Aleaciones no ferreas empleadas en el automovil

En la presente entrada vamos a tratar el tema de las aleaciones no ferreas que podemos encontrar en un automovil y más concretamente en aquellas que encontraremos en la carroceria del mismo ya que este tipo de aleaciones puede estar presente en algunos elementos de la mecanica del vehiculo.

Sabiendo que cuando hablamos de una aleacion nos estamos refiriendo a la adicción de elementos ( en este caso metales) a un metal base con el fin de mejorar sus propiedades , podemos deducir que una aleacion no ferrea será aquella que no contenga hierro.

En el automovil y mas concretamente en su carroceria , las mas importantes que podemos encontrar son :



ALEACIONES DE COBRE.


El cobre posee una densidad de 8.93 g/cm3 y una temperatura de fusión de 1083 C. su conductividad eléctrica es excelente, y se puede mejorar mediante procesos de afino, lo que hace de las aleaciones de cobre un material idóneo para la fabricación de cables eléctricos. Su excelente conductividad térmica permite su uso de radiadores o cambiadores de calor.

Cristaliza en la red fcc, por lo que es fácilmente deformable y tiene una buena conformabilidad en frío, no tanto en caliente, por el excesivo aumento del tamaño de grano. Posee una resistencia media (entre 200 y 350 MPa) y se puede obtener alargamientos a rotura de hasta el 40 por 100. Es un metal criogénico, y a -196 C la resistencia mecánica se incrementa un 50%. Excelente resistencia a la corrosión en agua de mar y otros ambientes corrosivos, es atacado por los halógenos en húmedo. Siempre está recubierto de una capa protectora de óxido, que crece con la temperatura y puede llegar a descamarse. Al oxidarse, se cubre de una pátina verdosa, y esta coloración hace que se emplee en decoraciones. No se mecaniza por ser excesivamente blando.

La adición de aleantes busca la mejora de las propiedades mecánicas y la resistencia al desgaste, aunque perjudicarán la conductividad del cobre. Todas sus aleaciones endurecen por acritud.

ALEACIONES DE BASE NÍQUEL.

Fácilmente deformable por su red fcc, posee un excelente comportamiento a corrosión, oxidación a alta temperatura, buena resistencia mecánica a altas temperaturas, alta conductividad eléctrica y propiedades magnéticas. Las aleaciones de base níquel tienen como objeto mejorar las características de tracción, fluencia, fatiga y estabilidad superficial del material.

ALEACIONES DE ALUMINIO

Las aleaciones de aluminio son aleaciones obtenidas a partir de aluminio y otros elementos(generalmente cobre, zinc, manganeso, magnesio o silicio). Forman parte de las llamadas aleaciones ligeras, con una densidad mucho menor que los aceros, pero no tan resistentes a la corrosión como el aluminio puro, que forma en su superficie una capa de óxido de aluminio (alúmina). Las aleaciones de aluminio tienen como principal objetivo mejorar la dureza y resistencia del aluminio, que es en estado puro un metal muy blando.

La corrosión galvánica se produce rápidamente en las aleaciones de aluminio cuando entran en contacto eléctrico con acero inoxidable u otras aleaciones con mayor electronegatividad en un ambiente húmedo, por lo que si se usan conjuntamente deben ser adecuadamente aisladas. 

Aportaciones de los elementos aleantes

Los principales elementos aleantes del aluminio son los siguientes y se enumeran las ventajas que proporcionan.

Cromo (Cr) Aumenta la resistencia mecánica cuando está combinado con otros elementos Cu, Mn, Mg.
Cobre (Cu) Incrementa las propiedades mecánicas pero reduce la resistencia a la corrosión.
Hierro (Fe). Aumenta la resistencia mecánica.
Magnesio (Mg) Tiene una gran resistencia tras el conformado en frío.
Manganeso (Mn) Incrementa las propiedades mecánicas y reduce la calidad de embutición.
Silicio (Si) Combinado con magnesio (Mg), tiene mayor resistencia mecánica.
Titanio (Ti) Aumenta la resistencia mecánica.
Zinc (Zn) Reduce la resistencia a la corrosión.
Escandio (Sc) Mejora la soldadura.

