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LATONES ROJOS
(Proyecto)
PRESENTADO A:
ING OSCAR PRIETO
MATERIALES DE INGENIERIA
PRESENTADO POR:
Ángela Prada Estrella
Código 201110001603
Grupo 253
Fundación Universitaria los Libertadores
Abril 28 del 2011.
LATONES ROJOS
Formulación del Problema
•
¿Qué aplicabilidad en la vida Cotidiana se le da los latones Rojos?
Justificación.
Desde épocas de la Prehistoria el Latón se ha convertido en un elemento muy importante para
el Uso común en La humanidad, es por esto que se quiere investigar más a fondo sobre este
elemento desde su estado natural, hasta su proceso de transformación final investigando que
de este elemento podemos llegar a la fabricación de alambres, tubos de condensador,
terminales eléctricas y también la elaboración de dinero moneda. Como no es atacado por el
agua salada, se usa mucho en las construcciones de barcos, en equipos pesqueros y marinos,
y en la fabricación de muchos instrumentos musicales de viento.
OBJETIVOS
Objetivo General
•
Analizar e Investigar sobre el resultado de la aleación entre el Cobre (Cu) y el Zinc
(Zn).
Objetivo Específicos
•
Comprender el Origen de la Estructura de los latones.
•
Conocer la cantidad de Porcentaje de los elementos principales para llegar a la
aleación de los latones rojos.
•
Conocer la transformación final del latón rojo y la utilidad diaria en la vida cotidiana.
Marco Referencial.
Para poder entender de donde viene el latón empezaremos por hablar del cobre.
El cobre era conocido en la prehistoria y fue probablemente el primer metal utilizado para
fabricar útiles y objetos decorativos.
Los objetos de cobre se han encontrado entre los restos de muchas civilizaciones antiguas,
incluyendo las de Egipto, Asia Menor, China, sudeste de Europa, Chipre (palabra de la que se
deriva su nombre), y Creta.
Los nativos americanos también utilizaban el cobre desde el tercer milenio A.C. El análisis de
los objetos de cobre y sus aleaciones, y el estudio de los minerales existentes en las regiones
donde fueron encontrados inducen a pensar que ya en el año 6.000 A.C. el hombre
desarrollaba procesos metalúrgicos.
PREPARACION
La metalurgia del cobre varía con la composición del mineral. Los minerales que contienen
cobre nativo se trituran, se lavan y se separa el cobre para fundirlo y prepararlo en barras.
Si la mena consiste en óxido o carbonato de cobre, se tritura y se trata con ácido sulfúrico
diluido para producir sulfato de cobre disuelto del que se obtiene el metal por electrólisis o,
utilizando chatarra, por desplazamiento con el hierro:
Cu SO4 + Fe = Cu + FeSO4
Los óxidos y los carbonatos también se reducen con carbón cuando los minerales tienen
bastante riqueza en cobre. Los minerales más importantes, los sulfuros, contienen entre el 1 y
el 12% de cobre; estos se muelen y se concentran por flotación. Los concentrados se reducen
en un horno, quedando cobre metálico crudo, llamado blister, aproximadamente del 98% de
pureza.
El cobre crudo es posteriormente purificado por electrólisis, hasta una pureza superior al
99,9%.
MINERALES
Los minerales de cobre utilizados industrialmente pertenecen a tres grupos:
1. El cobre nativo: diseminado en la ganga, forma yacimientos raros, solo importantes en
algunos de los estados de América del norte y en Rusia.
2. Los minerales oxidados (Chile). La cuprita, Cu2 O, es fácil de tratar; La azurita (Azul),
2cO3Cu . Cu(OH)2, Y la malaquita (verde), CO3CU. (OH)2, son minerales carbonatados que
se lleva a óxidos por calcinación.
3. Los minerales sulfurados son los más abundantes: la calcosina (gris o negra), CU2S; la
calcopirita o pirita de hierro, FeS2: al antimonio, al arsénico, al cinc y está asociada a la pirita
de hierro, FeS2; al antimonio, al arsénico, al cinc e incluso a la plata y el oro.
MÉTODOS GENERALES DE EXTRACCIÓN
Después de los tratamientos preliminares se aplica principalmente la concentración por
flotación a los minerales sulfurados. Si el contenido de cobre es superior al 3 %, la extracción
se hace por vía seca (piró metalurgia), y si está comprendido entre 0,3, y 3 %, se realiza por
vía húmeda (hidrometalurgica).
