Materials metàl·lics i plàstics

METALLS I METALLS I METALLS I METALLS I PLÀSTICSPLÀSTICSPLÀSTICSPLÀSTICS

QUÈ FAREM EN AQUESTA UNITAT?

• Els metalls: de la mina al taller• Metalls i aliatges• Classificació dels metalls• Propietats dels metalls• Metalls fèrrics• Metalls no fèrrics• Metalls no fèrrics• Tècniques bàsiques del treball amb metalls• Reciclatge residus metàl·lics• Els plàstics• Obtenció dels plàstics• Classificació • Propietats i aplicacions• Tècniques bàsiques de treball amb plàstics• Reciclatge

ELS METALLS: DE LA MINA AL TALLER

Els METALLS són materials d’origen mineral obtingutsa partir d’un procés de transformació

Escorça de la Terra Mineral Metall Producte

Extracció Obtenció Transformació

Mineria Metal·lúrgia Indústries del metall

Com s’obtenen els metalls?

Per obtenir la majoria de metalls cal dur a terme també un procés tecnològic però, en aquest cas, de caire industrial on les fases són: extracció , obtenció i transformació .


L’EXTRACCIÓ

Els metalls es troben a la natura combinats o mesclats amb altres substànciesquímiques formant el que coneixem com minerals o roques . Per obtenir elsmetalls primer cal extreure els minerals de l’escorça terrestre. L’activitattecnològica que se n’encarrega és la mineria.

Els minerals aptes per obtenir metalls són els que contenen gran proporció deEls minerals aptes per obtenir metalls són els que contenen gran proporció demetall en la seva composició. El que s’aprofita s’anomena mena i la que noconté metall s’anomena ganga .

L’activitat minera suposa un gran impacte per almedi ambient, ja que pot modificar l’entorn naturalon es localitzen les mines, especialment si sóndel tipus conegut com mines a cel obert .

Mines de Bellmunt del Priorat http://www.edu3.cat/Edu3tv/Fitxa?p_id=17146&p_ex=l%27escola%20a%20casa&p_to=l%27escola%20a%20casa.%20ara%20sortim


OBTENCIÓUn cop extrets els minerals, cal triturar-los irentar-los . Després cal sotmetre’ls a diferentsprocessos per obtenir-ne el metall. L’activitatindustrial per la qual s’obtenen els metalls apartir dels minerals s’anomena metal·lúrgia .

Cada metall té un procés d’obtenció diferent i particular, però en general, podemdistingir les següents operacions:

•Concentració del mineral: separar de forma mecànica la major quantitatde ganga per obtenir-ne la mena (triturar i rentar).

•Reducció en forn: fondre les menes per separar el metall dels elementsquímics que conté, a elevades temperatures

•Afinament: treure les impureses que hagin pogut quedar.


TRANSFORMACIÓ

Els productes metal·lúrgics obtinguts són transformats en les indústries delmetall per convertir-los en objectes útils per satisfer les nostres necessitats. Unexemple podria ser la transformació d’un acer, obtingut a partir del mineralhematites, en carrosseries per a automòbils.

Metalls purs

Ferro (Fe),

Coure (Cu),

Alumini (Al)

METALLS I ALIATGES

AliatgesAcer

Llautó

METALLS

Els metalls purs estan formats per un sol element químic.

Els aliatges són barreges d’un metall, anomenat metall base,amb altres metalls o elements químics.Els aliatges es fan per obtenir materials amb millors propietatsque els metalls purs (acer més dur i resistents que el ferro).Les barreges s’han de fer en estat líquid.

AliatgesLlautó

CLASSIFICACIÓ DELS METALLS

METALLS FÈRRICS . Aquest grup inclou el ferro i tots els seus aliatges. Atesa la gran importància que té aquest metall, la indústria dedicada a la seva obtenció rep un nom específic: siderúrgia .

METALLS NO FÈRRICS . Aquest grup inclou la resta de metalls i aliatges, com el coure, l’alumini, el bronze, etc.

Acer, aliatge de Fe

Llautó, aliatge Cu i ZnCoure

PROPIETATS DELS METALLS

Entre les moltes propietats cal destacar la resistència, laduresa, la tenacitat i la plasticitat

RESISTENT: capacitat de no trencar-se ni deformar-sefàcilment.

