anexo tecnologia materiales informe 5

Tecnología de materiales

Fredy Apaza Ccallata C2 “E”

Los metales no ferrosos, ordenados de mayor a menor utilización, son:

cobre aluminio estaño cinc níquel cromo titanio magnesio

Distintos metales no ferrosos

Cobre

Propiedades

Densidad: 8,90 kg/dm3.

Punto de fusión: 1083 °C

Resistividad: 0,017 W·mm2/m.

Resistencia a la tracción 18 kg/mm2.

Alargamiento: 20%.

Características

Es muy dúctil (se obtienen hilos muy finos) y maleables (pueden formarse láminas hasta de

0,02 mm de espesor).

Posee una alta conductividad eléctrica y térmica.

Oxidación superficial (verde)

Cobre



Aluminio

Propiedades

Densidad: 2,7 kg/dm3

Punto de fusión: 660 °C.


Resistencia a la tracción: 10 - 20Kg/mm2

Alargamiento: 50%

Características

Es el metal más abundante en la naturaleza. Se encuentra como componente de arcillas,

esquistos, feldespatos, pizarras y rocas graníticas.

No se encuentra en la naturaleza en estado corriente, sino combinado con el oxígeno y

otros elementos.

El mineral del que se obtiene el aluminio se llama bauxita Al2O3- 2H2O, que está

compuesto por alúmina y es de color rojizo.

Es muy ligero e inoxidable al aire, pues forma una película muy fina de óxido de aluminio

(Al2O3) que lo protege.

Es buen conductor de la electricidad y del calor. Se suele emplear en conducciones

eléctricas (cables de alta tensión) por su bajo peso.

Estaño

Características

El estaño puro tiene un color muy brillante.

A temperatura ambiente se oxida perdiendo el brillo exterior, es muy maleable y

blando, y pueden obtenerse hojas de papel de estaño de algunas décimas de milímetro

de espesor.

En caliente es frágil y quebradizo.

Por debajo de -18°C empieza a descomponerse y a convertirse en un polvo gris. A este

proceso se le conoce como enfermedad o peste del estaño.

Cuando se dobla se oye un crujido denominado grito del estaño.



Cinc

Propiedades


Punto de fusión: 419°C

Resistividad: 0,057 W·mm2/m

Resistencia a la tracción:

Piezas moldeadas: 3 kg/mm2.

Piezas forjadas: 20 kg/mm2.

Alargamiento: 20%.

Características

Color blanco azulado.

Es muy resistente a la oxidación y corrosión en el aire y en el agua, pero poco

resistente al ataque de ácidos y sales.

Tiene el mayor coeficiente de dilatación térmica de todos los metales.

A temperatura ambiente es quebradizo, pero entre 100 y 150 °C es muy maleable.

Níquel

Propiedades


Punto de fusión: 1450°C.


Características

Tiene un color plateado brillante y se puede pulir muy fácilmente.

Es magnético (lo atrae un imán como si fuese un producto ferroso).

Es muy resistente a la oxidación y a la corrosión.

Se emplea para:

Para fabricar aceros inoxidables (aleado con el acero y el cromo).

En aparatos de la industria química.

En recubrimientos de metales (por electrólisis).



Cromo Propiedades


Punto de fusión: 1900°C.


Características

Tiene un color grisáceo acerado.

Es muy duro y tiene un gran acritud.

Resiste muy bien la oxidación y corrosión.

Titanio Propiedades




Resistencia a la tracción: 100Kg/mm2

Alargamiento: 5%

Características

Se encuentra abundantemente en la naturaleza, ya que es uno de los componentes de

casi todas las rocas de origen volcánico que contienen hierro.

En la actualidad, los minerales de los que se obtiene el titanio son el rutilo y la ilmenita.

Es un metal blanco plateado que resiste mejor la oxidación y la corrosión que el acero

inoxidable.

Las propiedades mecánicas son análogas, e incluso superiores, a las del acero, pero

tiene la ventaja de que las conserva hasta los 400 °C.



Magnesio Propiedades




Resistencia a la tracción: 18Kg/mm2

Alargamiento: 5%

Características

Tiene un color blanco, parecido al de

la plata.

Es maleable y poco dúctil.

Es más resistente que el aluminio.

En estado líquido o en polvo es muy inflamable ( flash de las antiguas cámaras de

fotos).

Los minerales de magnesio más importantes son:

carnalita (es el más empleado y se halla en forma de cloruro de magnesio, que se

obtiene del agua del mar)

dolomita

magnesita

Explique acerca del afino de los materiales no ferrosos y de que formas se realiza.

