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MATERIALES: LOS METALES
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Introducción
Cuando describimos un objeto, sólo con observarlo nos es relativamente fácil identificar
su forma o su color; incluso su utilidad. En cambio, en algunos casos es más difícil saber
de qué material está hecho.
Ante la pregunta: «¿Y esto, de qué material es?», probablemente contestaríamos de forma genérica, diciendo que es de madera, de plástico, de metal…
Una respuesta como ésta significaría que, de forma intuitiva, podemos diferenciar un
objeto metálico de otro que no lo es. Pero ¿qué es un metal? ¿Cuáles son sus propiedades y características?
1. Obtención de los metales
1.1. Proceso de producción
Los metales se obtienen, generalmente, a partir de la transformación de algunos minerales. Estos minerales están contenidos en las rocas, que se extraen directamente de la
naturaleza.
Algunos metales, en cambio, pueden encontrarse en estado puro en la naturaleza: el
oro, la plata, el platino, el cobre… Son los llamados metales nativos.
A partir del descubrimiento de los metales, el ser humano empezó a trabajar con ellos.
Las técnicas para extraer metales y trabajarlos, desde el neolítico hasta nuestros días, se
han desarrollado como consecuencia de su abundancia y de la necesidad de materiales
con que construir los objetos.
Los metales están concentrados en lugares concretos, que se conocen con el nombre
de yacimientos.
En los yacimientos, las rocas se encuentran en forma de filones, estratos o bolsas.
La explotación de estos yacimientos se lleva a cabo mediante las minas, que pueden ser
subterráneas o a cielo abierto.
Antes de empezar a explotar un yacimiento, se elabora un estudio sobre sus dimensiones, la cantidad de metal que alberga y su calidad, para determinar la rentabilidad del
proceso.
El proceso de extracción, obtención y manipulación de los metales se denomina metalurgia.
En los yacimientos hay rocas que están formadas por minerales de diversos tipos. El
mineral que contiene el metal que desea extraerse se denomina mena; y el resto de sus
minerales, ganga.
Las rocas pasan primero por un proceso de cribado, que permite eliminar parte de la
ganga y trozos inservibles por su tamaño y, después, por un proceso de trituración, que
lo convierte todo en fragmentos muy pequeños.
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Entonces, la mezcla mineral triturada que queda se echa en la celda de flotación, que
es un depósito de agua. Allí, se separa la ganga, que queda en una capa superior, del
mineral metálico, que baja hasta el fondo.
El mineral metálico se almacena y luego se transporta a la planta transformadora.
Allí se lleva al horno, donde se separa el metal del resto de los componentes. De esta
manera, se consigue un metal puro. Para obtener una aleación, al metal fundido se le
añaden el resto de los metales con los que se lo quiere mezclar.
Se llama aleación a la mezcla de dos o más metales. Este proceso permite la obtención de un
nuevo metal con características y propiedades diferentes de las que tienen los metales que lo
forman.
1.2. Formas comerciales de los metales
En el comercio, los metales se presentan en forma de barra y con un perfil de formas
determinadas. Este perfil es de dimensiones considerablemente pequeñas en comparación con la longitud de la barra.
En la actualidad, y en función del tipo de industria, se fabrican perfiles laminados con
secciones diferentes: en forma de «U», «T», «I», «L», redondos, hexagonales, cuadrados,
rectangulares, etc.
2. Propiedades de los metales
2.1. Propiedades físicas
•
Conductividad eléctrica
La conductividad eléctrica es una medida de la oposición que un material
presenta a la circulación de la corriente.
Cuanto mayor es la conductividad eléctrica de un material, más fácilmente se desplazan las cargas por su interior.
Los metales son buenos conductores de la electricidad, sobre todo el oro, la plata y
el cobre.
La mayoría de los cables que se utilizan para transportar la electricidad están fabricados de cobre, ya que éste es un buen conductor eléctrico. En algunos tipos de cables la
parte externa se recubre de plástico o de cualquier otro material que sea aislante.
•
Conductividad térmica
La conductividad térmica es una medida de la oposición que un material
presenta a la transmisión del calor.
Cuanto mayor es la conductividad térmica de un material, más fácilmente se transmite
el calor a través de él.
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Los metales son buenos conductores térmicos, especialmente el cobre.
•
Densidad
La densidad es la cantidad de masa de material por unidad de volumen.
La densidad de los metales es superior a la de otros materiales de uso común, aunque
cada metal tiene una densidad determinada.
•
Dilatación
La dilatación es la variación relativa de las dimensiones de un material a causa
de un cambio de temperatura.
