MATERIALES SINTÉTICOS

En esta ocasión trataremos los materiales sintéticos que en nuestros tiempos son abundantes, los manipulamos en nuestro día a día y los podemos encontrar tanto en nuestros hogares, como en grandes industrias. Comenzaremos por conocer:

• ¿Qué es un material sintético?
• ¿Qué es sintetizar?
• Los materiales sintéticos industrialmente.
• Hitos de la historia que marcaron los materiales sintéticos.
• Las materias primas de donde se obtienen.  

¿QUÉ ES UN MATERIAL SINTÉTICO?

Un material sintético es aquel producto de la "síntesis química", que consiste en el proceso de obtención de compuestos químicos partiendo de sustancias mas simples y al decir simples me refiero a materias naturales o materias primas que pueden ser de origen:

• VEGETAL.
• ANIMAL.
• MINERAL.
• LÍQUIDO O GASEOSO.
• FÓSIL.  

¿QUÉ ES SINTETIZAR MATERILAES?

Es un proceso por el que se logran obtener compuestos químicos para la elaboración de productos por ejemplo plásticos, a partir de sustancias mas simples. Con los años y avances en la ciencia se ha querido conseguir una producción mas barata y abundante de productos.

Os dejo un video demostrativo con este proceso. Vídeo

¿A QUÉ NOS REFERIMOS CUANDO HABLAMOS INDUSTRIALMENTE DE MATERIALES SINTÉTICOS?

Industrialmente nos referimos al gran desarrollo que ha tenido los procesos para sintetizar las materias primas y fabricar a gran escala todo tipo de accesorios, tanto para el hogar, trabajos, fábricas. Este desarrollo, en la actualidad lleva un orden y una determinada clasificación que se agrupa según características.

• FÍSICOS Y MECÁNICOS.
• Elastómeros.
• Plásticos.
• QUÍMICOS.
• Termoplásticos.
• Termoestables.

ELASTÓMEROS

Son materiales macromoleculares, que al estar sometidos bajo un amplio margen de temperatura, pueden sufrir, sin rotura deformaciones considerables bajo la acción de fuerzas relativamente pequeñas y posteriormente recuperar su longitud primitiva. Sus macromoléculas no pueden volver a ser moldeadas, forman una red de malla abierta y los plásticos que se obtienen son elásticos como la goma. Esto es debido a que forman largas cadenas y de estructura lineal, al estirar el material las moléculas se alinean y al disminuir la tensión vuelven a recuperar su forma original.

Clasificación de los materiales elastómeros:

• Caucho natural. Es un producto pegajoso y quebradizo en frío pero blando y deformable en caliente. Se utiliza para la fabricación de productos elásticos en general.
• Caucho Sintético. Partiendo de neopreno, polibutadienos, acronitrinlos, etc. se obtienen por copolimerización objetos elásticos, juntas y membranas que tienen un típico olor picante.

Las propiedades de los materiales elastómeros dependen del caucho base, los componentes de la mezcla y el grado de vulcanización y presentan las siguientes características.

    - Elevada resistencia mecánica.

    - Resistencia a la fatiga y abrasión.

    - Alta resistencia a los ataques de agentes químicos y atmosféricos.

    - Facilidad de moldeo.

En los vehículos este material, además de los neumáticos también son utilizados en cantoneras, revestimientos, interiores, asientos, etc.

A continuación os dejo un esquema que nos explica muy bien este polímero y su uso en la industria. Verán muchas de la cosas que manipulamos a diario.

PLÁSTICOS

Es un termino aplicado muchas veces incorrectamente cuando quieren referirse a todos los polímeros. Los plásticos son aquellos polímeros que, carecen de un punto fijo de evaporación y poseen durante u intervalo de temperatura propiedades de elasticidad y flexibilidad  ante un esfuerzo suficientemente intenso, permiten moldearlas y adaptarlas a diferentes formas y aplicaciones.

TERMOPLÁSTICOS

Los productos termoplásticos están formados por macromoléculas lineales o ramificadas, no entrelazadas la mayoría de ellos son polímeros de alto peso molecular que a temperaturas relativamente altas, se vuelve deformable y flexible, se derrite cuando se calienta y se endurece en un estado de transición vítrea cuando se enfría los suficiente o dicho de otra manera, después de calentarse y moldearse puede recalentarse y formar otros objetos.

Sus propiedades físicas cambian gradualmente si se funden y se moldean varias veces(llamado historial térmico), por lo general se ven debilitadas las propiedades al debilitar los enlaces. Muchos de los termoplásticos utilizados son el resultado de la suma de varios polímeros, como por ejemplo el vinilo que es una mezcla de polietileno y polipropileno.

Clasificación de los materiales termoplásticos:

• CELULÓSICOS. Son materiales inflamables, obtenidos a partir de la celulosa de las plantas, mediante el proceso de esterificación, con ácidos y sosa.
• POLIETILENOS Y DERIVADOS. Aquí podemos encontrar.
• Los obtenidos a partir del etileno.
• Los obtenidos a partir del acetileno.
• Los obtenidos a partir de la acetona.

En los vehículos, los termoplásticos pueden ser usados en: calandras y rejillas, interior del motor, estructuras de salpicadero, tapacubos, spoilers y cantoneras, carenados de motos, retrovisores, revestimientos interiores, paragolpes, baterías, etc.

Una forma de identificación de estos polímeros es por sus siglas o abreviaturas por ejemplo tenemos:

• >PP< - Polipropileno.
• >PE< - Polietileno.
• >PS< - Poliestireno.
• >PC< - Policarbonato.
• >PVC< - Policloruro de vinilo.
• >PB< - Polibutileno.
• >ABS< - Acrilonitilo butadieno estireno.
• >XENOY< - Policarbonato de butileno.
• >PET< - Politereflatato de etileno.

Otros métodos de identificación de algunos termoplásticos, es según el grado en que le afecte la acetona, por ejemplo >XENOY< la acetona le afecta ligeramente, o >ABS< la acetona le afecta en mayor grado / o por Pirolisis que consiste en comparar con unas tablas según las características de la combustión de cada polímero. 

