Текст книги "Технология декоративно-прикладного искусства. Основы дизайна. Художественное литье. Учебное пособие"

Раздел III
Классификация художественных отливок

В умелых руках

лучший клад – ремесло,

чем с ним в целом мире

сравниться б могло?

Фирдоуси

Глава 3
Художественные отливки по сплавам

При художественном литье металлы в чистом виде практически никогда не применяют, так как их свойства не соответствуют требованиям, предъявляемым к отливкам. При соединении двух и более элементов в определенных пропорциях получаются сплавы. Они бывают нескольких разновидностей: цветные (медь, олово, алюминий, свинец, цинк, магний, титан и т. д.); черные сплавы (чугун и сталь). Наибольшее распространение получили медные сплавы в производстве монументальных отливок, а серый литейный чугун – при отливке малых форм.

У всех металлов и сплавов имеются определенные механические, технологические и физические свойства. Немного подробнее о каждом из них.

Механические свойства – это прочность сплава, твердость, пластичность, вязкость, упругость.

К технологическим относятся литейные свойства сплавов, их свариваемость и способность к обработке резанием.

Физическими свойствами являются температура плавления сплава, цвет, плотность, расширение при нагревании, магнитные свойства, электро– и теплопроводность.

Также у сплавов есть литейные свойства. К ним относятся такие, как: жидкотекучесть, ликвация и усадка. Ниже приводятся объяснения по каждому свойству.

Жидкотекучесть – качество заполнения металлом литейной формы. Когда мы изготовляем ажурную художественную отливку со сложной поверхностью, хорошая жидкотекучесть просто необходима. Химический состав сплава и температура заливки – показатели жидкотекучести. У чугуна она увеличивается при повышении содержания кремния, фосфора и углерода, а сера и марганец понижают жидкотекучесть. Существует специальная литейная форма со спиралевидным каналом, при помощи которой и определяют жидкотекучесть.

Залитый в форму сплав при охлаждении теряет объем. Это называется усадкой, которая бывает объемной и линейной. Если в отливках возникает внутренние напряжения, вызывающие трещины, пористость, усадочные раковины, то причиной этому стала усадка.

Она также негативно влияет на объем и размеры изготовляемых отливок.

При кристаллизации сплава возникает неоднородность химического состава – это ликвация, которая наиболее выражена в массивных сечениях изделия.

Употребляемые литейные сплавы. Теперь нам необходимо подробнее остановиться на рассмотрении сплавов, применяемых при художественном литье. Как уже говорилось выше, их несколько.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Первые изделия из рудного металла – медные трубочки в качестве украшений, завязки для одежды относятся к VI тыс. до н. э. и найдены в Турции в 1962 году. Из меди были изготовлены первые металлические предметы для хозяйства, но все же чаще делали из нее украшения.

Человек, обтесывавший камень, нашел способ холодной обработки металлов: меди, золота и метеоритного железа. Правда, возможность плавить металлы и сплавлять один металл с другим и, следовательно, широчайший диапазон их свойств до времени оставались для него скрыты.

Начало веку меди положило освоение людьми техники горячей ковки и литья, которому много способствовало распространение гончарного производства. Египтян интересовала преимущественно красота их гончарных изделий. Между тем примерно в IV тыс. до н. э. они сделали открытие, имевшее необычайно важное значение для прогресса человечества. Речь идет об умении выплавлять блестящий металл из невзрачных природных минералов.

Печи и керамические формы для отливки дали возможность взяться за опыты с медью уже всерьез. Произошло это на Ближнем Востоке примерно в IV тыс. до н. э, в Европе и Китае во II–III тыс. до н. э, а в Перу только в начале I тыс. до н. э. Например, ирокезы, возможно, – по мнению ученых, – куски металла меди считали камнем, но только мягким, поддающимся обработке и называли медь «красным камнем».

Открыв свойства огня, человек подчинил себе стихию, которая, как писал Август Вильгельм Шлегель (1767–1845), «заложила фундамент для каждого творения культуры, о чем столь выразительно повествует сказание о Прометее». Покорение огня, осененное фигурой Прометея, превратилось в сознании людей в, своего рода, бракосочетание мужской силы и любви, которое олицетворяли бог-кузнец Гефест и богиня любви Афродита, легендарные образы демонической мощи и великой гармонии.

