Resistencia De Materiales

Introducción:

En este trabajo de investigación se estará hablando de los diferentes procesos de conformación para diferentes tipos de materiales tales como:

o Métodos de conformación de metales.

o Métodos de conformación de plásticos.

o Métodos de conformación de materiales cerámicos.

o Materiales pétreos.

o Vidrios.

Existe una gran infinidad de conformación de materiales y en este trabajo de investigación se estará hablando de algunos de ellos ya que son muy extensos. Solo tocaremos los que considero más importantes y algunas características especiales de cada uno de ellos sin entrar de lleno ya que si fuese de esa manera este trabajo sería muy extenso.

También entraremos en las propiedades de algunos materiales ya que son necesarias para saber que obtendremos después de alterarlas por medio de los procesos que aquí serán descritos y también saber que características o propiedades de dichos materiales serán afectadas por estos procesos.

OBTENCION DE LOS METALES:

Los metales se suelen obtener a partir de minerales extraídos de minas subterráneas si el mineral se encuentra en vetas o a cielo abierto si se presentan en grandes depósitos.

Metal Minerales

Hierro Magnetita, hematita, limonita, goetita, siderita, taconita

Aluminio Bauxita

Cobre Calcopirita, calcocita, cuprita, azurita, bornita, malaquita, cobre nativo.

Zinc Franklinita, willemita, cincita

Plomo Galena

Níquel Niconita, pentlandita, garnierita

Magnesio Agua de mar (no mineral)

Titanio Anatasa, Brookita y Rutilo

METALES FERRICOS:

Se obtienen fundiendo los minerales junto con carbón en los altos hornos. A veces también puede obtenerse por reducción directa pero es menos común.

El hierro no existe en estado puro sino en minerales denominados mena. De las minas de hierro extraemos la ganga que consta de la mena y de tierra, barro y rocas. El contenido de hierro en las menas es de 40% en carbonatos y de 60% en óxidos. Es por eso que nos interesa trabajar con óxidos por lo que en caso de tener minerales de sulfuros o carbonatos primero los transformaremos en óxidos.

Concentración del mineral.

Proceso por el cual se eliminan impurezas o materiales no adecuados para seleccionar el mineral.

Mena: Parte apropiada de un mineral metálico.

Ganga: Desperdicio del mineral, una vez extraída la mena del mismo.

Una primera concentración puede ser a mano, seleccionando el mineral bruto que pasa por una cinta. En minerales con gran cantidad de barro, arcilla, arena… se realiza un lavado previo. La concentración puede ser efectuada por diferentes métodos:

- Por atracción magnética (como por ejemplo el mineral de hierro que contiene óxido de hierro magnético).

- Flotación. Se basa en la diferencia de densidades y en el mojado selectivo. El uso de una mezcla de flotación (formada por aceite y un surfactante) es efectuado para cada aplicación hasta que el componente deseado (o no deseado) se ha "humedecido" por la mezcla de flotación mientras que los otros componentes se "humedecen" por el agua. La mezcla de flotación y el mineral de interés son agitados con agua, de tal manera que una parte del material flota y otra parte se sedimenta para efectuar una primera separación del material no deseado al remover el material flotante; la porción que es "humedecida" por el agua permanece en la misma.

- Peletización es utilizar presión con/sin, adición de conglomerantes para Ø muy finos y posteriormente sinterizar a 1200ºC aproximadamente.

Termo metalurgia:

Procesos de obtención de metales mediante el uso de altas temperaturas y de las reacciones que así ocurren.

Las mayores cantidades de metales se producen por operaciones de fusión, es decir, reducción a altas temperaturas, en la cual el metal por lo general se recoge en estado fundido.

El proceso de reducción es más fácil de efectuarse en los óxidos que en los sulfuros o carbonatos. Los sulfuros y carbonatos son convertidos primeramente en óxidos por calentamiento (proceso de tostación); posteriormente estos óxidos pueden ser reducidos por el uso de hidrógeno, carbón, monóxido de carbono, por metales más activos o por electricidad.

- Horno de oxigeno básico. Es un horno en forma de pera que se rellena con los minerales metálicos (parte en estado frío y parte fundidos) . En su interior se introduce una lanza de oxígeno refrigerada por agua y se fuerza sobre ella un flujo de oxígeno puro a alta velocidad durante 20 minutos. Este actúa como fuente de calor y para la oxidación de las impurezas.

Tan pronto como el chorro de oxígeno comienza, se agregan los materiales fundentes. La reacción química resultante desarrolla una temperatura aproximada de 1.650º C. El oxígeno se combina con el exceso de carbono acabando como gas y se combina también con las impurezas para quemarlas rápidamente. Su residuo es absorbido por la capa flotante de escoria.

Después de haberse completado la inyección de oxígeno, se analiza la composición química de diversas muestras de la masa fundida. Cuando la composición es correcta, el horno se inclina para verter el metal fundido en una olla de colada.

- Horno de arco eléctrico. Es el más versátil de todos los hornos. No solamente puede proporcionar altas temperaturas, hasta 1.930ºC, sino que también puede controlarse eléctricamente con un alto grado de precisión.

Debido a que no se emplea combustible alguno, no se introduce ningún tipo de impurezas. El resultado es un metal más limpio. Consecuentemente, puede producir todo tipo de metales y aleaciones.

Hidrometalurgia.

Procesos de obtención de metales en fase acuosa.

Por hidrometalurgia se entiende los procesos de lixiviación selectiva (disolución) de los componentes valiosos de las menas y su posterior recuperación de la solución por diferentes

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