DURESA: NO es ratlla amb facilitat (acer es dur, plom es tou)

TENACITAT : Material molt resistent als cops i que no es trencafàcilment. (el contrari és fràgil)

PLASTICITAT :és fàcil donar-li formes diverses sense trencar-lo. Alguns són plàstics en fred i altres en calent. Si és fàcilestirar-lo per donar-li forma de fils diem que es dúctil (Cu). Sies fàcil aixafar-lo per obtenir làmines diem que és mal·leable(Al).

METALLS FÈRRICS

METALLS FÈRRICS

PRODUCTES SIDERÚRGICS

Ferro pur (Fe) no s’utilitza gairebé gens perquè és fràgil i tou

Aliatges de ferro , on el ferro es barreja amb el carboni (C). Segons la proporció de C que afegim al ferro obtindrem la FOSA

o l’ACER . La fosa té un contingut de C > acer

METALLS FÈRRICS

Com s’obtenen la fosa i els acers?

Tres fases: concentració , reducció i afinament .

LA REDUCCIÓ del ferro consisteix a fondre elsseus minerals tot separant el ferro d’altreselements que l’acompanyen, especialment deelements que l’acompanyen, especialment del’oxigen. Per això s’introdueix el mineral de ferrojuntament amb carbó de coc , que fa decombustible, i pedra calcària , que és un altreproducte mineral.

El carbó de coc aconsegueix temperatures altes iaporta el C necessari per formar l’aliatge. La pedracalcària es barreja amb la ganga i forma un residuque queda surant a la superfície que es potseparar fàcilment.

ALTS FORNSFONERIA

METALLS FÈRRICS

Com s’obtenen la fosa i els acers?

Tres fases: concentració , reducció i afinament .

L’AFINAMENT . El ferro colat de primera fusió té massacarboni, i això fa que tingui poques aplicacionspràctiques, perquè és trencadís i no es pot treballar bé.Per fer-lo aprofitable industrialment cal reduir-ne elPer fer-lo aprofitable industrialment cal reduir-ne elcontingut de carboni mitjançant un procés d’afinament.Segons la quantitat de carboni que se n’extregui,obtindrem fosa o acer

El procés és fa als forns convertidors on s’obté acer.Als forns s’introdueix el ferro colat en forma líquida,ferralla de ferro i calç per treure impureses. El producteés acer líquiid que després passa per les laminadoreson se li dona la forma final.

http://www.youtube.com/watch?v=x_ax_lIKYQkhttp://www.edu3.cat/Edu3tv/Fitxa?p_id=21547&p_ex=les%20vides%20del%20ferro

METALLS FÈRRICS

L’ACER

L’acer és magnètic, dur, tenaç i molt resistent. També ésplàstic, sobre tot en calent.

Inconvenient es que s’oxida fàcilment quan entre en contacteamb l’oxigen i la humitat ambiental. Per això és diu que sónamb l’oxigen i la humitat ambiental. Per això és diu que sónpropensos a la CORROSIÓ. Per evitar-ho hi ha tècniques,com l’acer inoxidable (aliatge), pintar-lo, envernissar-lo, etc.

Aplicacions: construccions metàl·liques, carrosseries devehicles, carcasses electrodomèstics, etc.

METALLS FÈRRICS

La FOSA

És un material magnètic, dur, fràgil i molt resistent a les forcesque intenten aixafar-lo i desgastar-ne la superfície. No té gensde plasticitat, ni tan sols en calent.

La fosa s’utilitza per fer objectes metàl·lics de formesLa fosa s’utilitza per fer objectes metàl·lics de formescomplicades com radiadors de calefacció, estufes de llenya,bancades de màquines, fanals, tapadores de clavegueres,ornaments de jardí, etc.

METALLS NO FÈRRICS

Els metalls no fèrrics més utilitzats actualment són el coure (Cu), l’alumini (Al), Estany (Sn), plom (Pb), el zinc(Zn), el crom(Cr) i el titani (Ti).

