Trabajo del Metal Explicado: Procesos, Técnicas y Beneficios Clave

Uno de los procesos más importantes detrás de las herramientas, máquinas y estructuras que usamos cada día es el trabajo del metal (metalworking). Desde nuestros electrodomésticos y vehículos hasta puentes y equipos industriales, el trabajo del metal ayuda a dar forma al metal crudo en productos útiles y confiables.

Los trabajadores del metal son llamados artesanos (craftsmen), y el proceso se conoce como artesanía (craftsmanship). El trabajo del metal se divide generalmente en tres categorías: conformado (forming), corte (cutting) y unión (joining). Cada una de estas categorías contiene varios procesos.

Todas las operaciones deben ser marcadas y medidas dependiendo del producto final deseado. El marcado (marking out) es el proceso de transferir diseños o patrones a una pieza de trabajo (workpiece), que es el primer paso en el oficio del trabajo del metal.

Los procesos modernos de trabajo del metal, que son diversos y especializados, pueden categorizarse en varias áreas, que se cubrirán en este artículo. En un taller de máquinas (machine shop), varias herramientas de máquina son capaces de trabajar con precisión y manejar la pieza de trabajo con facilidad.

Ahora, comencemos a explicar qué es el trabajo del metal, sus procesos, ventajas, desventajas y quién es un trabajador del metal.

El trabajo del metal es el proceso de trabajar con metales para desarrollar partes individuales, ensamblajes o estructuras a gran escala. El proceso es tan amplio, comenzando desde grandes barcos y puentes hasta partes de motor precisas, edificios, e incluso tornillos y tuercas.

El trabajo del metal involucra el oficio de dar forma y reformar metal para formar partes útiles. El trabajo del metal moderno es diverso y especializado, pero se categoriza en una de tres áreas amplias conocidas como procesos de conformado, corte o unión.

Estos días, los talleres de trabajo del metal se denominan talleres de máquinas (machine shops), conteniendo una amplia variedad de herramientas de máquina especializadas o de uso general que pueden crear productos con alta precisión. Los métodos convencionales de trabajo del metal han evolucionado altamente a procesos automatizados computarizados, que son rápidos y de gran precisión.

¿Quiénes son los Trabajadores del Metal?

Los trabajadores del metal son expertos y conocedores en configurar y operar equipos que pueden usarse para dar forma y ensamblar productos de metal. Como hay varias áreas, podría ser el doblado de partes de metal para cuerpos de componentes o ensamblaje agregando tornillos y tuercas, o tal vez soldadura.

Mientras que los operadores de maquinista (machinist operators) son responsables de crear diferentes partes de trabajo y asegurar que cumplan con las especificaciones de los planos delineados. Las siguientes declaraciones representan los tipos de trabajadores del metal en varias áreas del trabajo del metal:

• Maquinista (Machinist)
• Fabricantes de herramientas y matrices (Tool and die makers)
• Cortadores (Cutters)
• Soldadores (Welders)

¿Cuáles son los Procesos de Trabajo del Metal?

Los procesos de trabajo del metal incluyen procesos de fundición (casting), conformado (forming), conformado de chapa (sheet forming), corte (cutting), unión (joining), tratamiento térmico (heat treatment), etc.

Permítanme discutir rápidamente el proceso de fundición (casting) del trabajo del metal.

Proceso de Fundición (Casting)

La fundición es el proceso de producir partes de metal de cualquier forma, incluso las intrincadas, vertiendo metal fundido en una cavidad de molde y permitiendo que se enfríe y solidifique.

Esto se logra sin fuerza mecánica y puede hacerse en varias formas dependiendo de las partes a producir. Formas de fundición incluyen:

• Fundición por inversión (Lost wax casting / Investment casting)
• Fundición centrífuga (Centrifugal casting)
• Fundición a presión (Die casting)
• Fundición en arena (Sand casting)
• Fundición por centrifugado (Spin casting)
• Fundición en concha (Shell casting)

Procesos de Conformado (Forming)

Los procesos de conformado se realizan para modificar metal o piezas de trabajo deformando el objeto sin remover material. Se hace con un sistema de fuerzas mecánicas o con calor para conformado de metal en masa (bulk metal forming).

Procesos de conformado en masa (Bulk-forming):

En el conformado de metal en masa, la pieza de trabajo se calienta típicamente hasta la etapa de volverse plástica. La deformación plástica es cuando una pieza de trabajo se expone a calor o presión para hacerla más propicia a la fuerza mecánica.

