Download Cuadernillo de materiales 3- LOS METALES (con soluciones)

TECNOLOGÍA 2º ESO
CUADERNILLO DE MATERIALES
3ª PARTE
MATERIALES DE USO TÉCNICO: LOS METALES
LOS METALES.
Los metales son materiales con múltiples aplicaciones que ocupan un lugar destacado
en nuestra sociedad. Se conocen y utilizan desde tiempos prehistóricos, de ahí que
hayan dado nombre a diferentes épocas de la historia de la humanidad, como la Edad
del Bronce o la Edad del Hierro y en la actualidad constituyen una pieza clave en
prácticamente todas las actividades económicas.
PROPIEDADES DE LOS METALES:
Como siempre, conocer las propiedades de un material es muy importante para el uso
que se le pueda dar. En los metales varía mucho de un tipo a otro, pero de la mayoría
podemos decir que poseen las siguientes:
Consulta la pág. 108 y rellena los huecos:
- Son muy buenos conductores térmicos, eléctricos y acústicos.
- Tienen buenas propiedades mecánicas como la resistencia a la tracción, compresión y flexión, la
ductilidad y maleabilidad, y también la resistencia a romperse cuando son golpeados , es decir la
tenacidad.
- También se dilatan y contraen al aumentar y disminuir la temperatura.
- Gracias a su fusibilidad pueden rellenar moldes y ser soldado a otras piezas metálicas
- La mayoría se oxidan por lo que pierden su brillo y se deterioran.
- Cuando las piezas metálicas dejan de ser útiles pueden reciclarse para su posterior
reutilización.
Algunos de ellos además son…
- Atraídos por los imanes, como el hierro, cobalto y níquel, o lo que es lo mismo tienen
comportamiento magnético.
- Tóxicos, como el plomo o el mercurio, por lo que su uso está muy limitado.
OBTENCIÓN DE LOS METALES
Son muy pocos los metales que se encuentran de forma pura en la naturaleza,
normalmente se combinan con otros elementos (óxidos o carbonatos) y los
encontramos en forma de minerales que debemos extraer, tratar y depurar para
obtener el metal puro deseado.
Lee la pág. 109 y contesta a las preguntas siguientes:
1. ¿Cuáles son las dos formas principales de extraer el mineral?
Minas a cielo abierto y subterráneas
2. ¿A qué llamamos mena y ganga?
La ganga es la parte de la roca extraída que desechamos y la mena es la que contiene el mineral
metálico.
3. ¿Podemos decir que la siderurgia es una rama de la metalurgia? Justifica tu respuesta.
Sí, ya que la metalurgia engloba los procesos de extracción y transformación de los materiales
metálicos, y como entre los materiales metálicos se encuentran los metales ferrosos, de gran
importancia para la industria, su procesamiento recibe un nombre específico denominado
siderurgia.
4. ¿En qué se diferencian los metales ferrosos y los no ferrosos? Pon tres ejemplos de cada uno .
Metales ferrosos: contenido básico hierro: Hierro puro (ferrita), acero y fundiciones.
Metales no ferrosos: contenido básico diferente al hierro: aluminio, cobre, plomo, titanio…
Haz en tu cuaderno los ejercicios 1, 2 y 3 de la pág. 109
1.-Ductilidad: Permite fabricar cables, alambre y hasta tejidos.
Maleabilidad: Permite fabricar láminas o planchas muy finas como los
envoltorios alimenticios de aluminio o chapas para carcasas de acero.
Otros: Plásticos, algodón, lino…
2.- Cable: ductilidad, resistencia mecánica, conductividad eléctrica.
Casco de buque: dureza, resistencia mecánica, tenacidad, resistencia a
la corrosión.
Yunque: dureza, resistencia mecánica, tenacidad.
Tubería de agua: resistencia mecánica y a la corrosión, maleabilidad, no
toxicidad.