Color vermellós

Conductor electricitat i calor

Conductor electricitat i calor

Per fer cables i elements elèctrics

Resisteix corrosióResisteix corrosió

Dúctil i mal·leable


Més dens, més tou i menys

resistent que els metalls fèrrics

COURE I ALIATGES

(llautó i bronze)

Recipients on escalfar líquids

Tubs de conducció d’aigua i gas

METALLS NO FÈRRICS


Color groc ( ≈or)

Perd Perd

Peces contactes elèctrics

Aixetes i vàlvules conduccions aigua

conductivitat Perd

conductivitat

+ Resistència mecànica

+ Resistència mecànica

+ Duresa

LLAUTÓ(aliatge Cu+Zn)

conduccions aigua i gas

Frontisses, poms i elements

decoratius mobles

Cargols i altres elements d’unió,

femelles, volanderes...

Instruments musicals

+ Barat

METALLS NO FÈRRICS


Color ataronjat i lluent

Color ataronjat i lluent

Perd Perd

Elements màquines (mar)

conductivitat Perd

conductivitat

+ Resistència mecànica i corrosió

+ Duresa+ Fàcil fondre’s

+ Duresa+ Fàcil fondre’s

BRONZE(aliatge Cu+Sn)

Escultures

Monedes

Objectes decoratius

(facilitat fondre’s i emmotlar-lo

+ Car

METALLS NO FÈRRICS

Els metalls no fèrrics més utilitzats actualment són el coure (Cu), l’alumini (Al), Estany (Sn), plom (Pb), el zinc(Zn), el crom(Cr) i el titani (Ti). Color platejat i

lluentColor platejat i

lluent

Molt lleuger

Aliatges Al són aliatges lleugers

Baixa densitatBon conductor de la calor i de

l’electricitat

Resistent corrosióResistent corrosió

ALUMINI(+ abundant, difícil

separar-ho)

Baixa densitat

Menys conductivitat Al pur

Més resistents i durs



No resistent

mecànics i tou

No resistent esforços

mecànics i tou

Peces vehicles transport (avions)

Peces vehicles transport (avions)

Radiadors, marcs, portes, finestres, estris de cuina, ...

METALLS NO FÈRRICS


Soldadures de tubs de coure i components electrònics

Soldadures de tubs de coure i components electrònics

Recobrir acer per evitar corrosió (llauna)

ESTANY (aliatge amb Pb)

Recobrir acer per evitar corrosió (llauna)

Mal·leable, resistent corrosió i no gaire resistència mecànica

Formar aliatges amb el Cu i Al per recobrir

s’anomena acer galvanitzat

Formar aliatges amb el Cu i Al per recobrir l’acer. Quan acer recobert amb Zn

s’anomena acer galvanitzat

Protecció radiacions raig X i radioactivitatPLOM (Pb)

ZINC (Zn)

METALLS NO FÈRRICS


Resisteix la corrosió

Dur

CROM (Cr)Revestir altres metalls com acer i llautó per

decoració (platejat i lluent)Revestiment amb crom es diu CROMAT

Lleuger i gris lluent. Car (obtenció difícil)Lleuger i gris lluent. Car (obtenció difícil)

Fabricació turbines motors avions i centrals elèctriques per resistència esforços

mecànics, corrosió i altes Tª i baixa densitat

Fabricació turbines motors avions i centrals elèctriques per resistència esforços

mecànics, corrosió i altes Tª i baixa densitat

TITANI (Ti)TITANI (Ti)

Formar aliatge com acer inoxidable

TÈCNIQUES BÀSIQUES DE TREBALL AMB METALL

Les més utilitzades són l’emmotllament , la deformacióplàstica i l’arrencament de ferritja.

EMMOTLLAMENT consisteix a fondre i colar unmaterial dins un motlle que té la forma inversa dematerial dins un motlle que té la forma inversa del’objecte que volem obtenir. Al refredar , s’obre el motlle is’extreu la peça solidificada.

Peces metàl·liques amb formes complicades , estàtues de bronze, fanals, bancs de jardí, etc.



DEFORMACIÓ PLÀSTICA consisteix a aplicar unaforça sobre el metall per deformar-lo tant en calent o enfredfred

La FORJA manual, es deforma el metall en calent a base de cops de martell damunt d’una enclusa.

