Uso de aleaciones en la industria de las herramientas
La palabra aleación se define como 'mezcla homogénea de dos o más materiales'. Las aleaciones metálicas son las más comunes, pero también son aleaciones las mezclas de plásticos. Por otra parte, una aleación puede incluir elementos de distinta naturaleza.
Clasificación de las aleaciones metálicas
Según su composición, las aleaciones metálicas pueden clasificarse en dos grupos: ferrosas y no ferrosas. Las primeras, constituidas por fundiciones de hierro y aceros, son aquellas cuyo principal elemento es el hierro (Fe). Por su economía y resistencia mecánica resultan de vital importancia en ingeniería, el sector de la construcción, la industria, etc.
Las aleaciones no ferrosas, por su parte, presentan ciertas ventajas. Son más ligeras, conducen mejor la electricidad y, por lo general, son menos vulnerables a la corrosión. Se cuentan entre ellas las aleaciones de cobre, aluminio, titanio, niquel, estaño, circonio, magnesio, plomo, zinc, etc.
Ejemplos de aleaciones
Por poner algunos ejemplos, a continuación hablaremos de manera breve del acero y el latón, dos de las aleaciones más usadas en la industria.
Acero
El acero se obtiene al mezclar hierro con hasta un 1.7 % de carbono.
Para mejorar su dureza y resistencia a la abrasión —propiedades capitales en el acero para herramientas—, se puede sustituir parte del hierro por cromo, vanadio, molibdeno y otros elementos. Se llaman entonces aceros aleados para distinguirlos del acero al carbono, que supone un 90 % del acero comercializado.
Latón
El latón, por su parte, es una aleación de cobre y zinc que puede incluir hierro, silicio, plomo y estaño. Por ser fácil de mecanizar y resistente a la corrosión, se usa para hacer piezas de fontanería tales como uniones, válvulas y grifos. En herramientas figura, por ejemplo, en la pieza corredera del gramil de carpintero.
¿Cómo se fabrica una aleación?
Las aleaciones no son difíciles de producir. El método de manufactura comprende los siguientes pasos:
- Medir con precisión la cantidad deseada de cada elemento.
- Derretirla en un recipiente apropiado.
- Mezclar bien ambos metales.
El elemento principal de la aleación se puede derretir por separado antes de mezclarlo con el resto de materiales. Para eso hace falta calor. ¡Mucho calor! Se emplean gas, petróleo o electricidad para derretir los lingotes. Hay hornos eléctricos de inducción y también hornos de arco eléctrico.
La industria metalúrgica, por ejemplo, emplea hornos de hasta 400 toneladas de capacidad. Por cierto: siderurgia y metalurgía no son la misma cosa. La primera estudia técnicas para tratar el mineral de hierro y obtener aceros, mientras que la segunda es la ciencia que trata con metales en general.
De vuelta a las aleaciones, alear aceros en casa sí sería difícil por dos motivos. En primer lugar, si se parte de chatarra como materia prima —como a menudo se hace— ¡la chatarra ya es en sí misma una aleación! De hecho, el hierro puro es una rareza en la chatarrería. ¿Cómo calcular, entonces, el peso de la mezcla?
En segundo lugar, para conseguir la aleación, se debe evitar la contaminación de la mezcla fundida. La escoria flotante previene la oxidación, pero el proceso debe controlarse minuciosamente.
Las aleaciones en la industria de las herramientas
Las aleaciones mejoran, y mucho, las propiedades de los metales. De hecho, buena parte de las herramientas se fabrican casi siempre con aleaciones y pocas veces con metales puros. Y hablando de fabricar... no podemos olvidarnos de las aleaciones sinterizadas.
La sinterización es el cuarto proceso de la pulvimetalurgia, o metalurgia de polvos. Esta técnica mezclar metales sólidos en polvo y los calienta por debajo del punto de fusión para fabricar piezas sólidas. Así se fabrican, por ejemplo, la vidia y el imán de tierras raras de neodimio.
Vidia o carburo de wolframio es el material con que se hacen las plaquitas de las brocas para perforar paredes de piedra, ladrillo u hormigón. También se hacen en vidia los dientes de los discos de las sierras de mesa para carpintería, por poner otro ejemplo.
El imán de neodimio, por su parte, es el más fuerte de los imanes permanentes. Se usa para fabricar motores sin escobillas para heramientas eléctricas, por ejemplo: taladros de batería con motor BL. También se encuentra en los detectores de montantes magnéticos o en la base de ciertos niveles de burbuja.
Aleaciones industriales más usadas
Para concluir, he aquí algunas de las aleaciones más usadas en la industria:
- Acero: mezcla de hierro y carbono. Si el carbono excede el 1.7 %, ya no es acero, sino fundición.
- Alpaca: aleación ternaria (tres metales) de zinc, cobre y níquel
- Bronce: la base es cobre y se añade entre un 3 % y un 20 % de estaño
- Latón: aleación de color dorado de cobre y zinc
- Nicrom: aleación de níquel y cromo que se usa para fabricar el hilo de los cortadores de poliestireno
- Peltre: estaño, cobre, antimonio y plomo se combinan para formar peltre
Para aprender más sobre aleaciones, puedes consultar, por ejemplo, algún número de Revista de metalurgia, publicada por el CSIC (Consejo Superior de Investigaciones Científicas)? Desde 1965 en papel —y desde 2007 en internet—, esta revista científica se centra en investigaciones sobre temas relacionados con los metales y sus aleaciones. En ella se pueden leer artículos sobre los últimos avances en metalurgia y ciencia de los materiales. El acceso es libre y gratuito.