Las aleaciones de aluminio forjado se dividen en dos grandes grupos, las que no reciben tratamiento térmico y las que reciben tratamiento térmico.

SUPERALEACIONES.


Se les conoce como superaleaciones ya que resisten las condiciones mas críticas, cargas elevadas, alta temperatura y un ambiente agresivo, son caros pero su aplicación se ha ido extendiendo.

La aleación de níquel-aluminio se llama duraníquel, alta resistencia a la corrosión y gran resistencia mecánica similar a los aceros, el permaníquel es una aleación de níquel-cobalto-fierro-carbono-manganeso-silicio-titanio-magnesio, buena resistencia a la corrosión, buena conductividad eléctrica y térmica y propiedades magnéticas, pero disminuye su dureza al aumentar la temperatura.

Las superaleaciones de base níquel como Inconel (níquel-cromo-hierro), Hastelloy (níquel-molibdeno-hierro-cromo) o Nimonic, que incorpora titanio, son ejemplos de superaleaciones base níquel. Se emplean en cámaras combustión, alabes de turbinas, toberas y en la industria aeroespacial.

Operaciones de conformado de metales. Metal Shaping

Hellow everybody , here we are going to explain in english , something about metal shaping and a little bit of english wheel. Here we go :

Metal shaping is an invaluable skill to have in hot rod fabrication. There are many specialized tools used in the forming process.

Shaping metal is basically as simple as shrinking or stretching it to achieve the required shape.
Before any metal can start forming, its good to know the exact shape of the piece one wishes to create. Bucks can be made using anything from styrofoam to plaster and anything between that a pattern can be pulled from. Below is a picture using "Burt" buck strips of metal and foil tape to create the shape required. Chicken wire was used to hold the metal strips in place in order to tack and tape them together. The buck was then slathered with bondo to check the actual shape and to pull the best possible pattern from

Once the buck is ready, a flexible shape pattern can then be made. The pattern starts with low stick masking tape. Plastic stretch wrap and transfer tape can also be used.

The low stick tape is then covered with fiberglass reinforced packing tape applied in two directions. This helps it maintain its shape when removed. Once the pattern is ready it is pulled off carefully and then the back is dusted with baby powder or similar item to stop it from sticking to itself. Reference marks can be added to the pattern before adding the packing tape. The pattern can also be cut into manageable sized pieces before removal from buck..


Primary metal forming processes

-Rolling.
-Forging.
-Extrusion.
-Tube and wire drawing.
-Deep drawing


 Rolling:

-Rolling is the most extensively used metal forming process and its share is roughly 90%

- The material to be rolled is drawn by means of friction into the two revolving roll gap

- The compressive forces applied by the rolls reduce the thickness of the material or changes its cross sectional area

- The geometry of the product depend on the contour of the roll gap

- Roll materials are cast iron, cast steel and forged steel because of high strength and wear resistance requirements

- Hot rolls are generally rough so that they can bite the work, and cold rolls are ground and polished for good finish


Extrusion

It is a relatively new process and its commercial exploitation started early in the nineteenth century with the extrusion of lead pipes. Extrusion of steels became possible only after 1930 when extrusion chambers could be designed to withstand high temperature and pressure.

In extrusion, the material is compressed in a chamber and the deformed material is forced to flow through the die. The die opening corresponds to the cross section of the required product.
It is basically a hot working process, however, for softer materials cold extrusion is also performed.

Forging:

Forging is a manufacturing process involving the shaping of metal using localized compressive forces. Forging is often classified according to the temperature at which it is performed: "cold", "warm", or "hot" forging. Forged parts can range in weight from less than a kilogram to 580 metric tons. Forged parts usually require further processing to achieve a finished part.

Forging can produce a piece that is stronger than an equivalent cast or machined part. As the metal is shaped during the forging process, its internal grain deforms to follow the general shape of the part. As a result, the grain is continuous throughout the part, giving rise to a piece with improved strength characteristics

Tube and wire drawing.

The process of wire drawing involves the production of wire of close diameter and tolerance by drawing descaled hot-rolled rod through a die. The finished wire is coiled onto a motor driven block. The dies are manufactured from hard material e.g tungsten carbide. Diamonds dies are used for small diameter wire. Soap is used for lubrication. If large diameter reductions are required the rod is progressively drawn through several stages of dies and blocks.

