Metalizado.

El proceso de metalizado

1. Introducción al metalizado

Figura: Proceso de metalizado con alambre.

El metalizado es un proceso utilizado para aplicar un recubrimiento metálico sobre superficies de trabajo fabricadas. Este recubrimiento puede servir para proteger contra la corrosión, mejorar la resistencia al desgaste, incrementar la conductividad térmica o eléctrica, o restaurar piezas desgastadas.

El metal de recubrimiento se encuentra originalmente en forma de alambre o polvo, y se alimenta a través de una pistola de pulverización especializada. Allí, el material es fundido mediante una llama oxiacetilénica o un arco eléctrico y posteriormente atomizado por un chorro de aire comprimido. Este aire transporta las partículas fundidas a la superficie de la pieza de trabajo, donde se adhieren y forman una capa uniforme de recubrimiento.

El metalizado se usa en múltiples industrias debido a sus beneficios en durabilidad, resistencia y capacidad de reparación de piezas. Sus aplicaciones incluyen:

• Restauración y reparación de componentes desgastados o mal maquinados.
• Protección contra la corrosión en estructuras como cascos de barcos, puentes, tanques de almacenamiento y compuertas.
• Mejora de resistencia al desgaste en ejes, engranajes, tolvas, correderas, cadenas transportadoras y piezas de maquinaria pesada.
• Optimización de propiedades térmicas o eléctricas, útil en contactos eléctricos y disipadores de calor.
• Recubrimientos decorativos en aplicaciones de arquitectura o diseño.

El espesor del recubrimiento puede variar desde 0,076 mm hasta cualquier grosor deseado, lo que hace que el metalizado sea un proceso altamente versátil, eficiente y, en muchos casos, más económico que otros métodos de reparación o soldadura.

Diversos metales y aleaciones pueden emplearse en el proceso, dependiendo de la aplicación deseada. Algunos de los materiales más comunes incluyen:

• Aluminio (1100)
• Bronce-aluminio (90-9-1)
• Babbit (89% Sn)
• Bronce (60-40)
• Molibdeno
• Monel
• Níquel
• Acero inoxidable
• Aleaciones de níquel-cromo

Las propiedades de los recubrimientos dependen del metal base utilizado. Además, los recubrimientos metálicos tienen una estructura lamelar, lo que les proporciona una capacidad única para retener lubricantes y mejorar la fricción en piezas en movimiento.

4. Factores a considerar en el proceso de metalizado

4.1. Restricciones de la pieza de trabajo

El metalizado no está limitado por el tamaño de la pieza a recubrir, pudiendo aplicarse tanto en grandes estructuras como en pequeños componentes eléctricos. Sin embargo, la geometría de la pieza influye en el proceso:

• Piezas cilíndricas como ejes y rodillos son ideales para ser recubiertas con una pistola montada en torno.
• Componentes de forma irregular, como levas o cavidades profundas, suelen requerir aplicación manual o sistemas robotizados.
• Agujeros profundos, perforaciones pequeñas o ranuras estrechas pueden presentar dificultades en la adherencia del recubrimiento.

Para lograr una buena adhesión mecánica, la superficie debe prepararse adecuadamente:

1. Eliminación de grasa, aceite o contaminantes mediante solventes.
2. Precalentamiento de metales porosos (ej. hierro fundido) entre 260 y 427 °C para eliminar residuos atrapados.
3. Limpieza abrasiva mediante arenado o lijado para mejorar la adhesión.
4. Socavado en ejes y piezas similares para mejorar el anclaje del recubrimiento.

En algunos casos, se aplica un recubrimiento base de molibdeno o níquel para fortalecer la adherencia de las capas superiores.

Este método utiliza una pistola de pulverización donde el material en forma de alambre o polvo es fundido por una llama y proyectado hacia la superficie. Es ideal para aplicaciones generales y materiales de baja fusión, como zinc, aluminio, cobre y bronce.

Para metales de alto punto de fusión como molibdeno y aceros aleados, se requiere el uso de una pistola de arco de plasma, que genera temperaturas más altas y mejora la calidad del recubrimiento.

El espesor del recubrimiento depende de la aplicación, costos y requerimientos mecánicos. Un ejemplo típico de recubrimiento sobre ejes de maquinaria es el siguiente:

Tabla: Espesor mínimo de recubrimientos pulverizados sobre ejes.

La variación del espesor del recubrimiento depende del método de preparación de la superficie. Las superficies fileteadas presentan más variabilidad en el espesor que aquellas preparadas mediante arenado.

Durante el proceso de metalizado, el metal aplicado se contrae al enfriarse, lo que puede generar tensiones internas en el recubrimiento:

• Los depósitos en diámetros internos deben ser lo más delgados posible para evitar separación o desprendimiento.
• Recubrimientos de acero inoxidable pueden agrietarse si el espesor es muy alto debido a la alta contracción térmica.
• Para evitar fracturas en depósitos gruesos de acero inoxidable, se recomienda primero pulverizar una capa base de acero martensítico antes de aplicar la capa final de acero austenítico.

Términos destacados:

El metalizado es una tecnología versátil y rentable, aplicable en reparaciones, protección contra la corrosión y mejoras funcionales. Con una preparación adecuada y la selección correcta de materiales, se pueden obtener recubrimientos resistentes y duraderos para una amplia variedad de aplicaciones industriales.

