INACAP VALPARAISO MECANICA AUTOMOTRIZ Tecnología de materiales
FORMAS COMERCIALES DE ALEACIONES DE MATERIALES NO FERROSOS.
1 Nombre Alumno (s): José Garrido Stephanie Oyanedel Nombre Profesor: Jorge Marín Fecha: 01 de julio de 2011
Índice. Pagina Introducción
3
Metales no ferrosos Definición
4
Metales no ferrosos, aleaciones y aplicación. o o o o o o o o o o o
Cobre Aluminio Estaño Plomo Cinc Níquel Cromo Titanio Magnesio Wolframio Cobalto
5 8 9 10 12 13 16 17 19 20 21
Conclusión
22
Bibliografía
23
2
Introducción En el siguiente informe se dan a conocer las aplicaciones o formas comerciales que existen hoy en día en el mercado de la industria de las diferentes aleaciones de metales no ferrosos. Las aleaciones son productos homogéneos de propiedades metálicas, compuesto por el metal base que se encuentra en grandes proporciones y los elementos aleantes que son los restantes. Las aleaciones se obtienen fundiendo juntos los metales bases con los aleantes. Los metales no ferrosos se distinguen de los No ferrosos ya que estos últimos no poseen hierro. Las aleaciones de cobre, aluminio y estaño son uno de los metales no ferrosos más utilizados todo esto se debido a las propiedades que presentan.
3
Metales no ferrosos. Son todos los metales a excepción del hierro, su utilización no es tan masiva como los productos férreos (hierro, acero y fundición) pero tienen una gran importancia en la fabricación de gran cantidad de productos gracias a propiedades como:
El bajo peso específico. La resistencia a la oxidación en condiciones ambientales normales. La fácil manipulación y mecanizado.
De todos los metales utilizados para la industria el 20% son no ferrosos, estos en diferentes aleaciones cubren los requerimientos de ingeniería y las propiedades químicas necesarias para fabricar artículos útiles para la industria y la sociedad. Las características fundamentales de las aleaciones no ferrosas son la resistencia a la tensión, corrosión, conductividad eléctrica y maquinabilidad. A diferencia de los metales, los metales no ferrosos son más resistentes a la corrosión o a la humedad, pueden utilizarse en exteriores sin pinturas o recubrimientos. Sin embargo se debe tener especial cuidado con el manejo de los metales no ferrosos ya que cada uno responde de manera particular a los efectos de la naturaleza. Los metales no ferrosos se pueden clasificar atendiendo a su densidad:
También se pueden ordenar según utilización: Cobre Aluminio Estaño Plomo Cinc Níquel Cromo Titanio Magnesio
4
Metales no ferrosos, aleaciones y aplicación. Cobre. Metal no ferroso que se encuentra en el cobre nativo, la calcopirita, la calcosina, la malaquita y la cuprita; su densidad es de 8,9 kg/dm³; su punto de fusión de 1083ºC; su resistencia a la tracción es de 18 kg/mm²; es muy dúctil, maleable, y posee una alta conductividad eléctrica y térmica. Aleaciones: Desde el punto de vista físico, el cobre puro posee muy bajo límite elástico (33 MPa) y una dureza escasa. En cambio, unido en aleación con otros elementos adquiere características mecánicas muy superiores, aunque disminuye su conductividad. Existe una amplia variedad de aleaciones de cobre, de cuyas composiciones dependen las características técnicas que se obtienen, por lo que se utilizan en multitud de objetos con aplicaciones técnicas muy diversas. El cobre se alea principalmente con los siguientes elementos: Zn, Sn, Al, Ni, Be, Si, Cd, Cr y otros en menor cantidad Principales aleaciones:
Bronce: (cobre - estaño): Dependiendo de los porcentajes del estaño, se obtienen bronces de distintas propiedades. Con un bronce de 5-10% de estaño se genera un producto de máxima dureza. El bronce que contiene entre 17-20% de estaño tiene alta calidad de sonido, ideal para la elaboración de campanas, y sobre un 27%, una óptima propiedad de pulido y reflexión.
