Trabajo del metal

La metalmecánica o trabajo del metal es el proceso de dar forma y remodelar metales para crear objetos útiles, piezas, ensamblajes y estructuras a gran escala. Como término, cubre una amplia y diversa gama de procesos, habilidades y herramientas para producir objetos en todas las escalas: desde enormes barcos, edificios y puentes hasta piezas precisas de motores y joyas delicadas.

Las raíces históricas de la metalurgia son anteriores a la historia registrada; su uso abarca culturas, civilizaciones y milenios. Ha evolucionado desde moldear metales nativos blandos como el oro con herramientas manuales simples, pasando por la fundición de minerales y la forja en caliente de metales más duros como el hierro, hasta procesos modernos altamente técnicos como el mecanizado y la soldadura. Se ha utilizado como industria, motor de comercio, pasatiempos individuales y en la creación de arte; puede considerarse tanto una ciencia como un oficio.

Los procesos metalúrgicos modernos, aunque diversos y especializados, se pueden categorizar en una de tres amplias áreas conocidas como procesos de formación, corte o unión. Los talleres modernos de metalurgia, generalmente conocidos como talleres mecánicos, tienen una amplia variedad de máquinas herramienta especializadas o de uso general capaces de crear productos útiles y de alta precisión. Muchas técnicas metalúrgicas más sencillas, como la herrería, ya no son económicamente competitivas a gran escala en los países desarrollados; algunos de ellos todavía están en uso en países menos desarrollados, para trabajos artesanales o de pasatiempo, o para recreación histórica.

Prehistoria

La evidencia arqueológica más antigua de la extracción y el trabajo del cobre fue el descubrimiento de un colgante de cobre en el norte de Irak del 8700 a. La evidencia comprobada y fechada más antigua de la metalurgia en las Américas fue el procesamiento del cobre en Wisconsin, cerca del lago Michigan. El cobre se martillaba hasta que se volvía quebradizo, luego se calentaba para que pudiera trabajarse más. En Estados Unidos, esta tecnología data de aproximadamente 4000-5000 a. Los artefactos de oro más antiguos del mundo provienen de la necrópolis búlgara de Varna y datan del 4450 a.

No todo metal requería fuego para obtenerlo o trabajarlo. Isaac Asimov especuló que el oro fue el "primer metal". Su razonamiento es que, por su química, se encuentra en la naturaleza como pepitas de oro puro. En otras palabras, el oro, por raro que sea, a veces se encuentra en la naturaleza como metal nativo. Algunos metales también se pueden encontrar en los meteoros. Casi todos los demás metales se encuentran en minerales, una roca que contiene minerales, que requiere calor o algún otro proceso para liberar el metal. Otra característica del oro es que se puede trabajar tal como se encuentra, lo que significa que no se necesita tecnología más allá de un martillo de piedra y un yunque para trabajar el metal. Este es el resultado de las propiedades de maleabilidad y ductilidad del oro. Las primeras herramientas fueron piedra, hueso, madera y tendón, todo lo cual era suficiente para trabajar el oro.

En algún momento desconocido, se conoció el proceso de liberación de metales de la roca por medio del calor, y se empezaron a demandar rocas ricas en cobre, estaño y plomo. Estos minerales fueron extraídos dondequiera que fueran reconocidos. Se han encontrado restos de tales minas antiguas en todo el suroeste de Asia. La metalurgia la llevaban a cabo los habitantes del sur de Asia de Mehrgarh entre 7000 y 3300 a. El final del comienzo de la metalurgia ocurre en algún momento alrededor del año 6000 a. C., cuando la fundición de cobre se volvió común en el suroeste de Asia.

Las civilizaciones antiguas conocían siete metales. Aquí están ordenados según su potencial de oxidación (en voltios):

• Hierro +0,44 V,
• Estaño +0,14 V
• Plomo +0,13 V
• Cobre −0,34 V
• Mercurio −0,79 V
• Plata −0,80 V
• Oro −1,50 V.

El potencial de oxidación es importante porque es un indicador de cuán fuertemente unido al mineral es probable que esté el metal. Como se puede ver, el hierro es significativamente más alto que los otros seis metales, mientras que el oro es dramáticamente más bajo que los seis anteriores. La baja oxidación del oro es una de las principales razones por las que el oro se encuentra en pepitas. Estas pepitas son de oro relativamente puro y se pueden trabajar a medida que se encuentran.

