Aço Damasceno Parte III – Fabricação

Bem no início a tecnologia de fabricar o ferro tinha um efeito pequeno nas culturas em que estava presente. Muito dos utensílios de ferro primitivos faziam essencialmente o mesmo que os de bronze ou cobre. Mas, quanto mais esse material era usado, mais os ferreiros aprendiam como melhorar suas propriedades. Com o tempo, três métodos de transformação de ferro em aço foram criados: aço ondulado e martelado (watered or pattern-welded steel), wootz e damasco verdadeiro.

Aço ondulado e martelado (watered or pattern-welded steel)

Aço martelado foi o método mais comum usado na antiga Europa, Japão e mais tarde nas Filipinas. Explicado de uma forma simples, pequenas barras de aço macio eram forjadas, juntando-as com aquecimento até altas temperaturas e martelando os pedaços ate soldá-los, repetindo esse processo por diversas vezes ate atingir tamanho e dureza suficientes. Dobrando e soldando os pedaços repetidas vezes aumenta-se a dureza do aço através de aumento no teor de carbono. Esse era um processo longo e tedioso e muitas pecas eram perdidas antes de ficarem prontas, por excesso de aquecimento e quebra. Camadas de aço macio e mole criados por esse processo são responsáveis pelo aspecto ondulado presente na superfície. Quando menor o numero de camadas, mais largas são as ondas. Algumas espadas japonesas possuem ate 36000 camadas, sendo muito difícil discerni-las a olho nu!  

Wootz

Costuma-se acreditar que a matéria prima original do aço damasceno é um tipo de minério procedente da Índia, conhecido como wootz. Na verdade a cidade de Damasco nunca foi uma grande produtora de aço e sim um grande centro de comercio do Oriente médio antigo. Portanto, a maior parte das lâminas que chegaram ao ocidente veio por esse caminho.

Também é importante citar que o wootz usado na fabricação do aço damasceno original não era fabricado a partir de dobras e martelamento, era na verdade um dos primeiros exemplos de aço de alto carbono homogêneos. Uma das qualidades do aço que os indianos fabricavam era que quanto mais alto o teor de carbono mais baixo é o ponto de fusão. Muitas culturas enfrentavam dificuldades na fabricação do aço devido a alta quantidade de calor necessário para chegar ao ponto de fusão. Para liquefazer o ferro completamente é necessário muito mais calor que os processos de aquecimentos da época conseguiam produzir. Os indianos colocavam o ferro bruto em cadinhos hermeticamente selados, junto com um tipo especial de carvão e aqueciam os mesmos em fortes fogueiras. Na medida em que o ferro absorvia o carbono dentro do ambiente selado, seu ponto de fusão ia baixando. Quanto menor seu ponto de fusão, mais carbono vai sendo absorvido, gerando um circulo vicioso que resultava em um aço de alto teor de carbono homogêneo e com relativamente boa qualidade. Dobra e martelamento para cementar o aço não eram necessários. Os padrões das laminas fabricadas a partir do wootz são causados pela grande quantidade de cementita na estrutura desse aço.

Damasco verdadeiro

O último método a ser descrito aqui é o damasco verdadeiro. O mais famoso e mal entendido método de produção, o Damasco ganhou sua fama na Europa e mundialmente devido às campanhas das Cruzadas. Existem muitas lendas em torno do famoso Aço Damasceno, todas relacionadas à sua fantástica flexibilidade e capacidade de ser afiada. Uma dessas lendas refere-se ao encontro entre Ricardo Coração de Leão e Saladin (a propósito, dizem que eles nunca se encontraram de verdade). De acordo com a lenda, Ricardo, querendo impressionar os Muçulmanos, cortou em dois uma grossa barra de ferro com um único golpe de sua larga espada. Saladin, ao invés de mostrar qualquer temor, arremessou um lenço de seda no ar e cortou o mesmo em pedaços com sua lamina de damasco. De acordo com outra lenda, uma lamina de damasco era tão flexível que um homem poderia, com uma mão em cada extremidade, curvá-la ao redor do corpo, e quando solta a lamina iria ficar reta novamente. Mas qual é a diferença entre a fabricação desse aço e a do aço martelado ou aço wootz?