Este proceso se realizaba históricamente por herreros junto con la fundición, pero el avance de los procesos los ha industrializado. El proceso de conformado en masa incluye:

• Calibrado en frío (Cold sizing)
• Forja (Forging)
• Metalurgia de polvos (Powder metallurgy)
• Laminado (Rolling)
• Extrusión (Extrusion)
• Taladrado por fricción (Friction drilling)
• Bruñido (Burnishing)
• Estirado (Drawing)

Proceso de conformado de chapa (Sheet forming)

Estos tipos de procesos de conformado pueden hacerse a temperatura ambiente por la aplicación de fuerza mecánica. Pero los desarrollos recientes involucran el calentamiento de troqueles o partes al realizar la operación.

Ha habido un enorme progreso en el estampado de troqueles (die stamping) después del avance de la tecnología automatizada de trabajo del metal. Este método puede abarcar punzonado, doblado, acuñado (coining) y varias otras formas listadas abajo para modificar metal a menor costo, lo que resulta en menos desperdicio (scrap).

• Descamberado (DE cambering)
• Doblado (Bending)
• Estirado profundo (Deep drawing / DD)
• Hidroconformado (Hydroforming / HF)
• Conformado por flujo (Flow forming)
• Acuñado (Coining)
• Conformado por gas en caliente (Hot metal gas forming)
• Hilado, Conformado por cizalla, o conformado (Spinning, Shear forming, or forming)
• Endurecimiento por prensado en caliente (Hot press Hardening)
• Conformado con almohadilla de goma (Rubber pad forming)
• Repujado (Raising)
• Perfilado (Roll forming)
• Curvado por laminado (Roll bending)
• Repujado y cincelado (Repoussé and chasing)
• Cizallado (Sharing / Shearing)
• Estampado (Stamping)
• Conformado superplástico (Superplastic forming / SPF)
• Wheeling (Técnica de conformado manual)

Procesos de Corte (Cutting)

El corte en trabajo del metal es de varios tipos, donde los metales se llevan a una geometría especificada removiendo material excedente. La operación puede hacerse con varios tipos de herramientas para dejar una pieza con superficie terminada que cumpla especificaciones.

El desperdicio removido del metal cortado se llama virutas (chips), o escoria (swarf), y material excedente.

Los procesos de corte en trabajo del metal caen en una de dos categorías principales:

• Procesos productores de viruta se conocen como mecanizado (machining). Y
• Quemado (Burning) es un conjunto de procesos en los que el metal se corta oxidando el corte (kerf) para separar piezas de metal.

Las diversas técnicas disponibles para cortar metal incluyen:

• Tecnologías de máquina: torneado (turning), taladrado (drilling), fresado (milling), aserrado (sawing), y rectificado (grinding)
• Tecnologías manuales: sierra, cincel (chisel), cizalla (shear), o tijeras de chapa (snips); se usan en otros campos aparte del trabajo del metal
• Tecnologías de soldadura/quemado: láser, oxicorte (oxy-fuel burning), y plasma. Otras tecnologías pueden estar disponibles, pero estas son las comunes.

Procesos de Unión (Joining)

Este es el proceso de ensamblar partes o poner dos o más partes de metal juntas. Puede lograrse en varias formas dependiendo de los tipos de material a unir.

Los siguientes son los tipos de procesos de unión en trabajo del metal:

Soldadura (Welding):

La soldadura es un proceso de fabricación que une metal o termoplásticos causando coalescencia. El proceso a menudo se hace fundiendo piezas de trabajo y creando un charco fundido que se enfría para convertirse en una unión fuerte. Un material de aporte (filler material) se agrega a la unión en algunas condiciones, y la presión a veces se usa junto con el calor.

Diferentes fuentes de energía se usan para soldadura, que incluyen:

• Arco eléctrico (Electric arc)
• Llama de gas (Gas flame)
• Láser (Laser)
• Haz de electrones (Electron beam)
• Ultrasonido (Ultrasound), y
• Fricción (Friction)

Soldadura fuerte (Brazing):

La soldadura fuerte es otro proceso de unión en el que un metal de aporte se funde en un capilar formado por el ensamblaje de dos o más trayectorias cercanas. El metal de aporte reacciona metalúrgicamente con las piezas de trabajo y se solidifica en el capilar, creando una unión fuerte.