El mineral de cobre, siendo relativamente abundante, y el mineral de estaño se convirtieron en las siguientes sustancias importantes en la historia de la metalurgia. Usando calor para fundir el cobre del mineral, se produjo una gran cantidad de cobre. Se usó tanto para joyería como para herramientas simples. Sin embargo, el cobre por sí solo era demasiado blando para las herramientas que requerían bordes y rigidez. En algún momento se añadió estaño al cobre fundido y así se desarrolló el bronce. El bronce es una aleación de cobre y estaño. El bronce fue un avance importante porque tenía la durabilidad y la rigidez de los bordes de las que carecía el cobre puro. Hasta la llegada del hierro, el bronce era el metal más avanzado para herramientas y armas de uso común (ver Edad del Bronce para más detalles).

Fuera del suroeste de Asia, estos mismos avances y materiales se estaban descubriendo y utilizando en todo el mundo. La gente en China y Gran Bretaña comenzó a usar el bronce y se dedicó poco tiempo al cobre. Los japoneses comenzaron el uso del bronce y el hierro casi simultáneamente. En las Américas fue diferente. Aunque los pueblos de América sabían de los metales, no fue sino hasta la colonización europea que la metalurgia para herramientas y armas se hizo común. La joyería y el arte fueron los principales usos de los metales en las Américas antes de la influencia europea.

Alrededor del 2700 a. C., la producción de bronce era común en lugares donde se podían reunir los materiales necesarios para fundir, calentar y trabajar el metal. El hierro comenzaba a fundirse y comenzó a emerger como un metal importante para herramientas y armas. El período que siguió se conoció como la Edad del Hierro.

Historia

En los períodos históricos de los faraones en Egipto, los reyes védicos en la India, las tribus de Israel y la civilización maya en América del Norte, entre otras poblaciones antiguas, los metales preciosos comenzaron a tener valor. En algunos casos, las reglas de propiedad, distribución y comercio fueron creadas, aplicadas y acordadas por los respectivos pueblos. En los períodos mencionados, los trabajadores metalúrgicos eran muy hábiles en la creación de objetos de adorno, artefactos religiosos e instrumentos comerciales de metales preciosos (no ferrosos), así como armamento generalmente de metales ferrosos y/o aleaciones. Estas habilidades fueron bien ejecutadas. Las técnicas fueron practicadas por artesanos, herreros, practicantes atharvavédicos, alquimistas y otras categorías de trabajadores del metal en todo el mundo. Por ejemplo, la técnica de granulación fue empleada por numerosas culturas antiguas antes de que el registro histórico muestre que las personas viajaron a regiones lejanas para compartir este proceso. Los orfebres de hoy todavía usan esta y muchas otras técnicas antiguas.

A medida que pasaba el tiempo, los objetos de metal se volvieron más comunes y cada vez más complejos. La necesidad de adquirir y trabajar más metales creció en importancia. Las habilidades relacionadas con la extracción de minerales metálicos de la tierra comenzaron a evolucionar y los orfebres adquirieron más conocimientos. Los orfebres se convirtieron en miembros importantes de la sociedad. El destino y la economía de civilizaciones enteras se vieron muy afectados por la disponibilidad de metales y orfebres. El trabajador metalúrgico depende de la extracción de metales preciosos para fabricar joyas, construir productos electrónicos más eficientes y para aplicaciones industriales y tecnológicas, desde la construcción hasta los contenedores de envío, el ferrocarril y el transporte aéreo. Sin los metales, los bienes y servicios dejarían de moverse por todo el mundo en la escala que conocemos hoy.

Procesos generales

La metalurgia generalmente se divide en tres categorías: formación, corte y unión. La mayor parte del corte de metales se realiza con herramientas de acero de alta velocidad o herramientas de carburo. Cada una de estas categorías contiene varios procesos.

Antes de la mayoría de las operaciones, se debe marcar y/o medir el metal, según el producto final deseado.

El marcado (también conocido como diseño) es el proceso de transferir un diseño o patrón a una pieza de trabajo y es el primer paso en la artesanía de la metalurgia. Se realiza en muchas industrias o pasatiempos, aunque en la industria, la repetición elimina la necesidad de marcar cada pieza individual. En el área de oficios del metal, el marcado consiste en transferir el plan del ingeniero a la pieza de trabajo en preparación para el siguiente paso, mecanizado o fabricación.

