Propietats, Obtenció i Aplicacions dels Metalls

Propietats dels Materials

Elasticitat

Capacitat de recuperar la forma original després d'una deformació.

Mal·leabilitat

Capacitat d'estendre's en làmines sense trencar-se.

Tenacitat

Resistència al trencament sota esforços lents.

Acritud

Augment de la duresa, fragilitat i resistència en fred.

Plasticitat

Propietat oposada a l'elasticitat; capacitat de deformar-se permanentment.

Duresa

Oposició a ser ratllat o penetrat.

Fatiga

Deformació o trencament d'un material sotmès a càrregues variables o cícliques.

Colabilitat

Capacitat d'un material de colar-se en un motlle.

Ductilitat

Capacitat d'estirar-se en fils sense trencar-se.

Resiliència

Resistència als xocs o esforços bruscos.

Fragilitat

Propietat oposada a la resiliència; tendència a trencar-se amb poca deformació.

Maquinabilitat

Facilitat per deixar-se tallar per arrencada d'encenall.

Resistència Mecànica

La resistència mecànica es refereix a la capacitat d'un material de suportar forces externes sense deformar-se permanentment o trencar-se.

Tracció

Esforç que intenta estirar una secció elevada del material.

Torsió

Esforç que intenta retorçar una secció elevada del material.

Compressió

Esforç que intenta aixafar una secció elevada i de poca longitud del material.

Flexió

Esforç que intenta doblegar el material, aplicat sobre un cantell gran i una llum petita.

Cisallament

Esforç que intenta tallar una secció elevada del material.

Propietats Tèrmiques

Conductivitat Tèrmica

És la facilitat que ofereix un material per permetre el flux d'energia tèrmica a través seu.

Dilatació Tèrmica

Fenomen que provoca l'augment de les dimensions d'un material quan augmenta la temperatura.

Aplicacions industrials: Per exemple, ajustar un cilindre a la seva camisa mitjançant escalfament.

Obtenció dels Metalls

És molt estrany trobar a la natura metalls en estat pur. Només uns quants, com l'or o el coure, es poden trobar purs, però en quantitats molt petites. Així doncs, parlem de coure natiu o d'or natiu. El procediment habitual per a l'obtenció dels diferents metalls consisteix en l'aplicació del procés metal·lúrgic a les menes. Aplicant-li un procés metal·lúrgic adequat, s'aconsegueix separar l'alumini de l'oxigen i de la resta de materials que componen la bauxita, i així s'obté industrialment l'alumini. Els processos metal·lúrgics, com la siderúrgia per a l'obtenció del ferro, són específics i diferents per a cada metall. Fins i tot per a un mateix metall es poden aplicar diferents processos metal·lúrgics segons el tipus de mineral utilitzat.

El procés general d'obtenció de metalls a partir de la mina segueix els passos següents:

Mina → Procés Metal·lúrgic → Metall

Aquest procés metal·lúrgic es divideix en tres etapes principals:

1. Enriquiment (separació física)
2. Reducció (separació química)
3. Afinament (augment de puresa)

Enriquiment del Material

Aquesta etapa prepara els productes obtinguts a la mina per a l'aplicació de les accions posteriors.

• Trituració: Reducció per mitjans mecànics de la grandària de les roques.
• Concentració: Separació de la mena (mineral útil) i la ganga (material inútil) per mitjans físics.

Reducció

Consisteix en la separació de la màxima quantitat de l'element químic desitjat (metall) de la resta d'elements. Normalment, es realitza en forns a altes temperatures. També pot ser per torrefacció o calcinació.

Afinament

Aplicació d'un procés d'eliminació d'impureses per augmentar la puresa del metall.

Tèrmics

Realitzat en forns aplicant-hi oxigen o alguns productes químics.

Electrolítics

Realitzat en tancs electrolítics que contenen un producte químic, on se submergeixen els elèctrodes. El càtode es connecta al pol negatiu i l'ànode al pol positiu. Els àtoms del metall se separen químicament i es dipositen al càtode, mentre que les impureses es dirigeixen a l'ànode.

Metalls Comuns i Processos Especials

Coure

Aplicacions:

• Cables elèctrics
• Bescanviadors de calor
• Canonades d'aigua i gas
• Components electrònics

En fred, presenta acritud. Resisteix bé la corrosió.

Aliatges de Coure

Llautó

Aliatge de coure i zinc. Presenta poca conductivitat elèctrica i tèrmica en comparació amb el coure pur.

Zinc

És un metall difícil de trobar en estat pur. Les seves propietats poden variar significativament segons la temperatura.

Bronze

Aliatge de coure i estany (normalment). Utilitzat en la fabricació de coixinets i vàlvules.

Alumini

L'alumini s'extreu de la bauxita. És molt abundant, però la seva extracció és complexa.

Procés d'obtenció: Bauxita → Alúmina → Alumini

És un bon conductor tèrmic i elèctric. En estat pur, és dúctil i mal·leable.

Aliatges Lleugers

Qualsevol aliatge que conté alumini com a component principal. Molt utilitzat en la indústria automobilística i aeroespacial.

Titani

Aplicacions:

• Indústria (components resistents)
• Aeroespacial (lleugeresa i resistència)
• Nàutica (resistència a la corrosió)
• Béns de consum i arquitectura
• Aplicacions mèdiques (biocompatibilitat)

Pulvimetal·lúrgia

Procés utilitzat per a materials que no es poden unir de forma tradicional o per obtenir formes complexes amb precisió.

1. Es produeixen pols dels materials.
2. Compressió de les pols a alta pressió per formar una peça compacta (compactació).
3. Sinterització: Escalfa la peça compactada a una temperatura elevada (per sota del punt de fusió) per unir les partícules.

CNC (Control Numèric per Computadora)

Tecnologia que permet automatitzar el control de màquines-eina mitjançant codis programats, reduint errors i augmentant la precisió.

Utilitza codis per moure les màquines i realitzar operacions de mecanitzat.

Tipus de Programació CNC

Programació Manual

Tot el programa és creat directament pel programador.

Programació Assistida

El programa demana les dades necessàries a l'operador per generar el codi.

Programació Automatitzada (CAD/CAM)

Gairebé tot el procés de programació és automàtic, basat en dissenys CAD i mòduls CAM.