Materiales: historia, tipos y procesos de fabricación (aleaciones, moldeo, forja y mecanizado)

La aleación se puede producir con dos o más metales, o un metal y un no metal. Cuando ambos elementos se encuentran en estado líquido (después de haber sido calentados a una temperatura superior a la de fusión), de tal forma que en estado sólido conserven las propiedades metálicas. Cuando los aleantes no tienen carácter metálico, suelen hallarse en muy pequeña proporción, mientras que si únicamente se mezclan metales, los aleantes pueden aparecer en proporciones similares.

Historia y Evolución de los Materiales

El Bronce: Una de las Primeras Aleaciones

El bronce se fabricaba mediante la combinación de cobre y estaño. Las herramientas de bronce eran mucho más sencillas de fabricar que las realizadas en piedra o en cobre. El cobre fue el primer metal que el ser humano utilizó, y el bronce fue una de las primeras aleaciones importantes. La mayoría de los metales usados hoy en día son aleaciones. El bronce se utilizó para fabricar herramientas como:

• Cuchillos egipcios de bronce
• Vasijas de bronce
• Puntas de lanza

La Edad de Hierro: Resistencia y Abundancia

La Edad de Hierro (aproximadamente 1200 a.C.) marcó un hito. La obtención del hierro era más complicada, ya que había que calentar el mineral de hierro a temperaturas muy elevadas. Sin embargo, las herramientas resultantes eran mucho más duras y resistentes. Además, había muchas minas de hierro disponibles. Para fundir el hierro, el proceso era simple y consistía en colocar el mineral sobre un agujero hecho en el suelo y calentarlo por la parte inferior. A partir de la Revolución Industrial, el empleo de los metales adquirió una importancia trascendental en la fabricación de todo tipo de estructuras y productos comerciales.

Materiales Sintéticos: Innovación y Adaptación

Los materiales sintéticos son creados por el ser humano y son el resultado de reacciones químicas planificadas. Estos cambios transforman materiales naturales, como el petróleo, en productos totalmente nuevos, como plásticos u otros derivados. La demanda social de materiales con propiedades específicas ha conducido a los investigadores a producir materiales innovadores que se adaptan a las exigencias del mercado. Por ejemplo, durante la Segunda Guerra Mundial, la escasez de caucho natural impulsó el descubrimiento del caucho sintético, con propiedades que resultaron incluso mejores que las del caucho natural. Los materiales sintéticos tienen cada día más aplicaciones en todos los campos, destacando su gran utilidad en medicina.

Procesos de Conformación y Unión de Materiales

Moldeo: Conformación por Fusión

Con frecuencia, cuando se desea obtener piezas metálicas de geometría complicada, se recurre a procedimientos de conformación por fusión. El procedimiento consiste en verter el material en estado fundido sobre un recipiente o molde que contiene el hueco del objeto que se desea reproducir. El metal, al enfriar, se solidifica dentro del molde, adaptando su forma. Una vez enfriada, se extrae la pieza del molde.

Clasificación del Moldeo:

En función de la forma de llenar el molde, existen los siguientes tipos:

• Colada por gravedad
• Colada por presión
• Colada centrífuga
• Colada continua

Forja: Modelado por Golpeteo

Es un proceso por el cual un material, calentado previamente hasta una temperatura óptima, se somete a un proceso de golpeteo continuo, ya sea utilizando un martillo o mediante prensas especiales de grandes dimensiones denominadas martillos pilones (para piezas de mayor peso y tamaño).

Mecanizado: Separación de Material

Se separa el material mediante herramientas de corte adecuadas. Existen diferentes tipos, como por ejemplo:

• Limado
• Lijado y rasqueteado
• Enroscado a mano
• Taladradora de sobremesa

Unión de Piezas: Ensamblaje de Componentes

Se realiza juntando dos o más piezas, que se unen por soldadura o pegamentos. Ejemplos:

• Remachado
• Soldadura:
  • Soldadura blanda
  • Soldadura eléctrica por arco