Soldadura 101: La primera fundición de cobre

Amigos, 

La soldadura es una tecnología ancestral. Se estima que la soldadura se descubrió por primera vez hace tanto como en el 4000 AC. Así que la soldadura era mucho más antigua para Julio César (100 aC - 44 aC) de lo que César es para nosotros hoy. Antes de considerar la soldadura, veamos la fundición temprana del cobre, ya que el cobre es usualmente el metal que se suelda.

Mi colega de Cornell Steve Sass escribió un libro, Materiales: La sustancia de la civilización, sobre el cual basé mi curso con el mismo nombre. En su libro, Sass señala que la importancia de la cocción de la arcilla no puede ser exagerada ya que es la primera vez que la humanidad cambia la naturaleza de un material. Una vez que la arcilla se somete al fuego, forma cerámica, un material mucho más fuerte que la arcilla seca. Los artesanos realizaron esta hazaña por primera vez hace unos 26.000 años en lo que hoy es la República Checa.

Si bien estoy de acuerdo con la evaluación de Sass, también podría argumentarse que el comienzo de la tecnología moderna se remonta a la primera fundición de cobre. La cocción de arcilla es un proceso demasiado simple para fomentar una mayor experimentación, que es necesaria para el crecimiento de la tecnología. El proceso de fundición de cobre, el primer metal en ser liberado de su mineral, es bastante complejo y esta complejidad conduce a una mayor experimentación que dio como resultado el hierro y el acero. El trabajo continuo con metales probablemente desarrolló el método científico, y todos los avances hasta la fecha.

Considere la novedad de la primera fundición de cobre. Para fundir el cobre, nuestros antepasados tuvieron que moler el mineral de cobre, malaquita (consulte la figura 1), en un polvo, mezclarlo con carbón y calentarlo a más de 1085ºC (1985ºF). Por cierto, puede estimar la temperatura multiplicando la temperatura por un factor de dos y solo habrá un desfase de <10% de 100-1700ºC.

Figura 1. La malaquita (mineral de cobre) es bastante atractiva. Tal vez este atractivo atrajo la atención de nuestro antiguo antecesor como candidatopara la fundición. Copyright 2018, Ronald C. Lasky, Indium Corporation

Después de cocinar en mi parrilla al aire libre, limpio las parrillas girando la perilla del propano al máximo para cocinar la grasa. Normalmente, el termómetro de la parrilla leerá unos 600ºF durante este proceso. La parrilla emite tanto calor que es opresivo acercarse para apagarlo. Huelga decir que, al notar lo que se siente a 600ºF, me sugiere que es muy difícil alcanzar 1985ºF con un fuego de leña o carbón.

De todos modos, recluté a algunos estudiantes de posgrado para tratar de fundir el cobre como se describe anteriormente. Compraron muchas bolsas de carbón, usaron un soplador de hojas para suministrar aire y trabajaron durante dos horas en dos intentos diferentes y fallaron ambas veces. El año siguiente, algunos estudiantes construyeron una torre con ventilación y pusieron carbón en el fondo con el mineral de cobre y el carbón en un crisol en la parte superior. Su torre era similar a un horno romano de fundición de hierro, consulte la Figura 2. Tuvieron éxito y produjeron una pieza de cobre del tamaño de un centavo.

Figura 2. Un Horno al estilo romano.  Los estudiantes del Dr. Ron construyen una torre similar con bloques de hormigón.

Estos dos intentos demuestran cuán asombrosos fueron nuestros ancestros remotos. ¿Cómo pensaron para hacerlo? Ciertamente hubo muchos intentos fallidos. ¿Cómo perseveraron? Una cosa es cierta, ellos comenzaron la tendencia de descubrimiento, en aproximadamente 5000 AC, lo que nos condujo hasta hoy. Les debemos mucho.

Saludos

Dr. Ron