В конце XIX века французский химик Пьер Бертло, используя химический анализ, доказал, что древнейшие металлические орудия сделаны не из бронзы, как полагали в то время, а из меди. Химик помог археологам открыть новую, неизвестную до него в истории человечества эпоху – медный век, предшествовавший бронзовому [50]. Те примерно 1500 лет, пока медь, которую еще не сплавляли с оловом, оставалась единственным извлекаемым из руды металлом для обихода и украшений называют медным веком (медный век длился с IV по III-е тыс. до н. э. – переходный период от каменного к бронзовому веку, в это время преобладали орудия из камня, но стали появляться и медные). Карл Бакс пишет, что в Египте знали украшения и из других металлов: золота, серебра, метеоритного железа и свинца. Из тех же краев пришел и свинец. Его открыли, впервые применив для глазуровки глиняных сосудов свинцовую руду (примерно 3500 г. до н. э.). Вскоре «свинцовый блеск», растертый в порошок и смешанный с мелом и душистыми добавками, начали использовать женщины в косметических целях [86].

Археологи и позже прибегали в своих исследованиях к химическому анализу. Применив метод оптической спектроскопии, в 1970-х годах прошлого века обнаружили, что металл, из которого изготовлены относящиеся к бронзовому веку ножи, топоры и алебарды, найденные в Англии и Ирландии, был выплавлен из медной руды, добытой в Центральной Европе.

Литье в высшей степени упрощало процесс изготовления орудия, а медный топор только за счет одного своего большего веса ускорял процесс рубки дерева втрое (рис. 3.1). Но распространению медных орудий на данном этапе еще препятствовали как трудность отыскания самородков, так и крайняя мягкость меди, значительно ограничивающая сферу ее применения при обработке других материалов. Меди не доставало твердости каменных орудий и той остроты, которой обладали края их лезвий. Поэтому вплодь до конца медного века только кирки, использовавшиеся в горном деле, изготовляли из обрубков оленьих рогов, а орудия для вырубки были каменными. За инструмент либо брались рукой, либо прикрепляли его к гибкой рукояти веревкой, пропущенной вдоль желобка. На заре рудодобычи такие желобковые кирки и молотки являлись основным горным инструментом. В медных рудниках Синая они наряду с медным зубилом применялись примерно с 2400 года до н. э., а в тирольских и зальбургских рудниках (Германия) они сохранились до 800 года до н. э., соседствуя с уже известными здесь бронзовыми инструментами, первыми металлическими орудиями, имевшими отверстия для рукоятки.

Рис. 3.1. Конструкции медных топоров [61] и каменных литейных форм [60, 62]: 1а – топор, длина 8,5 см, ширина 4,2 см. Медный век. Венгрия, Толна; 2а – топор, длина 7,5 см, ширина 3,9 см. IV–III тыс. до н. э. Месопотамия, Элам; 1б – закрытая форма со стержнем для бердыша. Конец II тыс. до н. э. Древняя Грузия; 2б – открытая форма со стержнем для топора, показанного на рис. 2а. Конец II тыс. до н. э. Древняя Грузия

В итоге, металлургия меди мало повлияла на изменение образа жизни людей, так как медные орудия не только никогда не вытесняли полностью каменных, но и уступали им во многих отношениях, имея решительное преимущество лишь в технологичности. Более того, – в Египте в середине III тыс. до н. э. отмечается даже временный спад производства медных орудий и частичный возврат к индустрии камня. Запасы самородной меди стремительно истощались.

Чему это учит? А главным образом тому, что современные проблемы, связанные с истощением минеральных ресурсов не представляют собой решительно ничего оригинального (а следовательно и ужасного). Уже в самой глубокой древности люди неизбежно сталкивались с подобной проблемой и всякий раз более или менее благополучно преодолевали ее. Ресурсы «вообще» истощиться не могут в принципе, – их количество не ограничено в силу закона сохранения материи, – такая беда может приключиться только с ресурсами доступными на данном этапе развития технологий [1].