S’obtenen eines, reixes, claus, panys, ferradures, ...

L’EMBOTICIÓ consisteix a aplicar una força al metall en fred situat damunt d’un motlle. La peça de metall, molt

prima, s’adapta a la forma del motlle. Frontisses, olles, armaris metàl·lics,

carrosseries, carcasses electrodomèstics, ...



ARRENCAMENT DE FERRITJA, consisteix a utilitzar unaeina que talla el metall i desprèn bocins, ferritja. Al taller hofem amb llimes i serres . Industrialment amb torns ifem amb llimes i serres . Industrialment amb torns ifresadores

El TORN, la peça metàl·lica gira i l’eina de tall es va desplaçant per la superfície

La FRESADORA es l’eina de tall la que gira i la peça metàl·lica la que es

desplaça

Obtenim peces amb formes geomètriques molt precises i de

bon acabat com cargols, femelles, engranatges,...

RECICLATGES RESIDUS METÀL�LICS

Els metalls són fàcils de reciclar, especialment els productessiderúrgics. Actualment moltes siderúrgies utilitzen ferro vell perobtenir-ne de nou.Per reciclar els metalls cal fer una separació segons el tipus demetall. Un cop separats, es fonen als forns per obtenir-ne novamentel metall, i després se’ls dóna la forma adequada.el metall, i després se’ls dóna la forma adequada.

Recursos naturals : s’extreuen menys minerals i es gasta menys energia i aigua

Contaminació : obtenció metalls reciclats es més senzilla i menys contaminant que a partir

dels minerals. (1 kg acer consumeix 200 l aigua i 1 kg acer reciclat 120 l aigua)

Residus : residus obtenir nous materials, no caldrà que els llencem als abocadors

Reciclant metalls estalviem en

ELS PLÀSTICS

El PLÀSTIC és un dels materials moderns més utilitzats. La sevautilització industrial a gran escala va començar al voltant de l’any1950.

Existeixen molts plàstics, però tots tenen en comú la constitucióinterna, tots estan formats químicament de la mateixa manera.interna, tots estan formats químicament de la mateixa manera.

Plàstics = Polímers , formats per macromolècules

Polímers naturals � cel·lulosa dels vegetals

No tenen les propietats adequades per elaboració d’objectes i cal unatransformació industrial per adquirir propietats adequades.

OBTENCIÓ DELS PLÀSTICS

Els materials plàstics s’obtenen a les INDÚSTRIES QUÍMIQUES onobtenim els polímers a partir de la polimerització de la destil·laciófraccionada del petroli.

L’elaboració de productes de plàstic es fa en dues fases:

• Obtenció de polímers• Transformació en objectes de plàstic

CLASSIFICACIÓ

Atenent al seu comportament quan augmenta la temperatura o a laseva excepcional elasticitat , els plàstics es classifiquen en tresgrans grups:

TERMOPLÀSTIC

Es poden escalfar per estovar-los i poder canviar-los de forma tantes vegades com es vulgui, sense

perdre propietats. Polietilè (HPDE) d’ampolles de suavitzant per la Polietilè (HPDE) d’ampolles de suavitzant per la

roba

Només se’ls pot donar forma un cop, a l’obtenir-lo. Si es torna a aplicar calor es degraden i perden les

propietats. Mànecs de paella (baquelita – PF) o revestiments mobles (melamina – MF)

TERMOSTABLES

ELASTÒMERS

Molt elàstics. Es deformen mentre els estirem o xafem, però tornen a recuperar la seva forma

inicial al deixar d’aplicar la força. Poliuretà dels coixins del sofà (PUR) o lycra de vestit de banys.

CLASSIFICACIÓ

Símbols i nomenclatura dels principals tipus de plàstics:

TERMOPLÀSTIC: PET, HPDE, PVC, LDPE, PP, PS PATERMOSTABLE: PUR, MF, PFELASTÒMER: PCP

PROPIETATS I APLICACIONS

Principal propietat és la PLASTICITAT (d’aquí el nom).

No tots els plàstics les mateixes propietats, però aquestessolen ser comunes a tots els plàstics:

LLEUGERESA : els plàstics són lleugers, pesen poc encomparació amb el volum que ocupen.comparació amb el volum que ocupen.