Deep drawing

Deep drawing is a sheet metal forming process in which a sheet metal blank is radially drawn into a forming die by the mechanical action of a punch.It is thus a shape transformation process with material retention. The process is considered "deep" drawing when the depth of the drawn part exceeds its diameter. This is achieved by redrawing the part through a series of dies. The flange region (sheet metal in the die shoulder area) experiences a radial drawing stress and a tangential compressive stress due to the material retention property. These compressive stresses (hoop stresses) result in flange wrinkles (wrinkles of the first order). Wrinkles can be prevented by using a blank holder, the function of which is to facilitate controlled material flow into the die radius.

English wheel


An English wheel (ewheel) can then be used to smooth out the lumps created from the stretching or shrinking processes. If too much pressure is exerted by the ewheel on areas that were shrunk, the material will start to stretch changing the shape. If too much pressure is exerted at the stretched areas, the metal will be stretched even more and change the shape. Picture of the ewheel below. This is a clone based on the Imperial Wheeling Machines brand.


A good quality wheel and anvils will greatly help in the wheeling process as the contact between the rollers and sheet will remain constant and give nice results.

Here we have a video that try to explain how we can use an english wheel:

Conformado de Roscas

En esta práctica vamos a plasmar el trabajo realizado en el taller durante una practica de conformado de roscas. El resultado final han de ser dos varillas roscadas en una base cuadrada de dimensiones exactas y perfectamente escuadrada.

En primer lugar buscamos en el taller la varilla correspondiente para serrar nuestros 2 pedazos correspondientes al igual que la base y una vez encontrados y serrados , los 'arreglamos' mediante el uso de la lima con la cual limaremos las puntas de las varillas para evitar la presencia de aristas , y en el caso de la base desbastaremos lo necesario para conseguir dejarla a escuadra por completo utilizando una escuadra metálica además de las herramientas ya mencionadas:

Previo a la utilización de estas herramientas y como es costumbre en nuestras prácticas , nos equiparemos con los elementos de seguridad correspondientes para este tipo de trabajo.

Una vez tenemos la base y las varillas preparadas , en primer lugar nos disponemos con la ayuda de una lima a realizar un 'cuadradillo' en un extremo de las dos varillas que nos facilite el roscado una vez tengamos la pieza finalizada :

Una vez realizado este sencillo paso , nos disponemos a comenzar con la fabricación de las roscas propiamente dichas. Para ello necesitaremos utilizar terrajas y machos de roscar y una aceitera con aceite para lubricas la varilla y el agujero de la base y así facilitar el trabajo tanto de los machos como de las terrajas :

Para ello necesitamos buscar concretamente las que se correspondan con el diámetro de nuestras varillas que este caso será de 8 mm. En nuestro caso comenzamos por el uso de la terraja , la cual nos va a servir para crear la rosca en el extremo de la varilla en el cual no habíamos realizado el cuadradillo anteriormente mencionado. Para realizar este proceso amordazamos la varilla en un tornillo , colocamos la terraja correspondiente en el elemento que nos permite girarla posteriormente para realizar el corte en la varilla , echamos aceite generosamente en la punta de la varilla y comenzamos en el proceso. Siempre trataremos de , aproximadamente , por cada media vuelta que demos avanzando en el corte con la terraja , retrocedes un cuarto de vuelta con el fin de ir cortando las virutas que van apareciendo y conseguir así un mejor trabajo.
El resultado final es este :

Repetimos el proceso en la otra varilla y una vez terminado , ya tendremos las dos varillas finalizadas :

Una vez finalizado el trabajo con las varillas , comenzaremos a preparar las roscas correspondientes en la base.Para ello , el primer paso que vamos a realizar es el de realizar dos pequeños agujeros con una broca mas o menos fina que nos sirvan como guía posterior.
Una vez realizados los agujeros , recurrimos a una tabla para saber el diámetro concreto de agujero con el que tendremos que comenzar a usar los machos de roscar. En este caso , en función del material que tenemos nosotros y el diámetro de las varillas (8 mm) sabemos que la broca que debemos utilizar es de un diámetro de 6.8 mm. Como en nuestro caso no disponemos de dicha broca , utilizamos una de 7 mm .