С открытием металлургии медь и ее сплавы на много веков стали материальной основой техники. Со временем наука и техника подготовили новые сферы использования меди. Медь стала одним из самых важных и широко распространенных легирующих элементов в десятках новых сплавов. Да и в электротехнике медь всегда являлась материалом номер один.

До недавнего времени историкам трудно было ответить на очень важный вопрос – зачем вообще понадобилось человеку каменного века выплавлять медь? Она ведь заметно мягче камня, из которого уже давно научились делать самые разные орудия труда и украшения, причем делать мастерски.

Все стало на свои места лишь после блестящих экспериментов видного исследователя первобытной техники С. А. Семенова, его сотрудников и коллег в 80-х годах прошлого века. Они засвидетельствовали, что медь, вероятнее всего, была первым металлом, которым овладел человек, научившись выплавлять его из руд [2].

Самородная медь нередко встречается в природе, она легко обрабатывается, поэтому предметы из меди пришли на смену каменным орудиям. Одно из чудес света – пирамида Хеопса (Хуфу настоящее египетское имя фараона), сложенная из 2 миллионов 300 тысяч каменных глыб массой по 2,5 т каждая, была сооружена с помощью инструмента, изготовленного из камня и меди.

Ахет-Хуфу – то есть «Горизонт Хуфу» (так называлась пирамида) была построена под руководством зодчего и начальника строительства Хемиуна. Постройка пирамиды стоила непомерных трудов. Никакой механизации в то время не существовало. Инструменты для обработки камня делались из красной меди и быстро тупились. Железа или сплавов меди (бронзы) тогда ещё не знали. Техника добычи и обработки камня были крайне примитивны.

Бывало, что народы, обладавшие богатыми природными ресурсами, не догадывались о возможности их применения, а в бедном металлами Междуречье уже в начале III тыс. до н. э. из меди делали различные предметы – оружие, топоры, серпы и сосуды. К середине III тыс. до н. э. относят медные статуэтки и рельефы, найденные в Уре и сделанные с большим художественным мастерством. В сохранившихся надписях упоминаются 19 медных статуй, сделанных по царским приказам. В это же время храмы на территории Двуречья украшали выбитыми или коваными медными изделиями. Здесь, по-видимому, впервые был использован для литья природный сплав золота и серебра – электрон. Позднее литейщики Месопотамии одними из первых научились сплавлять медь со свинцом, а впоследствии с оловом, получая замечательный литейный сплав, сыгравший исключительную роль в развитии художественного литья не только в Шумере, но и во многих странах. Интересно отметить, что шумерская бронза, кроме олова, содержала никель, поэтому по распространению изделий из нее можно строить предположения о связях шумеров с другими пародами.

О великолепном совершенстве владения техникой металлообработки свидетельствует сохранившаяся голова статуи царя Саргона Аккадского из Ниневии (2300–2200 гг. до н. э.), выполненная в натуральную величину (рис. 3.2). Прекрасная чеканность, высокое качество исполнения, тонкая прорисовка деталей, тщательность отделки – все это ставит ее в ряд лучших образцов мирового искусства.

Рис. 3.2. Голова Capгона Аккадского. Бронза. Высота 36,6 см. Первая половина III тыс. до н. э. Багдад, Иракский музей.

Рельеф головы царя Саргона выполнен очень жестко, четко, завитки бороды выглядят рублеными, прическа тоже резко обозначена. И вся фигура четко делится па две абсолютно симметричные части, можно даже заметить разделительную линию, идущую по бороде и темени. Хотя фигура пустотелая, стенки довольно толстые, т. е. вывод о том, что она была отлита, вполне правомочен.

Так как нет никаких следов пайки или другого способа соединения частей, голова, вероятно, была отлита целиком, по-видимому, в двустворчатую форму. Вполне возможным кажется использование способа литья по выплавляемой модели, который в Шумере был известен уже в середине III тыс. до н. э. Правда, сохранившиеся от того времени литые бронзовые фигурки в основном цельнолитые и небольшого размера. Что касается примененного сплава, то, судя по великолепному качеству отливки, это не может быть чистая медь, а скорее литейный медный сплав (возможно, и бронза) с большим количеством добавок [26].