TERMOESTABLES

Estos polímeros presentan una estructura de tipo reticular, con entrelazamientos transversales de cadenas producido por el calor o por una combinación de calor y presión durante la reacción de polimerización. Por lo general pos polímeros termoestables se obtienen en forma de dos resinas líquidas. Una contiene los agentes de curado(endurecedores y plastificantes), la otra materiales de relleno y/o reforzantes que pueden ser orgánicos o inorgánicos.

Los polímeros termoestables no pueden ser recalentados y refundidos como los termoplásticos, es una desventaja, por ello su manipulación genera muchos fragmentos que durante el proceso no se puede reciclar y usar. 

En general la ventaja de los plásticos termoestables para aplicaciones a nivel industrial son:

• Alta estabilidad térmica.
• Alta rigidez.
• Alta estabilidad dimensional.
• Resistencia a la termo fluencia y deformación bajo carga.
• Peso ligero.
• Altas propiedades de aislamiento eléctrico y térmico.

HITOS HISTÓRICOS QUE MARCAN LA VIDA DE LOS MATERIALES SINTÉTICOS.

Mucho antes que los elementos sintéticos se conocieran como tal, aún más se conociera la existencia de plantas para la extracción de caucho(Hevea brasiliensis, ficus, diente de león). Los indígenas del centro y sur de américa ya utilizaban el caucho o "cautchouc" para hacer instrumentos como vasijas, láminas a prueba de agua, algo parecido a zapatos de protecciones para los pies, sujeciones de instrumentos y para una especie de pelota que usaban en algún tipo de juego, sin conocimientos del vulcanizado desarrollaron métodos orgánicos para tratar el caucho mezclándolo con savias y jugos de plantas. Después de la llegada de los europeos y el descubrimiento de este producto pasaron muchos años y acontecimientos que marcaron parte de la historia.

En el año 1832, experimentando con el caucho se descubrió que reticulandose con sulfuro, se vulcanizaba obteniéndose caucho sintético, que contaba con unas propiedades elásticas excepcionales.

En 1838, el científico francés Victor Renault logró obtener policloruro de vinilo en laboratorio a partir de acetileno, cloruro de hidrógeno de etileno y cloro.

En 1869, se inició la producción técnica de celuloide por parte de los hermanos Hyatt, un material que fundía a temperatura muy bajas y se convertía en una masa plástica y viscosa capaza de adoptar las formas mas variadas. Ellos patentaron la primera máquina de inyección del mundo, en 1904 se inició la producción de galatina, continuó un 1905 la producción de resinas fenólicas o baquelitas.

Otra etapa importante en la historia de los materiales sintéticos es el año 1930, se produjo la producción en masa de materiales sintéticos al reconocerse las múltiples propiedades de aplicación.

En 1955, se comenzó la producción de polietileno (polímero mas simple) a gran escala y, en 1957, la de polipropileno. En 1970, la producción mundial de materiales sintéticos se cifró en unos 30 millones de toneladas, llegando a triplicarse en 1980.

MATERIAS PRIMAS PARA LA PRODUCCIÓN DE MATERILES SINTÉTICOS

Como hemos visto en el punto anterior, la necesidad y el ingenio humano en un principio las personas ya trabajaban con un producto "base extraído de la naturaleza" para producir diferentes artículos, que luego utilizaron las poblaciones mas desarrolladas y las evolucionaron.

Entonces comenzando por el concepto de materia prima, diremos:

• Que es la materia extraída de la naturaleza, que se transforma para elaborar una variedad amplia de materiales.

 Las materias primas para la producción de materiales sintéticos según su origen pueden ser diversos:

• Materias de origen animal como las pieles, lana, cuero, seda, leche, carne, etc.
• Materias de origen vegetal como el lino, algodón, madera, fique, celulosa, cereales, etc.
• Materias de origen mineral, el hierro, oro, cobre, silicio.
• Materias de origen fósil tenemos el gas natural, petróleo, etc.

La obtención por ejemplo de polímeros, de algunas de estas materias primas tiene un proceso de obtención que se clasifican en:

• POLIMERIZACIÓN. Es un proceso que mediante un catalizador se unen varias moléculas individuales y homogéneas de un compuesto, denominado monómero, para formar una cadena de multiples eslabones y obtener moléculas gigantes llamadas macromoléculas.
• POLICONDENSACIÓN. Por este método se obtienen poliésteres y resinas fenólicas. En este proceso dos moléculas diferentes reaccionan entre sí, dando lugar a uniones entre ellas mediante las que se forman macromoléculas.
• POLIADICIÓN. A través de este método se pueden obtener productos con mejores propiedades físicas y mecánicas cuando se polimerizan simultáneamente dos o mas monómeros. Por ejemplo, si polimerizamos conjuntamente butadieno y estireno, se obtiene una variedad de caucho sintético. 

Bueno amigos hasta aquí llega esta entrada de los materiales sintéticos amigos, espero que os haya gustado y os sirva hasta luego y saludos.   

         

REGULACIÓN DE LLAMA EQUIPO OXI-GAS

Hola bloggers, bueno continuando con mi formación tendré que realizar una serie de prácticas en el taller por cada una hare una entrada y a partir de ahora las llamare "Practicando" + el nombre de la práctica, algunas de ellas ya las he realizado y están en entradas anteriores.

PRACTICANDO-REGULACIÓN DE LLAMA EQUIPO DE GAS

Y vamos a ello, comienzo haciendo la primera de la lista y consiste en hacer la regulación de la llama en un equipo oxi-gas, es una práctica corta pero instructiva.

DÍA 11/02/16
Para esta práctica y como recomendación del profesor acercamos el equipo a una zona con buena ventilación y me hago de las gafas de protección.
Lo primero verifico que las llaves estén cerradas y las demás partes del equipo estén en condiciones de uso.
Paso siguiente abro y cierro las dos llaves de paso, oxígeno y acetileno para eliminar la dureza de la apertura, luego para empezar la regulación de los caudalímetros me fijare en el tamaño de la boquilla que usaré para esta práctica que en esta ocasión sera la doble cero(?).

• Sigo con la apertura de las llaves de las botellas y regulo los caudalímetros, abro la llave del acetileno e inflamo el gas empleando una llama externa o piloto en este caso un mechero. La primera llama en aparecer es la del inicio de regulación que se caracteriza por su color y humo que desprende.