• Extracción por vía seca o pirometalurgia: Es obtiene un cobre bruto, atravez de un
concentrado denominado mata, El tratamiento de los sulfuros de cobre por vía seca comprende
cuatro fases:
Concentración: el 90% de las menas de cobre sulfuradas, extraídas de las minas, se
concentran por procedimiento de flotación. Mediante la adición de productos químicos como el
isopropil, el cianuro sódico y el cal, que hacen flotar los sulfuros de cobre y deja los fulsuros de
hierro en el fondo, debido a que el cal y el cianuro sódico forman la pirita.
• Afino: Se realiza en horno de cuba, en horno eléctrico o en horno de reverbero, para los concentrados finos, calentando a
una temperatura de 1100ºC con el fin de obtener matas. El horno de cubas se utiliza preferiblemente para obtener cobre negro,
que es apartir de de la fusión de chatarra. El afino del cobre bruto en el principio del ánodo soluble.
El cobre bruto que contiene 10 % de impurezas (compuestas de Fe, Zn, Bi, As, Sb, etc.) y los
metales preciosos, se emplea como ánodo soluble. El electrolítico es una soluión acuosa con
15 % de So4Cu, con un 5 % de ácido sulfúrico.
• Extracción por vía húmeda. Este procedimiento, por disolución y precipitación, se aplica a los
minerales muy pobres. La solución se trata bien por electrolisis o bien se desplaza el cobre por
el hierro. Sobre la masa de hierro se cementa el cobre que se desprende periódicamente por
golpeteo. Así se obtiene el cobre cáscara o cobre de cementación que se somete al afino.
LOS LATONES
Los latones son aleaciones de cobre y cinc: su empleo está muy extendido tanto en forma de
piezas fundidas como en forma de perfiles laminados, planchas y alambres. Los latones de
aplicación industrial mantienen el porcentaje de cinc inferior a 50%. Presentan algunas
propiedas similares a las del cobre, pero son más baratos y son más fáciles de trabajar. la
fusibilidad y la capacidad de conformación por fundición, forja, estampación y mecanizado. En
frío, los lingotes obtenidos pueden transformarse en láminas de diferentes espesores, varillas o
cortarse en tiras susceptibles de estirarse para fabricar alambres. Su densidad también
depende de su composición.
•
3
La densidad del latón ronda entre 8,4g / cm y 8,7g / cm
3
El latón es más duro que el cobre, es dúctil y puede forjarse en planchas finas. Antiguamente
se llamaba latón a cualquier aleación de cobre, en especial la realizada con estaño. Es posible
que el latón de los tiempos antiguos estuviera hecho con cobre y estaño. La aleación actual
comenzó a usarse hacia el siglo XVI.
Su maleabilidad varía según la composición y la temperatura, y es distinta si se mezcla con
otros metales, incluso en cantidades mínimas. Algunos tipos de latón son maleables
únicamente en frío, otros sólo en caliente, y algunos no lo son a ninguna temperatura.
Todos los tipos de esta aleación se vuelven quebradizos cuando se calientan a una
temperatura próxima al punto de fusión.
Para obtener latón, se mezcla el cinc con el cobre en crisoles o en un horno de reverbero o de
cubilote. Los lingotes se laminan en frío. Las barras o planchas pueden laminarse en varillas o
cortarse en tiras susceptibles de estirarse para fabricar alambre.
Los latones comprenden una amplia zona de aleaciones de cobre que contienen del 55 al 80%
objetivos generales de los latonesde cobre y el resto de cinc, con o sin la adición de cantidades
relativamente pequeñas de otros elementos, principalmente estaño, plomo, hierro, manganeso,
níquel, aluminio y silicio. Las propiedades de estas aleaciones varían desde las del cobre casi
puro hasta las de los latones especiales, con una resistencia de tracción de unos 80 Kg/mm2
en estado de moldeo, lo cual se logra por adición de adecuadas combinaciones de los
anteriores elementos. El metal de dorar es una aleación de 80 a 95% de cobre y de 20 a 5% de
cinc.
El diagrama de fases del sistema cobre-cinc es típico de las asociaciones complejas de
disoluciones y fases intermedias que concurren en los sistemas Cu-Zn, Cu-Al, Cu-Be y Cu-Si.