Однако о материалах, из которых изготовляли формы, и о способах литья в Месопотамии в древние времена имеется очень мало данных. Можно предположить, что здесь первоначально для отливки использовали, как и в других регионах, каменные формы. Наряду с ними существовали керамические (глиняные) формы, известные с середины III тыс. до н. э., а для художественных отливок изготовляли формы по выплавляемым моделям (известна такая форма для топора, изготовленная в 2000–1600 гг. до н. э.). В качестве выплавляемого материала использовали воск, скорее всего с добавлением смолы и асфальта [26]. О применении песчано-глинистых стержней свидетельствуют остатки смеси в копыте литого быка в натуральную величину (Британский музей), а в голове одной из статуй льва (из того же музея) сохранились остатки стержня из смеси с битумной добавкой.

Не только Междуречье богато находками древних художественных отливок. Знаменитыми металлургами были хетты; замысловатыми бронзовыми фигурками славились мастера Нуристана; Сирия поставляла металл и металлические изделия во многие страны и даже в качестве дани во дворец Ахсменидов.

Развитие художественного литья Ближнего Востока повлияло на появление литых произведений у народов, населявших более восточные области, например Закавказье, хотя при этом не исключается и самобытное появление там литейных ремесел и художественного литья (например, в Грузии). На высокий расцвет металлургии у древнейших кавказских племен указывают библейские предания, свидетельства античных авторов и особенно результаты археологических раскопок. Так, в Кобанском районе обнаружено огромное количество художественных изделий из бронзы, топоры и поясные пряжки, украшенные тонким орнаментом.

Союз племен Армянского нагорья образует в IX в. до н. э. довольно сильное государство Урарту, на территории которого имелись месторождения меди, железа, свинца и олова, что обусловило уже в середине III – начале II тыс. до н. э. бурное развитие металлургического производства. Укрепление урартского государства способствовало развитию самобытных металлообрабатывающих ремесел.

Для изготовления оружия и орудий труда урарты использовали преимущественно железо, но они умели изготовлять бронзовые сплавы и выделывать из них различные художественные изделия.

На высокое развитие литейной техники в Урарту указывает трон урартского царя, где фигурные ножки и скульптурные части (крылатые львы и крылатые быки, боги) отлиты с величайшей тщательностью из бронзы по восковым моделям. Фигуры дополнительно моделированы при помощи чеканки и покрыты тончайшим листовым золотом. Лица, сделанные из белого камня, инкрустированные глаза и брови и углубления для крыльев, украшенные красной пастой, создавали яркий красочный эффект.

Пиотровский Б. Б. пишет, что урартские мастера могли изготавливать крупные бронзовые статуи. Так при разграблении Мусасира ассирийцы захватили бронзовую статую урартского царя Аргишти I массой 60 талантов (около 1,8 тонны). Однако до нашего времени не дошло ни бронзовых изделий сравнимого размера, ни даже их фрагментов [88].

Литейное дело на Руси из бронзы известно уже несколько тысячелетий. В те далекие времена, когда литейное производство только появилось, литейщики использовали глиняные формы, причем модель делали из воска.

Художественным литьем занимались вначале исключительно женщины. Они сплетали из нитей, пропитанные воском, ажурные украшения, похожие на филигрань, и, обмазав глиной, давали просохнуть. Потом форму прокаливали и заливали металлом. Остывшую форму разрушали так, чтобы не портилась отливка. Были формы и постоянные – вырезали их из мягкого камня. В такие формы можно было отливать неоднократно.

При проведении раскопок в Суздале, который является одним из крупнейших памятников археологии, в усадьбе богатого горожанина была обнаружена литейная форма XI века с вырезанными изображениями крупных женских привесок. Самой интересной находкой оказалась каменная литейная форма для отливок из меди и бронзы различных изделий. Еще в древности она раскололась, но ею продолжали пользоваться. Видимо камень (мягкий известняк), выбранный для формы, очень подходил мастеру – форма давала хорошие отливки, и мастер не хотел с ней расставаться [3].

