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 .
ELS METALLS: DE LA MINA AL TALLER
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
ELS METALLS: DE LA MINA AL TALLER
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.
ELS METALLS: DE LA MINA AL TALLER
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
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
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 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
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 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
Dúctil i mal·leable
Dúctil i mal·leable
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
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).
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
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).
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.
TÈCNIQUES BÀSIQUES DE TREBALL AMB METALL
Les més utilitzades són l’emmotllament , la deformacióplàstica i l’arrencament de ferritja.
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, ...
TÈCNIQUES BÀSIQUES DE TREBALL AMB METALL
Les més utilitzades són l’emmotllament , la deformacióplàstica i l’arrencament de ferritja.
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
TÈCNIQUES BÀSIQUES DE TREBALL AMB PLÀSTICS
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.
TÈCNIQUES BÀSIQUES DE TREBALL AMB PLÀSTICS
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
TÈCNIQUES BÀSIQUES DE TREBALL AMB PLÀSTICS
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.
TÈCNIQUES BÀSIQUES DE TREBALL AMB PLÀSTICS
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