Los calibradores son herramientas manuales diseñadas para medir con precisión la distancia entre dos puntos. La mayoría de los calibradores tienen dos conjuntos de bordes planos y paralelos que se utilizan para medir el diámetro interior o exterior. Estos calibradores pueden tener una precisión de una milésima de pulgada (25,4 μm). Los diferentes tipos de calibradores tienen diferentes mecanismos para mostrar la distancia medida. Cuando es necesario medir objetos más grandes con menos precisión, a menudo se usa una cinta métrica.

	Material
Proceso	Hierro	Acero	Aluminio	Cobre	Magnesio	Níquel	metales refractarios	Titanio	Zinc	Latón	Bronce
Moldeo en arena	X	X	X	X	X	X			0	0	X
Fundición en molde permanente	X	0	X	0	X	0			0	0	X
fundición a presión			X	0	X				X
Fundición de inversión		X	X	X	0	0				0	X
fundición de ablación		X	X	X	0	0
Forja en matriz abierta		0	X	X	X	0	0	0
Forja en matriz cerrada		X	0	0	0	0	0	0
Extrusión		0	X	X	X	0	0	0
rumbo frio		X	X	X		0
Estampado y embutición profunda		X	X	X	0	X		0	0
Maquina de tornillo	0	X	X	X	0	X	0	0	0	X	X
Metalurgia de polvos	X	X	0	X		0	X	0
Clave: X = Realizado de forma rutinaria, 0 = Realizado con dificultad, precaución o algún sacrificio, en blanco = No recomendado

Fundición

La fundición logra una forma específica al verter metal fundido en un molde y dejar que se enfríe, sin fuerza mecánica. Las formas de fundición incluyen:

• Fundición de inversión (llamada fundición a la cera perdida en el arte)
• Fundición centrífuga
• fundición a presión
• Moldeo en arena
• Fundición de concha
• Fundición giratoria

Procesos de formado

Estos procesos de formación modifican el metal o la pieza de trabajo deformando el objeto, es decir, sin eliminar ningún material. El conformado se realiza con un sistema de fuerzas mecánicas y, especialmente para el conformado de metales a granel, con calor.

Procesos de formación a granel

La deformación plástica implica el uso de calor o presión para hacer que una pieza de trabajo sea más conductora de la fuerza mecánica. Históricamente, esto y la fundición eran realizados por herreros, aunque hoy en día el proceso se ha industrializado. En la formación de metales a granel, la pieza de trabajo generalmente se calienta.

• calibrado en frio
• Extrusión
• Dibujo
• Forjar
• Metalurgia de polvos
• Perforación por fricción
• Laminación
• bruñido

Procesos de conformado de láminas (y tubos)

Estos tipos de procesos de formación implican la aplicación de fuerza mecánica a temperatura ambiente. Sin embargo, algunos desarrollos recientes implican el calentamiento de troqueles y/o piezas. Los avances en la tecnología metalúrgica automatizada han hecho posible el troquelado progresivo, que es un método que puede abarcar el punzonado, el acuñado, el doblado y varias otras formas a continuación que modifican el metal a un costo menor y generan menos desechos.

• Doblado
• Acuñación
• descamar
• Embutición profunda (DD)
• Formación de flujo
• Hidroformado (HF)
• Formación de gas de metal caliente
• Endurecimiento por prensa caliente
• Formación incremental (IF)
• Hilado, formación de cizalla o formación de flujo
• Levantamiento
• Perfilado
• Doblado de rollos
• Repujado y persiguiendo
• Formación de almohadillas de goma
• Cizallamiento
• Estampado
• Formación superplástica (SPF)
• Ruedas usando una rueda inglesa (máquina de ruedas)

Procesos de corte

El corte es un conjunto de procesos en los que el material se lleva a una geometría específica eliminando el exceso de material utilizando varios tipos de herramientas para dejar una pieza terminada que cumpla con las especificaciones. El resultado neto del corte son dos productos, el desperdicio o exceso de material y la pieza terminada. En carpintería, los residuos serían aserrín y madera sobrante. En el corte de metales, los desechos son virutas o virutas y el exceso de metal.

