metales industriales

8/8/2019 metales industriales

http://slidepdf.com/reader/full/metales-industriales 1/21

METALES UTILIZADOS EN

LA INDUSTRIA[Escribir el subtítulo del documento]

30/08/2010

INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL

RIOS HERNANDEZ ALBERTO

I.Q.I. Ana Margarita Granados Molina.



2

INTRODUCCIÒN

Los metales son los elementos químicos de mayor utilización: con fines estructurales

en edificios y medios de transporte, como conductores de calor y electricidad, etc. Los

metales se caracterizan por tener un brillo especial, llamado metálico, y por ser buenos

conductores de la electricidad y del calor. Esta gran conductibilidad, comparada con la

de los no metales, se debe probablemente a la existencia de electrones libres en su

interior. Además los metales tienen una molécula monoatómica y originan los

hidróxidos al disolverse los óxidos metálicos en agua. Algunos metales se presentan

en estado libre como el oro, pero otros aparecen en estados de óxidos, sulfuros,

carbonatos, fluoruros, cloruros. etc.

PROPIEDADES FISICAS

Los metales, con la excepción del m ercurio, que es líquido, son sólidos a la

temperatura ordinaria y tienen todo brillo metálico y un color casi siempre blanco

grisáceo, salvo en los casos del cobre (rojo) y el oro (amarillo). Son de densidad muy

variable. Así, el sodio y el potasio flotan en el agua mientras que otros poseen

densidades muy elevadas. El magnesio y aluminio son los más ligeros de los metales

utilizados en la industria por sus aplicaciones prácticas.

La dureza de un metal estaño tanto mayor cuanto más difícilmente se deja raya r por

otros cuerpos.

El mejor conductor de electricidad estaño la plata seguido por el cobre.

Hay ciertos metales que tienen la propiedad de ser maleables , lo que significa que se

pueden cortar en finísimas láminas como el oro, el estaño y el aluminio; y otros como

el hierro y el cobre que son tenaces o resistentes al la ruptura por tracción .



3

DENSIDAD DE ALGUNOS METALES

Osmio 22

48 Cobre 8

7

Platino 21 5 Hierro 7 8

Oro 19 4 Es¡

¢ ño 7 3

Mercurio 13 6 Cinc 6 9

Plomo 11 5 Aluminio 2 6

Plata 10 4 Litio .53

TEMPERATURA DE FUSION DE ALGUNOS METALES

Iridio 2350ºC Plata 962ºC

Platino 1755ºC Cinc 419ºC

Cobre 1510ºC Plomo 327ºC

oro 1085ºC Estaño 332ºC

Hierro 1510ºC Mercurio 39ºC

PROPIEDADES QUIMICAS DE LOS METALES

Es característico de los metales tener valencias positivas en la mayoría de sus

compuestos. Esto significa que tienden a ceder electrones a los átomos con los que seenlazan. También tienden a formar óxidos básicos. Por el contrario, elementos no

metálicos como el nitrógeno, azufre y cloro tienen valencias negativas en la mayoría

de sus compuestos, y tienden a adquirir electrones y a formar óxidos ácidos

Los metales tienen energía de ionización baja: reaccionan con facilidad perdiendo

electrones para formar iones positivos o cationes. De este modo, los metales forman



4

sal s l s, sulf uros arbonatos, actuando como agentes reductores

donantes de electrones).

I E A ES I S IA ES

n mineral industr ial es cual uier roca, mineral, o sus tancia natural de impor tancia

económica, excluyendo los minerales met licos, los minerales para obtención de

energía y las piedras preciosas.

Son de alto olumen y ba jo precio unitar io.

Se comerciali an local o regiona lmente.

o requieren grandes procesos de beneficio.

o impacta significati amente en la economía.

omo podemos observar de los minerales se obtienen los metales, ay muchos procesos para la creación de estos, y la extracción de estos ya mencionados

minerales es una actividad muy bien pagada en nuestro país.

iner ía en Estados nidos -1999)

30.8%£ arbón

1.7%¤ e t ¥ lic os

67.5%¤ inera le s

indus tr ia les

$ 61 m il m illones de dó lares



5

Valor de la producción minera 199 ±cedoram).