Por lo general se mide con el coeficiente de dilatación lineal, que corresponde al aumento de longitud de una pieza de un metro por cada grado centígrado de aumento
de temperatura. Existen tablas que contienen esta información para cada uno de los
metales.
•
Punto de fusión
El punto de fusión es la temperatura a la cual un material pasa del estado
sólido al estado líquido.
Cada metal tiene un punto de fusión determinado, característica que hay que tener en
cuenta para fabricar piezas moldeadas, soldadas, ejes giratorios y para llevar a cabo
otros procesos relacionados.
•
Fusibilidad
La fusibilidad es una propiedad de los materiales que se refiere a la cantidad
de calor que hay que aportarles para que se fundan.
Para aumentar en un kelvin (grado centígrado) la temperatura de una unidad de masa
de un material se necesita una cantidad determinada de calor, que es diferente en
cada material. Esta cantidad se denomina calor específico.
La fusibilidad tiene que ver tanto con el punto de fusión como con el calor específico,
así como con alguna otra propiedad de los materiales.
2.2. Propiedades mecánicas
2.2.1. Tipos de esfuerzo
Cuando, sobre un cuerpo, actúan fuerzas de cualquier clase, decimos que el cuerpo soporta un esfuerzo.
La reacción de una pieza de un determinado material sometida a un esfuerzo depende
de diversos factores: de la intensidad del esfuerzo, de las medidas de la pieza, del material de que está hecha y, también, del tipo de esfuerzo.
Distinguimos los siguientes tipos principales de esfuerzos:
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•
Tracción
La tracción es el esfuerzo al cual está sometida una pieza por la acción de dos
fuerzas opuestas que la estiran.
Un esfuerzo de esta clase aumenta siempre la longitud de la pieza en la dirección
de las fuerzas y, si es bastante intenso, reduce su sección transversal y, finalmente,
la rompe.
•
Compresión
La compresión es el esfuerzo al cual está sometida una pieza por la acción de
dos fuerzas opuestas que la aplastan.
Un esfuerzo de esta clase reduce la longitud de la pieza en la dirección de las fuerzas
y, si es bastante intenso, aumenta su sección transversal y, finalmente, la rompe.
•
Flexión
La flexión es el esfuerzo al cual está sometida una pieza por la acción de
fuerzas que tienden a doblarla.
Un esfuerzo de esta clase siempre hace que la pieza se curve y, si es bastante intenso,
acaba por romperla.
•
Cizalladura
La cizalladura es el esfuerzo al cual está sometida una pieza por la acción de dos
fuerzas opuestas que se ejercen sobre puntos diferentes pero muy próximos, de
manera que tiende a cortar la pieza.
Un esfuerzo de esta clase siempre produce deformaciones en la pieza y, si es bastante intenso, acaba por romperla.
•
Torsión
La torsión es el esfuerzo al cual está sometida una pieza por la acción de dos
fuerzas que tienden a retorcerla, a deformarla alrededor de un eje.
Un esfuerzo de esta clase siempre produce deformaciones en la pieza y, si es bastante intenso, acaba por romperla.
2.2.2. Respuesta a los esfuerzos
Cada material responde de una manera característica a los distintos tipos de esfuerzo,
según su intensidad.
A pesar de estas diferencias, pueden extraerse algunas conclusiones generales. A medida que la intensidad del esfuerzo aumenta, los materiales muestran primero sus propiedades elásticas, después sus propiedades plásticas y, finalmente, sus propiedades de
resistencia.
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•
Elasticidad
La elasticidad es la propiedad que tienen los materiales de deformarse cuando
soportan un esfuerzo y volver a su forma inicial cuando dejan de soportarlo.
Un material se comporta de manera elástica cuando padece esfuerzos de intensidad baja, hasta un determinado límite, denominado límite de elasticidad, que es
característico de cada material. Si se supera, la deformación se hace permanente y el
material puede llegar a romperse.
•
Plasticidad
La plasticidad es la propiedad que tienen los materiales de conservar las
deformaciones producidas por la acción de un esfuerzo cuando lo dejan de
soportar.
Un material se comporta de manera plástica cuando padece esfuerzos de intensidad superior a su límite de elasticidad para el tipo concreto de esfuerzo.
Según el tipo de esfuerzo bajo el cual un material muestra más claramente sus propiedades plásticas, se distingue:
• Maleabilidad
La maleabilidad es la propiedad que tienen los materiales de deformarse
permanentemente bajo un esfuerzo de compresión.
Los materiales maleables permiten obtener planchas o láminas fácilmente.
• Ductilidad
La ductilidad es la propiedad que tienen los materiales de deformarse
permanentemente bajo un esfuerzo de tracción.