ДРЕВНЕРУССКАЯ МЕТАЛЛОПЛАСТИКА

Медная литая пластика – изготовление предметов религиозного культа – крестов и икон разного размера из медных, реже серебряных и свинцовых сплавов. Эти предметы изготавливались с древнейших времен. Сформировавшись в домонгольское время, обретя национальные черты в XIV–XV веках под влиянием иконописи, став в XVI веке явлением церковного искусства, металлопластика не исчезла и в наше время.

На Руси использовались в основном три способа литья: в жестких каменных формах; в пластичных формах (глина, песок, формовочная земля); по восковой модели с сохранением либо с утратой формы. Основным центром производства медного литья в конце XI – начале XIII века являлся Киев, в XIV–XV вв. его место занимает Новгород Великий. Найденные на территории Новгорода домонгольские кресты-энколпионы, кресты-тельники, иконки-привески и другие изделия свидетельствуют о том, что основное число памятников этого периода в точности воспроизводит киевские образцы либо перерабатывает их в более упрощенном виде. К XIV веку в Новгороде происходит становление местной школы медного литья.

В новгородском искусстве XIV века появились качественно новые модели мелкой меднолитой пластики, в которых сказались местные демократические вкусы ремесленников.

В XV веке окончательно складывается новгородская школа медного литья. Одновременно происходит стилистическая и иконографическая эволюция, в результате которой место основных прототипов медного литья заняли иконные образцы.

В XVI–XVII вв. первенство в литье медных образов переходит к Москве и Средней Руси. Однако уровень литья резко падает, вещи становятся «зело неискусными», отливки – ремесленными поделками.

Древнерусские традиции литейного дела находились на грани исчезновения, и в 1722 году вышел Указ Петра I «О воспрещении употреблять в церквах и частных домах резные и отливные иконы».

Указом 1723 года предписывалось «…медныя и оловянныя литыя иконы, где обретаются, кроме носимых на персех крестов, по тому ж в ризницы обрать для того: выливаются оные зело не искусно и не изобразительно и тем достойной чести весьма лишаются, чего ради таковые, обрав, употребить на церковные потребы, и о том, чтоб оных икон отныне впредь не лить и обретающимся купеческим людям в рядах продажу оных воспретить.». Однако, несмотря на запрет, медные кресты, складни и иконы, столь почитаемые в народной среде, продолжали отливать [66].

В начале XVIII века вновь наступает расцвет меднолитейного дела, связанный со старообрядческими мастерскими в Поморье. Так, в литейной мастерской Выговского старообрядческого общежительства были выработаны совершенно новые типы продукции, широко распространенные вплоть до начала XX века.

Медь и железо в слитках получали от А. Н. Демидова с Урала и от других горных промышленников. Кроме того, насельники пустыни были опытными рудознатцами. В отличие от большинства местных старателей, которые сохраняли в тайне месторождения, а при устройстве государственных заводов чинили препятствия налаживанию дела, выговцы поставили свои знания на службу государству. В 1705 году они обратились к Петру I с предложением своих услуг по работе на Олонецких металлолитейных заводах, в обмен просили не тревожить их общежительство. Просьба была удовлетворена: «Определены мы. быть у прииску железных руд. И находя оныя поднимать. За то радение будете почтены от царского величества честию».

Во главе всего металлургического производства Олонецких заводов стоял горный инженер Вилим Геннин, который высоко оценивал достижения выговцев-рудознатцев.

О популярности медного литья в России свидетельствует и массовая продажа этого вида продукции на Нижегородской и других ярмарках. Спрос вызвал появление особой отрасли промысла – подделки медных образов «в старинном виде». Такие мастерские существовали и в селе Никологорский погост, что в 25 верстах от Мстеры (Владимирская губерния): «В Никологорском погосте подделывают медные образа и кресты следующим способом: отливают в снятую с старинного изображения форму, или крест, из зеленой меди, потом кладут на два часа в воду, в которой распущена простая соль, затем вынимают и держат над парами нашатыря, отчего зеленая медь обращается в цвет красной меди и изображение принимает кроме того закоптелый старый вид». Не случайно крупнейшие собиратели медного литья Б. И. и В. Н. Ханенко в предисловии к каталогу своей коллекции указывали: «Вопрос о месте находки предмета, кроме интереса исторического, приобретает в наше время еще особый интерес ввиду громадного количества подделок старинных крестов и образков, нередко прекрасно исполненных, обращающихся в значительном количестве на наших рынках и преимущественно в Москве». В настоящее время ещё очень много памятников медного художественного литья, хранящихся в запасниках музеев и у коллекционеров, ждут своих исследователей [66].