9 .9 ¦ §

̈ id e r ú r © ic o

19.69 §

r e c io o

35.45%Meta le

34.94%I n d u tr ia le

$ 34,939 millones de pesos

Arcillas

Arena/grava

Azufre

Barita

Bent

nitaCalcita

Caliza

Caolín

CelestitaDiatomita

Dolomita

Feldespa toFluorita

Fosforita

GrafitoMagnesita

Mármol

Mica

Perlita

Sal

Sílice

Talco

Tierras Fuller

Vermiculita

WollanistonitaYeso



6

EDAD DE LOS METALES (Historia)

Este periodo en la historia fue muy importante para la humanidad, no solo por el

descubrimiento de la metalurgia, sino por el descubrimiento de algunos minerales que

nos hicieron evolucionar, como es el caso de la pirita y que con el paso del tiempo los

civilizaciones que dominaban algún metal, comúnmente son las que tienen un control

global, y esto lo mostraremos a continuación.

La Edad de los Metales es el periodo de la evolución tecnológica de la humanidad

caracterizado por el desarrollo de la metalurgi a comienza antes del V milenio a. C. y

acabaría en cada lugar con la entrada en la Historia, para buena parte de Europa en el

I milenio a.C. Es parte de la Pr ehistor ia en Europa, así como en la mayor parte del

mundo, a excepción de en Oriente Medio, que coincide con el desarrollo de la escritura

y por tanto con la Histor ia. Cuando existen testimonios escritos indirectos se considera

también Pr otohistor ia. De todos modos, dado que no existe una ruptura (excepto

arbitraria) en el desarrollo de esta tecnolog ía metalúrgica entre la Prehistoria, la

Protohistoria y la Historia, en este artículo se incluyen adelantos del trabajo con

metales que se dan en periodos claramente históricos. La política se caracterizó por

una centralización y acumulación del poder polí tico y religioso en manos a las elites,

les negaban derechos a las mayorías, generando una mentalidad dogmática.

y EDAD DEL COBRE

y

El cobre junto con el oro y la plata, es de los primeros metales utilizados en laPrehistoria, tal vez porque, a veces, aparece en forma de pepitas de metal

nativo. El objeto de cobre más antiguo conocido hasta el momento es un

colgante oval procedente de Shanidar (Irán), que ha sido datado en el año

a. C. Sin embargo, esta pieza es un caso aislado, ya que no es hasta

años más tarde cuando las piezas de cobre martilleado en frío comienzan

a ser habituales. En efecto, a partir del año a. C., en varios yacimientos

se han encontrado piezas ornamentales y alfileres de cobre manufacturado a

partir del martilleado en frío del metal nativo, tanto en los Montes Zagros (Ali

Kosh en Irán), como en la meseta de Anatolia (Çatal Hüyük, Çayönü o Hacilar,

en Turquía).



7

(Técnica de f undición) (Cuchillo)

E A E B CE

El bronce es el resultado de la aleación de cobre y estaño en una proporción var iable

(en la actualidad se le añaden otros metales como el inc o el plomo , creando los

llamados bronces comple jos). a can tidad de estaño pod ía var iar desde un en los

llamados «bronces bl ndos», has ta un 2 en los llamados «bronces campanil es» (a

mayor can tidad de estaño , m s tenacidad , pero tamb ién menos maleab ilidad) en la

Prehistor ia la cantidad med ia suele rondar el 1 de estaño. Se supone que f ueron

los egipcios los pr imeros en añadir estaño al cobre, al observar que éste le daba me jores cua lidades, como la dureza, un pun to m s ba jo de f usión y la perdurabilidad

(ya que el estaño no se oxida f cilmen te con el aire y es resisten te a la corrosión).

Adem s. El bronce es reciclable, pud iéndose f und ir var ias veces para obtener nuevos

ob jetos de otros ya desechados. a técnica de traba jo del bronce es vir tualmente

idéntica a la del cobre, por lo que no vamos a incidir en ello (la nica dificultad reside

en exceder la temperatura adecuada, lo que podr ía provocar que el mineral se echase

a perder por oxidación).El testimonio m s antiguo que se tiene de la existencia del

bronce se da en una cueva de las montañas del mar uer to, en Israel, donde se halló

un escondr ijo con m s de ob jetos datado en el a. C. Esta f echa debe ser

considerada como el inicio de la edad del Bronce en elPróximo r ien te.