• Primera llama es la carburada que se produce aumentando la proporción de acetileno, se caracteriza por tener el dardo largo y un penacho blanco y largado.

•  La segunda llama es la reductora o neutra, se caracteriza por tener su contorno limpio y luminoso que se obtiene abriendo un poco la llave de paso de el oxígeno.

• La tercera llama es la oxidante que se obtiene al sobrepasar la cantidad de oxigeno y se caracteriza por tener el dardo mas pequeño, azulado y menos brillante. Desventajas de esta llama es que produce muchas proyecciones.

Debo decir que el tema de la regulación de los distintos tipos de llamas, he de hacerlo con mucho tacto ya que de no ser así se apaga. Es la primera vez que manipulaba este equipo y me parece un tipo de soldadura muy interesante, hasta aquí esta práctica amigos saludos.

INTRODUCCIÓN A LOS MATERILAES METÁLICOS

Metales, estamos rodeados de este material miremos por donde miremos. Desde las formas mas variadas, colores, proporciones, tratamientos, etc. en esta ocasión entraremos en detalle "un poco" y digo un poco porque es un tema muy extenso, veremos las características, los tipos de enlaces químicos, haciendo hincapié en el enlace metálico, la metalografía, clasificación por densidades e importancia industrial, desarrollaremos el acero y el aluminio.

TIPOS DE ENLACES QUÍMICOS

Primero empezaremos conociendo ¿Qué es un enlace químico o atómico?. Los enlace químico son las interacciones físicas (entre partículas con carga eléctrica), responsables del intercambio de electrones que ocurren entre los átomos, moléculas e iones. En este proceso de interacción física se producen transferencia de electrones entre los átomos participantes, cabe destacar que las moléculas, cristales y gases diatómicos forman la mayor parte del ambiente físico que nos rodea.

Para que se produzca un enlace los átomos deben de ceder, aceptar o compartir electrones. Las cargas opuestas se atraen ya que al estar unidas adquieren mayor estabilidad, esta mayor estabilidad suele darse cuando el número de electrones que poseen los átomos en su último nivel es igual a ocho (o regla del octeto, enunciada en 1916 por Gilbert Newton Lewis, dice que la tendencia de los iones de los elementos del sistema periódico es completar sus últimos niveles de energía con una cantidad de 8 electrones y de esta forma adquiere una configuración muy estable)

Ahora veremos que los tipos de enlaces se dividen en:

• PRIMARIOS. Estos producen los enlaces químicos que mantienen a los átomos unidos y se dividen en:
• ENLACE IÓNICO O ELECTROVALENTE


• ENLACE COVALENTE


• ENLACE METÁLICO
• SECUNDARIOS. Son subdivisiones de los enlaces y se consideran mas débiles tenemos a:
• ENLACE DE HIDRÓGENO


• ENLACE DE VAN DER WAALS

ENLACE IÓNICO O ELECTROVALENTE

Es la unión de átomos que resulta de la presencia de atracción electrostática entre los iones de distinto signo, uno altamente electropositivo (baja energía de ionización) y otro altamente electronegativo (alta afinidad electrónica), haber dicho de otra manera, los elementos involucrados aceptan o pierden electrones (un catión y un anión). No hay un valor preciso que distinga la ionicidad a partir de la diferencia de electronegatividad pero una diferencia de 1.7.

ENLACE COVALENTE

Un enlace covalente es la unión de átomos donde se da un compartimiento de uno o mas electrones del último nivel para alcanzar el octeto estable a excepción de el Hidrógeno que alcanza la estabilidad cuando tiene dos electrones, para que se genere este tipo de enlace es necesario que la diferencia  de electronegatividad entre átomos sea menor a 1,7. Los enlaces covalentes se producen entre átomos de un mismo elemento no metal y entre distintos elementos no metales, otra característica por ejemplo entre dos átomos no metálicos pueden compartirse uno, dos o tres pares de electrones, esto dará lugar a la formación de un enlace simple, doble o triple respectivamente.

ENLACE METÁLICO

Es un enlace químico que mantiene unidos los átomos de los metales entre si (union entre núcleos atómicos y los electrones de valencia),en este tipo de estructuras cada átomo metálico esta dividido por otros doce átomos (6 en el mismo plano, 3 por encima y 3 por debajo), la estructura de este enlace es muy compacta ya que los átomos se agrupan de forma muy cercana unos a otros interaccionando sus núcleos junto con sus nubes electrónicas, otra característica de los metales es la elevada conductividad eléctrica y térmica por los electrones libres que presenta ya que estos se pueden mover con facilidad si se ponen en contacto con una fuente eléctrica.

ENLACES SECUNDARIOS

Dentro de este tipo de enlace tenemos:

• ENLACE DE HIDRÓGENO. Son los mas comunes en las moléculas con enlace covalente que contengan hidrógeno, estos se producen entre átomos covalentes y oxigenados llevando cargas eléctricas muy pequeñas alrededor del enlace de hidrógeno y cargas negativas alrededor de los enlaces oxigenados.
• Es un caso especial de enlace entre moléculas polares.
• Es el tipo de enlace secundario mas fuerte.
• Su densidad depende del peso atómico, radio atómico (iónico) y distribución atómico espacial.
• Conductividades eléctrica y térmica
• ENLACE DE VAN DER WAALS. Es una fuerza débil de atracción que puede existir entre los átomos y las moléculas, a este enlace s debe la condensación de los gases nobles y de las moléculas con enlaces químicamente para formar líquidos y sólidos a temperaturas bajas. Este tipo de enlace es semejante al iónico, esto es por atracción de cargas opuestas, la diferencia clave es que no se transfieren electrones, la atracción depende de las atracciones asimétricas de carga positiva y negativa dentro de cada unidad atómica o molecular que se enlaza. El enlazamiento secundario puede ser de dos tipos según los dipolos temporales, permanentes.

Una vez visto los tipos de enlaces de manera general, profundizaremos en el Enlace metálico, que es el tema que tratamos y los materiales con los que trabajamos.