FLEXIBILITAT I TENACITAT : Generalment són flexibles i si escolpegen produeixen un so apagat. Hi ha plàstics que tenenpropietats contràries, són rígids i fràgils a temperatura ambient.

BAIXA CONDUCTIVITAT : Bons aïllants de la calor il’electricitat.

RESISTÈNCIA: als agents químics i atmosfèrics.

PROPIETATS I APLICACIONS

Algunes de les aplicacions més importants són:

a) Envasos d’aliments i embalatges en general comampolles (PET, HDPE), bosses (LDPE), safates (PS),caixes (PP)...

b) Peces d’automòbils i d’altres mitjans de transport comferrocarrils, autobusos... (PC, PP, PA, PUR...).ferrocarrils, autobusos... (PC, PP, PA, PUR...).

c) Fibres i tota mena de productes tèxtils com impermeables,roba esportiva, samarretes, pantalons... (PA, PET, PVC...).

d) Aïllants tèrmics i elèctrics a la indústria i als edificis comles cobertes dels cables elèctrics (PE), interruptors, endolls,interior de parets per aïllar del fred, la calor i el soroll (PUR,PS).

e) Carcasses de tota mena de màquines i per a petitsmecanismes (PA).

TÈCNIQUES BÀSIQUES DE TREBALL AMB PLÀSTICS

Les tècniques per a la fabricació d’objectes de plàsticdepenen del tipus de plàstic, de la forma i característiquesde l’objecte que es vulguin obtenir. Les més usuals són elplegat, l’emmotllament al buit, extrusió i injecció

PLEGAT, és una tècnica artesanal.PLEGAT, és una tècnica artesanal.Amb una resistència elèctrica en formade fil, s’escalfa el plàstic per la zona deplegat. Quan arriba a la Tª que liproporciona plasticitat es treu de laplegadora i es posa en una plantillaregulable per donar-li l’angle de corbatque volem. Quan es refreda es separade la plantilla


EMMOTLLAMENT AL BUIT: el motlle es posa en una màquinacapaç de fer el buit i escalfar la placa de plàstic. Quant estàescalfada, es posa en marxa la bomba de buit, i el plàstics’ajusta al motlle i adopta la forma.


EXTRUSIÓ: els grànuls de plàstics van per un tremuja fins elcargol sense fi, que girant, el va el va empenyent fins al final onestà situada la filera. Pel camí s’escalfa el plàstic fins que el fongràcies a unes resistències elèctriques. La filera li dona laforma als objectes, sempre de forma allargada i amb unasecció uniformesecció uniforme


INSUFLACIÓ D’AIRE A PRESSIÓ : Si volem obtenir recipientsamb un broc estre, com ampolles, cal combinar l’extrusoraamb un motlle i aplicar aire a pressió. El tub que surt del’extrusora es tanca dins un motlle partit i s’introdueix aire apressió perquè les parets del tub s’adaptin al motlle i n’agafin laforma.forma.


INJECCIÓ DE PLÀSTICS: similar a l’extrusora. El plàstic quesurt per l’extrem no passa per una filera, sinó que és introduït apressió, a l’interior d’un motlle. Quan es refreda, s’obre elmotlle i s’extreu l’objecte i es torna a tancar per iniciar un nouprocés. (galledes,palanganes, ...)

RECICLATGE

Abocament Reutilització

Residus

P

I

R

Ò

L

Incineració Separació i neteja

ReciclatgeEnergia Fums

Energia

Energia

L

I

S

I

INJECCIÓ

MINERALS

METALLS

PURS/ALIATGESFÈRRICS/NO FÈRRICS

DERIVATS PETROLI

PLÀSTICS

TERMOPLÀSTICSTERMOSTABLES

ELASTÒMERS

Tècniques de treballEMMOTLLAMENT

DEFORMACIÓ PLÀSTICA

ARRENCAMENT FERRITJA

OBJECTES

EMMOTLLAMENT AL BUIT

EXTRUSIÓ

INSUFLACIÓ D’AIRE A PRESIÓ

RECICLATGE

Documents

Materials metàl·lics i plàstics