8

(Cabeza de toro en bronce)

E A E IE

El ierro es uno de los elementos que m s abunda en la Tierra. espués del

aluminio, es el metal m s abundante, sin embargo, su utilización pr ctica

comenzó años m s tarde que el cobre y 2 años después del bronce.

Este retraso no se debe al desconocimiento de este metal, puesto que los

antiguos conocían el hierro y lo consideraban m s valioso que cualquier otra

joya, pero se trataba de hi erro met eór i co, es decir , procedente de meteor itos. El

hierro meteór ico era conocido tanto en Eurasia como en Amér ica (des cr ito m s

adelante).

Aunque durante milenios no hubo tecnología para traba jar minerales f errosos,

en el tercer milenio a.C. parece que algunos lo consiguieron: en las ruinas

arqueológicas de Alaça yük ( Anatolia) aparecieron var ias piezas de hierro

ar tificial, entre ellas un alfiler , una especie de cuchilla y una espléndida daga

con la empuñadura de oro.



9

(Daga de hierro)

EST ADO ATUR A DE OS ET A ES

a inmensa mayor ía de los metales que conocemos se encuentran en la

na turaleza f ormado compuestos, tales como: óxidos , silicatos, carbonatos, sulf atos

y sulf uros. Sin embargo, existen un n mero escaso de elementos, como el oro, la

plata y el platino, que se pueden hallar libres, es dec ir , no combinados.

Ejemp lo:

Aluminio ( Al)

y Estado atural: o se encuentra libre en la naturaleza.

y Propiedades: De color blanco. Densidad 2, g/cc; pun to de f usión ºC.

Reacciona con el idróxido de Sodio, cidos Clorhídr ico y el sulf r ico.

y Usos : En la arquitectura, utensilios de cocina, en aeron utica para aviones,

motores y adornos.



10

Cobre (Cu)

y Estado Natural: Solo, ò nativo pocas veces.

y Propiedades: Color rojo, Buen conductor de electricidad y de calor. Densidad

, g/ml, punto de fusión C. Produce un color verde esmeralda en lallama. Se disuelve en amoniaco (NH ) y en ácido nítrico concentrado.

y Usos: En la industria eléctrica, en la fabricación de monedas en forma de

aleaciones con el Níquel y el aluminio. Cuando se une con el Estaño (Bronce),

se utiliza para vajillas y adornos.

Oro (Au)

y Estado Natural: Nativo en forma de pepitas.

y Propiedades: Amarillo, muy maleable y dúctil, blando, buen conductor de calor

y electricidad. Densidad , g/cc. Punto de fusión oC. Inerte frente a

diversos agentes químicos.

y Usos: Fabricación de monedas y joyas. Constituye la base del sistema

económico internacional.

Plata (Ag)

y Estado Natural: Nativa, y también junto al Plomo, Cobre y Oro

y Propiedades: blanco, muy maleable. Excelente conductor térmico y eléctrico.

Densidad , g/cc. Punto de fusión C. Inerte frente a grupos químicos.

Se disuelve en ácido Nítrico.

y Usos: Acuñación de monedas, vajillas, joyas y diferentes adornos. Debido a su

sensibilidad a la luz es usado en la industria fotográfica.



11

Mercurio (Hg)

y Estado Natural: Nativo. Su forma más abundante es el Cinabrio (HgS).

y Propiedades: líquido, densidad , g/cc. Su punto de ebullición C. Poco

activo químicamente.

y Usos: En odontología en amalgamas. En la fabricación de termómetros y

barómetros.

Plomo (Pb)

y Estado Natural: Se encuentra solo.

y Propiedades: Gris, Blanco, maleable, poco dúctil, mal conductor eléctrico y

térmico. Densidad , g/cc, su punto de fusión es o C. Reacciona con el

ácido Clorhídrico y el Sulfúrico.

y

Usos: En la fabricación de fusibles, recipientes a prueba de corrosión, baterías,municiones, balas. En aleaciones se utiliza para soldar.