Puente metálico: resistencia mecánica y cierta elasticidad.
3.- Sartenes, ollas… para cocinar alimentos.
Radiadores, placas en calefacción.
Herramientas de soldar y fundir metales.
INVESTIGA SOBRE ALGÚN PROCESO FÍSICO QUE SIRVA PARA EXTRAER
EL METAL DE LO QUE DENOMINAMOS MENA.
Tamizado: Separación de partículas sólidas según su tamaño.
Filtración: Separación de partículas sólidas dentro de un líquido por su
tamaño.
Flotación: Separación de partículas sólidas dentro de un líquido por su
densidad.
METALES FERROSOS (lee la pág. 110)
La materia prima del hierro se encuentra abundantemente en la naturaleza en forma
de minerales como la magnetita, hematita o limonita. A partir de éstos podemos
obtener hierro puro.
Muchas veces para mejorar las propiedades de los metales se recurre a las aleaciones,
pero…
5. ¿Qué son las aleaciones?
Mezcla de dos metales o de un metal y un no metal, cuyas propiedades finales
siguen siendo metálicas.
6. ¿Cuál es el elemento químico con el que se mezcla el hierro puro para mejorar sus cualidades?
Carbono
7. Dibuja y anota en el siguiente eje las aleaciones de hierro según el porcentaje del elemento
aleante que has indicado en la pregunta anterior:
0 0,03%
1,76%
2%
4%
6%
6,67%
8. ¿Por qué se dice que el hierro tiene escasa utilidad en el ámbito industrial?
HIERRO
PURO
ACERO
FUNDICIONES
8. Los aceros además de hierro y carbono pueden alearse con otros elementos. ¿Qué elementos
añadirías a un acero para un cuchillo?¿ Y para una herramienta como una hoja de sierra? a) CROMO Y
NÍQUEL ; b) CROMO Y MANGANESO
¿Cómo se obtiene el acero?
En una instalación llamada altos hornos y posteriormente en un convertidor.
Lee la pág. 111 y después rellena el siguiente esquema y el dibujo de la página
siguiente.
carbón de coque
escoria
1600 °C
fundente: caliza
carbono
acero
ALTO HORNO
MINERAL +CALIZA+CARBÓN DE COQUE
GASES
GASES
AIRE CALIENTE
ARRABIO
ESCORIA
9. Rellena la siguiente tabla con las propiedades y aplicaciones de los materiales ferrosos:
MATERIAL
PROPIEDADES
APLICACIONES
HIERRO
COLOR BLANCO GRISÁCEO, MAGNÉTICO,
BLANDO, FRÁGIL Y QUEBRADIZO. SE
CORROE FÁCILMENTE
NÚCLEOS DE
ELECTROIMANES Y DE
TRANSFORMADORES
ACERO
COLOR GRIS, DURO, TENAZ Y CON
GRAN RESISTENCIA MECÁNICA.
CUALQUIER APLICACIÓN
SEGÚN EL %CARBONO Y
OTROS ELEMENTOS
FUNDICIÓN
COLOR GRIS, MUY DURO, PERO MUY
FRÁGIL. GRAN RESISTENCIA AL
DESGASTE.
CARCASAS DE MOTORES,
TAPAS DE
ALCANTARILLA,…
METALES NO FERROSOS
Se trata de metales sin contenido de hierro que se suelen clasificar, según su
densidad, en metales pesados, ligeros y ultraligeros.
Lee las páginas 112 y 113 y rellena la tabla resumen de la página siguiente.
Nombre
Obtención
COBRE
CUPRITA,
CALCOPIRITA,
Y
MALAQUITA
LATÓN
COBRE
+
CINC
Grupo
Color
Propiedades
principales
Aplicaciones
CABLES ELÉCTRICOS,
TUBERÍAS DE AGUA Y
GAS.