ENLACE METÁLICO

Este enlace atómico se presenta en los metales sólidos, donde los átomos se quedan empaquetados relativamente muy juntos es un tipo de ordenación sistemática o estructura cristalina. El enlace metálico es una consecuencia de la facilidad de disociación de los metales en iones positivos y electrones libres.

Hay muchos estados cuánticos disponibles en los metales, todos los cuales no pueden ser ocupados por electrones cuando los átomos se acercan unos a otros, por consiguiente los metales tienen enlazamiento no saturado y se componen de un gran número de átomos (una macromolécula), los electrones liberados se desplazan con facilidad de los orbitales de un átomo a los del otro y ya no están confinados a un par de átomos; elementalmente son como un fluido, es por esto que por lo común se representa a los metales como un gran agregado de centros iónicos positivos inmersos en una nube o mar de electrones. Esta es la clásica y se podría decir simple teoría de los electrones libres de los metales, para distinguir los metales de los no metales, explica las conductividades eléctricas y térmicas extraordinariamente buena de los metales, también explica la opacidad óptica y la reflectividad, ¿cómo? la oscilación de los electrones libre absorbe la energía de la luz incidente en todas las direcciones de onda, y por tanto hace que el metal sea opaco. Por otra parte, los electrones oscilantes también emiten ondas luminosas (fotones) y confieren reflectividad al metal.

El enlazamiento insaturado de los metales también explica el empaque compacto de sus átomos, sus propiedades de formación de aleaciones y las propiedades mecánicas sobresalientes de tenacidad y ductilidad con suficiente resistencia mecánica.

Puesto que los electrones no están confinados como ya se mencionó al principio, es posible separar los centros iónicos positivos unos de otros cierta distancia, lo que confiere a los metales buena ductilidad antes que los enlaces con los electrones se rompan, esto contrasta con la fragilidad de los materiales con enlace iónico o covalente, donde es necesario romper enlaces para separar los núcleos que comparten la unión. La propiedad de ductilidad permite deformar los metales fácilmente para darles diversas formas, si a esto sumamos una resistencia y tenacidad suficientes no es de sorprender que los metales sean los materiales dominantes en las aplicaciones de ingeniería.

CARACTERÍSTICA DE LOS MATERILES METÁLICOS

Los metales tienen una serie de características que los diferencian de los demás materiales, los no metales. Además de que todos, a excepción del mercurio son sólidos.

• Una característica de las propiedades de los metales es su brillo, es la capacidad de un material para reflejar, absorber o reflectar la luz.
• Son buenos conductores, la estructura electrónica de los átomos metálicos se caracteriza por la existencia de pocos electrones en su capa externa, por lo que re requiere escasa energía para que los pierdan y adopten la estructura estable en forma de cationes. Además en una masa metálica, los electrones de valencia fluctúan de uno a otro átomo formando la denominada "nube electrónica" de algún modo compartida por los átomos del metal.
• Los metales son materiales, en general bastante densos, insolubles en agua y en muchos disolventes.
• Son muy dúctiles, se pueden estirar en forma de hilos; y bastante maleables se pueden estirar en forma de láminas sin romperlos.
• Resistencia mecánica.
• Maleabilidad.
• Los metales son poco duros, mala resistencia a ser rayados.

METALOGRAFÍA

Es la ciencia que estudia las características micro estructurales o constitutivas de un metal o aleación relacionándolas con las propiedades físicas, químicas y mecánicas. Para ello es necesario obtener muestras que no presenten alteraciones debido a la extracción o preparación metalográfica (cortar una muestra con un equipo especial, es un corte por abrasión y a la vez se le suministra un gran caudal de refrigerante para evitar el sobrecalentamiento de la muestra y sus condiciones micro estructurales), para ello antes de observar un metal al microscopio, es necesario acondicionar la muestra de manera que quede plana y pulida, para ello las fases de preparación son las siguientes:

1. Corte de la muestra. Proceso en el que se produce calor, por fricción, y se raya el metal.


2. Montaje. Opcional.


3. Desbaste. Se realiza en una pulidora empleando discos abrasivos de distintos diámetros de partícula cada vez mas fino, para eliminar gran parte de las rayas producidas en el corte.


4. Pulido. Se puede realizar con paños especiales, del tipo de los lápices de billar, con abrasivos se puede utilizar polvo de diamante o alúmina. 


5. Ataque químico o electrolítico. Pondrá en manifiesto la estructura del metal ya que atacará los bordes de los granos y afectará de manera diferente a las distintas fases presentes en el metal. Para cada metal y aleación se utiliza un reactivo de ataque diferente.   

Los átomos de los materiales metálicos, forman una estructura cristalina, que al unirse varias forman los granos y la unión de estas a su vez son las que forman el material de la pieza de metal que vemos a simple.

CRISTAL

Es la forma sólida de como se ordenan y empaquetan los átomo, moléculas o iones, cuya forma se repite y es constante, es lo que le da la forma definida y sólida. Ahora veremos los tipos de cristales mas habituales. Hay varios tipos de estructuras cristalinas en los metales por ejemplo tenemos:

• ESTRUCTURA CÚBICA CENTRADA EN LAS CARAS (FCC). Es una estructura que  caracterizan por tener ocho átomos, distribuidos en cada uno de sus vértices y estos forman un cubo, además de tener un átomo central en cada cara del cubo. Ejemplo de metales con esta estructura Plomo, Oro, Platino, cobre, plata.

• ESTRUCTURA CÚBICA CENTRADA EN EL CUERPO (BCC). Estructura formada por ocho átomos distribuidos en sus vertices que a su vez de alguna manera encierran a un átomo en el centro del cubo. Por ejemplo tenemos Vanadio, Tungsteno y Cromo.

•  ESTRUCTURA EXAGONAL COMPACTA (HCP). Los átomos de esta estructura se distribuyen de forma hexagonal ubicándose en cada vértice, además de tres átomos centrales y uno en cada cara.

GRANO

El tamaño del grano tiene un notable efecto en las propiedades mecánicas del metal, pero el tamaño de grano se puede ver afectado tanto por la temperatura, los elementos aleantes y el tiempo de impregnación térmica.