Una vez realizados ambos agujeros nos disponemos a realizar la rosca interior. Para ello utilizamos los machos de roscar , que son 3 diferentes del mismo diámetro , a razón de que cada uno realiza un corte un poco mayor que el anterior por lo que empezamos por el que menos dibujo tiene y acabamos con el de mayor calado , siendo necesario el uso de los 3 en su correcto orden. Al igual que ocurría en el uso de las terrajas , echamos aceite y por cada media vuelta retrocedemos un cuarto con el fin de cortar las virutas que se van generando.
Una vez realizado el proceso , el resultado sería algo así :

Una vez finalizado este proceso , solo nos queda comprobar que las varillas rosquen correctamente en la base y observar el resultado final :

Conclusión personal :
Esta práctica me ha resultado quizá la mas llamativa de todas las que he realizado hasta el día de hoy ya que jamás hubiese imaginado que existiese la posibilidad de crear roscas en un proceso tan 'relativamente sencillo'. Al igual que con muchas otras prácticas requiere de paciencia ya que el uso de terrajas y machos de roscar conlleva un tiempo para evitar que las roscas nos salgan torcidas y una vez terminadas no rosquen como deberían.

Afilado de brocas

En esta entrada vamos a reflejar la práctica realizada en el taller de clase que consiste en el afilado de brocas para cortar metales. Para ello vamos a utilizar la esmeriladora que tenemos en nuestro taller , al poder ser la que tenga la piedra con grano mas fino :

En la imagen podemos observar la esmeriladora que tenemos en nuestro taller. Antes de comenzar a utilizarla , nuestros profesores nos dieron ciertos detalles de su correcto uso con el fin de evitar accidentes.
Para ello debemos tener en cuenta los siguientes factores:

- En primer lugar y al igual que para el resto de actividades que realizamos en el taller debemos utilizar los elementos de seguridad necesarios (guantes , gafas , botas de seguridad..) ya que en este caso vamos a trabajar con un elemento del cual pueden salir disparadas pequeñas partículas que podrían provocarnos alguna lesión , por ejemplo , ocular.

- Además uno de nuestros profesores nos explica la composición y conformación de la piedra esmeril y nos explica el caso de que al encontrarse en un taller en el cual es manipulada por mucha gente , nos desaconseja ponerla en funcionamiento mientras nos encontremos en la trayectoria en la cual pudieran saltar pequeñas partículas de la misma , por lo que la ponemos en marcha situándonos a un costado del disco


Una vez tenemos claras las directrices de seguridad que tenemos que seguir , comenzamos con la teoría para realizar el afilado de la broca.
Para ello se nos entregan brocas que están sin utilizar , ya que es el mejor ejemplo que vamos a poder tener para observar tanto el angulo que debemos dejar en la punta de la broca ( que debería ser de unos 120º aproximadamente) como lo que definimos como angulo de desprendimiento de la broca.:

Una vez hemos trabajado ambas partes de la punta de nuestra broca pasaremos a comprobar el corte de la broca en un recorte de chapa que no necesitemos para nada. Debemos tener en cuenta que la parte de la broca que corta la chapa al girar (filo) se encuentra en la cara interna del surco de la broca y que una vez realizado el proceso podremos comprobar con el propio guante para revisar nuestro trabajo.

El resultado final de la broca que yo he afilado ha sido el siguiente :

Tras finalizar el proceso de afilado de la broca , he comprobado su efectividad en una chapa de un grosor considerable ( unos 10 mm aprox) y el resultado ha sido satisfactorio para mi ya que realizó un agujero con bastante facilidad lo que demuestra que la broca estaba bastante bien afilada.

Opinión personal: 

Considero el proceso de afilado de brocas algo que requiere de mucha paciencia , ya que puede ser que son querer te excedas desbastando en alguna zona de la broca y necesites comenzar el proceso de nuevo lo que tras ocurrir 5 o 6 veces lleva a la desesperación. Cuando finalmente consigues que tu broca realice un buen corte , la satisfacción es notable.
Con esta práctica he aprendido , además del proceso de afilado de brocas , a utilizar la esmeriladora , que las brocas son elementos de corte y no de desbastado y que la paciencia es estos procesos es un facto FUNDAMENTAL.