Se encuentran comercialmente en forma de: Tuberías cojinetes uniones de fontanería Válvulas Etcétera
5
Alpaca: son aleaciones de cobre níquel y zinc, en una proporción de 50-70% de cobre, 13-25% de níquel, y 13-25% de cinc. Sus propiedades varían de forma continua en función de la proporción de estos elementos en su composición, pasando de máximos de dureza a mínimos de conductividad. Si se le agrega pequeñas cantidades de aluminio o hierro constituyen aleaciones que se caracterizan por su resistencia a la corrosión marina por lo que se puede encontrar aplicado en: Construcción naval Condensador Tuberías Aunque también es encontrado en forma de: Monedas Resistencias eléctricas accesorios de fontanería y electricidad (como grifos, abrazaderas, muelles, conectores, etc.)
Latón: aleación de cobre y zinc. Las proporciones de estos pueden variar para crear un rango de latones con propiedades variables. Los latones de acuerdo a los elementos minoritarios que intervengan en la aleación son maleables únicamente en frío, y no caliente, y algunos no lo son a ninguna temperatura. Todos los tipos de esta aleación se vuelven quebradizos cuando se calientan a una temperatura próxima al punto de fusión. El latón es más duro que el cobre, pero fácil de mecanizar, grabar y fundir, es resistente a la oxidación, a las condiciones salinas y es dúctil por lo que puede laminarse en planchas finas. Su maleabilidad varía según la composición y la temperatura, y es distinta si se mezcla con otros metales, incluso en cantidades mínimas.
6
Forma comercial: El latón tiene un color amarillo brillante, con gran parecido al oro por lo cual se utiliza mucho en joyería (bisutería), y elementos decorativos. Se utiliza en otros campos, desde el armamento, calderería, soldadura, hasta la fabricación de alambres, tubos de condensador, terminales eléctricas y también la elaboración de monedas. Como no es atacado por el agua salada, también se puede encontrar en las construcciones de barcos, en equipos pesqueros y marinos, y en la fabricación de muchos instrumentos musicales de viento y acordeones. Además, por su acción antimicrobiana, se usa en los pomos de las puertas en los hospitales, que se desinfectan solos a diferencia de los metálicos
Cuproaluminio:
Conocido también como bronce de aluminio, es una aleación de cobre que contiene de un 5 a un 12% de aluminio y eventualmente otros elementos como hierro, níquel o manganeso. Presenta una resistencia mecánica elevada y mayor resistencia a la corrosión que el cobre. Forma comercial: se emplea comúnmente en joyería, en industria química y en la construcción mecánica. Gracias a su resistencia al agua del mar también se emplean en: fabricación de aletas Piezas de bombas tubos de condensadores.
Cuproníquel: es una aleación de cobre, níquel (Cu + Ni) usado principalmente por los chinos bajo el nombre de cobre blanco. Este metal no corroe en agua de mar, porque se ajusta su potencial de electrodo de ser neutral con respecto al agua de mar. Forma comercial: Gracias a su característica se utiliza tanto en monedas como en barcos para la elaboración de: Hardware de marina Propulsores Cigüeñales Cascos de remolcadores superiores
7
Aluminio. Metal no ferroso que en estado puro es un material blando y poco resistente a la tracción. Para mejorar estas propiedades mecánicas se alea con otros elementos, principalmente magnesio, manganeso, cobre, zinc y silicio, a veces se añade también titanio y cromo. Clasificación y utilización . Actualmente las aleaciones de aluminio se clasifican en series, desde la 1000 a la 8000, según el siguiente cuadro.
Las series 2000, 6000 y 7000 son tratadas térmicamente para mejorar sus propiedades. El nivel de tratamiento se denota mediante la letra T seguida de varias cifras, de las cuales la primera define la naturaleza del tratamiento. Así T3 es una solución tratada térmicamente y trabajada en frío.
Serie 1000: realmente no se trata de aleaciones sino de aluminio con presencia de impurezas de hierro o aluminio, o también pequeñas cantidades de cobre, que se utiliza para laminación en frío.
8
Serie 2000: el principal aleante de esta serie es el cobre, como el duraluminio o el avional. Con un tratamiento T6 adquieren una resistencia a la tracción de 442 MPa, que lo hace apto para su uso en estructuras de aviones.