Hierro (Fe)

y Estado Natural: en forma nativa muy pocas veces.

y Propiedades: Gris, duro, maleable, dúctil y tenaz. Densidad , g/cc, punto de

fusión C. Es muy reactivo, se combina fácilmente con el Oxígeno.

y Usos: el acero, su aleación con Carbono, se utiliza en la construcción de

viviendas e industrias, así como también en la fabricación de cubiertos, vajillas

y diferentes utensilios.



12

Cobalto (Co)

y Estado Natural: No se encuentra nativo. Su principal forma es CoS, como

sulfuro, acompañando al Níquel.

y Propiedades: Gris, duro, tenaz, poco maleable. Densidad , g/cc, punto de

fusión C; no reacciona con los ácidos, con excepción del ácido Nítrico

(HNO )

y Usos: Aleado con el Cromo forma el sustituto ideal del Platino, en la fabricación

de aparatos. Se utiliza en la fabricación de tintas, y como colorantes para el

vidrio y cerámica.

Urano (U)

y Estado Natural: No se encuentra nativo. Su forma más importante es

Pitchblenda VO .

y Propiedades: Radiactivo. Con una densidad de g/cc, su punto se fusión es

oC. Bastante reactivo. Se oxida rápidamente.

y Usos: Fuentes de radio, para colorear cerámicas y vidrios. Como combustible

nuclear.



13

METALES UTILIZADOS EN LA SIDEROMETALURGIA (HIERRO)

Aplicaciones de los hierros industriales. Los hierros pueden utilizarse para la

fabricación de chapas, pernos, alambres, tubos, etc., en función de las posibilidades

que ofrecen para la soldadura, forja, estirado y trefilado.

Asimismo, sus propiedades magnéticas permiten usarlos, después de recocidos, en

equipos electromagnéticos, para constituir los núcleos de hierro dulce. El hierro puro

se emplea para elaborar aceros finos, aceros ordinarios y especiales, y como materia

prima para la fusión en crisol.

El polvo de hierro, reducido o electrolítico, se usa industrialmente tanto en

pulvimetalurgia, para fabricar piezas por sintonización, como para constituir

revestimientos de electrodos para soldadura y corte autógeno.

Las piezas a base de hierro sinterizado se utilizan en diversas actividades industriales,

como la fabricación de automóviles, de material para electrodomésticos y de productos

magnéticos.

El hierro puro sinterizado permite fabricar piezas económicas, pero de caracte rísticas

mecánicas limitadas, sobre todo por lo que hace referencia a su capacidad de

deformación.

Para mejorar estas características mecánicas se puede recurrir a medios

Metalúrgicos clásicos, a través de aleaciones ferrosas (aceros del de carbono, a

de cobre y a de níquel) o mediante diversos tratamientos térmicos

(tratamiento templado de inducción, tratamiento superficial de carbonitruración).

También se pueden mejorar las características mecánicas por medios propios de la

metalurgia de los polvos, por doble compresión seguida de una nueva sinterización o

por impregnación del esqueleto de hierro sinterizado mediante cobre fundido para

aumentar la densidad del producto.

Gracias al hierro sinterizado y a sus aleaciones ha sido posible mejo rar las

características de productos magnéticos tan importantes en la industria actual como

los circuitos magnéticos, las bobinas, las masas polares, las piezas de cabezas de

lectura o de grabación en cintas magnéticas.



14

PRODUCCIÓN.

Aunque el hierro está muy difundido en la corteza terrestre, sólo se explotan los

óxidos y carbonatos de suficiente riqueza.

El mineral de hierro se extrae actualmente en unos países.

El papel de los países industriales, que producían el del miner al de hierro

hacia , se ha visto sensiblemente reducido hasta el punto que en la

actualidad sólo extraen algo más de la mitad, mientras que se ha incrementado

la producción de países como Rusia, China y algunos del Tercer Mundo.

Así, el conjunto de la producción de Rusia, Ucrania y los demás países que

formaron parte de la antigua URSS alcanzó en los , Mt, frente a losMt en que se calculaba la producción mundial total.

SIDEROMETALURGIA (ACERO)

El proceso de fabricación industrial del acero se remonta a , en que Huntsman lo

obtuvo por fusión de hierro y carbón vegetal en un crisol.

Posteriormente, Cort ideó un método de afino en un horno de reverbero, denominadopudelado, que redujo los costes y aumentó la producción.

