книги / Технология художественного литья
..pdfДля увеличения прочности формы вокруг нее делают прочную кирпичную кладку.
Выплавка восковой модели
Печь разжигают, и приступают к сушке формы. При сушке формы воск стекает по особым каналам, проделан ным в нижней ее части, и собирается в ведра. На 1 кг вы топленного воска берется 12-14 кг бронзы, подлежащей расплавлению, то есть определяется вес шихты.
Прокаливание формы
После сушки в течение 1,5-2 суток при температуре 200 °С, когда весь воск вытопится, температуру нагрева формы постепенно повышают до 900-950 °С и продолжа ют вести прокаливание формы при этой температуре еще 12-18 часов - до тех пор, пока пламя, вылетающее из фор мы, не станет белым. Белое пламя свидетельствует о том, что все остатки скоксовавшегося воска выгорели и форма готова к заливке (рис. 5).
Рис. 5. Форма получения с использованием восковой модели. Фрагмент вертикального разреза: 1 - каркас стержня;
2 - стержень; 3 - полость формы; 4 - глиняная часть формы; 5 - кладка из кирпича сырца; 6 - стальные обручи; 7 - прочная кирпичная кладка
К моменту заливки металл должен быть расплавлен до надлежащей степени, после чего форму заполняют расплавом.
4.2. Кусковая формовка с глиняной рубашкой
Процесс восковой формовки, часто называемой «италь янским» способом, можно значительно упростить, если отка заться от восковой модели и перейти к кусковой формовке с глиняной рубашкой. Разница в данном случае будет заклю чаться в том, что вместо гипсовой формы готовится сразу глиняная форма из отдельных кусков или кусковых стерж ней - отливка в стержнях.
Порядок работ при этом по существу ничем не отли чается от изготовления гипсовых кусков: так же расчерчи вается мастером вся поверхность модели и намечаются гра ницы отдельных кусков, после чего приступают к их лепке из тонкой и тощей формовочной глины толщиной 40-50 мм. Последнюю наносят на модель, уплотняя ее руками. Закон чив лепку первого куска и обрезав его согласно намеченно му контуру, формовщик снимает кусок с модели, отделыва ет его, подсушивает над жаровней, после чего, припылив кусок ликоподием, ставит на место. Таким же образом гото вятся и остальные куски. Затем несколько соседних кусков (5-6) припыливаются ликоподием и покрываются слоем жирной глины, образующей кожух-раковину; последняя, как и в гипсовой форме для получения восковой модели, не связывает куски в одно целое, а служит для них как бы скреплением. Когда изготовление раковины закончится, ее снимают с формы и подсушивают. Для того чтобы сделать
раковину прочнее, на ее наружную поверхность слой за слоем наносят кистью гипс (в виде жидкого теста), пока не образуется слой толщиной 50-75 мм (рис. 6).
Рис. 6. Кусковая форма (фрагмент): 1 - каркас стержня; 2 - стержень; 3 - полость формы; 4 - внутренний слой формы;
5 —наружный слой формы (кожух-раковина); 6 - уплотняющий гипсовый слой
После окончания указанных работ по изготовлению раковин мы будем иметь модель, покрытую оболочкой, состоящей из двух частей: внутренней, непосредственно примыкающей к модели, и наружной, играющей роль опоки. Раковины снимаются одна за другой, и в них про резаются литниковые и вентиляционные каналы. Затем с модели удаляются отдельные куски формы, которые ук ладываются в соответствующих местах раковин и прочно прикрепляются к ним при помощи шпилек; поверхность формы исправляют и отделывают.
После этого убирают гипсовую модель. На кирпич ный постамент устанавливают железный каркас, имеющий уменьшенные очертания статуи. Вокруг каркаса собира
ют форму из кусков, и на ее внутреннюю поверхность наносят глиняную рубашку из жирной глины толщи ной, равной толщине тела отливки. Сверху куски скреп ляют кожухом. Форму подсушивают горячим воздухом, отдельные раковины связывают друг с другом проволокой. Внутреннюю полость формы между рубашкой и каркасом
заливают стержневой массой. Последняя состоит из смеси гипса с мелкоистолченным просеянным огнеупорным кир пичом, разведенной водой до тестообразной консистенции. Через 3-4 часа, когда стержневая масса затвердеет, форму разбирают, стержень просушивают, исправляют и отделы вают. Одновременно с этим из разобранных частей формы удаляют глиняную рубашку, после чего их еще раз просу шивают, исправляют, собирают вокруг отделанного стержня и производят заливку формы.