Depende del tamaño del grano para que los metales tengan unas características u otras por ejemplo, los metales de grano pequeño tienen mayor resistencia a la tracción, mayor dureza, menor distorsión durante el temple, son menos susceptibles al agrietamiento. Los metales de grano grueso incrementa la endurecibilidad, el cual es solicitado para la carburización y también para el acero que se someterá a largos proceso de trabajo en frío. 

MATERILES METÁLICOS

En este apartado comenzaremos hablando de la materia prima, como y de donde salen. Es importante aclarar que estos en estado natural no se encuentran puros ya que se hayan combinados con el oxígeno, o con otros no metales, el hombre para poder usarlos a tenido que aprender como extraerlos en especial el azufre cloro y carbono, pero también hay otros metales que se encuentran puros en la naturaleza llamados metales nativos como el oro, plata, cobre, platino.

Podemos encontrar como materiales metálicos los metales y sus aleaciones, como también sustancias inorgánicas que están constituidas por uno o mas elementos metálicos el hierro, cobre, aluminio, níquel y titanio.

CLASIFICACIÓN POR DENSIDAD E IMPORTANCIA INDUSTRIAL

Comencemos por conocer el concepto de densidad: es una magnitud que mide la cantidad de masa en un determinado volumen de una sustancia. Ahora bien hablando de los materiales metálicos se caracterizan por ser elementos muy densos, a continuación os presentare una tabla con los valores de las densidades de los metales.

Ahora bien desde la denominada edad de bronce donde se utilizaron los primeros metales para la fabricación de armas y herramientas hasta la actualidad en la que los materiales metálicos son elementos fundamentales para hacer desde los instrumentos mas minúsculos hasta las mega construcciones, se dividirán en:

• METALES FERROSOS. También llamados férricos son aquellos que contienen como elemento base el hierro


• Magnesio


• Cromo


• Níquel 


• Cobalto


•  Hierro


• Molibdeno
• NO FERROSOS
• Cobalto


• Cobre


• estaño

Su uso industrial lo podemos encontrar por ejemplo: los pigmentos amarillo y anaranjados son muy buscados por su gran estabilidad, como protección contra la corrosión, para las soldaduras y las aleaciones, en la fabricación de las baterías de Níquel y Cadmio, también utilizados como estabilizadores en los materiales plásticos, como aleación para mejorar las características mecánicas de los alambres de cobre.

Otro ejemplo lo encontramos en el Litio, es un metal ligero y se emplea principalmente en la cerámica y los cristales, como catalizador de polimerización y como lubricante, para la obtención del aluminio mediante la electrólisis, para soldar, en pilas, en baterías para relojes, en medicina (tratamiento para los maniaco depresivos).

El Níquel, a causa de su elevada resistencia a la corrosión, sirve para niquelar los objetos metálicos con el fin de protegerlos de la oxidación y darles un brillo inalterable en la intemperie.

En el siguiente punto vamos a desarrollar el Acero su descubrimiento, su procedencia mineralógica del Hierro, importancia histórica, características, propiedades mas significativas, estructuras cristalográficas, colores del acero en función de la temperatura.

El acero es una mezcla de Hierro con una cantidad de Carbono que varía entre el 0,03% y el 2,14% en masa de su composición, pero también existen otros tipos de acero en función del elemento o los elementos aleantes que estén presentes, cabe destacar que el acero posee diferentes constituyentes según su temperatura, concretamente de mayor a menor dureza, como por ejemplo: perlita, cementita y ferrita además de la austenita.

Remontándonos un tiempo hacia el descubrimiento del acero. La palabra "acero" procede del latín "aciarius" y este de la palabra "acies", que en esta lengua se denomina "filo de un arma blanca", se desconoce la fecha exacta en que se descubrió la técnica para obtener hierro a partir de la fusión de minerales, sin embargo los primeros restos arqueológicos de utensilios de hierro datan de 3000 a.c y fueron descubiertos en Egipto. Durante la dinastía Han de China se produjo acero al derretir hierro forjado con hierro fundido y así sucesivamente la evolución del tratamiento de los metales así como de otras cosas hasta lo que conocemos hoy, como por ejemplo algunos metales y metaloides en forma de terroaleaciones, que unidos al acero le proporcionan excelentes cualidades de dureza y resistencia.

En la actualidad, el proceso de fabricación del acero, se completa mediante la llamada metalurgia secundaria, en esta etapa se otorga al acero líquido las propiedades químicas, temperatura contenido de gases y nivel de inclusiones e impurezas deseados. Otro ejemplo claro es el uso intensivo que tiene y a tenido el acero para la construcción de estructuras metálicas que ha conocido grandes éxitos y rotundos fracasos que de alguna forma a permitido el avance de las ciencias de los materiales, esta el colapso del puente Tacoma Narrows al entrar en resonancia con el viento, roturas de ejes de los ferrocarriles, hundimientos imprevistos de cargueros estadounidenses (carguero Liberty) que en un primer momento se achaco al descenso de las temperaturas y como este mas casos.

El hierro o fierro (en países hispanohablantes), este elemento de símbolo Fe, situado en el grupo 8, periodo 4, de número atómico 26 de la tabla periódica, es el cuarto elemento mas abundante de la corteza terrestre.
Se caracteriza por ser un metal maleable de color gris plateado presenta propiedades magnéticas, es extremadamente duro y denso, se encuentra en la naturaleza formando parte de numerosos minerales entre ellos muchos óxidos raramente se encuentra libre. Para obtener hierro los óxidos se reducen con carbono y luego es sometido a un proceso de refinado para eliminar las impurezas presentes.

La importancia histórica del hierro radica en la influencia que tubo para el desarrollo de las distintas culturas, como los Sumerios, Egipcios. Entre los siglos XII y X a.C se produjo una rápida transición en Oriente medio desde las armas de bronce a las de hierro denominada la Edad de Hierro.

      El acero como muchos otros materiales cuenta con una serie de propiedades.

• DUREZA. Resistencia que ofrecen el acero para evitar ser penetrados o rayados.


• TENACIDAD. Característica de los aceros de absorber energía sin producir fisuras.


• TRABAJABILIDAD. Característica que posee este material por la facilidad que ofrece al permitir el proceso de mecanizado por arranque de viruta.