Los procesos de corte se dividen en una de tres categorías principales:

• Procesos de producción de virutas más comúnmente conocidos como mecanizado.
• Quemado, un conjunto de procesos en los que el metal se corta oxidando una ranura para separar piezas de metal.
• Proceso de especialidad misceláneo, que no cae fácilmente en ninguna de las categorías anteriores

Taladrar un agujero en una pieza de metal es el ejemplo más común de un proceso de producción de virutas. El uso de un soplete de corte de oxicombustible para separar una placa de acero en piezas más pequeñas es un ejemplo de quemado. La molienda química es un ejemplo de un proceso especial que elimina el exceso de material mediante el uso de productos químicos de grabado y productos químicos de enmascaramiento.

Hay muchas tecnologías disponibles para cortar metal, que incluyen:

• Tecnologías manuales: sierra, cincel, cizalla o tijeras
• Tecnologías de máquinas: torneado, fresado, taladrado, rectificado, aserrado
• Tecnologías de soldadura/quemado: quemado por láser, quemado con oxicombustible y plasma
• Tecnologías de erosión: por chorro de agua, descarga eléctrica o mecanizado por flujo abrasivo.
• Tecnologías químicas: Mecanizado fotoquímico

El fluido de corte o refrigerante se usa cuando hay una fricción y calor significativos en la interfaz de corte entre un cortador, como un taladro o una fresa de extremo, y la pieza de trabajo. El refrigerante generalmente se introduce mediante un rocío a través de la cara de la herramienta y la pieza de trabajo para disminuir la fricción y la temperatura en la interfaz de la herramienta de corte/pieza de trabajo para evitar un desgaste excesivo de la herramienta. En la práctica, existen muchos métodos para suministrar refrigerante.

Molienda

El fresado es la forma compleja de metal u otros materiales mediante la eliminación de material para formar la forma final. Por lo general, se realiza en una fresadora, una máquina impulsada por energía que, en su forma básica, consta de una fresa que gira alrededor del eje del husillo (como un taladro) y una mesa de trabajo que puede moverse en múltiples direcciones (generalmente dos dimensiones). eje x e y] en relación con la pieza de trabajo). El husillo generalmente se mueve en el eje z. Es posible elevar la mesa (donde descansa la pieza de trabajo). Las fresadoras pueden operarse manualmente o bajo control numérico computarizado (CNC), y pueden realizar una gran cantidad de operaciones complejas, como corte de ranuras, cepillado, taladrado y roscado, ranurado, fresado, etc. Dos tipos comunes de fresadoras son las horizontales molino y molino vertical.

Las piezas producidas suelen ser objetos 3D complejos que se convierten en coordenadas x, y y z que luego se introducen en la máquina CNC y le permiten completar las tareas requeridas. La fresadora puede producir la mayoría de las piezas en 3D, pero algunas requieren que los objetos giren alrededor del eje de coordenadas x, y o z (según la necesidad). Las tolerancias vienen en una variedad de estándares, dependiendo de la localidad. En los países que todavía usan el sistema imperial, esto suele ser en milésimas de pulgada (unidad conocida como mil), dependiendo de la máquina específica. En muchos otros países europeos, se utilizan en su lugar las normas que siguen a la ISO.

Para mantener fríos tanto la broca como el material, se utiliza un refrigerante de alta temperatura. En la mayoría de los casos, el refrigerante se rocía desde una manguera directamente sobre la broca y el material. Este refrigerante puede ser controlado por la máquina o por el usuario, según la máquina.

Los materiales que se pueden fresar van desde aluminio hasta acero inoxidable y casi todo lo demás. Cada material requiere una velocidad diferente en la herramienta de fresado y varía en la cantidad de material que se puede eliminar en una sola pasada de la herramienta. Los materiales más duros generalmente se muelen a velocidades más bajas y se eliminan pequeñas cantidades de material. Los materiales más blandos varían, pero por lo general se muelen con una velocidad de broca alta.

El uso de una fresadora agrega costos que se tienen en cuenta en el proceso de fabricación. Cada vez que se utiliza la máquina, también se utiliza refrigerante, que debe agregarse periódicamente para evitar que se rompan las brocas. También se debe cambiar una broca de fresado según sea necesario para evitar daños en el material. El tiempo es el factor más importante para los costos. Las partes complejas pueden requerir horas para completarse, mientras que las partes muy simples toman solo unos minutos. Esto a su vez también varía el tiempo de producción, ya que cada parte requerirá diferentes cantidades de tiempo.

La seguridad es clave con estas máquinas. Las brocas viajan a altas velocidades y eliminan piezas de metal generalmente hirviendo. La ventaja de tener una fresadora CNC es que protege al operador de la máquina.