BRONCES Y OTRAS
ALEACIONES
PESADO
ROJIZO
ALTA CONDUCTIVIDAD
TÉRMICA Y ELÉCTRICA.
DÚCTIL Y MALEABLE
PESADO
Amarillo
brillante
MÁS DURO QUE EL
COBRE.
ALTA RESISTENCIA A LA
CORROSIÓN
ORNAMENTACIÓN.
TUBERÍAS Y
TORNILLOS
Hélices, campanas,
engranajes, cojinetes,
estatuas…
BRONCE
COBRE
+
ESTAÑO
PESADO
AMARILLO
ROJIZO
MÁS DURO Y
RESISTENTE QUE EL
COBRE. BUENA
RESISTENCIA AL
DESGASTE Y CORROSIÓN
ALPACA
COBRE +
NÍQUEL +
CINC +
ESTAÑO
PESADO
Plateado
Dúctil y resistente a la
corrosión
IMITACIÓN DE
PLATA. ORFEBRERÍA Y
BISUTERÍA
COBRE +
NÍQUEL
PESADO
PLATEADO
Muy resistente a la
corrosión
FABRICACIÓN DE
MONEDAS
PESADO
GRIS
PLATEADO
Muy blando, plástico y
maleable. Pero MUY
TÓXICO.
BATERÍAS
ADITIVO EN VÍDRIOS
PROTECTOR
RADIACTIVO
PESADO
Blanco
brillante
BLANDO Y MUY
MALEABLE. RESISTENTE
A LA OXIDACIÓN Y
CORROSIÓN.
AL DOBLARSE "GRITO DEL
ESTAÑO"
Papel de estaño,
hojalata (con acero) y
material de soldadura
(con plomo)
PESADO
GRIS
AZULADO
BRILLANTE, BLANDO Y
FRÁGIL. RESISTENTE A
LA OXIDACIÓN Y
CORROSIÓN DEL AGUA
CAÑERÍAS Y
CANALONES.
GALVANIZADO.
CUPRONIQUEL
PLOMO
ESTAÑO
CINC
Galena
CASITERITA
BLENDA Y
CALAMINA
LIGERO
BLANCO
PLATEADO
RUTILO E
ILMENITA
LIGERO
BLANCO
PLATEADO
MAGNESITA
Ultraligero
PLATEADO
ALUMINIO
BAUXITA
TITANIO
MAGNESIO
Resistente a la corrosión,
ductil, maleable y blando.
Muy buen conductor térmico
y eléctrico
BRILLANTE, MUY DURO Y
RESISTENTE HASTA
400ºC
BLANDO, MALEABLE Y
POCO DÚCTIL. ES MUY
EXPLOSIVO AL AIRE.
LINEAS ELÉCTRICAS,
ENVASES,
CARPINTERÍA Y
AERONÁUTICA.
INDUSTRIAL
AEROESPACIAL.
PRÓTESIS MÉDICAS
Pirotecnia y como
aleante en aeronáutica
y transportes
10. ¿Por qué suele ser costosa la obtención de uno de estos metales?
Por su elevado consumo energético en el proceso de obtención.
11. ¿Cuál es el metal más pesado y el más ligero? El Wolframio (19260 kg/m³) y el magnesio
(1740kg/m³)
12. Investiga cuántas veces es más pesado el acero que el aluminio. Casi tres veces más (2,91)
13. ¿Por qué crees que en la antigüedad se sustituyó el cobre por el bronce para el uso de armas y
herramientas?(Observa sus propiedades) Porque era el bronce era más duro y resistente.
14. ¿Cuáles utilizarías para la industria aeroespacial? El titanio, ligero y resistente.
