Les gens,
La soudure est une technologie ancienne. On estime que estimée que la soudure a été découverte pour la première fois il y a 4000 ans avant Jésus-Christ. La soudure était donc bien plus ancienne pour Jules César (100 av. J.-C. - 44 av. J.-C.) que César ne l'est pour nous aujourd'hui. Avant d'aborder la question du brasage, examinons les débuts de la fonte du cuivre, car le cuivre est généralement le métal sur lequel le brasage est effectué.
Mon Cornell collègue Steve Sass a écrit un livre, Materials : The Substance of Civilizationsur lequel j'ai basé mon cours du même nom. Dans son livre, Sass souligne que l'importance de la cuisson de l'argile ne peut être surestimée, car c'est la première fois que l'humanité modifie la nature d'un matériau. Une fois l'argile cuite, elle forme la céramique, un matériau beaucoup plus résistant que l'argile séchée. Les artisans ont réalisé cet exploit pour la première fois il y a environ 26 000 ans dans ce qui est aujourd'hui la République tchèque.
Bien que je sois d'accord avec l'évaluation de Sass, on pourrait également affirmer que les débuts de la technologie moderne remontent à la première fusion du cuivre. La cuisson de l'argile est un processus trop simple pour encourager une expérimentation plus poussée, nécessaire au développement de la technologie. Le processus de fusion du cuivre, le premier métal libéré de son minerai, est assez complexe et cette complexité a conduit à d'autres expériences qui ont donné naissance au fer et à l'acier. La poursuite du travail sur les métaux a probablement permis de développer la méthode scientifique, qui est à l'origine de toutes les percées réalisées jusqu'à aujourd'hui.
Consider the novelty of the first smelting of copper. To smelt copper, our ancestors had to grind copper ore, malachite (See Figure 1.), into a powder, mix it with carbon, and heat it to greater than 1085ºC (1985ºF). By the way, you can estimate the Fahrenheit temperature by multiplying the Celsius temperature by a factor of two and will only be off by < 10% from 100-1700ºC.
Figure 1. La malachite (minerai de cuivre) est très attrayante. C'est peut-être cet attrait qui a attiré l'attention de notre ancien ancêtre comme candidat à la fusion. Copyright 2018, Ronald C. Lasky, Indium Corporation
Après avoir cuisiné sur mon gril d'extérieur, je nettoie les grilles en réglant le propane au maximum pour éliminer la graisse. En général, le thermomètre du gril indique environ 600 ºF au cours de ce processus. Le gril dégage une telle chaleur qu'il est oppressant de s'en approcher pour l'éteindre. Inutile de dire que le fait d'avoir noté la température de 600 ºF m'a suggéré qu'il est très difficile d'atteindre 1985 ºF avec un feu de bois ou de charbon de bois.
Quoi qu'il en soit, j'ai recruté quelques étudiants diplômés pour essayer de fondre le cuivre comme décrit ci-dessus. Ils ont acheté de nombreux sacs de charbon de bois, ont utilisé un souffleur de feuilles pour fournir de l'air et ont travaillé pendant deux heures lors de deux tentatives différentes, sans succès à chaque fois. L'année suivante, des étudiants ont construit une tour avec des évents et ont placé du charbon de bois au fond, avec le minerai de cuivre et le carbone dans un creuset au sommet. Leur tour ressemblait à un four de fusion romain pour le fer (voir figure 2). Ils ont réussi à produire un morceau de cuivre de la taille d'un centime.
Figure 2. Un four de style romain. Les élèves du Dr Ron ont construit une tour similaire à partir de blocs de cendres.
Ces deux tentatives montrent à quel point nos lointains ancêtres étaient étonnants. Comment ont-ils pensé à le faire ? Il y a certainement eu de nombreuses tentatives infructueuses. Comment ont-ils persévéré ? Une chose est sûre, c'est qu'ils ont amorcé, vers 5000 ans avant J.-C., le mouvement de découverte qui nous a menés jusqu'à aujourd'hui. Nous leur devons beaucoup.
Santé,
Dr. Ron
