Cosas del progreso, Parte 3: Tungsteno

Tony Morley destaca la importancia del tungsteno, un metal que considera ha tenido más impacto que cualquier otro en los procesos generales de manufacturas alrededor del mundo.

Por Tony Morley

Primero aislado como un metal en 1783, el tungsteno tuvo un impacto sustancial sobre el progreso humano. Desde 1904, el tungsteno ha aportado un medio metálico para la luz incandescente. Tan grande ha sido la ventaja de utilizar el tungsteno en los focos eléctricos que el metal recién ahora está dejando de ser utilizado a nivel global y siendo reemplazado con soluciones más eficientes de iluminación. El valor de la iluminación barata y limpia difícilmente puede exagerarse. En 1900, cuatro años antes de la llegada de la iluminación con tungsteno, el costo de un millón de horas lumen de luz artificial circundaba alrededor de los $285 (en dinero de hoy). Para mediados de los 2000, el costo había caído a menos de $3. Las propiedades únicas del tungsteno hacen este metal de una inmensa aplicación práctica, tanto como una herramienta y como un material incorporado.

El tungsteno (o wolframio —por eso su símbolo químico es “W”) tiene un punto de fusión sorprendentemente alto de 3414°C (6177°F). También es extremadamente denso. Estas propiedades le han permitido al tungsteno ser desplegado en un amplio rango de usos industriales y comerciales de alto desempeño incluyendo la industria aeroespacial, equipos de laboratorio y de las fuerzas armadas.

Los injertos reforzados con carbono de tungsteno (un compuesto químico que contiene partes iguales de tungsteno y de átomos de carbono) son esenciales para los trabajos rotarios y de percusión de perforación y trituración, ayudando así a proveerle a la civilización humana con petróleo, gas y metales y minerales extraídos. Sin embargo, tal vez el servicio más crítico que el tungsteno provee tiene que ver con las herramientas de maquinaria.

La historia de los productos manufacturados es la historia de las máquinas y la búsqueda de métodos más precisos y eficientes de producción.

Los humanos desde hace mucho han sido capaces de lograr adelantos en las matemáticas y la ingeniería teórica. Desafortunadamente, carecíamos de la capacidad de llevar muchos de nuestros conceptos adelantados hacia la realidad. La era de las máquinas con precisión empezó realmente en 1776, cuando el industrialista inglés John Wilkinson ayudó a James Watt a desarrollar el cilindro del motor a vapor. Wilkinson poseía un conocimiento sin igual en la producción de productos de hierro —especialmente de los cañones. Utilizando una herramienta para cortar el hierro, Wilkinson fue capaz de hacer una cavidad de cilindro a partir de un enorme bloque de hierro con tal precisión que fue capaz de evitar el escape de vapor del pistón del motor. Esto le permitió a Watt aumentar considerablemente la eficiencia de su motor a vapor, ayudando así a dar inicio a la Revolución Industrial.

Conforme la Revolución Industrial avanzaba, también lo hacía la habilidad humana de producir hierro, acero y otros metales y aleaciones fuertes que eran todavía más fuertes y más resistentes. Estos avances proveyeron tanto una oportunidad como un reto técnico. Los materiales más duros y abrasivos, así como los métodos de producción y de corte más rápidos, requerían de herramientas de maquinaria de máxima dureza, fortaleza y durabilidad. Los primeros compuestos de carbono de tungsteno fueron desarrollados con esa finalidad para fines de 1800s y continuaron siendo refinados hasta los siglos 20 y 21. Las herramientas de carbono de tungsteno permiten que se realicen cortes más rápidos de materiales más duros con un reemplazamiento reducido de las herramientas, con menores tiempo de descanso y costos asociados.

Las herramientas de carbono de tungsteno y los injertos en herramientas de este material son creados al combinar el carbono de tungsteno finamente pulverizado y (muchas veces) el cobalto con un pegamento orgánico propietario, y luego finalizado mediante un proceso de sinterización —un proceso de curado del carbono de tungsteno y del polvo de cobalto a una temperatura alta durante un tiempo largo. Las herramientas modernas de carbono de tungsteno se realizan mediante la compactación, bajo una enorme presión, del tungsteno, el cobalto y otros materiales de rastreo. Las formas de cortar compactadas luego son calentadas a tal temperatura que incineran el pegamento orgánico, quedando atrás una herramienta de corte sumamente dura. Luego de utilizar un disco diamantado para obtener las dimensiones adecuadas, las herramientas de corte acabadas son utilizadas en los cortes y las manufacturas de alta velocidad en las partes de alto desempeño de las fábricas y laboratorios alrededor del mundo.

Cuando son combinadas con el Control Numérico Computarizado (esto es, CNC, el control automatizado de las herramientas de maquinaria tales como los taladros, las herramientas de perforación y torneado), los injertos de corte de carbono de tungsteno forman la base mecánica de casi toda la manufactura de precisión del mundo —desde los motores de combustión interna hasta los motores de los vehículos eléctricos, desde los equipos para aterrizar aviones hasta las turbinas eléctricas que potencian nuestra civilización. De hecho, ningún otro metal ha tenido mayor impacto en los procesos generales de manufacturas. Hoy, las herramientas de corte de carbono de tungsteno son usadas en la manufactura avanzada de metales en cada país desarrollado del mundo. Los sistemas más precisos de CNC pueden regularmente reproducir partes con requisitos de tolerancia de precisión de tan solo +/- 2 micrones o 0,000001 pulgadas. Mientras que el tungsteno puede que no haya dado inicio a la era de la fabricación de máquinas de precisión, si ayudó a que la era de las manufacturas llegue a su clímax.

Este artículo fue publicado originalmente en HumanProgress.org (EE.UU.) el 8 de noviembre de 2019.