Los materiales dúctiles permiten obtener varillas o hilos fácilmente.
•
Resistencia
La resistencia es la propiedad que tienen los materiales de soportar esfuerzos
sin romperse.
Sean cuales sean el material y el tipo de esfuerzo que se le aplique, finalmente se
producirá la rotura. Respecto a la resistencia, la única cosa importante es la intensidad del esfuerzo que la provoca.
Se dice que los materiales que soportan esfuerzos de una gran intensidad sin romperse son muy resistentes y que los materiales que se rompen con esfuerzos de intensidad baja son poco resistentes.
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2.2.3. Otras propiedades mecánicas
•
Dureza
La dureza es la propiedad que tienen los materiales de oponerse a ser rayados
o penetrados.
Es una propiedad muy variable de unos metales a otros. El plomo, por ejemplo, es
muy blando comparado con los aceros empleados para fabricar herramientas.
•
Tenacidad
La tenacidad es la resistencia a la rotura que presenta un material cuando se lo
golpea.
La respuesta de los materiales cuando los esfuerzos que se les aplican son súbitos es,
en general, bastante diferente a la que muestran cuando se aplican poco a poco. Por
lo tanto, esta respuesta se caracteriza mediante propiedades diferentes a la elasticidad, la plasticidad y la resistencia. Una de estas otras propiedades es la tenacidad.
Cuando un material tiene muy poca tenacidad —es decir, cuando se rompe muy
fácilmente si se lo golpea— se dice que es frágil.
Por lo general, los metales son muy tenaces. La energía producida por el choque
contra un objeto metálico es absorbida por el objeto y transformada en una deformación permanente.
•
Fatiga
La fatiga es la resistencia a la rotura que presenta un material cuando se lo
somete a esfuerzos repetidos.
Los materiales tampoco se comportan igual bajo esfuerzos que se aplican repetidamente. En general, se necesita un esfuerzo más intenso para romper una pieza con
una única aplicación que para romperla aplicándolo insistentemente.
Por ejemplo, los amortiguadores de los vehículos, los muelles y las alas de los aviones están sometidos a este tipo de esfuerzo.
•
Maquinabilidad
La maquinabilidad es una propiedad que se refiere a la facilidad con que un
material puede ser mecanizado; es decir, trabajado.
Es muy variable, ya que no sólo depende de las propiedades físicas y de determinadas propiedades mecánicas, sino también de otras cuestiones más prácticas.
•
Soldabilidad
La soldabilidad es la propiedad que tienen algunos materiales de unirse
sólidamente entre sí por efecto del calor y, en caso necesario, con la presencia
de otros materiales adicionales.
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La soldadura es básica en la fabricación de estructuras metálicas, en la industria del
automóvil, aeronáutica, electrónica, etc.
2.3. Reacciones químicas importantes
Las propiedades químicas tratan sobre el comportamiento de un material en contacto
con otras sustancias. En el caso de los metales, sus propiedades químicas determinan
que se produzcan con facilidad las reacciones siguientes:
•
Oxidación
La oxidación es la reacción de un material con el oxígeno presente en el
ambiente.
En realidad, el término oxidación, si bien nació con este significado (oxígeno es, etimológicamente, ‘generador de óxido’), tiene hoy en día un sentido más general: reacción en la que un átomo pierde electrones. En este sentido, la oxidación se contrapone a la reducción.
Los metales férricos y algunas de sus aleaciones se oxidan fácilmente. La oxidación
cubre sus superficies de una capa amarronada.
Los metales no férricos reaccionan de forma diferente según el tipo de metal. El oro
o la plata apenas se oxidan, mientras que el magnesio es propenso a la oxidación.
•
Corrosión
Se denomina corrosión al proceso de deterioro de los materiales como
consecuencia de las reacciones químicas que se producen con las sustancias
presentes en el entorno.
Así, por ejemplo, se habla de corrosión cuando la oxidación avanza y se hace profunda.
Puede llegar a hacer completamente inservible un objeto, sobre todo si consta de
planchas delgadas, alambres o varillas de pequeño diámetro.
2.4. Propiedades biológicas
Las propiedades biológicas tratan sobre los efectos que un material produce sobre la
vida y el medio ambiente.
•
Reciclabilidad
La reciclabilidad es una propiedad de los materiales que hace referencia a
nuestra capacidad de transformar un producto usado en otro producto, con
una nueva vida útil.
Los metales son reciclables. Esto permite que los restos de un proceso de fabricación, o las piezas y objetos que son desechados, puedan utilizarse otra vez.