В настоящее время имеются довольно многочисленные публикации (свыше 330 работ), в которых отмечается большая трудность датирования этих предметов, причем основным препятствием служит определение способов литья, с помощью которых они производились [4].

Благодаря исследованиям В. М. Тетерятникова по технологии литья из бронзы древнерусскими умельцами были установлены следующие способы изготовления моделей, форм и отливок: литье в каменные формы; литье по восковым моделям; литье в песчано-глинистые формы; литье в формы, изготовленные из березовых грибов.

ЛИТЬЕ В КАМЕННЫЕ ФОРМЫ

Технология отливки в каменные формы достаточно полно рассмотрена Б. А. Рыбаковым [5]. Трудности обработки камня ограничивали область использования этих форм. При многократных заливках именно мелкие детали рельефа страдали в первую очередь. Относительная хрупкость камня, недостаточная его термостойкость приводили к раскалыванию формы.

Следующим важнейшим элементом конструкции каменных 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. 3.1 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 [26, 62]. Наличие плоской поверхности у топоров (рис. 3.1, 2а) позволяет получать его в разъемной (из двух половинок), но открытой форме (рис. 3.1, 2б). Заливать металл в форму можно сверху непосредственно в рабочую плоскость. Для получения топора иной формы (рис. 3.1, 1а) требуется закрытая разъемная форма (рис. 3.1, 1б). 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 [26].

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, которые в процессе заливки металлом сгорали.

Лучше всего делать стержни из песчано-глиняных смесей с последующей сушкой для повышения прочности. Такие стержни проще удалять, особенно из внутренних полостей полой отливки.

ЛИТЬЕ ПО ВОСКОВЫМ МОДЕЛЯМ

Этот способ использовался в двух случаях – для получения единственного экземпляра и для тиражирования. В первом случае из воска изготавливался оригинал с тщательной проработкой фактуры. Затем этот образец обливался жидкой глиной, полученная форма подсушивалась, заделывались трещины и после удаления воска прокаливанием заливалась металлом. Для тиражирования использовалась каменная форма, которая служила своеобразной пресс-формой. В каменных формах отливали восковые модели. Дальнейшая технология аналогична первому случаю.

ЛИТЬЕ В ГЛИНЯНЫЕ ФОРМЫ

При этом способе использовалась модель, как правило, из свинца или олова, т. е. из материала, допускающего самую тончайшую обработку рельефа, не выполнимую даже в воске.

Полученную металлическую модель формовали заливкой жидкой глиной. Такой способ позволял тиражировать отливки или соединять разнородные сюжеты в одной отливке.

Металл подводили к литникам через литники малого сечения (круглые диаметром около 5 мм). Модели к центральному стояку прикреплялись на одинаковом расстоянии в наклонном положении. В опоке размещались, например, сто штук нательных детских крестиков, три двухвершковые иконы и один крест-распятие.

Глиняная форма обеспечивает сравнительно высокое качество литой поверхности. При восковом оригинале на отливке можно заметить отпечатки пальцев, копирующие следы пальцев на оригинале.

ЛИТЬЕ В ПЕСЧАНО-ГЛИНИСТЫЕ ФОРМЫ

Способ многократно упоминается исследователями, причем большинство из них отмечает невысокое качество отливок, полученных в таких формах. Между тем остальные исследователи утверждают обратное. В «Указе о медном мастерстве», изданном в XVIII веке, в разделе об изготовлении формовочной смеси сказано, что она готова к «печатанию», т. е. изготовлению формы, когда на комке, зажатом в руке «с ладони видать письмо», (более подробно о приготовлении и контроле смесей см. параграфы ниже).

Тщательное рассмотрение многочисленных отливок, называемых в литературе гравированными, показало, что на самом деле это отливки, полученные с хорошо отгравированных моделей [6].