Propiedades Físicas y Mecánicas de los Metales.

Propiedades Físicas y Mecánicas de los Metales - Physical and Mechanical Properties of Various Metals

Definición de Metales y Aleaciones

Los metales son elementos químicos que presentan brillo metálico, conducen electricidad y poseen carga positiva en electrólisis. Existen alrededor de 70 metales naturales, de los cuales 39 tienen aplicaciones industriales. Las aleaciones, por otro lado, son mezclas de dos o más metales, o metales con no metales, que combinan propiedades distintas de sus elementos constituyentes. Ejemplos comunes incluyen el acero (hierro y carbono) y el bronce (cobre y estaño).

1. Coeficiente de Expansión Lineal (Coefficient of Linear Expansion):
   Los metales se expanden al calentarse y se contraen al enfriarse. El coeficiente de expansión lineal mide cuánto cambia la longitud de un metal por cada grado de temperatura.

2. Conductividad Térmica y Eléctrica (Thermal and Electrical Conductivity):
   Los metales conducen calor y electricidad debido a sus electrones libres. Esta propiedad es fundamental en aplicaciones como utensilios de cocina y cableado eléctrico.

3. Susceptibilidad Magnética (Magnetic Susceptibility):
   Algunos metales, como el hierro y el níquel, son ferromagnéticos, mientras que otros, como el aluminio, son paramagnéticos y presentan una débil atracción magnética.

4. Reflectividad (Reflectivity):
   Los metales reflejan luz y calor, lo que les da su apariencia brillante. Esta propiedad se aprovecha en espejos y revestimientos ópticos.

5. Gravedad Específica (Specific Gravity):
   Representa la densidad de un metal en relación con el agua. Los metales más densos, como el plomo y el oro, tienen una gravedad específica mayor a 1.

6. Punto de Fusión (Melting Point):
   Es la temperatura a la cual un metal cambia de sólido a líquido. Metales con enlaces fuertes, como el tungsteno, tienen puntos de fusión elevados.

1. Resistencia (Strength):
   La resistencia mide la capacidad de un metal para soportar cargas externas sin deformarse o romperse. Incluye:

   • Resistencia a la tracción (Tensile Strength): Oposición a ser estirado.
   • Resistencia a la compresión (Compressive Strength): Capacidad de soportar fuerzas de compresión.
   • Resistencia al corte (Shear Strength): Capacidad de resistir fuerzas en planos opuestos.

2. Elasticidad (Elasticity):
   Es la capacidad de un metal para regresar a su forma original después de ser deformado. El límite elástico (Elastic Limit) es el punto donde comienza la deformación permanente.

3. Módulo de Elasticidad (Modulus of Elasticity):
   Describe la rigidez de un metal, es decir, su capacidad de resistir la deformación elástica.

4. Ductilidad (Ductility):
   Se refiere a la capacidad de un metal para ser estirado en alambres sin romperse. Ejemplo: el cobre.

5. Maleabilidad (Malleability):
   Capacidad de un metal para ser martillado o laminado en láminas delgadas. Metales como el oro y la plata son altamente maleables.

6. Plasticidad (Plasticity):
   Permite a los metales deformarse permanentemente sin fracturarse, facilitando su uso en procesos de forjado o extrusión.

7. Tenacidad (Toughness):
   Es la combinación de resistencia y ductilidad, lo que permite a los metales absorber energía antes de fracturarse. Ejemplo: acero estructural.

8. Fragilidad (Brittleness):
   Materiales frágiles, como algunos aceros duros, se rompen sin deformarse significativamente.

9. Resistencia a la Corrosión (Corrosion Resistance):
   Metales como el acero inoxidable y el aluminio forman capas protectoras que previenen la oxidación.

10. Resistencia a la Abrasión (Abrasion Resistance):
    Capacidad de un metal para resistir el desgaste por fricción. Metales endurecidos son ideales en aplicaciones sujetas a desgaste constante.

11. Fatiga (Fatigue):
    Ocurre cuando un metal falla tras someterse a esfuerzos repetidos, incluso por debajo de su límite de resistencia.

12. Fatiga por Corrosión (Corrosion Fatigue):
    La combinación de esfuerzos cíclicos y un ambiente corrosivo acelera el proceso de fractura.

13. Maquinabilidad (Machinability):
    Es la facilidad con la que un metal puede ser mecanizado. Materiales con alta conductividad térmica y baja dureza suelen tener mejor maquinabilidad.

14. Dureza (Hardness):
    Es la resistencia de un metal a ser rayado o penetrado. Pruebas como Rockwell o Brinell miden la dureza, siendo crucial en aplicaciones resistentes al desgaste.

Las propiedades físicas y mecánicas de los metales determinan su comportamiento y uso en diversas aplicaciones industriales. La capacidad de un metal para resistir fuerzas externas, deformarse sin fracturarse, conducir calor o electricidad, y resistir la corrosión, lo convierte en un material esencial en la ingeniería, la construcción y la manufactura. Al comprender y optimizar estas propiedades, se pueden desarrollar materiales que satisfagan necesidades específicas, mejorando la eficiencia y durabilidad en cada aplicación.

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