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•
Biodegradabilidad
La biodegradabilidad es la propiedad que tienen los materiales de deteriorarse
como consecuencia de las interacciones con el medio.
Los metales son biodegradables, y con el paso del tiempo, acaban descomponiéndose de forma natural. Su proceso de degradación y descomposición es largo y perjudicial para el medio ambiente.
•
Toxicidad
La toxicidad es la propiedad que tienen los materiales de producir efectos
negativos en los organismos.
Existen metales tóxicos, como el plomo y el mercurio.
3. Clasificación de los metales
3.1. Férricos
Son aquellos que tienen como elemento base el hierro, aunque pueden estar mezclados con otros elementos.
•
Hierro
Características
Metal de color gris, brillante, de alta densidad y punto de fusión muy elevado,
que se oxida fácilmente.
Uso
Apenas se utiliza porque es frágil y poco duro en comparación con otros metales
férricos.
•
Fundición o hierro colado
Es una aleación de hierro y carbono, con un porcentaje de carbono de entre el 1,7%
y el 4%.
Características
Metal muy duro y frágil.
Uso
Fabricación de bancadas de máquinas, bloques de motores, farolas, tapas de alcantarilla, muebles de terraza, fuentes, etc.
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•
Acero
Es una aleación compuesta básicamente por hierro y carbono, con un porcentaje de
carbono inferior al 1,7%.
Características
Metal con buenas propiedades mecánicas. Es tenaz, dúctil, de fácil maquinabilidad y soldabilidad. Permite buenas aleaciones.
Uso
En todo tipo de industrias.
3.1.1. Hierro
El hierro es un metal muy abundante en la naturaleza, y el más utilizado en la industria.
Precisamente por eso, podemos clasificar los metales en dos grandes grupos, según si
contienen hierro (férricos), o no (no férricos).
El hierro se extrae de menas como el oligisto, la magnetita, la siderita o la limonita.
3.1.2. Fundición o hierro colado
El proceso de tratamiento del mineral de hierro en el horno para obtener fundición puede resumirse de la manera siguiente:
El tragante está situado en la parte superior del horno. Por aquí se introduce el mineral,
un tipo de carbón que se llama coque y los materiales fundentes, que facilitan la fusión.
El mineral, el coque y los fundentes caen hasta el vientre, que es la parte más ancha del
horno.
En esta zona hay unos agujeros. Son las toberas, y por aquí se insufla aire caliente, que
favorece la combustión del mineral, del coque y de los materiales fundentes.
La ganga y los fundentes, que son la escoria, flotan y se extraen por la bigotera.
El hierro fundido, como pesa más, cae hacia el etalaje.
Se deposita en el crisol.
Y se extrae por la piquera.
Este material que se obtiene en los altos hornos se llama arrabio.
Con el arrabio se forman los lingotes.
Estos lingotes se funden después en otros hornos llamados cubilones, obteniéndose
así la fundición o hierro colado.
Este material ya es apto para obtener piezas fundidas, que en algunos casos también
serán mecanizadas.
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3.1.3. Acero
El acero se obtiene del arrabio que sale de unos altos hornos especiales, llamados convertidores, mediante un proceso de combustión.
El arrabio se introduce en el convertidor.
Mediante reacciones químicas, se eliminan las impurezas y se reduce la cantidad de
carbono.
Se añaden los metales necesarios en la proporción adecuada.
Y así se consiguen aleaciones de acero, como el acero inoxidable, el acero rápido, el acero al carbono, el acero al cromo vanadio, el acero de gran elasticidad, etc.
3.2. No férricos
Son aquellos que en su composición no contienen hierro.
•
Cobre (Cu)
Características
Es un metal de color rojizo y brillo intenso, densidad elevada, blando, buen conductor de la electricidad y del calor, dúctil y maleable. Es resistente a la corrosión
y sólo se oxida superficialmente.
•
Uso
Cables eléctricos, hilos telefónicos, tuberías, láminas, recipientes y en determinadas aleaciones.
•
Aluminio (Al)
Características
Es un metal de color blanco plateado, buen conductor de la electricidad y el calor, ligero, dúctil y maleable, que se oxida fácilmente.
Uso
Industria alimentaria (papel de aluminio, latas de bebidas y conservas), del transporte (vehículos, vagones, aeronáutica), llantas para coches, motos, bicicletas,
construcción (marcos de puertas, ventanas, barandas, escaleras) y usos domésticos (ollas, cazos, bandejas, tapaderas).
•
Cinc (Zn)
Características
Es un metal de color blanco azulado, brillante, blando y de alta densidad. En frío
poco resistente, pero al calentarse (entre 100 y 150 °C) adquiere mayor resistencia y se hace más maleable.