O verdadeiro aço Damasceno, tradicionalmente fabricado na cidade de Damasco, era produzido da seguinte forma: Aço bruto de baixo carbono era martelado em laminas muito finas. Uma pilha dessas lâminas feita e mantida junta com arames. Em um cadinho, aço com alto teor de carbono era aquecido até derreter. As pilhas de laminas de aço com baixo carbono eram então mergulhadas no aço de alto carbono derretido. O aço frio então “sugava”, por ação de capilaridade entre as lâminas da pilha, o aço derretido. Com isso o aço das laminas era parcialmente fundido, soldando as laminas em uma massa sólida. Essa massa era “forjável” (por martelamento) por um curto espaço de tempo, sendo martelada para dar forma enquanto ainda estava quente.

Um grande problema de laminas fabricadas dessa forma é que elas não podem ser reaquecidas e reforjadas como o aço martelado e o aço wootz. Devido ao teor de ferro fundido, quando uma lamina de aço damasceno é reaquecida, uma batida com martelo faz com que ela se quebre em vários pedaços, como descobriram os ferreiros europeus quando tentaram reforjar algumas espadas trazidas pelos cruzados. Portanto, após o martelamento grosseiro feito ainda com o calor do ferro fundido, o único trabalho a fazer na lamina era retífica, afiação e polimento. Como esse trabalho final se dava por remoção de material, as camadas internas eram reveladas, criando padrões ondulados responsáveis pela confusão na identificação correta desses processos.

Três fatos são ainda dignos de nota com relação a esses processos:

Primeiro: no Damasco Verdadeiro o fio de corte não é uma aresta contínua e sim serrilhada. Os padrões ondulados na lamina eram causados por camadas moles e duras (baixo carbono e alto carbono) de metal. Com a afiação da lamina as camadas mais moles são retiradas mais facilmente que as mais duras, deixando um fio serrilhado microscópico. Esse fio corta materiais moles mais facilmente que um fio continuo, mas na tem boa resistência contra armaduras já que os pequenos dentes tendem a quebrar, cegando o fio rapidamente.

Segundo: o minério de ferro existente na região da cidade de Damasco possui um percentual de 7% de um mineral chamado Wolfram na idade média. Hoje chamamos esse mineral de Tungstênio e hoje ele é usado para fazer os melhores aços do mundo. Isso significa que os ferreiros da região de Damasco foram, sem saber, os primeiros a fabricar aços ligados.

Terceiro: Damasco Verdadeiro parou de ser produzido no século 14 quando o conquistador Tártaro Tamerlão (Timur) invadiu a cidade de Damasco e capturou todos os ferreiros de lá para trabalharem para seu exército. A cidade nunca mais se recuperou como centro metalúrgico depois disso.

 

Agora que você sabe um pouco mais sobre esses antigos processos metalúrgicos, preste mais atenção da próxima vez que você ver uma espada. Você pode se surpreender com o que verá.

Fontes:
http://www.tf.uni-kiel.de/matwis/amat/def_en/articles/road_to_damascus/sword_forum1.html 


http://www.tms.org/pubs/journals/JOM/9809/Verhoeven-9809.html


http://www.tf.uni-kiel.de/matwis/amat/def_en/articles/very_british/body_part1_damascene.html

Arte feita com chapas II

Os carros alemães com toda sua técnica que me desculpem, mas o design das "banheiras" americanas é imbatível. A briga entre as fábricas americanas para ver quem faz o melhor carro gerou verdadeiras obras de arte feita em chapas, como mostram as imagens abaixo:

1969 Ford Mustang Boss 429 - Raridade de $ 200.000,00

1969 Pontiac GTO Judge

1969 COPO Camaro

1968 Ford Mustang Shelby GT500

1970 Oldsmobile 442

1978 Pontiac Firebird Trans Am

1970 Chevy Chevelle LS6

 

Fonte: http://www.popularmechanics.com/cars/news/vintage-speed/10-surprising-facts-about-american-muscle-cars#slide-1 

 

 

 

O Aço Damasceno - Parte II - Fabricação

Fonte: Museu Ricardo Brennand, Recife, Pernambuco, Brasil

O processo de fabricação do aço damasceno é possível através da combinação de duas qualidades de aço, duro e macio. Isso é possível através de pacotes de laminas de aço compostos de camadas alternadas. 

Pacote de chapas de aço sendo forjadas com um martelo moderno

O processo de forjamento é então realizado em diversas etapas continuas de martelamento (forjamento) e dobra do pacote, onde as principais etapas são:

1. Aquecimento do pacote de chapas a altas temperaturas.
2. O pacote é martelado (forjado) repetidas vezes, reduzindo sua espessura e se tornando chato.
3. O pacote achatado e comprido é dividido em duas partes.
4. As duas metades sao colocadas uma sobre a outra e o processo se repete.