Afortunadamente, las aleaciones útiles de estos sistemas, generalmente, corresponden a
regiones de la disolución sólida rica en cobre, y la fase alfa( ), en todas ellas, tienen la
estructura del cobre, modificadas las dimensiones por la presencia del segundo elemento en
disolución sólida.
En todos los sistemas metálicos existe una cierta relación entre las propiedades mecánicas y la
micro estructura. En el caso de las aleaciones cobre-cinc, en términos generales ocurre:
Propiedades mecánicas de latones colados en arena
Cinc
% Fase
%
Alfa
33.7
100
23.6
63
38.0
75
33.9
56
41.8
55
38.7
50
45.5
0
47.9
27
Resistencia a
tracción Kg/mm2
Alargamiento %
sobre 50 mm
• La resistencia a tracción y él limite elástico aumentan al crecer la proporción de cinc, se
produce un salto al aparecer la fase ß, alcanza el máximo a la composición correspondiente a
partes iguales de alfa( ) y ß, y en cuanto aparece la fase y desciende, rápidamente, la
resistencia a la tracción.
• El alargamiento asciende hasta un máximo y comienza a disminuir antes de alcanzar la
composición limite de la disolución sólida alfa( ) a medida que aumenta la cantidad de ß
disminuye considerablemente el alargamiento, y este es muy pequeño en presencia de ý.
• La fase alfa( ) tiene la mayor resistencia al choque, pero disminuye en cuanto aparece ß, y la
aleación es muy frágil cuando contiene Ý.
• La dureza aumenta mucho con la presencia de ß y aun más con la de Ý.
• Las aleaciones que solo contienen alfa( ) se trabajan muy bien y se pueden laminar en
caliente y en frío; las que contienen alfa( ) y ß solo se pueden laminar en caliente, pues en frío
se deforman muy poco sin que haya rotura.
Las aleaciones estrictamente de cobre-cinc, que forman la base de la serie completa de
latones, se dividen en tres grupos principales:
•
Latones alfa: que contienen hasta un 39% de cinc.
•
Latones alfa-beta: que empiezan a formarse a un 37.5% de cinc aproximadamente y
terminan en la proporción de un 45%.
•
Latones beta: que comprenden los de un 46 a un 50%, aproximadamente de cinc.
A un valor próximo al 50% de cinc comienza la aparición de la fase Ý, que hace que le material
sea frágil.
Latones forjados comerciales y sus usos
Nombre
Corriente
•
Metal de dorar
•
Bronce comercial
% de
Aplicaciones
cinc
5
Imitación de oro, joyería, emblemas.
10
Bisutería, embutición, forjados, pequeña ferretería,
tales como tornillos y remaches
•
Latón rojo
•
Latón bajo
•
Latón de
cartuchería
•
•
Latón
alto(amarillo)
Metal Muntz
15
Embutición, entalla, estampado, radiadores de
automóvil y tubos resistentes a la corrosión.
20
Artículos estirados y estampados, tubos flexibles;
buena resistencia a la corrosión.
30
Mejor zona para la embutición; también se
denomina “70-30” y “latón de embutición”.
34
Alfileres, roblones instrumentos musicales, clavijas
eléctricas, vainas de cartuchos; excelente para la
embutición, económico por su menor contenido de
cobre.
40
Representativo de los latones alfa-beta, mejores
propiedades para la tracción; las mejores
propiedades para el trabajo en caliente.
Los latones rojos Contienen menos de un 20% de cinc; se pueden trabajar en caliente entre
750° y 900°, a partir del lingote, pero es corriente terminarlos por laminado o estirado en frío, se
les da un recocido durante el trabajo en frio a temperaturas de entre 375º y 800º
En este grupo se encuentran tres tipos de latones forjados comerciales que contienen menos
de un 20 % de Zinc, metal de dorar, el bronce comercial, y el latón rojo
Esta clase de latones son empleados en embutición, entalla estampados radiadores de
automóvil y tubos resistentes a la corrosión
DISEÑO METODOLOGICO PRELIMINAR
El diseño que se implementará inicialmente será Investigación en la internet, sobre el tema en
mención.
Aplicación de las aleaciones Cobre ZIN
TIPO
CARACTERISTICA
APLICACIÓN
95-5
90-10
80-20
85-15
70-30
CU+ ZN
67-33
63-37
60-40
Se trata de una aleación
monofásica alfa que posee una
alta conformabilidad en frió y
generalmente no es susceptible
de corrosión preferencial de
zinc.