Uso
Galvanizado del hierro, del acero y de otros metales, baterías eléctricas, bajantes de agua, canalones, depósitos, recipientes, electrodomésticos y distintas
aleaciones, como el latón, etc.
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•
Plomo (Pb)
Características
Es un metal de color gris, brillante si la superficie está trabajada y blando. Cuando se calienta resiste mucho la corrosión, poco la tracción; no es dúctil, pero sí
maleable.
Uso
Insonorización, recubrimientos y utensilios contra las radiaciones, fabricación de
baterías y acumuladores, fabricación de vidrio, como aditivo.
•
Estaño (Sn)
Características
Es un metal de color blanco plateado, aunque por debajo de los 13 °C se transforma en un polvo amorfo gris (estaño gris). Cuando se calienta es dúctil, maleable
y resiste la corrosión.
Uso
Industria, condensadores, recubrimiento de envases de acero para alimentos y
bebidas, soldadura y aleación de bronce.
3.2.1. Cobre
El cobre fue el primer metal utilizado en tecnología. En ocasiones se puede encontrar
en estado puro, aunque la principal fuente de extracción es mineral. Sus menas son la
pirita y la calcopirita.
Entre sus aleaciones destacan el bronce y el latón.
3.2.1.1. Bronce
Es una aleación compuesta básicamente por cobre y estaño. Algunas veces puede contener también cinc, plomo o aluminio. Entonces se llama bronce especial.
Posee buena resistencia al desgaste y a la corrosión. Se utiliza para campanas, estatuas,
válvulas, etc.
3.2.1.2. Latón
Es una aleación compuesta básicamente por cobre y cinc. Si además contiene plomo
o manganeso, se llama latón especial. Posee buena resistencia a la corrosión, es buen
conductor eléctrico, dúctil y maleable. Se utiliza en grifería, engranajes, barras, piezas
de cerrajería, etc.
3.2.2. Aluminio
Aunque es el metal más abundante en la corteza terrestre, no es el más utilizado en la
industria; esto se debe a que su extracción es costosa.
Su mena es la bauxita, que se transforma químicamente en alúmina. De la alúmina se
obtiene el aluminio por electrólisis, aunque este proceso supone un coste energético
elevadísimo.
El reciclaje de aluminio es uno de los más importantes, porque es mucho más barato
que el proceso de extracción.
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3.2.3. Cinc
Es un metal de gran consumo mundial. Su mena es la blenda.
3.2.4. Plomo
Se conoce desde épocas primitivas, después del descubrimiento y utilización del cobre.
Su mena es la galena.
Es un metal muy tóxico. Por eso, a partir de las últimas décadas del siglo XX se prohibió
su utilización en tuberías de agua potable, pinturas y gasolina.
3.2.5. Estaño
Es uno de los metales más conocidos, y se empezó a utilizar a la misma vez que el plomo.
Su mena es la casiterita.
4. Herramientas para metales
Toda la información que, en la versión web, se halla en este apartado está disponible en
el capítulo dedicado completamente a hablar de las herramientas.
5. Trabajo de los metales
5.1. Uso de las herramientas y seguridad
Algunas directrices que deben seguirse para trabajar con metales son:
•
Emplear siempre herramientas de buena calidad.
•
Las herramientas se deben usar para la función para las que fueron diseñadas.
•
Se tienen que conservar ordenadas y limpias.
•
Las herramientas para medir deben colocarse protegidas del resto.
•
Las herramientas de corte deben estar bien afiladas, con la parte cortante protegida
y guardadas en cajas o fundas.
•
Las piezas deben fijarse fuertemente en el tornillo de banco o en las mordazas de la
máquina herramienta.
•
Para apretar o aflojar tornillos se ha de utilizar la herramienta apropiada.
•
La boca de las llaves fija o Allen tiene que adaptarse correctamente a la medida del
tornillo o tuerca. Cuando sea posible, se utilizarán las llaves fijas en lugar de las llaves
inglesas.
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Además, es preciso usar los elementos de protección (gafas, guantes, mascarilla) en
aquellas operaciones en las que represente un riesgo trabajar sin ellos.
•
Gafas
En general son de plástico resistente. Permiten proteger los ojos y las partes de la
cara próximas a ellos. Deben utilizarse siempre que exista riesgo de desprendimiento de material, por ejemplo, mientras se taladra o se sierra con máquina.
•
Mascarilla
Facilita la protección en general para los ambientes polvorientos. Se aconseja usarla
en trabajos de lijado, pintado y barrido.