Кусковой способ формовки проще и дешевле так на зываемого «итальянского» способа с восковой моделью, но он имеет ряд крупных недостатков. Во-первых, глиняный отпечаток с гипсовой модели на кусках не может быть
втакой же степени точным и отчетливым, как отпечаток
свосковой модели, так как последняя наиболее совершен но передает замысел художника, а глиняная форма не может быть изменена сколько-нибудь значительно. Во-вторых, при отсутствии восковой модели форма состоит из большого количества отдельных кусков, между которыми могут об разовываться заливы; вследствие этого в значительной мере увеличиваются работы по очистке и чеканке статуи. Про должительность последней технологической операции мож но проиллюстрировать следующим примером. Чеканка под робностей костюма, в особенности узоры на парче (статуя императрицы Анны с арапчонком, 1732-1741 годы, Карло Бартоломео Растрелли), отличается удивительной тщатель ностью отделки; на эту работу чеканщики, взятые из разных ведомств Москвы и Петербурга, потратили около трех лет
[13, с. 65].
Кроме того, возможные сдвиги отдельных кусков (при сборке формы) и производство работ по очистке заливов могут испортить общие очертания и поверхность отливки.
С литьем пушек возросла социальная и общественная роль литейщика. Произошло это после изобретения пороха и появления огнестрельного оружия. Первые орудия пред ставляли собой гладкоствольные трубки с глухой казенной частью, в которой имелось затравочное отверстие. Заряжа ли их с дульной части. Такая конструкция просуществова ла почти до второй половины XIX века.
Техника литья к моменту появления огнестрельного оружия получила достаточное развитие: этому способство вало изготовление крупных колоколов. Литейщики быстро поняли, что хорошо звучащая, но хрупкая «колокольная бронза» мало подходит для изготовления пушек. Традици онная пушечная бронза содержит в два раза меньше олова, чем колокольная, что делает ее существенно пластичнее, то есть более пригодной для эксплуатации при ударных на грузках.
Именно массовое литье пушек положило начало соз данию первых крупных литейных предприятий, - органи зации специального технологического процесса, а также классификации пушек. Формовка пушек, установившаяся в четырнадцатом веке, - так называемая «медленная фор мовка», по аналогии с производством колоколов, - исполь зовалась сравнительно долго. В ее основу был положен древний способ изготовления колоколов по шаблону с го ризонтальной осью вращения (по Теофилу ).
В первую очередь готовили глиняную модель корпуса пушки. На деревянный сердечник слегка конической формы накладывали соломенный жгут, повторяя приблизительно
* Теофил - автор трактата «Заметки о разных искусствах».
аналогичной той, которую использовали в последних сло ях модели. Каждый слой просушивали на воздухе. В даль нейшем на них наносили слои из густой глины до тех пор, пока не получали кожух толщиной от 175 до 300 мм (в за висимости от величины пушки). Потом извлекали модели цапф, а образовавшиеся отверстия заделывали глиной. Сверху на кожух для прочности накладывали железные обручи, продольные полосы (рис. 7, д) и снова железные обручи (рис. 7, е). Места пересечения поперечных и про дольных бандажей скрепляли проволокой. После этого форму просушивали на козлах, разжигая под ней огонь (рис. 7, е). Высушенную форму снимали с козел, выбивали из модели сердечник, который тянул за собой соломенный жгут. Жгут разматывался, вследствие чего сердечник мож но было легко извлечь из модели.
Форму с оставшейся в ней глиняной рубашкой модели ставили вертикально в яму на железные подкладки и разво дили огонь внутри ствола, чтобы растопить разделительный слой между кожухом (формой) и рубашкой модели, а также выплавить восковые модели ручек и украшений.
Оставшаяся глиняная рубашка модели от прогрева становилась хрупкой, и ее легко можно было удалить. Чтобы облегчить удаление рубашки, особенно из форм пушек малых калибров, на рубашке при изготовлении мо дели вырезали по винтовой линии пазик глубиной до со ломенного жгута. Затем пазик заливали канифолью или смолой. Таким образом, после удаления (разрушения) глиняной модели оставалась литейная форма для ствола пушки с отпечатками на внутренней поверхности всех украшений и надписей. Стержень для формы пушки изго тавливали так же, как и модель, с той разницей, что сер дечником служил железный прут, вместо соломенного
жгута брали пеньковую веревку, а шаблон, по которому вытачивали стержень, имел конфигурацию внутреннего канала пушки.
