Глава 2 развитие технологии художественного литья (3)

Количество элементов разъемной литейной формы при ее изготовлениии определяется сложностью изделия и обязательным выполнением условия снятия каждой части формы с модели без разрушения отпечатка. Для многократно используемых форм это условие позволяет также удалить из нее отливку без разрушения элементов формы, «разобрав» ее. Например, изготовить такие непростые, широко распространенные изделия, как удила (рис. 108), можно в литейной форме, состоящей из четырех элементов. Подобная технология применяется иногда и сегодня при литье цепей в постоянные формы — кокили (рис. 109). Последовательность технологического процесса следующая. Сначала в разъемные формы, состоящие из двух полуформ, отливают отдельные звенья цепи и отделывают их. Затем цепь «сращивают»: два готовых звена устанавливают по краям разборного кокилья, в который после сборки и скрепления заливают металл для получения среднего соединяющего звена цепи. На рис. 109 в форму с одной стороны установлено не звено, а часть цепи после первого сращивания. Так, постепенно присоединяя все новые звенья, можно получить цепь любой длины.

Ориентация сохранившихся на звеньях удила заливов (рис. 108, а) — на различных звеньях они расположены на разных плоскостях — свидетельствует о том, что удила могли быть получены именно подобной технологией. Заливы на отливках (что-то подобное облою при штамповке) обычно образуются в плоскости разъема формы. Считают, что рассматриваемые удила отливали в каменные формы [25].

Рис. 108. Образцы бронзовых литых удил:
а — Сакского периода. VIII-VI вв. до н.э. Оз. Иссык-Куль [20]; б — Тагарской культуры. I тыс. до н.э. Москва, Государственный истории, музей [25]; в — черногоровского типа. Кон. Vlll-нач. VII вв. до н.э. Донецкая обл. [26]; г — Сев. Кавказа. V-IV вв. до н. э. [2]

Рис. 109. Конструкция постоянной (металлической) из четырех частей формы для отливки цепи (одна часть формы снята)

Рис. 110. Пооперационная схема изготовления бронзового скифского колпачка [25]: А — образец отливки; а — стержень из глины; б — окончательный вид стержня; е — глиняно-восковая модель; г — форма после выплавления воска

Интересно, что у разных племен существовали самобытные приемы изготовления таких изделий. Например, подробное исследование татарских удил⁹ (рис. 108, б) позволяет точно установить, что оба звена отливали одновременно, а форму изготавливали с использованием восковых моделей [25]. Последний прием сыграл важнейшую роль в развитии технологии художественного литья.

Усложнение конфигурации извлекаемой из формы твердой модели-образца требует увеличения числа элементов литейной формы. Появление дополнительных разъемов ее повышает трудоемкость отделки поверхности отливки в местах образования заливов. Использование моделей из воска, в принципе, позволяет изготовить неразъемную форму отливок любой сложности, так как такую модель можно не извлекать из формы — достаточно нагреть ее до температуры 100° С, чтобы модель расплавилась и воск вытек через литниковые или другие специальные каналы формы, освободив рабочую плоскость ее для заливки металла.

Рассмотрим несколько случаев получения древних изделий разной степени сложности, которые позволяют выявить дополнительные подробности технологического процесса, представляющие интерес для производства художественных отливок. На рис. 110 показана отливка — колпачок для конской сбруи, внешние контуры которой похожи на чашу, изображенную рис. 107, но без ножек. Легко видеть, что по такому образцу, как по модели, можно выполнить форму, состоящую, в отличие от чаши, не из трех, а четырех частей (по числу отверстий в колпачке). При изготовлении литейной формы, например из глины, придется убирать излишки материала с внутренней плоскости модели и заглаживать поверхность формы внутри окон. Затем общую глиняную оболочку, образованную вокруг модели, разрезают на четыре части по ребрам модели, что позволяет снять их без разрушения. Высушив эти части, можно собрать из них форму. Конечно, в местах разъема на отливке получаются заливы, которые придется удалять, если нужна гладкая поверхность. Еще сложнее из-за окон изготавливать по образцу колпачка стержень. Проще выполнить эту операцию до удаления частей формы с модели, когда окна се закрыты формой и внутренняя плоскость имеет простую конфигурацию, позволяющую извлечь стержень.