•
Guantes
Acostumbran a ser de piel de bovino, protegen las manos de cortes y evitan
que se claven astillas. Es obligatorio utilizarlos siempre que se utilicen máquinas
herramienta y exista riesgo de corte, por ejemplo, mientras se sierra, se taladra o se
lija.
5.2. Elementos de unión
Normalmente, una pieza de metal que se ha trabajado con las herramientas correspondientes no se emplea de forma aislada. Forma parte de un objeto, de algo útil. Piensa
en el mango de una sartén, la estructura de una grúa, el chasis y la carrocería de un
automóvil, etc.
Cualquiera de estos objetos está formado por varias piezas unidas entre sí. Estas uniones
pueden ser desmontables o fijas.
5.2.1. Uniones fijas
Una unión fija es aquella cuyas piezas se deterioran al desmontarla.
5.2.1.1. Remaches
Son piezas cilíndricas. Están fabricados con metales dúctiles y maleables como el acero,
el cobre o el aluminio.
El remache consta de dos partes fundamentales. Son éstas:
•
Cabeza
Puede ser plana, avellanada, troncocónica, semiesférica, etc.
•
Vástago
Es la parte cilíndrica. Se introduce en los agujeros de las piezas que se van a unir y
forma la cabeza de cierre del remache.
Este tipo de remache es el que más se ha utilizado desde la antigüedad y necesita de
una preparación y técnica concretas. Por eso actualmente ha sido sustituido por el remache tubular con vástago.
Este remachado se efectúa con una máquina denominada remachadora.
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El remache tubular con vástago consta de dos partes fundamentales. Son el casquillo o
cuerpo y el vástago.
•
Casquillo o cuerpo
Es de aluminio y está formado por:
•
Cabeza de asiento
Puede ser plana o cónica.
•
Parte cilíndrica
Forma parte de la cabeza de cierre y es la referencia para determinar las medidas
del remache.
•
Vástago
Es una varilla de acero que permite formar la cabeza de cierre del remache. Podemos
distinguir:
•
Cabeza de vástago
Es semiesférica y está en un extremo del vástago.
•
Punto de rotura
Es el lugar por donde se rompe el vástago después de formarse la cabeza de cierre.
•
Zona de tracción
Es la parte donde se fija la mordaza de la remachadora.
•
Zona de relleno
Es la porción de vástago roto que permanece en el cuerpo del remache.
5.2.1.2. Soldadura
Es un proceso de unión permanente de dos o más piezas mediante calor.
Para cada tipo de soldadura es obligatorio emplear los elementos de protección correspondientes.
•
Soldadura blanda
La unión de las piezas se hace con un metal de aportación (estaño), que se funde con un soldador eléctrico. Es una soldadura poco fuerte y se utiliza para soldar
componentes eléctricos, circuitos impresos, instalaciones de fontanería o para unir
piezas pequeñas, alambres o planchas.
Para llevar a cabo este tipo de soldadura es obligatorio utilizar guantes.
Se lija la zona de unión hasta que quede limpia de grasa, suciedad y óxido.
Se aplica una pasta (decapante) que facilita que el metal de aportación se reparta y
se adhiera.
Se encajan las piezas.
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El soldador eléctrico consta de un mango con una resistencia eléctrica que se calienta y de una punta de cobre recubierta de hierro, níquel y cromo.
Se calienta la zona de unión con el soldador eléctrico. Después, se aplica el metal de
aportación.
Tras haber estado un tiempo enfriándose, el metal de aportación se solidifica. El proceso de soldadura ha finalizado.
•
Soldadura eléctrica por arco voltaico
Se aprovecha la chispa (el arco voltaico) que se produce al cortar un circuito eléctrico y acercar de nuevo sus extremos.
Los extremos de los dos conductores entre los que salta el arco voltaico se llaman
electrodos. Un electrodo es la pieza que se quiere soldar y recibe corriente de una
pinza conectada al equipo eléctrico. El otro electrodo es el metal de aportación.
Se puede llegar a generar un calor de hasta 3.000 °C, lo que origina que el metal que
hay que soldar y el metal de aportación se fundan.
Para realizar este tipo de soldadura es obligatorio utilizar guantes de cuero de manga larga, manguitos de cuero, mandil de cuero y pantalla o gafas con filtros.
Se aplica en carpintería metálica, construcción naval, trabajo de reparación, tuberías
metálicas (oleoductos, gaseoductos), estructuras metálicas, etc.
•
Soldadura eléctrica por resistencia
Se basa en la resistencia que oponen los metales al paso de la corriente eléctrica. Las
piezas se presionan con dos electrodos, por los que se hace pasar corriente eléctrica
que funde el metal en el punto de unión. No es necesario ningún metal de aportación.