15. Busca información sobre la composición de las monedas de euro de curso legal.
EXTERIOR: 3 CAPAS DE LATÓN-NIQUEL+NIQUEL+LATÓN-NIQUEL
INTERIOR: LATÓN +NIQUEL
EXTERIOR: LATÓN-NIQUEL
INTERIOR: 3 CAPAS DE CUPRONIQUEL+NIQUEL+CUPRONIQUEL
ORO NÓRDICO
(89%Cu, Al, Zn, Sn)
ACERO RECUBIERTO DE COBRE
TÉCNICAS DE CONFORMACIÓN
Para fabricar piezas metálicas existen varios métodos bien diferenciados. Unos
métodos usan fuerzas externas para modificar la forma del material
(DEFORMACIÓN), otros requieren su transformación en polvo (SINTERIZACIÓN) y
en otros casos ha de ser fundido (MOLDEO).
DEFORMACIÓN
En la página 114 del libro tienes representados los métodos más importantes de
conformación por deformación, observa los dibujos y lee atentamente su
procedimiento.
Después para su mejor asimilación vas a ver animaciones de algunos de estos métodos.
Entra con el mini (en clase) o desde tu PC (en casa) a la página www.tecno12-18.com .
Después pulsa en "Ir a contenidos generales", y dentro ya pulsas en " Materiales y
Herramientas", entonces aparecerán una serie de enlaces a miniunidades. Vas a
visualizar y a realizar en tu cuaderno los cuestionarios de las siguientes:
1- Estampación de chapa metálica.
2- Embutición de chapa metálica.
3- Troquelado y punzonado.
4- Plegado de chapa metálica.
5- Inyección de metal.
6- Extrusión de metal
Todavía nos queda alguno por explicar, detállalos con ayuda del libro.
CON UNA SERIE DE RODILLO SE HACE
PASAR EL METAL EN CALIENTE PARA
FORMAR PLANCHAS DE DIFERENTES
GROSORES (CHAPAS, BARRAS Y
PERFILES ESTRUCTURALES)
FORJA
TREFILADO
A GOLPE DE MARTILLO Y SOBRE LA
PIEZA EN CALIENTE SE VA DANDO
FORMA A LAS PIEZAS CON AYUDA DE
MOLDES INFERIORES (FIGURAS MUY
DIVERSAS MÁS BIEN PLANAS)
ESTIRANDO EL METAL EN FRIO Y
HACIÉNDOLO PASAR POR AGUJEROS DE
TAMAÑOS ADECUADOS SE CONSIGUEN
CABLES DE DIFERENTES GROSORES.
SINTERIZACIÓN
A continuación se muestra el esquema del proceso de fabricación de piezas por la
técnica de metalurgia de polvos (sinterización).
Con ayuda del libro (pág. 115) pon texto a las letras del proceso debajo de la imagen.
A y B - MOLIENDA Y TRITURADO
C- PRENSADO
D- HORNEADO AL 70% DE SU TEMPERATURA DE FUSIÓN.
E- COMPRIMIDO AL TAMAÑO ADECUADO
F- ENFRIADO
MOLDEO
Si fundimos el metal podremos rellenar un molde con la figura que queramos, observa
el siguiente esquema y haz lo mismo que en el caso anterior
A- FUSIÓN DEL METAL
B- VERTIDO EN EL MOLDE
C- ENFRIADO
D- EXTRACCIÓN
16. Piensa y relaciona. Une el objeto con el método de fabricación con el que está hecho:
Lata de refresco
Estampación
Tenedor
Moldeo
Perfil de una ventana
Extrusión
Chapa ondulada
Laminación
Eslabón de una cadena
Sinterización
Bloque de motor
Embutición
Chapa lisa
Troquelado
Arandela
Trefilado
Olla de cocinar
Inyección
Radiador de aluminio
Forja
Cojinete
TÉCNICAS DE MANIPULACIÓN Y UNIÓN
Al igual que hemos visto con la madera, para trabajar en el taller con los metales
tenemos que utilizar las herramientas y formas de unión apropiadas. Lee las páginas
116 a 119 del libro y realiza las siguientes actividades.
