Introducción a las Innovaciones en la Industria Automotriz

En los últimos años, se ha introducido una serie de innovaciones que han dado como resultado un nuevo concepto del automóvil a nivel de: prestaciones mecánicas, aumento de la confortabilidad, aumento de la seguridad activa y pasiva, reducción de peso, reducción de consumo y reducción de emisiones de gases contaminantes, entre otros. El principal inconveniente del acero es su alta densidad, lo que lo convierte en uno de los materiales con función estructural más pesada.

Materiales Metálicos: Características

Grupos de Materiales

Los materiales metálicos puros no se utilizan en la fabricación de piezas y conjuntos. Para mejorar las propiedades mecánicas, se fabrican las aleaciones, que son mezclas de dos o más metales puros. Existen dos grandes familias entre los materiales metálicos: los metales férreos y los metales no férreos.

  • Metales férreos: hierro, acero y fundiciones.
  • Metales no férreos: aluminio, magnesio, cobre, plomo, estaño, cinc, níquel y titanio.

Estructura de los Metales

Los metales están formados por agrupaciones de átomos unidos entre sí mediante enlaces metálicos. Por ello, hay que considerar dos tipos de estructuras: la cristalina y la granular.

Estructura Cristalina

En este tipo de estructura, los átomos están ordenados según una red geométrica; es muy fuerte y resistente.

Estructura Granular

La agrupación de cristales forma los granos. Los granos aparecen al solidificarse un metal que se encuentra en estado líquido. El tamaño y la disposición de los granos constituyen la estructura del metal. El número de granos y su tamaño dependen principalmente de:

  • El proceso de fabricación del metal.
  • Los procesos térmicos a los que se haya sometido el metal.

Propiedades Generales de los Metales

Las principales propiedades de los materiales, de especial interés en este tema, podemos agruparlas en:

  • Propiedades físicas.
  • Propiedades químicas.
  • Propiedades mecánicas.

Propiedades Físicas

  • Fusibilidad: Es la propiedad que tienen los metales de licuarse bajo la acción del calor.
  • Calor específico: Indica la cantidad de calor necesaria para aumentar la temperatura de la masa de un cuerpo de 0 hasta 1ºC.
  • Dilatabilidad: Es la propiedad que poseen los cuerpos de aumentar su volumen por efecto del calor.
  • Temperatura de fusión: Es la temperatura que necesita un metal para pasar de sólido a líquido.
  • Conductividad térmica: Es una cualidad de los metales que les permite transmitir el calor a través de su masa.
  • Conductividad eléctrica: Consiste en la facilidad que poseen de transmitir la corriente a través de su masa.

Propiedades Químicas

  • Oxidación: Es un fenómeno de combinación química del oxígeno con los elementos metálicos, que produce la corrosión o degradación del metal.
  • Corrosión: Es el deterioro lento y progresivo de un metal debido a un agente exterior.

Propiedades Mecánicas

  • Tenacidad: Es la propiedad de los metales que les permite resistir a los esfuerzos de rotura o deformación.
  • Elasticidad: Es la propiedad de los metales que les permite recuperar su forma original después de haber sido deformados.
  • Fatiga: Es el proceso de fallo de un metal debido a cargas cíclicas.
  • Resistencia a la rotura: Se denomina así a la carga a partir de la cual se produce un periodo de rápido estiramiento de la muestra hasta que se produce su rotura.
  • Estricción: Es la propiedad que tienen los metales de oponerse a la reducción de su sección cuando son sometidos a tracción.
  • Dureza: Es una propiedad que tienen los metales que define la resistencia que oponen a ser rayados por otros.
  • Fragilidad: Es la propiedad de los metales de romperse más o menos fácilmente.
  • Resiliencia: Define la resistencia que opone un cuerpo a la ruptura por choque o percusión.
  • Fluencia: Es la propiedad que tienen algunos metales de deformarse lenta y espontáneamente bajo la acción de su propio peso.
  • Maquinabilidad: La facilidad con la que pueden ser mecanizados por arranque de viruta.

Mejora de las Cualidades de un Metal

Para mejorar sus cualidades, podemos utilizar:

  • Aleaciones: Unión de un metal con otros metales.

Los metales se alean con otros para conseguir un conjunto de características muy difíciles de encontrar en los metales puros. Para obtener una aleación, se funden al mismo tiempo el metal base y los elementos aleantes, y a continuación se los deja enfriar y solidificar.

Clasificación de las Aleaciones

  • Según el número de elementos.
  • Según la naturaleza de sus componentes:
    • Férreas.
    • No férreas.
    • Pesadas.
    • Ligeras.

Conformado de Metales

Los procesos de conformado son técnicas utilizadas para dar a los objetos una forma o contornos sin añadir o separar materiales. Entre las operaciones de conformado más comunes, podemos encontrar:

  • Fundición: Se consigue vertiendo metal fundido en una cavidad hueca y dejándolo enfriar en su interior.
  • Flexión: Se somete a un metal a un esfuerzo o estiramiento a lo largo de un eje recto, de lo que resulta un producto de forma recta o lineal.
  • Prensado: Consiste en moldear una lámina metálica en varias direcciones al mismo tiempo, forzándola entre dos matrices.
  • Forja: Forjado en prensa o forjado con martillo. En el primer método, se consigue martilleando o aplicando una presión constante sobre la pieza. En el segundo método, el metal se calienta a una temperatura elevada y se moldea mediante la presión aplicada con un martillo mientras se apoya el metal sobre otra superficie.
  • Trefilado: Consiste en dar forma a una varilla o cinta metálica tirando de ella a través de un molde o matriz para reducirla a un hilo o para formar un tubo.
  • Extrusión: Se fuerza al metal a través de una matriz o abertura para darle una forma deseada de sección transversal.
  • Laminación: Es uno de los métodos más comunes. Se realiza en grandes trenes de laminado en los que se comprime el metal entre dos rodillos giratorios que se encuentran a una distancia entre sí inferior al grosor inicial del metal sometido al proceso.
  • Estampación: Consiste en presionar entre dos moldes metálicos un trozo de material a la temperatura adecuada, hasta que por deformación llena el huevo existente entre ellas.
  • Troquelado: Consiste en obtener piezas mediante la presión que ejercen unos punzones sobre un molde o matriz.
  • Embutición: La compresión a la que es sometida la chapa entre punzón y matriz consigue que se deforme sin cortarla.