Глава 2 развитие технологии художественного литья (1)

При всей кажущейся простоте изготовление открытой песчано-глинистой формы требует немалых навыков и опыта. Кроме перечисленных выше операций, обусловливающих качество отливок, есть и некоторые особенности. Так, верхняя плоскость формы должна быть горизонтальной. В противном случае отливка будет иметь разную толщину, так как уровень металла в форме после заливки устанавливается строго горизонтально. При этом форма не будет заполнена металлом полностью, а полученная отливка, хотя и воспроизведет ее гравюру, будет отличаться размерами и массой от необходимой. Кроме того, на размеры отливки влияет необходимость операции «расталкивания модели» перед ее извлечением из формы, чтобы гарантировать сохранность отпечатка.

Рис. 98. Схема изготовления открытой формы в почве: а — осаживание модели; б — отделка верхней поверхности формы; в — извлечение модели

Все выше отмеченное создавало трудности получения отливок стабильных формы, размеров и массы, например, наконечников копий, стрел и некоторых орудий. Проблема усугублялась тем, что эти изделия относились, как сейчас пишут, к изделиям массового производства. Неудивительно, что впоследствии была создана многократно используемая литейная форма, по отпечатку которой можно последовательно получать несколько отливок с одинаковыми геометрическими параметрами. Материалом для таких форм могли служить обожженная глина или камень. На рис. 100, а показан пример такой открытой каменной формы для отливки бронзового ножа. Она позволяет получать изделие постоянных конфигураций, а также размеров и массы при условии строго горизонтального расположения ее при заливке.

Однако эта задача может быть решена иначе. Каменная или глиняная форма благодаря высокой прочности транспортабельна. Ее можно поднимать, размещать в удобном месте, поворачивать, извлекать из нее отливки. В случае изготовления для формы плоской крышки из того же материала получается закрытая разъемная форма из двух половинок (рис. 100, в). Ее уже необязательно заливать в горизонтальном положении — связав половинки формы или зарыв ее в землю, чтобы они не расходились, можно подавать металл в нее с любого торца через специальные литниковые каналы, размещенные в плоскости разъема формы. Появилась возможность улучшить положение отливки в форме при заливке, выбрать наиболее целесообразное место подвода металла. Все это повысило качество изделия. Конечно, перечисленные преимущества относятся к случаю использования формы небольших размеров, удобных для выполнения ручных манипуляций с ней. Перекрыть сверху плоской крышкой-полуформой из камня или глины можно и стационарную разовую форму, расположенную в почве, но этот прием ограничивает возможность изменения положения отливки при заливке, как в переносной форме.

Рис. 99. Семья из трех человек. Свинец. Каппадокия, Турция. 2500 г. до н. э. Париж, Лувр [15]

Рис. 100. Каменные литейные формы и отливки: а — открытая каменная форма для ножа; б — бронзовый литой нож по Эберту. V-III тысячелетие до н.э. Троя; в — закрытая двухгнездовая форма для пальстабов⁵. Нач. I тысячелетия. Киргизия [20]

Кроме того, в форме, состоящей из двух полуформ, можно было изготовлять не только плоские отливки с односторонним рельефом, но и имеющие фигурный профиль с двух сторон. Правда, при сборке такой формы необходимо предусмотреть какой-то способ центрирования двух половинок, чтобы не было «перекоса» отливки (смещения ее частей относительно одна другой). Глиняные формы подобной конструкции можно было изготовлять по модели (формовать). В каменных формах приходилось вырезать необходимый профиль, что более трудоемко и сложно, особенно если отливка имела двусторонний рельеф. Следовательно, в каменных формах целесообразней изготавливать отливки менее сложной конфигурации, зато эти формы обладают большей стойкостью.

Как видим, идея литья в постоянные формы и ее реализация зародились в глубокой древности. Однако из-за отмеченных ограничений широкое использование способа началось через тысячелетия, когда материалами для форм стали сплавы на основе железа. Это позволило увеличить их стойкость, существенно улучшить конструкцию и способы изготовления. Сейчас металлические формы являются основным инструментом для получения отливок из низкотемпературных цветных сплавов (на основе цинка, алюминия и др.).

На рис. 101 показана половинка многоместной разъемной формы для некоторых украшений. О наличии второй половины свидетельствует то, что два отпечатка внизу справа, в отличие от других, не имеют литниковых каналов для заливки. Они, видимо, размещены во второй половине формы. Типичные объемные отливки, полученные в разъемных закрытых формах, показаны на рис. 68, б, в, 70—76. Даже бронзовое удило (рис. 69) получено в закрытых формах. Если приглядеться, то можно заметить на плоской поверхности фигурных отливок небольшие выступы, которые, видимо, служили для крепления металлических частей удила к кожаным элементам сбруи.

Следующим важнейшим элементом конструкции литейных форм, позволившим расширить ассортимент отливок и приблизить их конфигурацию к готовому изделию, стал литейный стержень. Назначение этого элемента может быть достаточно многообразным. На рис. 102 показаны две конфигурации медных топоров и типы каменных форм, в которых могли быть получены такие литые изделия. Подобные формы из глины и даже красной меди хранятся в Зугдийском музее (Грузия) и Эрмитаже [22]. Наличие плоской поверхности у топоров (рис. 102, 2а) позволяет получать его в разъемной (из двух половинок), но открытой форме (рис. 102, 26). Заливать металл в форму можно сверху непосредственно в рабочую плоскость. Для получения топора иной формы (рис. 102, 1а) требуется закрытая разъемная форма (рис. 102, 16). В обоих случаях стержень, устанавливаемый в форму, формирует отверстие для рукоятки орудия. Такое отверстие, полученное в отливках, в отличие от круглого, получаемого в древних орудиях сверлением, может иметь более целесообразную овальную форму.

Уже на основе этих примеров можно сформулировать некоторые требования к свойствам литейного стержня:

• он должен иметь определенную прочность, чтобы его можно было переносить и устанавливать в форму;

• он не должен быть слишком прочным, чтобы его можно было удалить из отливки без ее разрушения (лучше разрушить стержень). Следовательно, даже в постоянных формах часто целесообразно использовать разовый разрушаемый стержень. Кроме того, например, каменный неподатливый стержень может явиться причиной возникновения трещины в отливках из-за усадки металла при затвердевании и охлаждении.

Простые стержни можно было изготовлять из глины. В России литейные стержни долго называли «шишками». Возможно, древние люди использовали в качестве круглых литейных стержней сосновые или кедровые шишки.

_____________

⁵ Пальстаб — топор, распространенный на территории Западной Европы в бронзовом веке.