen los materiales metlicos?

5. Qu y cules son los metales nobles?

6. Qu es una aleacin? Ejemplo.

7. Cundo es dctil un metal? y cundo maleable?

8. Cmo se demuestra si un metal es ms duro que otro?

9. Por qu no es lo mismo duro que tenaz?

10. Por qu es elstico lo contrario de plstico?

11. Qu significa que todos los metales tienen buena conductividad elctrica?y qu tengan buena conductividad trmica?

12. Nombra un material que tenga fusibilidad y otro que no. Explica la eleccin de cada caso.

13. Por qu se oxida un metal?

14. Por qu no son renovables los metales?

15. Qu significa que se pueden reciclar los metales?

16. Nombra los metales ferrosos

17. Diferencias entre acero y fundicin.

18. Qu es un alto horno?

19. Cmo se separa la ganga de la MENA de hierro?

20. Qu productos entran en un alto horno? Cules salen?

21. Qu es un convertidor?

22. Qu productos entran en un convertidor? cules salen?

23. Indica con un esquema el proceso de obtencin del acero.


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24. Haz, en tu cuaderno, cuatro fichas de herramientas siguiendo el siguiente modelo:

NOMBRE:

DIBUJO O IMAGEN:

PARA QU SIRVE?

NORMAS DE USO Y SEGURIDAD:

OTRAS HERRAMIENTAS DEL MISMO GRUPO:

25. Haz un esquema de la clasificacin de metales que hemos visto a largo de la unidad.

26. Indica las aplicaciones de los siguientes metales.

METAL APLICACIONESACERO

ALUMINIO

COBRE

27.Trabajo de investigacin: Elige un metal de los estudiados en el tema y busca informacin

sobre l para responder a las siguientes cuestiones:

De dnde se obtiene? Cul es su punto de fusin? Qu objetos se fabrican con l?

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