Torneado

El torneado es un proceso de corte de metal para producir una superficie cilíndrica con una herramienta de un solo punto. La pieza de trabajo gira sobre un husillo y la herramienta de corte se introduce en ella radialmente, axialmente o ambas. La producción de superficies perpendiculares al eje de la pieza de trabajo se denomina refrentado. La producción de superficies utilizando avances tanto radiales como axiales se denomina perfilado.

Un torno es una máquina herramienta que hace girar un bloque o cilindro de material de modo que cuando se aplican herramientas abrasivas, de corte o de deformación a la pieza de trabajo, se le puede dar forma para producir un objeto que tenga simetría rotacional alrededor de un eje de rotación. Los ejemplos de objetos que se pueden producir en un torno incluyen candelabros, cigüeñales, árboles de levas y soportes de cojinetes.

Los tornos tienen cuatro componentes principales: la bancada, el cabezal, el carro y el contrapunto. La cama es una base precisa y muy fuerte sobre la que descansan todos los demás componentes para su alineación. El eje del cabezal asegura la pieza de trabajo con un mandril, cuyas mordazas (generalmente tres o cuatro) se aprietan alrededor de la pieza. El husillo gira a alta velocidad, proporcionando la energía para cortar el material. Si bien históricamente los tornos funcionaban con correas de un eje de línea, los ejemplos modernos utilizan motores eléctricos. La pieza de trabajo se extiende fuera del husillo a lo largo del eje de rotación por encima de la cama plana. El carro es una plataforma que se puede mover, de forma precisa e independiente, paralela y perpendicular al eje de rotación. Una herramienta de corte endurecida se sostiene a la altura deseada (generalmente en el medio de la pieza de trabajo) por el poste de la herramienta. Luego, el carro se mueve alrededor de la pieza de trabajo giratoria y la herramienta de corte elimina gradualmente el material de la pieza de trabajo. El contrapunto puede deslizarse a lo largo del eje de rotación y luego bloquearse en su lugar según sea necesario. Puede contener centros para asegurar aún más la pieza de trabajo o herramientas de corte introducidas en el extremo de la pieza de trabajo.

Otras operaciones que se pueden realizar con una herramienta de un solo punto en un torno son:

Biselado: Cortar un ángulo en la esquina de un cilindro.Tronzado: La herramienta se introduce radialmente en la pieza de trabajo para cortar el extremo de una pieza.Roscado: una herramienta se alimenta a lo largo y a través de la superficie exterior o interior de las piezas giratorias para producir roscas externas o internas.Mandrinado: una herramienta de un solo punto se alimenta de forma lineal y paralela al eje de rotación para crear un orificio redondo.Taladrado: Introducir la broca en la pieza de trabajo axialmente.Moleteado: utiliza una herramienta para producir una textura de superficie rugosa en la pieza de trabajo. Se utiliza con frecuencia para permitir el agarre manual de una pieza metálica.

Los tornos modernos de control numérico por computadora (CNC) y los centros de mecanizado (CNC) pueden realizar operaciones secundarias como el fresado mediante el uso de herramientas accionadas. Cuando se utilizan herramientas accionadas, la pieza de trabajo deja de girar y la herramienta accionada ejecuta la operación de mecanizado con una herramienta de corte giratoria. Las máquinas CNC utilizan coordenadas x, y y z para controlar las herramientas de torneado y producir el producto. La mayoría de los tornos CNC modernos pueden producir la mayoría de los objetos torneados en 3D.

Casi todos los tipos de metal se pueden tornear, aunque se necesitan más tiempo y herramientas de corte especializadas para piezas de trabajo más duras.

Enhebrar

Hay muchos procesos de roscado que incluyen: roscado de corte con macho o troquel, fresado de roscas, corte de roscas de un solo punto, laminado de roscas, laminado y formación de raíces en frío y rectificado de roscas. Se utiliza un grifo para cortar una rosca hembra en la superficie interior de un orificio pretaladrado, mientras que un troquel corta una rosca macho en una varilla cilíndrica preformada.

Molienda

El esmerilado utiliza un proceso abrasivo para eliminar el material de la pieza de trabajo. Una rectificadora es una máquina herramienta utilizada para producir acabados muy finos, realizar cortes muy ligeros o formas de alta precisión utilizando una rueda abrasiva como dispositivo de corte. Esta rueda puede estar compuesta de varios tamaños y tipos de piedras, diamantes o materiales inorgánicos.