Serie 3000: el principal aleante es el manganeso, que refuerza el aluminio y le da una resistencia a la tracción de 110 MPa. Se utiliza para fabricar componentes con buena mecanibilidad, es decir, con un buen comportamiento frente al mecanizado.
Serie 4000: el principal aleante es el silicio.
Serie 5000: el principal aleante es el magnesio que alcanza una resistencia de 193 MPa después del recocido.
Serie 6000: se utilizan el silicio y el magnesio. Con un tratamiento T6 alcanza una resistencia de 290 MPa, apta para perfiles y estructuras.
Serie 7000: el principal aleante es el zinc. Sometido a un tratamiento T6 adquiere una resistencia de 504 MPa, apto para la fabricación de aviones.
Estaño. Metal no ferroso blando, con color blanco plateado. Es muy maleable a temperatura ambiente, se mezcla con facilidad, y además es resistente a los ácidos y a la intemperie. Aleaciones Las más importantes son el bronce (cobre + estaño) y las soldaduras blandas (plomo + estaño con proporciones de este entre el 25% y el 90%) Aplicaciones: La aplicación más importante del estaño es la fabricación de hojalata, que consiste en recubrir una chapa de acero con dos capas muy finas de estaño puro. El estaño protege al acero contra la oxidación
9
Plomo. Metal no ferroso obtenido de la galena, su densidad es 11,34 kg/dm³; su punto de fusión 327ºC; su resistencia a la tracción de 2 kg/mm²; es muy maleable y blando; es de color grisáceo-blanco muy brillante recién cortado, se oxida fácilmente, formando una capa de carbonato básico que lo protege; resiste a los ácidos clorhídrico y sulfúrico, pero es atacado por el ácido nítrico y el vapor de azufre. Aleaciones
Aleación Plomo - Calcio ESPECIFICACIONES
Elementos
Otras impurezas dentro de los limites especificados
Especificaciones (%)
Calcio (Ca) Aluminio (Al) Estaño (Sn)
0.120 +/- 0.020 0.030 +/- 0.010 0.400 +/- 0.100
Aplicaciones: Para hacer partes automotrices / tubulares / SMF / placas de batería VRLA.
Aleación de Plomo y Selenio - Antimonio - 2.5 ESPECIFICACIONES
Elementos
Otras impurezas dentro de los limites especificados
Especificación (%)
Antimonio (Sb)
2.500 +/- 0.250
Arsénico (As)
0.150 +/- 0.050
Estaño (Sn)
0.250 +/- 0.050
Selenio (Se)
0.020 +/- 0.005
Aplicaciones: Para hacer partes automotrices / barras tubulares.
10
Aleación de plomo Antimonio - 3.0 ESPECIFICACIONES Elementos
Otras impurezas dentro de los limites especificados Especificación (%)
Antimonio (Sb) 3.000 +/ - 0.250 Arsénico (As) 0.125 +/ - 0.025 Estaño (Sn) 0.250 +/ - 0.050 Sulfuro (S) 0.003 - 0.008 Cobre (Cu) 0.040 - 0.060 Aplicaciones: para hacer partes pequeñas en baterías de uso rudo y también en fusión COS.