Se aplica en la industria de la automoción, carpintería metálica y muebles metálicos
(armarios, puertas, cajones).
Para realizar este tipo de soldadura es obligatorio utilizar guantes de cuero de manga larga, manguitos de cuero, mandil de cuero y pantalla o gafas con filtros.
•
Soldadura autógena u oxiacetilénica
El calor lo proporciona el dardo de un soplete, en el que se mezclan gas acetileno y
oxígeno.
El acetileno y el oxígeno se guardan en unas botellas con unas válvulas de cierre y
unos manómetros que miden la presión. El gas sale por unos tubos hasta el soplete.
En el soplete se mezclan los gases y se produce la llama.
Se puede llegar a generar un calor de hasta 1.500 °C, lo que origina que el metal que
hay que soldar y el metal de aportación se fundan.
Se aplica en la construcción de tuberías, carrocerías, calderería, en trabajos de reparación, en la fabricación de estructuras para muebles metálicos y en el corte de
planchas metálicas y perfiles laminados.
Para realizar este tipo de soldadura es obligatorio utilizar guantes de cuero de manga larga, manguitos de cuero, mandil de cuero y pantalla o gafas con filtros.
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5.2.2. Uniones desmontables
Las uniones desmontables son aquellas en las que, al desmontarlas, no se deteriora ninguna pieza.
Para unir dos piezas con un tornillo o tuerca y arandela, las dos piezas han de tener un
agujero de diámetro ligeramente superior al del tornillo (entre 0,5 y 1 mm más).
Para montar piezas metálicas con piezas de materiales más blandos, como madera, plástico, goma, etc., se coloca una arandela entre ambas piezas.
5.2.2.1. Tornillos o bulones
Básicamente, son de acero. Constan de las mismas partes fundamentales que los anteriores: cabeza y vástago.
•
Cabeza
Suele ser cilíndrica (con entalla o Allen), cuadrada, hexagonal o avellanada (con hendidura hexagonal). Este tipo de tornillos se aprietan y aflojan con ayuda de la herramienta adecuada.
•
Vástago
Es la parte cilíndrica que se introduce en la madera. Está dotado de una rosca triangular en toda su longitud o en parte de ella, en la que se enrosca la tuerca.
Clasificación de los tornillos
Se clasifican según la forma de la cabeza, el diámetro de la parte roscada y su longitud.
La rosca se indica mediante una abreviatura, correspondiente al tipo de rosca: M (rosca
métrica, expresada en milímetros), W (rosca Whitworth, expresada en pulgadas).
5.2.2.2. Tuercas y arandelas
•
Tuercas
Suelen ser de acero y latón. En su parte central tienen un agujero roscado, que es por
donde se enrosca el tornillo o bulón. Según su forma pueden ser cuadradas, hexagonales, de mariposa, hexagonales ciegas o de sombrerete.
Clasificación de las tuercas
Se clasifican según la forma exterior y el tipo de rosca, como los tornillos. Tuerca
hexagonal M5 o tuerca cuadrada W 5/16”.
•
Arandelas
Este tipo de piezas son de forma cilíndrica con un agujero central.
Se fabrican en acero y en otros metales, e incluso en plástico, goma, etc.
El diámetro exterior y su grosor varían según sea la medida del diámetro de su agujero central, que es el que se toma como referencia para su clasificación, y siempre
es ligeramente mayor que el tornillo que se tiene que acoplar.
Se montan debajo de la cabeza de los tornillos y entre la madera y la tuerca, para
poder apretar mejor y no deformar las piezas unidas.
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5.2.2.3. Pasadores
Son de acero, latón, cobre, u otro material dúctil y resistente. Normalmente tienen forma
cilíndrica o cónica.
Para colocarlos mejor en el agujero, sus extremos acaban en un chaflán o en forma redondeada. Hay de diferentes tipos, pero los más comunes son los cilíndricos, cónicos,
elásticos y de aleta.
En algunos casos, los pasadores actúan como elementos de seguridad. Por ejemplo, si
existe una sobrecarga, el pasador se rompe y evita la deformación o rotura de las piezas
que une, que son costosas y difíciles de fabricar.
5.3. Técnicas de acabado
5.3.1. Materiales
El acabado de las superficies metálicas consiste en la aplicación de productos líquidos
(pinturas, lacas o barnices), u otros materiales similares para proteger los metales de la
oxidación y realzar o cambiar su aspecto o tacto.