Repetindo os passos acima continuamente é possível obter o padrão alternado de camadas de aço duro e macio que é responsável pelas propriedades excepcionais do aço damasceno. Porém, o que parece simples na descrição acima exige não só trabalho pesado mas também habilidade do ferreiro e seus ajudantes. 

Durante o processo as camadas de aço precisam ser soldadas umas as outras na base de marteladas violentíssimas, do contrário o resultado não é satisfatório. Se a temperatura é baixa demais os materiais não se soldam o suficiente, se é muito alta o carbono da camada mais dura queima prejudicando o resultado. Por isso é necessária muita experiência para alcançar um bom resultado.

Peça que ilustra todas as etapas de fabricação de uma lamina de aço damasceno

Um outro efeito desse processo repetitivo de aquecimento e martelamento é o aumento do teor de carbono na liga, fazendo-a mais dura e mais capaz de manter um fio afiado. 

Existe muita confusão quando se trata do processo de fabricação do aço damasceno. Existem alguns outros processos que também produzem lâminas com padrões ondulados na superfície, mas que diferem do que se considera o damasceno verdadeiro. O processo descrito acima é o mais conhecido e usado atualmente. Também foi usado pelos ferreiros celtas da Europa central. Porém esse não é o único processo conhecido, o que causa confusão e ajuda a aumentar o mistério que ronda até hoje o processo de fabricação deste aço com propriedades fantásticas.

Aço Damasceno - PARTE III

O Aço Damasceno – Parte I

No principio, um dos problemas do forjamento de espadas e punhais era o fato de que o ferreiro precisava escolher entre fabricar uma espada com um aço duro e mais frágil, ou com um aço mais macio, mais difícil de quebrar, mas que se deformava muito facilmente. Uma lâmina com maior dureza preserva melhor o fio cortante, mas pode quebrar facilmente sob um forte impacto. Utilizando um aço mais macio a espada já não quebra tão facilmente, mas tem maior tendência a ficar marcada após uma batida mais forte. O desafio sempre foi combinar essas duas propriedades em uma só espada: alta resistência mecânica e dureza combinados com capacidade de absorver choques sem se deformar plasticamente.

“Aço Damasceno” ou “Aço de Damasco” é um termo usado desde a idade média pelas culturas ocidentais para designar um tipo especial de aço utilizado para a confecção de espadas. O Aço Damasceno é cercado por lendas e mitos, pois a ele é atribuído propriedades como altíssima resistência mecânica aliada a grande resiliência (capacidade de absorver energia sem quebrar ou deformar plasticamente). Durante as cruzadas os guerreiros europeus se depararam com a superioridade das espadas dos guerreiros de Alá, e as mesmas ganharam uma fama que resiste até os dias de hoje.

Guerreiros islâmicos

Uma das características mais marcantes de uma espada ou punhal feito com aço damasceno é o aspecto da lâmina, caracterizado por um padrão ondulado de linhas claras e escuras, como mostra a figura abaixo.

Padrão ondulado característico do aço damasceno

Os primeiros registros históricos de tentativas de combinar aços macios com aços duros  remontam a 2500 a.C. O aço damasceno teve seu auge de aperfeiçoamento por volta de 300 a.C. e sua fabricação ainda era realizada até 1700 d.C.

Muitas lendas rondam as propriedades das espadas damascenas, como por exemplo a capacidade de cortar um prego ao meio, ou cortar de uma vez só o cano de um fuzil, ou de cortar em dois pedaços um fio de cabelo ou um lenço de seda deixado cair contra o seu fio.

O segredo exato da fabricação das lâminas damascenas infelizmente se perdeu no tempo. Modernamente, pesquisas realizadas em fragmentos de lâminas preservadas do século 17demonstraram a presença de nanotubos e estruturas nanométricas lineares que comprovam as propriedades extraordinárias dessas lâminas! Como os antigos ferreiros da antiga Síria (Damasco é a sua capital) conseguiam obter essas propriedades continua até hoje um mistério.