El impulso definitivo para la producción de acero en gran escala fue dado casi

simultáneamente con dos sistemas distintos: el método del convertidor Bessemer, que

permite obtener directamente acero mediante afino de la fundición gracias a la acción

de un chorro de aire que se introduce en el horno, y el método de Martin y Siemens,

en el cual se funde una mezcla de chatarra de hierro con fundición y mineral en un

horno de arco eléctrico.

En la época contemporánea, el acero se obtiene del hierro líquido, y presenta una g ran

resistencia a la deformación y a la corrosión.

El carbono que contiene (entre , y , ) está en forma de carburo de hierro

(cementita).



15

Los diferentes metales que se le pueden añadir en pequeña proporción mejoran sus

propiedades (dureza, resistenc ia) y constituyen los llamados aceros especiales, como

los aceros al cromo níquel, los aceros al manganeso y los aceros rápidos.

El acero al carbono sólo contiene hierro y carbono y, según la proporción existente de

este último, se clasifica en dulce (men os del , ), duro ( , ) o extra duro (más del, ).

El acero inoxidable contiene un de cromo y un de níquel (acero /8) y,

como su nombre indica, presenta una resistencia óptima a la corrosión.

PROCESOS INDUSTRIALES DE FABRICACION DE METALES.

La fabricación de productos metálicos o componentes para su montaje en productostoma muchas formas:

y ESTAMPACIÓN

Es uno de los procedimientos de prensa más sencillo.

Se usa una perforadora endurecida para acuñar el metal laminado a través de un

troquel.

y TROQUELADO

Es el modelado de componentes del metal laminado entre una perforadora y un

troquel. Los componentes fabricados de esta forma tienen medidas muy exactas y el

endurecimiento por medios mecánicos le proporciona resistencia y rigidez.

y FRESADO

El fresado es el empleo de una cortadora giratoria que da forma a la pieza metálica

que se trabaja en la maquina. La pieza está sujeta a una mesa que se puede mover en

relación a la fresa.

y RECTIFICADO

Es el proceso de eliminación por medio del contacto autolimpiador de un material

abrasivo como el carborundo. A diferencia del corte profundo con una herramienta

metálica, el rectificado aplica sólo una fuerza diminuta a la pieza que se trabaja en la

máquina.



16

y TALADRO

Taladrar un agujero circular es una de las operaciones más corrientes de cortes de

metales. La herramienta cortante suele ser una barra espiral. En industrias son

corrientes las taladradoras pluricabezales.

y FORJA

La forja es el modelado del metal empleando fuerzas de compresión.

El metal suele estar caliente, pero algunos procedimientos se llevan a cabo en frío. La

forja que ha alcanzado la temperatura especificada aumenta la plasticidad del metal, y

disminuye las fuerzas necesarias para trabajarlo.

y FORJA DE ESTAMPACION

Es la formación de un componente con una barra metálica o palanquilla entre dos

medios troqueles. El metal caliente se coloca en el troquel inferior y el golpe de un

martillo mecánico la fuerza a entrar en la cavidad entre el troquel superior y el inferior.

Las piezas fabricadas de esta manera no suelen poder formarse con un solo martillazo

en un solo troquel.

Entre los metales utilizados en la forja de estampación están el acero bajo en carbono

y el acero medio de carbono, el aluminio y las aleaciones de cobre.

y ENCABEZAMIENTO EN FRIO

Es el proceso de convertir barras de metal frío o alambres en componentes

³apretando´ el metal contra una cavidad del troquel.

El latón, el acero inoxidable, el acero bajo en carbono y el de contenido medio de

carbono son los materiales más usados po r lo general en este proceso.

El único unos más numeroso de este proceso está en la fabricación de pernos,

tornillos, remaches y clavos.



17

y LAMINADOR DE ROSCAS

Es un método de aplicar una rosca a pernos hechos a máquina producidos por

encabezamiento en frío.

Las formas moleteadas , las acanaladuras y los engranajes helicoidales han sido unas

cuantas de las múltiples formas que se pueden hacer formando perfiles con rodillos.

y EXTRUSION POR PERCUSION EXTRUSION HACIA ADELANTE

Este proceso consiste en conseguir hacer entrar un cilindro caliente de metal en un

troquel de extrusión empleando un ariete hidráulico.