ESTRUCTURAS CRISTALOGRÁFICAS

En el apartado de las estructuras cristalográficas por ejemplo tenemos:

• Martensita. Los aceros con este tipo de estructura se caracterizan por ser los mas duros y mecánicamente resistentes, así como también los mas frágiles y menos dúctiles.
• Ferrita. Este tipo de estructuras tienen alta permeabilidad magnética y esto les permite almacenar campos magnéticos con mas fuerza que el hierro.
• Austenita. Esta estructura se caracteriza por ser dúctil, blanda y tenaz.

Colores del acero en función de la temperatura, esto quiere decir que según la temperatura a la que este sometida el acero ira variando en una gama de colores. cabe destacar que la temperatura de fusión del acero va a depender de la cantidad de carbono que tenga y va desde los 1400º C hasta los 1500º C. a continuación os dejo un tabla que relaciona la temperatura y el color que le corresponde.

• De 550º C hacia abajo presenta un color negro.
• De 550º C - 760º C color cereza mate.
• De 760º C - 870º C color cereza.
• De 871º C - 985º C color naranja.
• De 1037º C - 1315º C color amarillo limón.
• De 1315º C a mas color blanco.

EL ALUMINIO

El aluminio es un metal no férreo que comenzó utilizándose en la antigüedad en tintorería y medicina, con la forma de una sal doble conocida como "lumbre" que se sigue usando hoy en día. Conforme fueron pasando los años y con el desarrollo de la física y química en el año 1825, el físico danés Hans Christian Orsted, descubridor del electromagnetismo logro aislar por electrólisis unas primeras muestras pero bastante impuras, no fue hasta pasado dos años que se consiguió su aislamiento total por Friedrich Wöhler. 

Los estudios posteriores demostraron que el aluminio era un elemento abundante pero su extracción a partir de las rocas fue una tarea ardua, tanto así que en el siglo XIX, la producción era tan costosa que el aluminio llegó a considerarse un metal exótico de elevado precio y tan o mas preciado que la plata y el oro.

En el año 1886, el francés Paul Héroult y el norteamericano Charles Martin Hall, patentaron de forma independiente un proceso de extracción y tres años después en 1889, Karl Bayer patento un procedimiento para extraer la alúmina u oxido de aluminio a partir de la bauxita, una roca natural. El desarrollo de estas nuevas técnicas la producción del aluminio se incremento vertiginosamente llegando en el año 1943, a una producción anual de 2 000 000 de toneladas y siguió en aumento, así se convirtió en el metal no férreo ms producido en la actualidad.

Las características del aluminio son:

• FÍSICAS. Comencemos diciendo que es un elemento muy abundante en la naturaleza, solo por detrás del oxígeno. Es un metal ligero con una densidad de 2700 kg/m cúbicos , tienen un bajo punto de fusión 660º C, es de color blanco y refleja bien la radiación electromagnética, buen conductor eléctrico y térmico.
• MECÁNICAS. Es un metal blando y maleable, resistencia a tracción en estado puro de 160-200 N/mm cuadrado. Adecuado para la fabricación de cables eléctricos y láminas, pero no como elemento estructural, para mejorar estas propiedades se aléa con otros metales lo que permite realizar sobre el operaciones de fundición o forja así como la extracción del metal.
• QUÍMICAS. La capa de valencia del aluminio cuenta con tres electrones, su estado de oxidación es tres, reacciona con el oxígeno formando una fina capa gris mate de alúmina que recubre el material aislándolo de corrosiones, el aluminio se disuelve con ácidos y bases. Reacciona con facilidad con el ácido clorhídrico y el hidróxido sódico.

PROPIEDADES DEL ALUMINIO

• Es buen conductor de la electricidad.
• Es un material maleable.
• Ligero.
• Punto de ebullición alto 2450º C.
• Tiene un color blanco, refleja bien la radiación electromagnética del espectro visible y el térmico.

Como ya os había mencionado es un tema muy extenso, con datos muy técnicos que nos servirán para entender mejor el origen de cada cosa y el comportamiento de estos cuando son sometidos a los diferentes tratamientos.

  

   

  

   

REPARACÍON DE SOPORTE TRANSVERSAL

Buenas bloggers en esta ocasión haré una entrada, donde pondré, se puede decir a prueba algo de lo aprendido en el taller como: hacer cortes, medidas, hacer una rosca usando los machos de roscar, soldadura MIG/MAG, etc. haber que tal me va.

Os cuento un poco, en el taller de automoción utilizamos unos útiles o herramientas llamados soporte transversal de motor, que sirven para sostener los motores por medio de cadenas o eslingas, cuando estamos haciendo algún tipo de desmontaje alrededor del motor, ahora bien como toda herramienta debido al uso se puede averiar o desgastar, estos en particular tienen mal las roscas.

DIA 4/02/16

En un primer momento había pensado en hacer una reparación de rosca, pero comprobé que al tratar de girar los brazos para desenroscarlo solo avanzaba una vuelta tanto para adentro como hacia fuera, aún así aplicando un mayor par lo que me hizo pensar que la rosca estaba muy dañada , así que decidí cortar, coger material nuevo para hacer el espárrago central, tuercas nuevas y reutilizar las otras partes si quedan en buen estado.

• El corte lo hice lo mas cerca posible a la tuerca para que luego sea mas fácil quitarla. 

 Los siguientes pasos se os ire describiendo en los próximos días ya que después de un rato buscando en el taller solo conseguimos la varilla para el espárrago central, algunas de las piezas que pensaba cambiar las tienen que traer.

DIA 18/02/16

Hola amigos, bueno ahora que contamos con las piezas que nos faltaban continuamos con la reparación del soporte transversal.

Ya que vamos a reutilizar algunas de las piezas, paso a cortar con la rotaflex, para separar la varilla en forma de "V" que va en el extremo del espárrago y las dos varillas que van sujetas a la tuerca principal. Luego de cortadas haciendo uso de la rotaflex, pero esta vez con un disco de desbaste rebajo y con una lima cuadrada doy forma a las zonas que tenían la antigua soldadura ya que irán unidas a las nuevas piezas.

La siguiente foto es de como quedaron las piezas que reutilizaremos.

Una vez que tengo las piezas ya preparadas me pongo a preparar las nuevas.

