Acero y Procesos de Fabricación

Acero

• Es un material duro y elástico, capaz de absorber impactos.
• Se puede deformar y extender en forma de alambres o chapas.
• Se produce en hornos alimentados con una mezcla de mineral de hierro, carbón de coque y fundente.
• La proporción habitual es 1 parte de coque, 2 partes de fundente y 4 partes de mineral de hierro.
• El hierro colado o arrabio, aún no listo, se somete a un proceso llamado afinado.
• Este proceso dura entre 50 y 60 minutos y produce entre 250 y 300 toneladas por hornada.
• Los hornos aceptan hasta un 20% de chatarra junto con la carga de arrabio.

Tipos de Hornos

• Existen hornos eléctricos, donde el calor proviene de un arco eléctrico entre electrodos de grafito y la superficie de la chatarra.
• Cada hornada en un horno eléctrico produce entre 80 y 100 toneladas.

Colada

• Después del afinado, el acero se transforma mediante un proceso de colada.
• La colada puede realizarse de dos formas:
  • Colada convencional.
  • Colada continua, para materiales de sección constante y en grandes cantidades.

Clasificación de los Aceros

• Según su composición:
  • Aceros al carbono: Contienen entre 0,1% y 0,7% de carbono.
  • Aceros aleados: Adicional al carbono, poseen elementos como cromo, níquel, manganeso, silicio, wolframio, molibdeno, vanadio, titanio, etc.
  • Aceros inoxidables: Contienen un mínimo del 10% de cromo y un máximo del 1,2% de carbono.
• Según su calidad:
  • Aceros no aleados de calidad.
  • Aceros no aleados especiales.
  • Aceros aleados de calidad.
  • Aceros aleados especiales.
  • Aceros inoxidables.
• Según su aplicación:
  • Aceros de construcción.
  • Aceros de uso general.
  • Aceros cementados.
  • Aceros para temple y revenidos.
  • Aceros inoxidables o para usos especiales.
  • Aceros para herramientas de corte.

Designación Numérica de los Aceros

• Norma UNE-EN 10020: 1, YY XX (XX).
  • 1, indica el grupo de material (1 = aceros).
  • YY indica el número del grupo de acero.
  • XX (XX) es el número de secuencia.
• Norma UNE-36009: F-X Y ZZ.
  • F indica aleación férrea.
  • X indica el gran grupo de acero.
  • Y ZZ indica el tipo de acero.

Tratamientos Térmicos de los Aceros

• Temple: Calentamiento a una temperatura entre 740° y 1300° seguido de enfriamiento brusco en un baño de temple. Aumenta la dureza y resistencia.
• Revenido: Tratamiento complementario del temple. Calentamiento a una temperatura específica, enfriamiento en agua, aceite o aire libre. Mejora la tenacidad y disminuye la fragilidad.
• Recocido: Calentamiento a una temperatura específica seguido de enfriamiento lento. Ablanda el acero.
• Normalizado: Devuelve propiedades a los aceros tras calentamientos o enfriamientos irregulares.

Ensayos para Acero

• Ensayo de compresión: Comprueba la carga de compresión que soporta una pieza antes de la rotura.
• Ensayo de flexión: Aplica fuerza en un punto medio.
• Ensayos de dureza: Mide la resistencia del material a la penetración.
• Ensayos de tracción: Determina la resistencia a la rotura, el límite de elasticidad y el alargamiento.
• Ensayo de fatiga: Evalúa la resistencia a la rotura por fluctuaciones repetidas de tensión.
• Ensayo de resistencia al choque: Mide la energía que se necesita para romper una pieza con un solo golpe.

Formas Comerciales del Acero

• Perfiles de sección rectangular laminados en caliente:
  • Chapa: Ancho superior a 600mm. Puede ser fina (3mm), media (entre 3 y 6mm) o gruesa (superior a 6mm).
  • Fleje:
  • Pletina:
  • Llanta:
  • Plano ancho:
• PERFILES EN I: (IPN): Forma de I o doble T. Altura mayor que el ancho de las alas.
• PERFILES EN I: (IPE): Forma de I o doble T, con caras paralelas y extremos de las alas sin redondear.
• PERFILES H: Pueden ser HEB, HEA y HEM. Ala ancha y caras paralelas, forma de I o doble T. Altura igual a la anchura de las alas.
• PERFILES en U: Forma de U, también llamados UPN. Las caras interiores de las alas se hallan inclinadas.
• PERFILES LD: Forma de L, con dos alas de distinta medida.
• PERFIL en T: Forma de T, altura igual al ancho de las alas.
• Redondo: Forma circular con diámetro entre 4 y 200 mm.
• Cuadrado: Sección cuadrada, lado mide entre 5 y 200 mm.
• Hexagonal: Sección hexagonal.
• Tubos: Pueden ser rectangulares, circulares o cuadrados.
  • Tubos sin costura: Para trabajos a presión. Pueden ser sólidos, estriados en caliente y frío.
  • Tubos de costura soldada: Para líquidos o gases a baja presión. Se obtienen por conformación de chapas.