En este proceso, la pieza de trabajo no se funde, y es muy similar a la soldadura blanda (soldering), pero ocurre a una temperatura superior a 450 grados Celsius. La soldadura fuerte produce menos estrés térmico que la soldadura, y la unión tiende a ser más dúctil que una soldadura. Esto es porque los elementos de aleación no pueden segregarse y precipitarse.

Soldadura blanda (Soldering):

Este proceso ocurre a una temperatura inferior a 450 grados Celsius. Es similar a la soldadura fuerte porque el aporte se funde a temperatura más baja y es atraído a un capilar para formar la unión.

Debido a la temperatura más baja y diferentes aleaciones usadas como aportes, la reacción metalúrgica entre aporte y pieza de trabajo es mínima, lo que hace la unión más débil.

Remachado (Riveting):

El remachado es un proceso de unión en técnicas de fabricación. Es un pasador de dos cabezas y sin rosca que mantiene unidas piezas de metal. Los agujeros deben taladrarse o punzonarse a través de las dos piezas de metal a unir.

Los agujeros en una parte alineada permiten que el remache pase a través de los agujeros, y usando una remachadora (rivet gun) para realizar la operación, algunos utilizan martillo y matrices de conformado (por trabajo en frío o en caliente).

Proceso de Tratamiento Térmico (Heat treatment)

Este proceso no es un proceso primario de trabajo del metal; a menudo se realiza antes o después del proceso de trabajo del metal.

El proceso de tratamiento térmico se realiza en metal para cambiar sus propiedades por medio de calentamiento con el proceso de enfriamiento deseado. Los metales se tratan térmicamente para alterar propiedades de resistencia, dureza, tenacidad, ductilidad o resistencia a la corrosión. Los procesos de tratamiento térmico incluyen:

• Recocido (Annealing)
• Precipitación (Precipitation)
• Temple (Quenching)
• Templado (Tempering)

Ventajas del Trabajo del Metal

A continuación los beneficios del trabajo del metal:

• Productos manufacturados duran una década
• Eficiencia de costos es alta en líneas de producción de largo plazo y alto volumen
• Alta resistencia al calor
• El trabajo del metal es amplio
• Los materiales son fuertes
• Los humanos no pueden prescindir del trabajo del metal
• El trabajo del metal produce artículos decorativos
• El trabajo del metal es una industria

Desventajas del Trabajo del Metal

A continuación las limitaciones del trabajo del metal:

• Requiere persona hábil en todas las áreas
• Un proyecto usualmente toma tiempo
• Costos iniciales elevados
• Cuidado serio debe tomarse en el taller
• Uno debe conocer las diversas máquinas antes de usarlas

Conclusión

El trabajo del metal juega un papel importante en dar forma al mundo alrededor nuestro al cambiar materia prima en productos fuertes, útiles y confiables.

Entender sus procesos, ventajas, desventajas y quién es un trabajador del metal ¡Ayuda a resaltar su uso a través de industrias como construcción, automotriz, manufactura e ingeniería! Al mejorar eficiencia, mejorar calidad de producto y permitir innovación, el trabajo del metal continúa apoyando crecimiento tecnológico y necesidades cotidianas, haciéndolo una parte esencial de la industria actual.

Preguntas Frecuentes

¿Cuáles son las 10 importancias de los metales?

• Catálisis en Reacciones Químicas.
• Tecnologías de Energía y Celdas de Combustible.
• Óptica y Fotónica.
• Aplicaciones Médicas y Farmacéuticas.
• Aplicaciones Ambientales y Control de Emisiones.

¿Cuáles son 20 ejemplos de metales?

Incluyen aluminio, cobre, plomo, níquel, estaño, titanio y zinc, así como aleaciones de cobre como latón (brass) y bronce (bronze). Otros metales no ferrosos raros o preciosos incluyen oro, plata, platino, cobalto, mercurio, tungsteno, litio y circonio.

¿Qué metal es el 50?

El Estaño (Tin)

El estaño es un elemento químico; tiene el símbolo Sn (del latín stannum) y número atómico 50. Un metal gris metálico, el estaño es lo suficientemente blando para ser cortado con poca fuerza, y una barra de estaño puede doblarse a mano con poco esfuerzo.

¿Cuál es el nombre del metal 29?

Cobre (Copper)

El cobre es un elemento químico con el símbolo Cu y número atómico 29. Clasificado como metal de transición, el cobre es sólido a 25°C (temperatura ambiente).

¿Cuál es el rey de todos los metales?

El oro es conocido como el rey de los metales.