Специалисты-литейщики, изучавшие оригинал данной отливки в Харьковском университете, пришли к выводу, что изготовлена она по-другому [25]. По этой версии, формовщик лепил из глины стержень будущей отливки, но по размерам ее наружного контура без отверстий (рис. 110, а). Затем, возможно уже после подсушки, удалял (соскабливал) с поверхности слой материала, соответствующий толщине тела предполагаемой отливки, и пропиливал канавки для перемычек между отверстиями (рис. 110, б). После этого мастер заполнял ребра на стержне восковой массой и восстанавливал первоначальную форму стержня. На рис. 110, в левая сторона стержня разрезана по перемычке, а правая — по отверстию. Таким образом, получалась простая и прочная глиняно-восковая модель. По ней изготавливали литейную форму. На рис. 110, г представлена разъемная (с одним разъемом) форма после выплавления воска.

С нашей точки зрения, ее можно было выполнить неразъемной, так как восковую модель не извлекают из формы, а выплавляют. Как видим, в данном варианте, нет необходимости даже иметь модель изделия в виде оригинала. Правда, при изготовлении стержня и восковой модели мастер должен работать скорее в качестве скульптора, а не формовщика.

Чтобы получить пустотелую ажурную рукоятку бронзового кинжала в неразъемной форме, также нужно использовать восковую модель (рис. 111). Последовательность технологического процесса здесь аналогична предыдущему варианту [2]. Сначала изготавливают песчано-глинистый стержень с литниковой чашей. После сушки на нем формируют восковую модель кинжала с рукояткой. Затем выполняют формовку, видимо, в мягкой глине. Далее следуют обжиг формы (выплавление модели) и заливка металла в горячую форму. Материал стержня удаляют из рукоятки через верхние отверстия (остатки стержня сохранились в рукоятке).

Важная особенность этого варианта заключается в использовании медной проволоки для фиксации положения консольного стержня в форме после выплавления модели. В крупных стержнях этот элемент развивается в каркас, который одновременно увеличивает жесткость и прочность стержня. При отделке отливки концы проволоки-каркаса удаляют с наружной поверхности и, если необходимо, это место чеканят, паяют, шлифуют и т. д. В ряде случаев такой каркас увеличивает прочность пустотелых тонкостенных изделий, что особенно важно для крупных отливок. По существу такой прием является ранним вариантом армирования отливок.

Возможность соединение частей металлических изделий методом литья была освоена достаточно давно. Ее использовали наряду с кузнечными и механическими способами, в тех случаях, когда для получения монолитного изделия требовалась слишком сложная форма. Причем сложность определялась не только конфигурацией изделия, но и его габаритами.

Рис. 111. Технология изготовления литого бронзового кинжала. Нач. I тысячелетия до н.э. Грузия [2]: а — верхняя часть полой рукоятки с литником; б — эскиз литейной формы

В этой связи можно отметить такие отливки из скифских курганов, как бронзовые котлы для приготовления пищи (см. рис. 36). В одном из вариантов видно, что ручка и корпус котла изготавливались не одновременно — вероятно, в литейную форму котла закладывали предварительно отлитые ручки. На рис. 112 показаны типы соединения методом литья корпуса и ножки котла. В первом примере (рис. 112, а) на готовый корпус 1 заливали ножку 2. Во втором (рис. 112, б) — отдельно отливали корпус 1 и ножку котла 2, а затем соединяли их наплавкой 3. Анализируя технологический процесс изготовления цельнолитых котлов (были и такие), специалисты пришли к выводу, что при выполнении части литейной формы, обрамляющей внутреннюю поверхность, мастера применяли шаблон с вертикальной осью вращения [25]. Этот прием впоследствии широко использовали для литья крупных колоколов. Другим примером древнего армированного литья могут служить мечи и кинжалы со сложными фигурными рукоятками [2]. Уже в эпоху ранней и средней бронзы на Кавказе (конец III—II тысячелетие до н.э.) изготавливали кованые клинки, на которые затем «наливали» фигурные рукоятки. Восковую модель рукоятки лепили на готовом клинке и выплавляли ее после формовки в глине. Для увеличения прочности соединения в клинке, на месте рукоятки делали зазубрины, позже пробивали отверстия. Вначале клинок и рукоятка были из сплавов на основе меди, позднее (конец II—начало I тысячелетия до н.э.), когда широко стали использовать железо в изделиях с очень сложной рукояткой, она осталась бронзовой, а клинок стали делать железным.

_____________

⁹ Культура получила название по о-ву Тагарский. Изделия, относящиеся к этой эпохе, были распространены по всей Сибири, а также встречались на Дальнем Востоке и в европейской части СНГ.