Primero mido y corto los 24 cm. de largo que tenía el espárrago, luego el extremo por el que he cortado con la rotaflex le doy un leve repaso con el esmeril para matar las rebabas que dejaron el corte y tenga un buen roscado.
Al extremo que irá soldado a la pieza en forma de "V" le hago unos rebajes para que se adapte a la forma, tengan mejor contacto y se haga una mejor unión con la soldadura.

DÍA 25/02/16
En el siguiente paso he decidido hacer unas prácticas previas tratando de simular las piezas reales, para coger un poco mas de destreza con la soldadura MIG/MAG, ya que es uno de mis primeros contactos con este tipo de soldadura y las piezas que voy a soldar van a desempeñar una función muy importante, os dejo el resultado de mis prácticas y debo decir que fueron de gran ayuda.

Bueno una vez hecho mi practica, vamos al lio.

Primero me encargo de preparar la máquina: conectar a una toma de corriente eléctrica, las pinzas de masa, abrir la llave que regula el caudal de la botella de gas, regular la velocidad de salida del hilo de aportación y el amperaje de la máquina.

Para esta primera union que será entre el esparrago y la varilla en "V", dejare puesta la tuerca para que al soldar y el material se caliente, la variación mínima que se produzca en los diámetro no afecte a las roscas. Utilizaré los parámetros de velocidad de material de aportación y amperaje altos ya que los materiales a soldar tienen un diámetro considerable, para la máquina que estoy utilizando el amperaje debe de estar a escala y son:

• Velocidad de material de aportación 4.
• Amperaje 6.

     

Una vez puestos los parámetros hago un primer punto de unión que me permitirá trabajar mejor el resto de la soldadura, el resultado a continuación.

Para la segunda unión que será entre las varillas y la tuerca que tendrán la función de ajustar reduciré la velocidad de hilo de aportación a 3 y el amperaje a 5 ya que la tuerca es una pieza mas angosta.

DÍA 07/03/16
Hola amigos hoy voy a continuar y acabar con la reparación de el soporte transversal.
Como habéis visto me quedaba por soldar la otra varilla de sujeción, pues vamos a ello. Lo primero que hice fue volver a regular la máquina con los mismos parámetros que la ves anterior ya que somos muchos en el taller y se utilizan con frecuencia, procedo a soldar.

 
bueno una ves hecho esto me paso a un banco de trabajo, con ayuda de un tornillo de sujeción y una rotaflex con un disco de desbaste comienzo a darle una mejor forma a todas las soldaduras hechas ya que quedara mejor a la vista, luego haciendo uso de una lima cuadrada y redonda remato los pequeños detalles, donde no llega el disco de desbaste y pulo un poco en la máquina esmeril.

Con todos los acabados hechos me paso a montar todas las piezas en el soporte y a presentarlo.

   

Bueno me lo he pasado muy bien haciendo esta reparación, me a servido para aprender a manejar mas la máquina de soldadura MIG/MAG.
Como comentario aparte quería agregar que tenía mas fotos de esta última parte del proceso pero por problemas con el móvil se me borraron.
Una vez acabada esta reparación hoy siete continuo con el listado de prácticas en otra entrada.

SOLDADURA POR PUNTOS DE RESISTENCIA

Que tal bloggers, os saludo desde esta mi nueva entrada, donde hablare de un tema nuevo para mi pero a la vez interesante. Os hablo de la soldadura por puntos de resistencia

La soldadura por puntos es un método de la soldadura por resistencia, se puede considerar una soldadura autógena sin material de aportación y se basa en la aplicación de presión y temperatura, con el que se pueden unir piezas de acero al carbono, acero inoxidable, aluminio y cobre. Es el método mas utilizado en la fabricación, el proceso de ensamblaje (en fábricas maquinaria automatizada) y en la actualidad cada vez mas difundido en los procesos de reparación de carrocerías de chapas de acero, todo ello porque ofrece una serie de ventajas respecto a los demás sistemas de soldadura:

• Las operaciones se realizan en poco tiempo
• No se producen deformaciones por el calor aplicado.
• El calentamiento se limita a una zona reducida en las piezas a unir.
• El manejo es fácil.
• No necesita repasos posteriores.
• La sustitución de piezas unidas con este sistema es fácil.
• Existe la posibilidad de soldar piezas de espesores diferentes y metales distintos.

Los elementos básicos que componen los equipos de soldadura por resistencia son la fuente de energía, el panel de control, los porta electrodos y electrodos.

La fuente de energía consiste un transformador de corriente alterna que convierte la corriente de 380/220 que circula, en una corriente de bajo voltaje (2 a 5 v.) pero con un amperaje muy alto pudiendo superarse los 9000 A.

El panel de control que puede ser digital o analógico y nos permite regular los distintos parámetros de soldar, además contiene las  tomas y conexiones eléctricas y neumáticas para los útiles de soldadura.

Pinza de soldadura es elemento encargado de transmitir la necesaria cantidad de corriente y presión para la forja de las piezas metálicas, está conectada a la fuente de alimentación por cables flexibles. Consta de una parte central en donde se ubican las conexiones eléctricas y el accionamiento de presión que puede ser hidráulico, neumática o manual. Contiene también los brazos porta- electrodos y electrodos que se encargan de trasmitir la corriente y presión seleccionada.

Los electrodos son fabricados de un material que es buen conductor eléctrico y térmico (cobre-cromo), y con alta resistencia mecánica. La geometría de las puntas por lo general son troncocónico (fácil preparación para distintos espesores de chapa) o también esféricos (aportan la realización de puntos de soldadura mas sólidos).

PROCEDIMIENTO DE SOLDEO POR PUNTOS DE RESISTENCIA

Los términos "puntos de resistencia" se entenderá de manera muy clara en las siguientes imágenes.

Este tipo de soldadura se basa en la ley de Joule. Se efectúa por aplicación de presión con los electrodos en un determinado punto, generando un mayor contacto entre las piezas a soldar y reduciendo así la resistencia que se produce entre estas, a la vez se aumenta la temperatura hasta un punto por debajo de la temperatura de fusión, este aumento de temperatura se produce por el paso de una corriente eléctrica de elevada intensidad y un corto periodo de tiempo.

Pasos previos que se realizan para este tipo de soldadura.