Затем литейную форму собирали: устанавливали внутри стержень, раскрепляя его специальными приспо соблениямижеребейками, прикрепляли к форме ствола форму для казенной части. Продольный разрез формы по казан на рис. 7, а. Собранную форму ставили вертикально в заливочную яму казенной частью вниз. Пространство во круг формы забивали сухой землей и на ней делали литни ковую чашу, из которой металл поступал в форму. Заливку форм, как и всех других крупных отливок, выполняли не посредственно из печи по каналам в полу литейной.
Так отливали бронзовые пушки в западноевропей ских государствах и Московской Руси. Только под руково дством А. Чохова на Пушечном дворе было отлито около полутора десятков крупных стенобитных пушек, не считая короткоствольных мортир для стрельбы с крутой траекто рией и пушек малого калибра.
4.4. Т е х н о л о г и я л и т ь я к о л о к о л о в
Литье колоколов - достаточно древнее производство, развитие которого способствовало совершенствованию ли тейной технологии вообще и приемов получения художест венных отливок в частности. Первоначально колокола использовались в религиозных целях, постепенно они втор гались во все более широкие сферы жизни. Становление технологического процесса изготовления колоколов сопро вождалось увеличением их размеров и совершенствованием формы: от бочкообразной до тюльпанообразной. Современ-
ные исследователи выделяют три типа колоколов: западно европейский, русский и восточно-азиатский.
Звуковой спектр колокола современной тюльпанооб разной формы представляет собой сложное сочетание гармо нических и негармонических обертонов. Колокол, имеющий тюльпанообразную форму, дает при ударе три наиболее ин тенсивных тона, не считая других обертонов. Основной тон возникает в месте удара, в рай оне максимальной толщины его стенки т (рис. 8), второй
всередине колокола, третий-
вверхней части. Считается, что благозвучный колокол должен иметь в районе нижнего диа метра основной, наиболее низ
кий тон, в районе верхнего диаметра - октаву и в сере дине - большую или малую терцию или же чистую кварту. Только в этом случае они скла дываются в гармонический ак корд. Такая форма колокола бы
ла найдена в XIII-XV вв. Приближенно можно считать, что два колокола из идентичного материала при одина ковых технологии изготовления и форме звучат в тон (через октаву), если один по диаметру вдвое меньше дру гого и весит в 7-8 раз меньше. Меньший колокол имеет более высокий тон.
Если небольшой колокол мог располагаться на фасаде церкви, то более крупные колокола стали размещать по не сколько штук на колокольнях или в звонницах. Колокольни представляют собой многогранную или округлую башню
(нередко ярусную), внутри которой подвешены колокола; звук при этом распространяется через слуховые проемы - окна. Звонница - это стена с проемами для подвески ко локолов.
В русских колокольных звонах, аналогично певческим традициям, преобладает трехголосая структура; отсюда про изошел термин «трезвон». Самые большие колокола, низко звучащие, задают темп звонам. Средние колокола исполняют основной рисунок звона. Самые маленькие колокола, «зазвонные», составляют подголосок средним колоколам.
Мелкие бронзовые колокольчики и колокола могли отливать в формах из двух глиняных (каменных) полуформ со стержнем или в формах из трех частей. С VI в. изготов ление колоколов постепенно сосредотачивается в мона стырях. Первое подробное описание литья колоколов оста вил в своем трактате «Записки о разных искусствах» монах Теофил, живший на рубеже XI-XII вв. В этой технологии предполагается тщательное соблюдение формы колокола, симметричности толщины стенки и т.д., что определяет качество звучания.
Основные этапы процесса изготовления такой литей ной формы следующие. На деревянном шпинделе, вра щающемся в гнездах вокруг горизонтальной оси (рис. 9), из сырой глины при помощи шаблона изготавливали стер жень, соответствующий профилю внутренней поверхности колокола. Глину наносили постепенно, слоями. После про сушки поверхность стержня покрывали слоем сала, сме шанного с древесным углем, такой толщины, которую должны были иметь стенки колокола. Надписи и укра шения вырезали на поверхности слоя сала, поэтому они получались на отливке в виде углублений.