Cuando tenemos el material de hierro dentro del arrabio, el porcentaje de carbono que

contiene es demasiado alto y por tanto, hay que reducirlo hasta determinados

porcentajes, según queramos aceros, fundiciones ..



Para ello usamos un horno convertidor.

Es muy sencillo. Con el arrabio cargado en una gran cubeta, se introduce una lanza

por la que entramos el oxígeno. El oxígeno en contacto con el carbono que sobra

produce una reacción por la que aporta más calor y se produce CO2.

Se suele añadir chatarra a la mezcla para reutilizar el material de nuevo.

El tiempo que esté la lanza dentro del convertidor, determinará cuanto carbono

quedará en la cubeta y de esa manera obtenemos el hierro o la fundición” a la carta”.

Obtención de otros metales por electrólisis

Para el cobre o el aluminio, entre otros, es necesario emplear otros sistemas para

sacar el metal

puro del mineral que lo contiene. Veremos como se hace para el aluminio, siendo el

resto muy similar.

Para la obtención del aluminio primario se realiza por electrólisis de la alúmina ( óxido

de aluminio (Al2O3) ) en criolita fundida.

Una de las funciones de la criolita (Na3AlF6) es bajar el punto de fusión desde los

2054ºC a los 950ºC. Además se añade otros compuestos menos importantes.

De manera simplificada, el proceso es el siguiente:

Entre el ánodo ( tensión positiva ) y el cátodo ( tensión negativa ) hacemos pasar una

corriente eléctrica con alta intensidad y voltaje reducido. Al pasar los electrones de un

grafito al otro, el aluminio metálico se queda en el cátodo y el oxígeno se queda en el

ánodo, reaccionando con carbono y produciendo CO2.

Es un proceso caro dado el coste energético del proceso, por ello , aunque el aluminio

es muy abundante en la naturaleza ( en forma de óxidos ) el proceso lo encarece

mucho.

En el Cátodo tenemos que se produce la reacción

2Al2O3 + 3C 4Al + 3CO2.



En este proceso se forma el aluminio en el Cátodo y oxígeno en el ánodo, que al

reaccionar con el Carbono se genera Dióxido de carbono

Nuestro alumno José Antonio Moreno Tejeda nos ha creado una animación para

entender un poquito mas este concepto. Pinchar en la imagen para agrandar

Proceso de producción del cobre.

El cobre nativo suele acompañar a sus minerales en bolsas que afloran a la superficie

explotándose en minas a cielo abierto. El cobre se obtiene a partir de minerales sulfurados (80

%) y de minerales oxidados (20 %), los primeros se tratan por un proceso denominado

pirometalurgia y los segundos por otro proceso denominado hidrometalurgia.70 Generalmente

en la capa superior se encuentran los minerales oxidados (cuprita, melaconita), junto a cobre

nativo en pequeñas cantidades, lo que explica su elaboración milenaria ya que el metal podía

extraerse fácilmente en hornos de fosa. A continuación, por debajo del nivel freático, se

encuentran las piritas (sulfuros) primarias calcosina (Cu2S) y covellina (CuS) y finalmente las

secundarias calcopirita (FeCuS2) cuya explotación es más rentable que la de las anteriores.

Acompañando a estos minerales se encuentran otros como la bornita (Cu5FeS4), los cobres

grises y los carbonatos azurita y malaquita que suelen formar masas importantes en las minas

de cobre por ser la forma en la que usualmente se alteran los sulfuros.

La tecnología de obtención del cobre está muy bien desarrollada aunque es laboriosa debido a

la pobreza de la ley de los minerales. Los yacimientos de cobre contienen generalmente

concentraciones muy bajas del metal. Ésta es la causa de que muchas de las distintas fases de

producción tengan por objeto la eliminación de impurezas.71

http://www.tecnologia-informatica.es/wp-content/uploads/2012/10/celda-electroquimica-jose-antonio-moreno.gif



Proceso de producción del aluminio

FABRICACION DEL ALUMINIO

Aunque el aluminio es un material muy abundante en la corteza terrestre (8%),

raramente se encuentra libre debido a su alta reactividad, por lo que normalmente se

encuentra formando óxidos e hidróxidos, que a su vez se hallan mezclados con óxidos

de otros metales y con sílice de Bauxita

El mineral del que se extrae el aluminio casi exclusivamente se llama bauxita. Una vez

obtenida la bauxita, se refina y reduce mediante lavados hasta lograr polvo de

alúmina. El proceso de fundición comienza con una técnica llamada Hall-Hérault, en la

cual la alúmina (Al2O3) es disuelta dentro de una cuba con criolita mineral fundida

