I METALLI 09/10/17 Classificazione dei metalli 2 Leggeri: magnesio (Mg), alluminio (Al), titanio (Ti) hanno buona resistenza meccanica e sono molto leggeri. Ferrosi: il ferro (Fe) è il metallo più usato sia come acciaio sia come ghisa. Il cromo (Cr), il manganese (Mn), il cobalto (Co) e il nickel (Ni) sono usati in lega con l acciaio. Malleabili e anticorrosione: il rame (Cu) è resistente alla corrosione. Zinco (Zn), stagno(sn) e piombo (Pb) sono molto malleabili e resistenti alla corrosione. Preziosi: Argento (Ag), platino (Pt) e oro (Au) sono molto rari. allo stato puro e le leghe 3 rame ottone zinco acciaio inox acciaio al carbonio alluminio stagno piombo 1
allo stato puro e le leghe 4 rame ottone zinco acciaio inox acciaio al carbonio alluminio stagno piombo Le proprietà dei metalli 5 I processi di trasformazione 6 METALLURGIA Insieme dei procedimenti per l estrazione, la produzione e la lavorazione dei metalli. INDUSTRIA ESTRATTIVA estrae i minerali dalle rocce INDUSTRIA METALLURGICA lavora i metalli in pani e lingotti INDUSTRIA MECCANICA realizza metalli semilavorati INDUSTRIA DI TRASFORMAZIONE realizza prodotti in metallo 2
I processi di trasformazione 7 ESTRAZIONE DALLE MINIERE INDUSTRIA ESTRATTIVA ROCCE CONTENENTI IMPURITÀ (ganghe) INVIO ALL INDUSTRIA METALLURGICA L interno di una miniera I processi di trasformazione 8 INDUSTRIA METALLURGICA Lavora i metalli colati in forme e stampi. ESTRAZIONE DALLE MINIERE ROCCE CONTENENTI IMPURITÀ (ganghe) INVIO ALL INDUSTRIA METALLURGICA I processi di trasformazione 9 INDUSTRIA MECCANICA Trasforma i pani e i lingotti in: TIPI DI LAVORAZIONE TONDINI LAMIERE ASTE FUCINATURA LAMINAZIONE TRAFILATURA ESTRUSIONE 3
I processi di trasformazione 10 Trasforma i semilavorati in oggetti di consumo. INDUSTRIA DI TRASFORMAZIONE VITI, BULLONI, UTENSILI PARAFANGHI, MOTORI, CARROZZERIE ELETTRODOMESTICI I processi di trasformazione 11 Trasforma i semilavorati in oggetti di consumo. INDUSTRIA DI TRASFORMAZIONE VITI, BULLONI, UTENSILI PARAFANGHI, MOTORI, CARROZZERIE ELETTRODOMESTICI Conosciamo meglio alcuni metalli: il ferro 12 FERRO PROPRIETÀ LEGHE DUTTILE; MALLEABILE; PUÒ ESSERE SALDATO A CALDO; FERRO + CARBONIO (in alta percentuale) = GHISA FERRO + CARBONIO (in bassa percentuale) = ACCIAO FACILMENTE LAVORABILE; OSSIDABILE. 4
Acciaio 13 L acciaio da costruzione: - ha resistenza meccanica; - facilità di lavorazione; - può arrugginire. L acciaio da utensili è: - molto duro. L acciaio inox è: - duro; - lucente; - non arrugginisce. L acciaio al manganese: -resiste bene all usura. Ghisa 14 La ghisa è una lega di ferro e carbonio, contenente molto ferro (96-98%) e abbastanza carbonio (dal 2 al 4% circa). Ha caratteristiche meccaniche inferiori all acciaio ma ha un ottima fusibilità. È il materiale ideale per fare oggetti complicati con funzioni statiche come la fontanella stradale. La siderurgia 15 LA STRUTTURA DI UN CENTRO SIDERURGICO DEPOSITO DEI MINERALI (materie prime) La siderurgia è il metodo industriale per estrarre il ferro dai suoi minerali. Nel centro siderurgico a ciclo integrale si realizza il ciclo completo: si preparano le materie prime, nell altoforno si fondono i minerali e si ottiene la ghisa, nell acciaieria si converte la ghisa in acciaio, nel laminatoio si producono i semilavorati in acciaio. ALTOFORNO (ghisa) ACCIAIERIA (acciaio) LAMINATOIO (semilavorati) 5
La siderurgia 16 IL DEPOSITO DEI MINERALI IL LAMINATOIO L ALTOFORNO L ACCIAIERIA La siderurgia 17 Funzionamento dell altoforno 18 FUNZIONAMENTO DELL ALTOFORNO 6
Funzionamento dell acciaieria 19 FUNZIONAMENTO DELL ACCIAIERIA Una colata di acciaio. Funzionamento del laminatoio 20 FUNZIONAMENTO DEL LAMINATOIO Bramma all ingresso del laminatoio Bramma all uscita del laminatoio Le lavorazioni: Fusione 21 La fonderia è organizzata in quattro reparti: - nel primo viene costruito il modello del pezzo in legno duro; - nel secondo viene preparata la forma in due pezzi con terra refrattaria; - nel terzo avviene la fusione del metallo nel crogiolo e la colatura del metallo liquido nella forma, dove viene lasciato riposare fino a farlo raffreddare e solidificare; - nel quarto viene aperta la forma per estrarre il getto e poi rifinirlo. 7
