Ferro da stiro. Storia dell'invenzione e della produzione

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Il ferro nativo libero nella crosta terrestre, a differenza del rame, non si trova quasi mai. Ma fa parte di molti minerali ed è molto più diffuso dei metalli non ferrosi. Nei tempi antichi, poteva essere estratto letteralmente ovunque: da lacustre, paludi, prati e altri minerali. Tuttavia, rispetto alla metallurgia del rame, la metallurgia del ferro è un processo piuttosto complesso.

Il ferro fonde a 1539 gradi. Una temperatura così alta era completamente inaccessibile agli antichi maestri. Pertanto, il ferro è entrato nella vita quotidiana dell'uomo molto più tardi del rame. Il suo uso diffuso come materiale per la fabbricazione di armi e strumenti iniziò solo nel I millennio a.C., quando divenne noto il metodo di recupero del ferro grezzo (tuttavia, alcuni popoli impararono la metallurgia del ferro molto prima; ad esempio, le tribù che abitavano il territorio di l'Armenia moderna, sapeva ottenere il ferro dai minerali già all'inizio del III millennio a.C.).

I minerali di ferro più comuni (minerale di ferro magnetico, minerale di ferro rosso e minerale di ferro marrone) sono un composto di ferro e ossigeno (ossido di ferro) o ossido di ferro idrato. Per isolare il ferro metallico da questi composti, è necessario ridurlo, cioè sottrargli ossigeno.

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Elementi in ferro di armi antiche

Naturalmente, gli antichi maestri non avevano idea dei complessi processi chimici che si verificavano durante la riduzione del ferro. Tuttavia, osservando la "fusione" del minerale, alla fine stabilirono diversi modelli importanti, che costituirono la base dei metodi più semplici di produzione del ferro. Innanzitutto i nostri antenati notarono che per ottenere il ferro non è affatto necessario portarlo a punto di fusione.

Il ferro metallico può essere ottenuto anche a temperature molto più basse, ma ci deve essere più combustibile che nella fusione del rame, e questo combustibile deve essere di migliore qualità. È inoltre necessario che il fuoco sia il più "caldo" possibile. Tutto ciò richiedeva una disposizione speciale del forno e delle condizioni di fusione.

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Il dispositivo di un'antica fornace per la fusione del ferro

Di norma, iniziando a "fondere" il ferro, gli artigiani scavavano prima una buca rotonda, le cui pareti erano ricoperte da uno spesso strato di argilla dall'interno. Dall'esterno, in questa fossa è stata portata un'apertura per l'iniezione d'aria. Quindi, sopra la parte inferiore arrotondata, fu costruita quella superiore a forma di cono. Il carbone era usato come combustibile. Fu versato proprio sul fondo della fornace, nella fossa. Sopra di esso, è stata posta una carica a strati: minerale frantumato e carbone. Uno spesso strato di carbone è stato versato in cima. Dopo che il carburante è stato acceso sotto, è iniziato un forte riscaldamento del minerale. Allo stesso tempo, c'è stata una reazione chimica di ossidazione del carbonio (carbone) e riduzione del ferro. Sotto forma di minuscoli petali, il ferro pastoso, che era tre volte più pesante delle scorie, cadde e si depositò nella parte inferiore della fornace.

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Forno di fusione del ferro

Di conseguenza, sul fondo della fossa è stato raccolto un pezzo di ferro saldato morbido - fioritura, del peso di 1-8 kg. Era costituito da metallo morbido con vuoti pieni di scorie dure. Quando lo "scioglimento" terminò, la fornace fu rotta e la kritsa fu tolta da essa. Ulteriore lavorazione ha avuto luogo nella fucina, dove il kritsa è stato nuovamente riscaldato in una fucina e lavorato con colpi di martello per rimuovere le scorie.

Nella metallurgia del ferro, la forgiatura è diventata per molti secoli il principale tipo di lavorazione dei metalli e il fabbro è diventato il ramo di produzione più importante. Solo dopo la forgiatura il ferro acquisiva qualità soddisfacenti. Il ferro puro, tuttavia, non può essere utilizzato a causa della sua morbidezza. Solo una lega di ferro e carbonio aveva importanza economica. Se il metallo risultante conteneva dallo 0 all'3% di carbonio, si otteneva l'acciaio, cioè il ferro, che acquisiva una nuova proprietà: la capacità di essere temprato. Per fare questo, l'utensile è stato riscaldato rovente e poi raffreddato in acqua. Dopo l'indurimento, è diventato molto duro e ha acquisito eccellenti qualità di taglio.