(Na3AlF6), revestida interiormente de carbón en un baño electrolítico. Electrolítica

La alúmina se descompone en aluminio y oxígeno molecular. Como el aluminio líquido

es más denso que la criolita se deposita en el fondo de la cuba, de forma que queda

protegido de la oxidación a altas temperaturas. El oxígeno se deposita sobre los

electrodos de carbón, quemándose y produciendo el CO2. El aluminio fundido se

enfría en moldes para dales forma de lingote y se vende a los fabricantes con esta

forma, sin embargo Son necesarios más de 2.000° C para fundir el aluminio recién

producido, por lo que Hoy en día, la receta se adapta a la aplicación final; Con la

ayuda de aditivos (magnesio, silicio, manganeso, etc.), se preparan distintas

aleaciones que posteriormente conforman las propiedades mecánicas. Por lo tanto, las

posibilidades de procesado del cliente pueden establecerse en una fase muy

temprana.

Otra forma de presentar el aluminio en el mercado es en forma de tochos de extrusión,

esto es una especie de barra guesa de material puro que tiene la forma precisa para

introducirse en una prensa de extrusión. Esta tecnica es muy común, debido a la gran

gama comercial del aluminio en perfiles para ventanas, puertas corredizas, etc. La

extrusión consiste en hacer pasar un tocho de aluminio precalentado (450-500ºC) a

alta presión (1600-6500) toneladas, dependiendo del tamaño de la prensa) a través de

una matriz, cuya abertura corresponde al perfil transversal de la extrusión.



Tabla de Propiedades de los materiales mencionados



Bronce

Propiedades físicas

Datos para una aleación promedio con 89 % de cobre y 11 % de estaño:

Densidad: 8,90 g/cm³.

Punto de fusión: de 830 a 1020 °C

Punto de ebullición: de 2230 a 2420 °C

Coeficiente de temperatura: 0,0006 K-1

Resistividad eléctrica: de 14 a 16 µOhmio/cm

Coeficiente de expansión térmica: entre 20 y 100 °C ---> 17,00 x 10-6 K-1

Conductividad térmica a 23 °C: de 42 a 50 Wm-1

Propiedades mecánicas

Elongación: <65 %

Dureza Brinell: de 70 a 200

Módulo de elasticidad: de 80 a 115 GPa

Resistencia a la cizalla: de 230 a 490 MPa

Resistencia a la tracción: de 300 a 900 MPa

http://es.wikipedia.org/wiki/Cobre

http://es.wikipedia.org/wiki/Esta%C3%B1o

http://es.wikipedia.org/wiki/Ohmio

http://es.wikipedia.org/wiki/Dureza_Brinell

http://es.wikipedia.org/wiki/M%C3%B3dulo_de_elasticidad

http://es.wikipedia.org/wiki/Pascal_(unidad_de_presi%C3%B3n)


http://es.wikipedia.org/wiki/Tracci%C3%B3n




Latón

El latón, es una aleación de Cobre y Zinc que se realiza en crisoles o en un horno de reverbero a una temperatura de fundición de unos 980 ºC. Las proporciones de Cobre y Zinc pueden ser variadas para crear un rango de latones con propiedades variables. En los latones industriales el porcentaje de Zn se mantiene siempre entre el 30 y 40%. Su composición influye en las características mecánicas, la fusibilidad, y la capacidad de conformación por fundición, forja, estampación y mecanizado. Generalmente se suele agregar plomo a la aleación en proporciones de entre 2 y 4% para mejorar el corte de viruta y hacer el material más mecanizarle. En frío, los lingotes obtenidos pueden transformarse en láminas de diferentes espesores, barras, planchuelas, caños, perfiles o cortarse en tiras susceptibles de estirarse para fabricar alambres. Su densidad también depende de su composición. En general, la densidad del latón ronda entre 8,4 y 8,7gr / cm3 Los usos industriales más comunes para este metal son los siguientes: Tornería.

Autopartes Piezas para maquinaria en general. Válvulas de bombas de alta y baja presión, rotores, accesorios para vapor, cojines de fricción, barras de deslizamiento Burlonería: tuercas, tornillos y arandelas. Fabricación de piezas para el armado de productos industrializados en general. Fabricación de candados y cerraduras.



Taladrado de los materiales



Aserrado de los materiales



Limado de los materiales

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