Aleación de plomo Antimonio - 4.5 Elementos
Especificación (%)
Antimonio (Sb) 4.500 +/ - 0.250 Arsénico (As) 0.150 +/ - 0.025 Estaño (Sn) 0.250 +/ - 0.050 Sulfuro (S) 0.003 - 0.008 Cobre (Cu) 0.040 - 0.060 Aplicaciones: Para hacer partes automotrices / barras tubulares
11
Aleación de Plomo – Cobre Elementos
Especificación (%)
Cobre (Cu) 0.070 - 0.080 Antimonio (Sb) 0.001 Arsénico (As) 0.001 Estaño (Sn) 0.001 Bismuto (Bi) 0.030 Hierro (Fe) 0.001 Zinc (Zn) 0.001 Plata (Ag) 0.005 Aplicaciones: Para hacer tubería de plomo / reactores químicos
Cinc. Metal no ferroso que se extrae de la blenda y la calamina; su densidad es 7,14 kg/dm³, su punto de fusión es de 419ºC; su resistencia a la tracción es en las piezas moldeadas de 3 kg/mm², y en las piezas forjadas de 20 kg/mm²; es muy resistente a la oxidación y corrosión en el aire y en el agua, pero poco resistente al ataque de ácidos y sales; tiene el mayor coeficiente de dilatación térmica de todos los metales; a temperatura ambiente es muy quebradizo, pero entre 100 y 150ºC es muy maleable. Aleaciones Aleación
Características
Latones (cinc-cobre)
Por ser más barato el cinc que el estaño, en muchas aplicaciones el latón está sustituyendo al bronce
Aplicación
12
Plata alemana o alpaca (Cu+Ni+Zn)
Utilizada antiguamente en cubertería. En la actualidad se utiliza en joyería barata y fabricación de estuches
Se emplea para la obtención de piezas de gran precisión y de gran calidad superficial, con lo que no necesitan mecanizado
Zamak
Níquel. Metal no ferroso que posee una densidad es 8,85 kg/dm³; su punto de fusión es de 1450ºC; tiene un color plateado brillante y se puede pulir fácilmente, es magnético, es muy resistente a la oxidación y a la corrosión. Aplicaciones:
Aproximadamente el 65% del níquel consumido se emplea en la fabricación de acero inoxidable austenítico y otro 12% en súperaleaciones de níquel. Las aleaciones níquel-cobre (monel) son muy resistentes a la corrosión, utilizándose en motores marinos e industria química. La aleación níquel-titanio (nitinol-55) presenta el fenómeno de efecto térmico de memoria (metales) y se usa en robótica, también existen aleaciones que presentan superplasticidad.
13
Aleaciones Nombre
Composición
Alnico
20% Ni, 63% Fe, 12% Al,5% Co
Aplicaciones
Imanes .
Constantan
Pares termoeléctricos 40%Ni, 60%Cu
Monel
72%Ni, 26,5%Cu, 1,5%Fe Hélices, válvulas, alambres, chapas, etc.
Nicrom IV
80%Ni, 20% Cr
Hilos de resistencias
14
Nicrom(cromel)
60%Ni, 40% Cr
Hilos de resistencias
Plata alemana
22%Ni, 26%Zn, 52%Cu Joyería barata(bisutería),cuchillería.
Platinita
Permalloy
46%Ni, 54%Fe
Hilos de entrada de lámparas eléctricas
78%Ni, 22% Fe
Imanes
Carboloy
13%Co, 87%CW Herramientas cortantes
15
Cromo. Metal no ferroso que posee una densidad es de 6,8 kg/dm³; su punto de fusión es de 1900ºC; tiene un color grisáceo acerado, muy duro y con una gran acritud, resiste muy bien la oxidación y la corrosión. Aplicaciones
Ni + Cr + acero: se emplea para aceros inoxidables; el acero inoxidable es aquel que contiene más de un 12% en cromo. Cromado brillante: para objetos decorativos. Cromado duro: para la fabricación de aceros inoxidables y aceros para herramientas El mineral cromita (Cr 2O3·FeO) se emplea en moldes para la fabricación de ladrillos. En el curtido del cuero es frecuente emplear el denominado "curtido al cromo" en el que se emplea hidroxisulfato de cromo (III) (Cr (OH) (SO 4)). Cuando en el corindón (α-Al2O3) se sustituyen algunos iones de aluminio por iones de cromo se obtiene el rubí; esta gema se puede emplear, por ejemplo, en láseres. El "verde de cromo" (es el óxido de cromo (III), Cr 2O3) es un pigmento que se emplea, por ejemplo, en pinturas esmaltadas y en la coloración de vidrios.
Cuero Curtido al cromo
Rubí
Recubierto de aleación de cobre
16
Titanio. Metal no ferroso que posee una densidad es de 4,45 kg/dm³; su punto de fusión 1800ºC; y su resistencia a la tracción de 100kg/mm²; es un metal blanco plateado que resiste mejor la corrosión y la oxidación que el acero; sus propiedades son análogas a las del acero con la propiedad que las conserva hasta los 400ºC.