17. Lee y rellena las siguientes afirmaciones
a) La unión por ajuste de a presión es una unión FIJA. Para unir dos piezas con este método es
preciso introducirlas mediante PRESIÓN o incluso CALENTANDO la pieza hueca.
b) En la soldadura oxiacetilénica se utiliza acetileno y OXÍGENO, y se pueden alcanzar
temperaturas de hasta > 3000ºC, muy apropiado para soldar ACEROS
c) La chaveta y la lengüeta suelen ser de ACERO y tienen forma de CUÑA. Se utilizan para fijar
piezas que giran solidarias respecto de un EJE.
d) En el torno la pieza a tornear gira, mientras la herramienta de corte se DESPLAZA
longitudinalmente y radialmente. Sin embargo, en la fresadora, es la PIEZA la que se desplaza y
la HERRAMIENTA la que gira.
EJER 17.
A) LIMA
B) RECTIFICADORA
C) LIJADORA
EJER 18.
SE TRATA DE UNA UNIÓN FIJA MEDIANTE LA CUAL UNA PIEZA CILÍNDRICA CON CABEZA
SE INTRODUCE EN UN AGUJERO PRACTICADO EN LAS DOS PIEZAS A UNIR Y TRAS
PRESIONAR CON LA REMACHADORA SE FORMA OTRA CABEZA QUE CIERRA LA UNIÓN POR
LOS DOS LADOS.
EJER 19.
SOLDADURA BLANDA PARA ELECTRÓNICA.
SOLDADURA FUERTE PARA EL BRONCE.
EJER 20.
PERTENECE A LAS UNIONES DESMONTABLES Y SE TRATA DE UNA VARILLA ROSCADA POR
SUS DOS EXTREMOS QUE SIRVEN PARA UNIR DOS PIEZAS METALICAS. SE FIJA POR UN
EXTREMO CON DOS TUERCAS.
EJER 21.
PERTENECE A LAS UNIONES
CILINDRICAS MEDIANTE EL
LONGITUDINAL.
DESMONTABLES. Y SIRVE PARA UNIR DOS PIEZAS
ENCAJE DE DIENTES. PERMITE DESPLAZAMIENTO
18. Observa las imágenes y rellena la tabla inferior.
Nº
Nombre
1 ALICATE
2 C I N C E L
3 ESPÁRRAGO
4 DESTORNILLADOR
5 B R O C A
6 P U N Z Ó N
7 PISTOLA TERMOFUSIBLE
8 TENAZAS
9 LIJADORA
10 LLAVE FIJA
11 G R A N E T E
Operación
Nº
Nombre
Operación
S U J E C I Ó N
T A L L A D O
UNIÓN DESMONTABLE
UNIÓN DESMONTABLE
P E R F O R A D O
M A R C A D O
UNIÓN FIJA
C
O
R T
E
DESBASTADO
UNIÓN DESMONTABLE
M A R C A D O
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
SARGENTO
SIERRA DE ARCO
RASQUETA
C O M P Á S
L
I
M
A
C H A V E T A
TORNILLO-TUERCA
ESCUADRA
PUNTA DE SOLDAR
TORNILLO DE BANCO
S U J E C I Ó N
C
O
R
T
E
DESBASTADO
T R A Z A D O
DESBASTADO
UNIÓN DESMONTABLE
UNIÓN DESMONTABLE
T R A Z A D O
UNIÓN FIJA
S U J E C I Ó N
Realiza en tu cuaderno los ejercicios 17, 18, 19, 20 y 21 pág. 117 y 119.
PARA SUBIR NOTA (HASTA 1 PTO. EN LA NOTA DEL EXAMEN):
www.tecno12-18.com  contenidos generales  materiales y herramientas .
Miniunidades: TORNEADO, REMACHADO Y SOLDADURA ELÉCTRICA POR ARCO
VOLTAICO. El trabajo consiste en contestar a los tres cuestionarios.