•
Barnices o lacas
Pueden ser naturales o sintéticos, transparentes, brillantes o mates. Una vez aplicados y secos, forman sobre la superficie una capa protectora que la hace resistente a
la humedad y a pequeños golpes.
•
Pinturas
Sus componentes básicos son un colorante o pigmento y un aglutinante:
• Colorantes o pigmentos
Elementos que proporcionan el color. Se crean a partir de materias químicas orgánicas en forma de polvos, procedentes de tierras o determinados óxidos metálicos.
• Aglutinantes
Productos líquidos (agua, aceites, resinas) que, al disolverlos con los colorantes,
nos permiten obtener la pintura, facilitar el secado, la adherencia y crear la capa
protectora.
• Imprimación
Es un proceso de protección anticorrosiva que utiliza unas pinturas especiales. Se aplica
antes que la pintura porque facilita su adhesión.
• Tratamiento galvánico
Es un proceso de recubrimiento del metal mediante métodos electroquímicos con otro
metal. Así se crea una capa protectora en la pieza.
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5.3.2. Normas
Las operaciones de tintado, barnizado y pintura requieren que se hagan con esmero y
siguiendo unas pautas previas a la operación final:
1. Preparación de la superficie
Después de acabar bien la superficie, es preciso eliminar de ella el polvo que pueda
tener.
2. Protección
Durante este proceso de acabado es necesario emplear elementos de protección,
tales como guantes y mascarilla, puesto que muchos de los productos empleados
son tóxicos por inhalación.
3. Imprimación
Consiste en aplicar a la superficie de la madera un producto sellador (aceite de linaza
o similar) para tapar los poros y favorecer la adherencia de los productos. Mediante
la imprimación, también se reduce la cantidad necesaria de los productos posteriores, asegurándose, así, un menor consumo de ellos.
4. Aplicación del producto
Su aplicación se realiza con los útiles ya reseñados y adecuados al tipo de superficie.
Hay que esperar a que se seque para aplicar otra capa, si fuera preciso.
5. Conservación y limpieza
Tras finalizar el proceso, hay que limpiar a fondo, con los productos adecuados, los
útiles empleados. Deben dejarse secar, cerrar bien los envases y guardarlo todo en
el lugar que corresponde.
5.4. Reducir, reutilizar y reciclar
5.4.1. Las 3R: metales y medio ambiente
¿Os habéis dado cuenta de la cantidad de objetos metálicos que tenéis a vuestro alrededor? Es que los metales son muy abundantes en la superficie terrestre, aunque no tenéis
que olvidar nunca que son productos no renovables.
Por eso es tan importante la regla de las 3R: reducir, reutilizar y reciclar. Pensad que los
metales, sobre todo los metales férricos, se pueden reciclar de forma ilimitada. Y esto
significa un ahorro enorme de energía, agua, recursos naturales y evita mucha contaminación.
5.4.2. Reducir
Para reducir al máximo la generación de basura innecesaria, hay que utilizar los metales
y los objetos metálicos de forma correcta.
•
Se debe procurar, en la medida de lo posible:
•
No utilizar envases no reciclables.
•
No utilizar papel de aluminio para envolver alimentos, bocadillos, frutas, etc.
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•
No adquirir productos con metales tóxicos.
•
No utilizar máquinas herramienta si la operación (serrado, rebajado) se puede hacer
a mano. Así reducimos, de manera importante, el gasto de energía.
•
Controlar el calentamiento del soldador.
•
No malgastar el estaño en las soldaduras blandas.
•
No utilizar aerosoles y vaporizadores (desodorantes, productos de limpieza, pinturas) que contengan CFC puesto que dañan la capa de ozono.
5.4.3. Reutilizar
Antes de realizar un trabajo es preciso ver qué necesitamos, qué tenemos y qué podemos volver a usar.
Hay que procurar, en la medida de lo posible:
•
No hacer compras innecesarias.
•
Compartir el material entre compañeros y compañeras.
•
Marcar la medida exacta del material que se necesita.
•
Generar menos residuos.
5.4.4. Reciclar
Hay que procurar:
•
Adquirir o comprar productos reciclables
•
Depositar los productos reciclables en los lugares y contenedores indicados.
•
Llevar los productos con metales de difícil recuperación (pilas, baterías, teléfonos
móviles, ordenadores, pequeños electrodomésticos) o tóxicos, a contenedores o
puntos de recogida especiales.
•
Los envases de conservas, latas de bebidas, envases de aluminio (papel de aluminio,
tetrabrik), cables eléctricos, tuberías de cobre, pueden y deben reciclarse. En especial aquellos que contienen metales no férricos, porque su proceso de obtención es
perjudicial para el medio ambiente.
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