Fundiciones

• Material férrico con contenido de carbono entre 1,76% y 5%.
• Mayoría se funde sobre los 1200ºC, lo que facilita el moldeo.
• Poseen menor resistencia a la tracción que los aceros, son más frágiles pero fáciles de mecanizar.

Clasificación de Fundiciones

• Norma UNE 36,003: Comienza con la letra F, seguida del tipo de fundición, moldeo y resistencia a la tracción.
• Tipos comunes:
  • Fundición gris: Carbono en escamas, funde sobre los 1150º, densidad 7,3.
  • Fundición nodular: Se produce en cubilotes, con adición de magnesio o cerio.
  • Fundición maleable: Se obtiene por tratamiento térmico de las fundiciones blancas.
  • Fundición blanca: Se obtiene por enfriamiento rápido. Alto porcentaje de carbono (menos del 3%).
  • Fundición atruchada: Mezcla de fundición gris y blanca.

Cobre y Aleaciones

• Se obtiene reduciendo el óxido de cobre en hornos especiales.
• Punto de fusión cerca de los 1100ºC.
• Denominación según el Instituto de Racionalización del Trabajo:
  • Grupo C-100: Cobres
  • Grupo C-110: Cobres afinados.
  • Grupo C-130: Cobres exentos de oxígeno.
  • Grupo C-140: Cobres desoxidados.
• Aleaciones:
  • Bronces: Aleaciones de cobre y estaño.
  • Latones: Aleaciones de cobre y zinc.
• Designación numérica: Cuatro dígitos.
  • C-0XXXX: Aleaciones madre.
  • C-1xxx: Cobres.
  • Ejemplo: C-7120; aleación de Cu-Sn para tornillos y muelles.

Aluminio y Aleaciones

• Metal gris-blanco brillante, densidad 2,70 g/cm3, punto de fusión 660ºC.
• Dúctil, maleable y se suelda con facilidad.
• El óxido superficial, la alúmina, afecta la soldadura.
• Se obtiene de la bauxita mediante proceso electrolítico.
• El aluminio puro es blando, poco tenaz y con bajo límite elástico.
• Se alean con magnesio, berilio, titanio, cobre, cinc, entre otros.

Clasificación de Aleaciones de Aluminio

• Dos grupos:
  • Aleaciones para moldeo:
    • Aluminio-cobre, Aluminio-cobre-silicio.
    • Llenado de moldes por tres métodos: arena, metálico y troquel.
  • Aleaciones para forja:
    • Pueden recibir tratamientos térmicos o no.
    • Se utilizan en miembros estructurales, revestimientos, remaches, etc.
• Designación numérica según norma UNE 38001: L seguida de cuatro dígitos.
  • L-1XXX: metales ligeros y aleaciones madre.
  • L-11XX: aluminio.
  • L-13xx: magnesio.
  • L-15XX: titanio.
  • L-9XXX: Aleaciones de berilio.

Plásticos

• Importancia comparable a la madera y el metal.
• Se encuentran en una gran cantidad de objetos.
• Se clasifican según su origen:
  • Plásticos naturales: Materias primas vegetales o animales.
  • Plásticos sintéticos: Se obtienen principalmente de derivados del petróleo.
• Se clasifican por su comportamiento térmico:
  • Termoplásticos: Se ablandan con calor y admiten varios modelos.
  • Termoestables: Se ablandan y deforman con calor, pero solo admiten un conformado.
  • Elastómeros: Gran elasticidad y recuperan su forma y dimensiones.
• Identificación para el reciclaje: Numeración.
  • 1: PET
  • 2: PEAD
  • 3: PVC, etc.

Fabricación de Plásticos

• Calentamiento del monómero para obtener la forma deseada.
• Métodos:
  • Moldeo por inyección.
  • Moldeo por extrusión.
  • Moldeo por compresión.
  • Moldeo al vacío.
  • Moldeo por soplado.

Mecanizado de Plásticos

• Se pueden mecanizar de forma manual o con máquinas.
• Métodos:
  • Limado.
  • Taladrado.
  • Corte con diversas máquinas.
  • Esmerilado.
  • Torneado.
  • Fresado.

Torneado de Plásticos

• La pieza gira a gran velocidad en un torno.
• Una cuchilla, moviéndose paralela al eje de la pieza, elimina material sobrante.

Fresado de Plásticos

• La pieza permanece fija.
• Una herramienta de corte, la fresa cilíndrica, elimina material sobrante.

Este cuestionario explora las características del acero y los procesos de fabricación involucrados en su producción. Aprenderás sobre la composición de la mezcla utilizada en los hornos, así como los diferentes tipos de hornos y métodos de colada. Ideal para estudiantes que desean profundizar en la metalurgia y la ingeniería de materiales.