1. Seleccionaremos el brazo mas adecuado(depende de la posición, la distancia a la que este el punto)
2. Observar, si es necesario limpiar y preparar las puntas de los electrodos centrar e igualar dimensiones.
3. Limpiar y proteger con imprimación anticorrosiva de cinc la parte interior de las chapas. 
4. Regular los parámetros de la máquina utilizando como prueba unas chapas del mismo material y grosor de las chapas que se soldaran.
5. Marcar los puntos donde se realizara la soldadura, respetando la distancia entre los puntos y entre los puntos y el borde.
6. Si es necesario sujetar las chapas, utilizar unas pinzas de plástico, para evitar la desviación de corriente. 
7. Verificar que no hay huecos o separación entre las chapas a unir.

La ejecución de un punto de soldadura implica el procedimiento o pasos de siglo de soldadura.

- Periodo de acercamiento o tiempo de bajada aquí se produce el acercamiento de los electrodos hasta presionar las chapas a soldar.

- Periodo de soldadura donde se hace la pasar la corriente eléctrica a través de las chapas a soldar produciéndose el calentamiento de las zonas de contacto de los electrodos.

- Periodo de mantenimiento o forja se incrementa la presión de los electrodos sobre las chapas para aprovechar la forja del punto por el calentamiento conseguido.

- Periodo de enfriamiento o cadencia indica el final del proceso donde se reduce la presión del los electrodos sobre las chapas ya soldadas y se retira las pinza.   

Tipos de punto de soldadura por determinadas características.

SOLDEO POR PUNTOS DE RESISTENCIA A UNA CARA

Se le llama así a la soldadura que se realiza con un solo electrodo aplicado a una de las chapas que se van a unir colocando en la otra chapa la masa. Para la soldadura a una cara se deben de tener en cuenta algunos puntos como por ejemplo: se recomienda que la chapa donde incide el electrodo no sobrepase los 1,5 mm de espesor y por el contrario la chapa inferior donde va masa no debe tener un espesor inferior a los 1,5 mm de espesor para que pueda soportar la presión ejercida por el operario, la conexión de la masa debe estar lo mas cerca posible de la zona donde se desea realizar la soldadura.

Como observación, esta soldadura es la menos recomendada ya que los puntos son menos resistentes, porque la chapa se abomba hacia fuera al calentarse el material y hace que el punto de union sea de un diámetro reducido.

EL EQUIPO DE SOLDADURA POR PUNTOS DE RESISTENCIA MULTIFUNCIÓN

Se puede decir que una maquina de soldadura por resistencia es una maquina multifunción ya que nos permite realizar diferentes métodos de soldadura en un taller, según la necesidad de union de las carrocerías, por ejemplo tenemos: la soldadura por puntos de resistencia a una sola cara o soldadura de empuje descrito en el punto anterior, a topo, por chispa, por alta frecuencia.

     

TRATAMIENTO TÉRMICO DE LAS DEFORMACIONES CONCENTRADAS Y EXTENDIDAS

Los equipos de soldadura por resistencia también son utilizados para reparar sobre estiramientos o haya sufrido un recogido de chapa, mediante la aplicación de un tratamiento térmico y enfriamiento de forma inmediata para estabilizar la tensión generada en la chapa, generalmente con agua  para este proceso se pueden utilizar tanto electrodos de cobre como de carbono de acuerdo a la zona a trabajar y grado de sobre estiramiento de la chapa. El electrodo de cobre es el que se utiliza para calentamientos puntuales y el de carbono para deformaciones amplias, ya que el calentamiento que se produce es mayor.

Como con el soldeo la intensidad de soldadura se regula en la unidad de control, mientras que el gatillo se establece manualmente con el gatillo de la pistola.

Recomendaciones que debemos de tener en cuenta para este proceso.

• Según la operación a realizar, debemos elegir correctamente el de cobre o de carbono.
• No mantener pulsado el interruptor de la pistola al colocar o retirar el electrodo de la chapa, podrían originarse fusiones no deseadas.
• No aplicar repetidamente el electrodo en la misma zona, podrían provocarse sobrecalentamientos en la chapa que causarían deformaciones.
• No se deben de efectuar recogidas de chapa en zonas que presenten suciedad o restos de pintura ya que el contacto entre el electrodo y la chapa no sería perfecto.

USO DEL EQUIPO MULTIFUNCIÓN PARA LA EXTRACCIÓN DE GOLPES

Como ya hemos visto la maquina de soldar por resistencias es una maquina multifunción con la que siguiendo un determinado procedimiento (regular la máquina, colocar los útiles de cobre, limpiar óxidos o pintura de la zona a trabajar, colocar la masa) y la combinación de distintas herramientas que se pueden adaptar para extraer golpes, como por ejemplo el martillo de inercias que se conecta a través del cableado en cuya punta por ejemplo puede llevar triángulos de cobre o arandelas  que se sueldan a la chapa y posteriormente haciendo uso del martillo se dan unos pocos tirones, si fuese necesario se repetiría la operación en otro punto hasta ir notando la recuperación de forma que se quiere conseguir. 

    

SOLDEO DE ELEMENTOS DE FIJACIÓN DE AMOVIBLES

Dotando de las boquillas adecuadas, a la pistola de los equipos de soldadura por resistencia nos permite la soldadura de remaches, espárragos y tuercas de que dispone la carrocería para la fijación de accesorios así como la soldadura de elementos auxiliares como clavos y arandelas para la extracción de abolladuras, mediante la utilización del martillo de inercia en aquellas zonas que presenten una configuración cerrada.

Para comenzar con este tipo de operaciones, lo primero sería realizar un tratamiento superficial de la pieza hasta dejarla en chapa viva, paso siguiente acoplar la boquilla la boquilla correspondiente en la pistola se coloca la masa y se efectúa la soldadura. El tiempo de la operación va a depender del espesor de la chapa y en el caso de soldar accesorios para desabollar, de la magnitud del daño. 

Bueno amigos espero que les haya gustado y servido, es un tema muy amplio y cada ves mas desarrollado. Es un sistema usado para unir cosas desde las mas pequeñas hasta las mas grandes, aquí os dejo un video. Hasta mi siguiente entrada. soldadura por resistencias