Ferreiros de damasco (~1900)

As técnicas de forjamento para a fabricação de lâminas se pareciam mais com fórmulas mágicas, pois os verdadeiros fenômenos que ocorriam não eram conhecidos. Têmperas, cementações e adição de elementos de liga eram realizados de forma inconsciente. Rituais de magia e rezas acompanhavam a execução da espada, como os exemplos abaixo:

"...então, após martelar a lâmina até ficar reta e com fio, o ferreiro deve colocar e retirar várias vezes a lâmina dentro de um fogo de madeira de cedro, enquanto recita a prece do deus Baal, até o aço ficar avermelhado como o sol poente, como quando o sol se põe no deserto ao oeste, e depois com um movimento rápido fazer a lâmina penetrar seis vezes na parte mais carnuda das costas ou da coxa de um escravo, até a cor atingir um tom de púrpura. Então, caso a espada com uma só passada feita com o braço direito do Mestre Ferreiro separe a cabeça do escravo do corpo, sem riscos ou trincas, e a lâmina possa ser dobrada ao redor do corpo de um homem e voltar à forma original,então a espada pode ser considerada perfeita e colocada ao serviço do deus Baal."
Tradução da tradução do livro de S. Sass

Em uma saga nórdica consta a seguinte receita (a técnica aqui descrita parece absurda mas foi comprovada pelo Museum of English Rural Life, Reading eficaz como forma de adicionar nitrogênio ao aço. Ou seja, é uma nitretação feita dentro das galinhas!.. :)  :
"Tomar um pedaço de ferro e limar o mesmo até virar pó, após misturar com farinha e misturar na ração das galinhas. Após repetir o processo algumas vezes o pó deve ser novamente juntado das fezes das galinhas e ser usado para fabricar a espada. A espada fabricada assim é capaz de superar qualquer outra, sendo capaz de cortar o inimigo em dois, com armadura e tudo."
Tradução da tradução do trecho de R. Hummels

"Juntar caules e folhas de Verbena (planta medicinal) e triturar, filtrando o suco com um pano. Acrescente a mesma quantidade de urina de homem e um pouco do suco que sai de larvas de besouro quando amassados. Não aqueça o ferro excessivamente. Deixe-o resfriar até aparecerem manchas douradas e então mergulhe o aço na mistura. Se ficar muito azul quer dizer que ainda está mole."
Livro dos Alquimistas de Nuremberg, de 1532 ("Von Stahel und Eysen")

Detalhe de espada do século 16 forjada em aço damasceno

 Fontes:
http://www.arsmartialis.com/index.html?name=http://www.arsmartialis.com/technik/damast/damast1.html

http://de.wikipedia.org/wiki/Katana

http://www.tf.uni-kiel.de/matwis/amat/mw1_ge/kap_4/advanced/t4_1_3.html

http://archaeology.about.com/od/ancientweapons/a/damascus_steel.htm

http://archaeology.about.com/gi/o.htm?zi=1/XJ&zTi=1&sdn=archaeology&cdn=education&tm=50&f=00&su=p284.12.336.ip_&tt=2&bt=1&bts=0&zu=http%3A//www.tms.org/pubs/journals/JOM/9809/Verhoeven-9809.html

http://en.wikipedia.org/wiki/Damascus_steel


Aço Damasceno - PARTE II

Vídeo: fábrica de facas na Alemanha

Esta fábrica fica em Solingen, Alemanha, tradicionalmente conhecida pela tradição centenária de fabricação de facas e espadas. A fábrica mostrada abaixo é a Zwilling J. A. Henckels.

A Zwilling J. A. Henckels existe desde 1731, sendo uma das marcas mais tradicionais do mundo! A empresa tem uma página em português com muitas informações, inclusive sua história, AQUI.

A matéria-prima entra na fábrica em forma de bobina, que é então cortada em blanks individuais. Apesar do alto grau de automação, se passam três semanas desde o início da produção até a saída da faca pronta. São facas de alta qualidade, e o vídeo provavelmente não mostra algumas etapas confidenciais. A começar pela liga de aço inoxidável utilizada, que é um segredo da empresa.

As facas passam por processos especiais de tratamento térmico, tanto a baixíssimas quanto a altas temperaturas, com objetivo de conferir resistência a corrosão e tenacidade. Após o tratamento térmico qualquer distorção causada pelo calor é eliminada por um especialista, manualmente, com o uso de um martelo especial. Cada faca é inspecionada individualmente. Esse controle de qualidade não é possível ser feito por máquinas. 

Após isso os robôs assumem novamente, em etapas de retífica e polimento automatizado. O polimento e afiação final são feitos manualmente de novo, e a faca então é embalada e vai parar na cozinha de alguém.

Fonte: http://www.popsci.com/technology/article/2011-09/how-chefs-knife-made

Arte feita com chapas

Neste post não vou falar de problemas técnicos, soluções mirabolantes ou tendências da indústria. E quem disse que a conformação não combina com arte? Deem uma olhada nas fotos abaixo e tirem suas conclusões! Houve um tempo em que as peças de chapa eram conformadas em formas suaves e arredondadas, exuberância de curvas e efeitos visuais. Cá entre nós, os carros de hoje em dia, por mais aerodinâmicos e modernos que sejam, não possuem o charme das máquinas mostradas abaixo.