Con características semejantes
a la anterior
Conservan una estructura de
fase
alfa
con
elevada
conformabilidad
en
frío,
generalmente no presentan
problemas
de
corrosión
preferencial de cinc y de
corrosión bajo tensión en
diversos tipos de ambientes.
Posee una alta conformabilidad
en frió y generalmente no es
susceptible
de
corrosión
preferencial de zinc.
Posee una composición más
exacta
de
72-28
sus
características son de una
aleación monofásica alfa con
una combinación de resistencia
y de utilidad particularmente
adecuada para estampado y
otros
procesos
de
conformación. La resistencia de
la
corrosión
de
estas
aleaciones depende del medio
al que están sometidas,
Con características semejantes
a la anterior
Es
constituida
por
una
estructura de fase alfa y
dependiendo
de
las
condiciones
de fabricación
puede
contener
pequeñas
cantidades de fase beta. Se
debe analizar su aplicación en
función del medio ambiente
para evitar problemas de
corrosión. La aleación puede
ser conformada en frío y en
caliente, y a pesar de poseer
menor ductilidad que las
aleaciones
anteriormente
mencionadas,
puede
ser
sometida
a
severas
condiciones de deformación.
Es una aleación de estructura
dúplex, esto es, bifásica y
posee
excelentes
características de conformación
en caliente debido a la
presencia de la fase beta. De la
misma manera que en la
aleación
anterior,
deben
hacerse
consideraciones
acerca del medio al que va ser
expuesta debido a su mayor
vulnerabilidad frente a la
corrosión.
Posee
mejores
propiedades de conformación
en frío y soldadura de la
aleación
cobre-cinc
80-40
plomo
pero
es
menos
maquinable,
Usada para pequeños cartuchos
de armas y debido a su llamativo
color dorado tiene usos típicos
en
medallas
y
monedas
obtenidas
por
estampado.
También es usaba como base
para baños de oro.
aplicación en la arquitectura y
elementos decorativos
Debido a su atrayente color tiene
aplicaciones
en
objetos
decorativos obtenidos a trasvés
de procesos de conformación.
Empleo
de
componentes
obtenidos por conformación.
Tubos de intercambiadores de
calor para agua no contaminada,
evaporadores y calefactores de
productos alimenticios, cartucho
e
instrumentos
musicales,
accesorios
de
radiadores,
carcasas de extintores y diversos
componentes estampados.
Es utilizada cuando se desea
rebajar costos de adquisición de
materia prima.
Es comúnmente empleada en la
fabricación
de
piezas
por
troquelado profundo.
Usada en la fabricación de
semifacturados como placas,
barras y perfiles, también para
condensadores
e
intercambiadores de calor.
RECURSOS DISPONIBLES
Para la realización de este anteproyecto se utilizo material de la Internet, libros de la Biblioteca
de la Universidad.
CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES
CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES
DIAS
MARZO
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25
26
27 28 29 30 31
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25
26
27 28 29 30 31
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25
26
27 28 29 30 31
ITMES
Asignación del Tema
Normas para la elaboración del Informe
PRIMERA FASE
Elaboración e investigación información del Anteproyecto
Entrega del anteproyecto
DIAS
ABRIL
ITMES
SEGUNDA FASE
Recoleccion de informacion
Revisión de la propuesta de Anteproyecto
sugerencia de modificacion anteproyecto por el Docente
Entrega de Proyecto para primera revision
DIAS
MAYO
ITMES
TERCERA FASE
Tercera entrega Proyecto para revision final
socializacion del proyecto
Entrega del Proyecto Final
BIBLIOGRAFIA
•
Rincon del Vago. El cobre orígenes y especificaciones , Consultada el día 30 de marzo del 2011
en http://html.rincondelvago.com/industrial_cobre.html.
•
Libros en Línea, El cobre y Sus Aleaciones. MORRAL F. R Metalurgia General Tomo II Editorial REVERTÉ
S.A, 1985, Reimpresión julio 2004, Barcelona España.
http://books.google.com/books?id=IhsKRVkzsAC&pg=PA1265&lpg=PA1265&dq=latones+rojos+usos&source=bl&ots
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&ct=result&resnum=1&ved=0CBkQ6AEwAA#v=onepage&q=latones%20rojos%20usos&f=false
•
PAREJA I.G MANUEL, TECNOLOGIA DEL METAL 1er Grado. Ediciones CEAC S.A. 1976
Barcelona España,