Con un flusso d'aria naturale, la temperatura nella fornace non è aumentata oltre i 1000 gradi. Già nell'antichità si notava che dallo stesso minerale si può ottenere più ferro e una migliore qualità se l'aria viene pompata artificialmente nella fornace con l'aiuto di soffietti. Le pellicce erano fatte di pelli, munite di museruole e messe in moto a mano. Con l'aiuto di ugelli e soffietti, l'aria grezza non riscaldata veniva iniettata nel forno, da cui derivava il nome dell'intero processo. Tuttavia, anche con questo metodo, la temperatura poteva salire solo a 1200 gradi e non più della metà del ferro in essa contenuto veniva estratta dal minerale.

Essendo un materiale ampiamente disponibile ed economico, il ferro penetrò molto presto in tutti i rami della produzione, nella vita quotidiana e negli affari militari e fece una rivoluzione in tutte le sfere della vita. Un'ascia di ferro e un aratro con un vomere di ferro consentivano di dominare l'agricoltura a quei popoli che prima erano stati completamente inaccessibili ad essa. Solo dopo la diffusione del ferro l'agricoltura divenne il ramo di produzione più importante tra la maggior parte dei popoli.

Il ferro dava all'artigiano strumenti di tale durezza e affilatura che né la pietra né il bronzo potevano resistere. Furono la base su cui altri mestieri iniziarono a svilupparsi rapidamente. Questi grandi cambiamenti mettono fine alla società primitiva. È stato sostituito da una società di classe più sviluppata.

Autore: Ryzhov KV

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Secondo gli esperti, nel prossimo futuro, molte operazioni di produzione saranno sottoposte all'automazione, il che implica un lavoro manuale monotono, ma il grosso problema per i creatori di robot è ancora la loro incapacità di gestire materiali flessibili di forma arbitraria. Gli ingegneri Siemens hanno trovato un modo per addestrare i robot a cucire i jeans trattando il tessuto con un composto speciale.

Dal 2018, esperimenti rilevanti sono stati condotti da Siemens e Levi's. Il problema dell'automazione in questo settore si è aggravato nel bel mezzo di una pandemia, quando le interruzioni nella logistica hanno privato i consumatori americani dell'opportunità di ricevere vestiti in quantità sufficienti da paesi in cui la produzione principale è stata tradizionalmente concentrata negli ultimi anni.

I bracci robotici sono difficili da lavorare su tessuti che possono avere spessori e trame diversi, oltre a cambiare costantemente forma durante il processo. Siemens ha iniziato i suoi esperimenti in questo settore con la creazione di robot in grado di lavorare tutti i tipi di materiali flessibili, compresi i fili più sottili per l'elettronica. Successivamente, si è capito che aveva senso pensare di automatizzare il processo di produzione dei jeans, poiché sono realizzati con un tessuto abbastanza denso e rigido. La capacità del mercato dell'abbigliamento raggiunge 1,52 trilioni di dollari all'anno, quindi gli investimenti nell'automazione possono giustificarsi almeno in una situazione in cui è necessario localizzare la produzione in paesi con un alto livello di salari per i lavoratori.

Siemens ha trovato un partner nella giovane azienda Sewbo, che propone l'utilizzo di una speciale impregnazione per il denim, che aumenta temporaneamente la rigidità del materiale. Questa modifica delle proprietà consente di semplificare la lavorazione del materiale da parte dei robot. La speciale composizione viene lavata via senza lasciare residui durante l'ulteriore lavaggio dei jeans. I pantaloni di questo tipo vengono comunque lavati durante il processo di produzione, quindi la tecnologia diventa leggermente più complicata.

L'implementazione di tali soluzioni ha anche un aspetto sociale, che nel caso della produzione di abbigliamento sarà difficile da livellare. Gli studi hanno dimostrato che la sostituzione dei lavoratori con i robot non ha l'effetto migliore sulla vita dei primi. I partecipanti ai test sui robot sviluppati da Siemens confermano che l'insoddisfazione del personale per i processi di automazione è stata talvolta espressa anche con minacce di violenza fisica.

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