Aplicaciones
Ti grado 2, tiene la siguiente composición química: TiFe (0,25-0,30) Es conocido como titanio comercial puro. Sus principales aplicaciones son campos donde se requiere resistencia a la corrosión y confortabilidad como las tuberías, intercambiadores de calor.
Tuberías de titanio.
Ti grado 5, conocido como Ti6Al4V, tiene un porcentaje del 6% de aluminio y un 4% de vanadio. Es la aleación de titanio más utilizada, sobre todo, en el campo de la aeronáutica, en el de la biomedicina o la estomatología. Sus aplicaciones son donde se requiera alta resistencia mecánica y altas temperaturas como en ( tornillería y piezas forjadas)
Prótesis ósea.
17
Ti grado 19, tiene la siguiente composición química Ti3Al8V6Cr4Zr4Mo (Beta-C) Sus aplicaciones son donde se requiera alta resistencia a la corrosión y a la temperatura ((Aplicaciones marinas y motores de aviones)
Motor de avión.
Ti6246 Tiene la siguiente composición química:
Ti6Al2Sn4Zr6Mo, Sus
aplicaciones son donde se requiera alta resistencia mecánica obtenida por temple.
18
Magnesio. Metal no ferroso que posee una densidad es de 1,74 kg/dm³; su punto de fusión de 650ºC; y su resistencia a la tracción de 18 kg/mm²; en estado líquido o polvo es muy inflamable, tiene un color blanco parecido al de la plata, es maleable y poco dúctil, es más resistente que el aluminio
Aplicaciones: Se emplea en estado puro, tiene pocas utilidades, excepto en la fabricación de productos pirotécnico y como desoxidante en los talleres de fundición de acero, también en aeronáutica. muy usado para construcciones metálicas ligeras, esquíes, aparatos ortopédicos, elaboración de émbolos y pistones, en polvo se utiliza para los flashes de cámaras fotográficas.
Objetos que contienen magnesio.
Fabricado con aleación de aluminio y magnesio
19
Wolframio. Metal no ferroso que posee una densidad de 19 kg/dm³ y un ponto de fusión de 3370ºC. Aplicaciones: Filamentos de bombillas incandescentes por su elevado punto de fusión. Herramientas de corte para máquinas . Cableado en los hornos eléctricos.
Accesorios de soldadura
Filamentos de ampolletas
Fresas de carburo de tungsteno
20
Cobalto. Metal no ferroso que posee una densidad es de 8,6 kg/dm³, su punto de fusión 1490ºC; tiene propiedades análogas al níquel pero no es magnético Aplicaciones:
Se emplea para endurecer aceros para herramientas (aceros rápidos) y como elemento para la fabricación de metales duros (sinterización) empleados en herramientas de corte. Supera aleaciones usadas para las turbinas de aviones, las válvulas de los motores, herramientas de corte, producción de pinturas.
21
Conclusión Se pudo determinar que de acuerdo el procesamiento industrial que se le realiza a los distintos materiales como cobre, aluminio, estaño y plomo se puede obtener un producto final ya sea mezclándolos entre ellos o con el simple procesamiento de cada uno para luego ser lanzado al mercado y ser distribuido a lo largo de las organizaciones que ofrecen y producen este tipo de productos, siendo cada uno de estos utilidades indispensables para la sociedad ya que mediante su realización y entrega se pueden satisfacer distintas necesidades de consumo que tienen las personas por uno de estos bienes. También a su vez de estos mismos materiales se obtienen materiales alternativos para la comodidad del consumidor ya sea en cuanto a precio, calidad y seguridad de uso del propio individuo que quiso adquirirlo. A modo de conclusión se pudo estipular que a través de estos materiales se obtienen beneficios para sus compradores potenciales y para las industrias o empresas que lo fabrican ya que al ser componente clave de los productos frecuentemente comprados por los usuarios provee a la empresa con una gran cantidad de ingresos pudiendo en si seguir produciendo la línea de productos con los distintos materiales ferrosos comercializados.
22
Bibliografía http://cienciaslacoma.blogspot.com http://es.wikipedia.org http://www.google.com (imágenes) http://e-ciencia.com http://sp.gravitaindia.com http://www.slideshare.net/guestaead77/aleaciones-ferrosas-y-no-ferrosas http://kambry.es/Apuntes
23