La amoladora más sencilla es una amoladora de banco o una amoladora angular manual, para desbarbar piezas o cortar metal con un disco zip.

Los molinos han aumentado en tamaño y complejidad con los avances en el tiempo y la tecnología. Desde los viejos tiempos de un cuarto de herramientas manual que afilaba fresas para un taller de producción, hasta la actual celda de fabricación de carga automática CNC de 30000 RPM que produce turbinas a reacción, los procesos de rectificado varían mucho.

Las amoladoras deben ser máquinas muy rígidas para producir el acabado requerido. Algunas amoladoras incluso se utilizan para producir escalas de vidrio para posicionar el eje de la máquina CNC. La regla común es que las máquinas utilizadas para producir las escalas sean 10 veces más precisas que las máquinas para las que se producen las piezas.

En el pasado, las amoladoras se usaban para operaciones de acabado solo debido a las limitaciones de las herramientas. Los materiales modernos de las muelas abrasivas y el uso de diamantes industriales u otros recubrimientos artificiales (nitruro de boro cúbico) en las formas de las muelas han permitido que las muelas logren excelentes resultados en entornos de producción en lugar de quedar relegados a la parte trasera del taller.

La tecnología moderna ha avanzado en las operaciones de rectificado para incluir controles CNC, altas tasas de remoción de material con alta precisión, prestándose bien para aplicaciones aeroespaciales y series de producción de alto volumen de componentes de precisión.

Presentación

El limado es una combinación de rectificado y corte de dientes de sierra con una lima. Antes del desarrollo de los equipos de mecanizado modernos, proporcionaba un medio relativamente preciso para la producción de piezas pequeñas, especialmente aquellas con superficies planas. El uso hábil de una lima permitía a un maquinista trabajar con tolerancias finas y era el sello distintivo del oficio. Hoy en día, el limado rara vez se utiliza como técnica de producción en la industria, aunque sigue siendo un método común de desbarbado.

Otro

El brochado es una operación de mecanizado que se utiliza para cortar chaveteros en ejes. El mecanizado por haz de electrones (EBM) es un proceso de mecanizado en el que los electrones de alta velocidad se dirigen hacia una pieza de trabajo, creando calor y vaporizando el material. El mecanizado ultrasónico utiliza vibraciones ultrasónicas para mecanizar materiales muy duros o quebradizos.

Procesos de unión

Soldadura

La soldadura es un proceso de fabricación que une materiales, generalmente metales o termoplásticos, provocando coalescencia. Esto a menudo se hace derritiendo las piezas de trabajo y agregando un material de relleno para formar un charco de material fundido que se enfría para convertirse en una unión fuerte, pero a veces se usa presión junto con calor, o por sí sola, para producir la soldadura.

Se pueden usar muchas fuentes de energía diferentes para soldar, incluida una llama de gas, un arco eléctrico, un láser, un haz de electrones, fricción y ultrasonido. Si bien a menudo es un proceso industrial, la soldadura se puede realizar en muchos entornos diferentes, incluso al aire libre, bajo el agua y en el espacio. Sin embargo, independientemente de la ubicación, la soldadura sigue siendo peligrosa y se deben tomar precauciones para evitar quemaduras, descargas eléctricas, vapores venenosos y sobreexposición a la luz ultravioleta.

Soldadura

La soldadura fuerte es un proceso de unión en el que se funde un metal de aporte y se introduce en un capilar formado por el ensamblaje de dos o más piezas de trabajo. El metal de aporte reacciona metalúrgicamente con las piezas de trabajo y se solidifica en el capilar, formando una unión fuerte. A diferencia de la soldadura, la pieza de trabajo no se funde. La soldadura fuerte es similar a la soldadura blanda, pero se produce a temperaturas superiores a 450 °C (842 °F). La soldadura fuerte tiene la ventaja de producir menos tensiones térmicas que la soldadura, y los conjuntos de soldadura fuerte tienden a ser más dúctiles que las soldaduras debido a que los elementos de aleación no pueden segregarse ni precipitarse.

Las técnicas de soldadura fuerte incluyen soldadura fuerte con llama, soldadura fuerte por resistencia, soldadura fuerte en horno, soldadura fuerte por difusión, soldadura fuerte inductiva y soldadura fuerte al vacío.