Le lavorazioni: fucinatura o forgiatura 22 Coltello forgiato 1 Una barra di acciaio inox è il semilavorato di partenza. 2 Fucinatura: dopo aver arroventato la barra sulla fucina la si appoggia sullo stampo. Quando scende il controstampo la barra si deforma. 3 Pezzo fucinato: si formano due parti piatte con un nodo centrale in rilievo. 4 e 5 Tranciatura: il pezzo viene messo sotto una tranciatrice che taglia la sagoma del coltello. La parte restante (sfrido) verrà rifusa. 6 Finitura: il coltello viene completato con l arrotatura e la satinatura della lama. Infine viene applicato il manico. Le lavorazioni: a caldo e a freddo 23 Le lavorazioni: imbutitura 24 Deformazione a freddo: si appoggia un lamierino d acciaio sullo stampo e si martella fino ad ammaccarlo progressivamente. Stampaggio di un lavello inox: necessita di quattro stampi, costituiti ognuno da uno stampo e da un controstampo. Ogni stampo lavora la lamiera che arriva dallo stampo precedente. 8
Le lavorazioni: con macchine utensili 25 Sbozzato: è un Lavorazione al pezzo d acciaio che tornio: il pezzo ha già subito il processo di fucinatura. L aspetto grezzo dipende dalle scorie del precedente riscaldamento. viene serrato tra le griffe del mandrino che gira insieme al pezzo. L utensile si avvicina e graffia via tanti trucioli di metallo. Lavorato: il pezzo tornito è perfettamente liscio e ha le dimensioni richieste. È un po più piccolo di quello grezzo a causa del metallo asportato. Le lavorazioni: con macchine utensili 26 Le lavorazioni 27 Le lavorazioni dei metalli: video 9
Conosciamo altri metalli: l alluminio 28 ALLUMINIO PROPRIETÀ ALCUNI UTILIZZI OTTIMO CONDUTTORE TERMICO ED ELETTRICO; RESISTENTE ALLA CORROSIONE E ALL OSSIDAZIONE; FACILMENTE LAVORABILE; IMBALLAGGI PER L INDUSTRIA ALIMENTARE; SERRAMENTI; PENTOLE E OGGETTI DA CUCINA. RICICLABILE. Conosciamo altri metalli: l alluminio 29 La scala pieghevole ha: - resistenza meccanica; - resistenza alla corrosione; - leggerezza. Il radiatore è: -in alluminio comune. I cavi dell alta tensione: - sono in alluminio elettrolitico. Le carrozze ferroviarie: - sono costruite con leghe leggere di alluminio e magnesio. Metallurgia dell alluminio 30 L alluminio si ricava da un minerale detto bauxite, di aspetto terroso e colore rosso mattone. L estrazione del metallo è complessa e necessita di una grande quantità di energia. Dalla lavorazione della bauxite si ottengono due tipi di prodotto: l alluminio metallico e l alluminio elettrolitico utilizzato per i cavi elettrici e telefonici. 10
Conosciamo altri metalli: il rame 31 RAME PROPRIETÀ LE LEGHE ALCUNI UTILIZZI DUTTILE; MALLEABILE; OTTIMO CONDUTTORE TERMICO ED ELETTRICO; FLESSIBILE. RAME + STAGNO = BRONZO RAME + ZINCO = OTTONE TUBI; FILI ELETTRICI; COPERTURE; RECIPIENTI. Conosciamo altri metalli: il rame 32 Il tubo di rame comune è: - resistente alla corrosione; - facile da lavorare. Il motore elettrico ha: - l avvolgimento in filo di rame elettrolitico. Il rubinetto è: -di ottone, lega che possiede durezza, facilità di fusione e resistenza alla corrosione. La campana è: -di bronzo, lega che resiste bene all usura. Metallurgia del rame 33 Il rame si ricava da numerosi minerali, uno dei più importanti è la calcocìte. I principali giacimenti di questo minerale sono in Cile e negli Stati Uniti. L estrazione del metallo è molto complessa e porta a due tipi di prodotto: il rame metallico e il rame elettrolitico. 11
Compito 34 Fare una breve relazione su un oggetto a piacere in metallo di uso comune (per esempio una forchetta, una caffettiera, un braccialetto, una pentola, una padella, etc.). La relazione dovrà contenere: 1. Il nome dell oggetto 2. Una sua immagine (tratta da giornali, riviste, web etc.) 3. Una descrizione fisica 4. La specifica del tipo di metallo utilizzato con un analisi delle sue proprietà 5. La specifica di altri materiali presenti nell oggetto (manici in plastica etc.) 6. La spiegazione del perché quell oggetto viene realizzato con quel materiale e non con un altro 12