De esta forma se puede producir un número casi infinito de secciones transversales

sólidas, así como tuberías.

Entre los productos fabricados con perfiles extraídos están: marcos de puertas y

ventanas, bisagras, componentes para cerraduras, cintas para cantos, etc.

El mayor número de secciones producidas se fabrican con aluminio y latón.

y FUNDICION EN ARENA

Es el modelado de un metal ³vertiendo´ meta l fundido en un molde.

La arena es un material especialmente bueno para hacer moldes. Puede resistir a

temperaturas muy altas y se puede moldear en formas complejas.

Entre los metales de fundición más corrientes están el hierro colado, acero, aleaciones

de aluminio y latón.

Los bloques del motor de automóviles y las culatas del cilindro, los soportes para

maquinaria pesada, tapas de registro, y el bastidor de tornillo de bancos de un

mecánico (como los de los talleres escolares) son ejemplos de productos fu ndidos en

arena.

y

FUNDICION A PRESION

Cuando se tienen que fabricar muchos artículos con la misma forma se emplea la

fundición a presión.

En este proceso, el metal fundido es forzado a entrar en la cavidad que hay entre los

troqueles a una presión elevada. Después de que se ha inyectado el metal, la presión



18

se mantiene mientras el metal se solidifica. Entonces los portatroqueles se abren y la

pieza fundida es expulsada automáticamente.

La fundición a presión se limita a metales no ferrosos cuyas temperatura s de fusión no

dañan los troqueles.

y TRABAJO A MAQUINA

A algunos componentes se les puede dar su forma definitiva con un solo

procedimiento, igual que en la fundición a presión.

Sin embargo muchos tienen que ser trabajados a máquina para darles una forma

definitiva, los procesos de trabajo a máquina, entre los que están: taladro, corte y

rectificado, se llevan a cabo en máquinas herramienta.

y

TRABAJO CON TORNO

La rotación es la operación más básica que se lleva a cabo en un torno.

La herramienta se puede mov er de un lado a otro, a lo largo y en ángulo con la pieza

que se trabaja en la máquina.

Entre otras operaciones del torno están: taladrado y roscado

El torno central es solamente adecuado para ³producción de piezas distintas cada

vez´.

El CN se puede prog ramar para una fabricación completamente automática.



19



20

CONCLUSION

Es innegable es que la metalurgia actuó como impulsora de la civilización, y no sólo

porque apareciesen herramientas más productivas (como la reja de arado). La

necesidad de materias primas estimuló la exploración del mundo e incrementó el

intercambio de mercancías e ideas entre gentes de lugares remotos. Los trabajadores

del metal se las ingeniaron para idear técnicas e inventos sorprendentes, cada

continente, cada región, tiene sus peculiaridades que no dejan de ser fascinantes y

elevan el halo de misterio que durante siglos ha rodeado a este tipo de artesanos.

Cierto que una gran parte de los objetos metálicos fueron armas, símbolos de prestigio

social u objetos religiosos al servicio de élites dominantes, cierto que las armas se

usaron para matar, para arrasar culturas enteras, pero también es cierto que los

metales se convirtieron en un medio de expresión artística novedoso y deinnumerables posibili dades. Así también hoy en día, los metales industriales nos

proveen de un sin número de materiales que satisfacen nuestras necesidades, como

lo son la varillas de construcción para nuestras casas, o los cables que nos

proporcionan de energía eléctrica, l a cultura humana que conocemos hoy en día fue

evolucionando junto con la metalurgia, pues la experimentación de esta nos ha

llevado a lo que somos hoy en dia.

BIBLIOGRAFIA

y Enciclopedia Universal Larousse.

y Enciclopedia Universal Salvat.

y Manual de mineralogía de Dana

y http://www.coremisgm.gob.mx/ (servicio geológico mexicano)



INDICE N de pag.

Introducción

Propiedades físicas ,

Propiedades químicas ,

Minerales industriales ,

Edad de los metales (historia ) ,

Estado natural de los metales ,

Metales utilizados en la siderometalúrgica ,

Fabricación de metales , 8

Grafica de producción

Conclusión

Bibliografía

Documents

metales industriales