Soldadura

La soldadura es un proceso de unión que se produce a temperaturas inferiores a 450 °C (842 °F). Es similar a la soldadura fuerte en la forma en que se funde un relleno y se introduce en un capilar para formar una unión, aunque a una temperatura más baja. Debido a esta temperatura más baja y a las diferentes aleaciones utilizadas como relleno, la reacción metalúrgica entre el relleno y la pieza de trabajo es mínima, lo que da como resultado una unión más débil.

Remachado

El remachado es uno de los procesos de unión de la metalurgia más antiguos. Su uso decayó notablemente durante la segunda mitad del siglo XX, pero aún conserva usos importantes en la industria y la construcción, y en artesanías como la joyería, la armadura medieval y la alta costura en metal a principios del siglo XXI. El uso anterior de remaches está siendo reemplazado por mejoras en las técnicas de soldadura y fabricación de componentes.

Un remache es esencialmente un perno de dos cabezas y sin rosca que mantiene unidas otras dos piezas de metal. Se taladran o perforan agujeros a través de las dos piezas de metal que se van a unir. Una vez alineados los orificios, se pasa un remache a través de los orificios y se forman cabezas permanentes en los extremos del remache utilizando martillos y troqueles (ya sea por trabajo en frío o por trabajo en caliente). Los remaches se compran comúnmente con una cabeza ya formada.

Cuando es necesario quitar los remaches, se corta una de las cabezas del remache con un cincel frío. Luego se saca el remache con un martillo y un punzón.

Fijaciones mecánicas

Esto incluye tornillos, así como pernos. Esto se usa a menudo ya que requiere relativamente poco equipo especializado y, por lo tanto, a menudo se usa en muebles de paquete plano. También se puede usar cuando un metal se une a otro material (como la madera) o un metal en particular no se suelda bien (como el aluminio). Esto se puede hacer para unir metales directamente, o con un material intermedio como el nailon. Si bien a menudo es más débil que otros métodos, como la soldadura o la soldadura fuerte, el metal se puede quitar fácilmente y, por lo tanto, reutilizarse o reciclarse. También se puede hacer en conjunto con un epoxi o pegamento, revirtiendo sus beneficios ecológicos.

Procesos asociados

Si bien estos procesos no son procesos metalúrgicos primarios, a menudo se realizan antes o después de los procesos metalúrgicos.

Tratamiento térmico

Los metales se pueden tratar térmicamente para alterar las propiedades de resistencia, ductilidad, tenacidad, dureza o resistencia a la corrosión. Los procesos comunes de tratamiento térmico incluyen el recocido, el endurecimiento por precipitación, el templado y el revenido:

• el recocido ablanda el metal al permitir la recuperación del trabajo en frío y el crecimiento del grano.
• el enfriamiento rápido se puede usar para endurecer aceros aleados, o en aleaciones endurecibles por precipitación, para atrapar átomos de soluto disueltos en solución.
• el revenido hará que los elementos de aleación disueltos se precipiten o, en el caso de aceros templados, mejoren la resistencia al impacto y las propiedades dúctiles.

A menudo, los tratamientos mecánicos y térmicos se combinan en lo que se conoce como tratamientos termomecánicos para obtener mejores propiedades y un procesamiento más eficiente de los materiales. Estos procesos son comunes a los aceros especiales de alta aleación, superaleaciones y aleaciones de titanio.

Enchapado

La galvanoplastia es una técnica común de tratamiento de superficies. Implica unir una capa delgada de otro metal como oro, plata, cromo o zinc a la superficie del producto por hidrólisis. Se utiliza para reducir la corrosión, crear resistencia a la abrasión y mejorar la apariencia estética del producto. El enchapado puede incluso cambiar las propiedades de la pieza original, incluida la conductividad, la disipación de calor o la integridad estructural. Existen cuatro métodos principales de galvanoplastia para garantizar un recubrimiento adecuado y una buena relación costo-beneficio por producto: recubrimiento en masa, recubrimiento en bastidor, recubrimiento continuo y recubrimiento en línea.

Pulverización térmica

Las técnicas de rociado térmico son otra opción de acabado popular y, a menudo, tienen mejores propiedades a altas temperaturas que los recubrimientos electrochapados debido a que el recubrimiento es más grueso. Los cuatro procesos principales de rociado térmico incluyen rociado con arco eléctrico, rociado con llama (combustión de oxiacetileno), rociado con plasma y rociado con oxicombustible de alta velocidad (HVOF).