ARTE FEITA EM CHAPA!

Corvette da primeira geração, ano 1960

Corvettes enfileirados

Corvette Stingray conceito

Corvette Stingray conceito - vista traseira

Ford coupe Pristine de 1950

Corvette C3, com bagageiro externo, pneus e rodas especiais

Um Mustang sedento sendo abastecido

Camaro

Buick Electra 225 conversível

Buick Electra 225 conversível e seu incrível painel

Buick Electra 225 conversível e seu rádio exclusivo

Formação de Corvettes

Capô de um Stingray C2 conversível

Stingray C2

Chevrolet Bel Air Nomad de 1956

Chevrolet Bel Air Nomad de 1956

Chevrolet Bel Air Nomad 1957

Chevy-truck dos anos 60. Símbolo de uma era.

Buick Century 1958 coupe customizado

A "barbatana" do Buick 1958

Cara de brabo do Buick 1958

Stingray C2 conversível

Chevy Impala conversível

Corvette C3

Fonte: Popular Mechanics

Um pouco de história...

Conformação de metais é uma das mais antigas atividades humanas. É interessante citar que já se fazia conformação antes mesmo de se desenvolverem as técnicas para extrair os metais de minérios. De onde vinha então a matéria-prima? De meteoritos!

Meteorito metálico

Meteoritos metálicos tem uma composição semelhante à do aço, por isso as ferramentas fabricadas com eles possuíam propriedades superiores. Já se usavam meteoritos muito antes de se conseguir produzir o aço! Dá para imaginar o valor que um punhal ou uma espada tinham na idade do bronze!

Os antigos sumérios (6.000 a.C.) já faziam uso de meteoritos metálicos.


A palavra em sumério AN.VAR significa ferro celestial, ou ferro das estrelas. Um exemplo de ferramenta fabricada com aço de meteoritos é o punhal encontrado na tumba de Tutancamon, no egito.

Punhal de aço do Rei Tutancamon

Existem registros históricos semelhantes nas antigas Mesopotâmia, Egito, Afeganistão, América Central e Oriente Médio. Nesta época, o ferro meteorítico era considerado um material muito mais valioso que o Bronze, a Prata e o Ouro.

 

Os primeiros registros históricos da fabricação do ferro datam de 2000 a.C, na região da Anatólia (atual Turquia).

Atividade siderúrgica no Egito antigo.

O desenvolvimento de técnicas para fabricação de ligas metálicas, denominada siderurgia, representou uma revolução para as antigas sociedades. Para se ter uma ideia da importância, veja a passagem da bíblia:

„...terra em que comerás o pão sem escassez, e onde não te faltará coisa alguma; terra cujas pedras são ferro, e de cujos montes poderás cavar o minério.“

Deuteronômio 8:9 

 

Alto forno primitivo

Na Europa, a idade do ferro inicia-se por volta de 1200 a.C. Nessa época os processo utilizados não permitiam a obtenção de uma matéria prima de qualidade, contendo elevado grau de impurezas. 

A fabricação de ligas ferrosas na idade média era uma atividade que exigia muita experiência e cercada de mistérios. A técnica foi mantida em segredo por representarem uma vantagem estratégica nas guerras.

Siderurgia na idade média

O material produzido na época não podia ser utilizado diretamente após a fundição, sendo necessário reaquecer o metal e bater com um martelo, dando-se assim a forma desejada ao mesmo. Ou seja: conformando.

Forjamento de uma ferramenta na idade média

O primeiro processo de conformação a existir foi provavelmente o forjamento com martelo de um pedaço de metal maleável ou aquecido a altas temperaturas para torná-lo maleável. As técnicas usadas permitiam a confecção de foices, punhais, pregos, espadas, martelos, armaduras, etc. O forjador, ou ferreiro, era uma pessoa muito disputada, sendo que nas guerras eram poupados e mudavam de senhor volta e meia.

Espadas: uma das armas mais letais na idade média e cujos segredos de fabricação eram dominados pelos ferreiros

Durante séculos a conformação de metais continuou sendo um processo de fabricação artesanal. Somente após o desenvolvimento de materiais de melhor qualidade e máquinas para automatizar os processo (Revolução Industrial) é que começaram a surgir novos processos, até chegar no estágio em que estamos atualmente.