Художественное литье бронзы в домашних условиях: технология

Основные этапы

Литье бронзы подразумевает под собой технологический процесс, который требует использование специального оборудования и соблюдения определённых этапов производства:

В первую очередь подготавливается чертеж будущей заготовки.
Создаётся примыкание к модели литниковой системы. Для этого производится спаивание или приклеивание.
Изготавливается литьевая форма из огнеупорных смесей.
Форма освобождается от модельного состава. Для этого её нагревают паром или опускают в ёмкость с горячей водой.
Используя центробежную машину, расплавленная бронза заливается в форму.
Будущей заготовке дают самостоятельно остыть.

Для дальнейшей обработки детали из бронзы форма разбивается. Заготовка промывается с помощью химических составов.

История технологии

Историки и археологи утверждают, что литье из бронзы начало развиваться более 10 тысяч лет назад. В начале истории появления этого сплава он использовался для производства орудий труда и примитивных украшений. Раньше сплав использовали только в производственных целях. На данный момент бронза используется для изготовления декоративных изделий, заборов, подвижных ограждений, люстр, бра, скульптурных композиций.

Моментом самого главного пика изготовления изделий из бронзы является период европейского барокко. В этот период люди украшали свои дома и поместья декоративными элементами из этого сплава.

1 Красота и роскошь изделий из бронзы

Считается, что первая технология литья из бронзы простейших украшений и разнообразных предметов появилась около 12 тысяч лет тому назад. Уже в те далекие годы наши предки умели создавать бронзовые изделия, многие из которых были по-настоящему великолепными. С каждым веком методики литья из бронзы улучшались.

На сегодняшний день технологии такого процесса разработаны до совершенства. Причем роскошные изделия из бронзы в наши дни можно получить и на заводах, и в домашних условиях.

Бронзовые литые конструкции современности вызывают у человека с художественным вкусом ассоциации с аристократическими интерьерами средних веков, барочным шиком, искусством античных времен. Бронза, а также еще один сплав меди – латунь, являются идеальными материалами для создания интерьерных и монументальных шедевров, которые могут украсить любой дом.

Отметим, что максимальную популярность бронзовое и латунное литье обрело в эпоху классицизма и европейского барокко. Именно мастера тех столетий научились создавать изысканные и роскошные композиции, используя латунь и бронзу. Мы и сейчас можем любоваться ими, осматривая вживую или на видео Санкт-Петербургский Екатерининский дворец, залы и сады французского Версаля, другие шедевры прошедших веков.

Сейчас латунь и бронза активно используются для изготовления:

элементов интерьера;
ворот и заборов;
скульптур и сувениров;
барельефов и бра;
решеток и лестничных ограждений.

5 Центробежное литье и его технология

Несколько слов скажем и о том, что собой представляет центробежное литье, с помощью которого получают разные по назначению бронзовые детали с высоким уровнем износостойкости (червячные колеса, шестеренки, обечайки, втулки, фланцы, кольца, вкладыши и так далее).

Под таким процессом понимают производство отливок в формах из металла под действием центробежных сил. Они отбрасывают заливаемый металлический расплав к стенкам формы, в результате чего и получается требуемая отливка (после затвердевания горячей композиции).

Центробежное литье осуществляется на специальном машинном оборудовании – вертикальном либо горизонтальном, в зависимости от того, как располагается ось вращения литейной формы. Особых конструктивных различий между такими агрегатами нет. Они состоят из тигеля для плавления бронзы, желоба, по которому подается расплав, корпуса, изложницы, электродвигателя, шкивов и валов, а также клиноременной передачи.

2 Первые этапы технологии художественного литья

Сначала создается эскиз бронзовой конструкции при помощи подготовленных художников и дизайнеров. На его основании разрабатывается рабочий чертеж, по которому изготавливают отливочную модель, которая требуется для формирования в литейной форме отпечатка (контуров) будущего изделия.

Модели для художественного литья выполняются из слоновой кости или дерева (сосна, ольха, бук, липа), реже из пластика или гипса. На их поверхность обязательно наносят шпаклевку, грунтовку и несколько слоев специального лака, чтобы она была ровной и максимально гладкой.

Конструктивно же модели бывают следующих типов:

Разъемные – сборные конструкции из отдельных элементов, которые можно разъединить после извлечения из формы по плоскости либо по сложной поверхности.
Неразъемные – монолитные изделия, чаще всего используются в домашних условиях (при ручном литье).
Специальные – скелетные либо формовочные шаблоны. Их применяют, когда из бронзы изготавливаются сложные конструкции.

После получения нужной модели приступают к производству литейной формы. Это долгий и трудоемкий процесс, выполняемый при помощи особых формовочных композиций (глина плюс кварцевый песок), приспособлений и специального инвентаря.

Литейные формы подразделяются на много- и одноразовые. Их наполняют расплавленной бронзой (смотрите видео), которая при остывании образует отливку, идентичную форме созданной модели.

Основные этапы

Чтобы получить качественные литые изделия требуется строгое соблюдение технологической последовательности. Процесс литья выглядит следующим образом:

Изготовление модели или копии по эскизу, чертежу. Материалы для модели –легко плавящиеся при невысоких температурах: стеарин, парафин, воск и прочие. Способность полного заполнения объема внутреннего пространства в форме сделало эти материалы широко используемыми.
Примыкание к модели литниковой системы производится приклеиванием, спаиванием или механическим креплением. Таким образом, формируют питатели, каналы, выпоры и другие элементы.
Изготовление литьевой формы производится из огнеупорной смеси. В основной состав смесей водит глина шамотная или глиноземная и кварцевый песок.
Освобождение формы от модельного состава производится путем нагревания паром или погружением в нагретую воду.
Обыкновенно литье бронзы производится свободной заливкой с использованием центробежных машин, избыточного или недостаточного давления (вакуума).
Охлаждение производится на воздухе или с использованием термостата.
После остывания, модельная форма разрушается. Производится обрубка литниковой системы. Заготовка отправляется на чистку с помощью промывки или химическими составами.

https://youtube.com/watch?v=mVzVJ6JrtQI

Литье в домашних условиях

Опытные мастера металлургии практикуют литье из бронзы в домашних условиях. Для проведения этого процесса требуется приобрести:

горн,
щипцы,
древесный или каменный уголь,
тигель в котором будет плавиться металл.

Создание литейной формы

Литье бронзы в домашних условиях требует правильного изготовления форм для литья. Формовочная смесь должна состоять из смеси, песчаника, каменноугольной пыли, глины. Этапы изготовления формы:

Формовочная смесь засыпается в деревянный ящик, который называется опока. Сверху её утрамбовывают слабыми ударами.
Далее в формовочную смесь погружается модель будущей заготовки.
Сверху располагается ещё один ящик (опока). В него засыпается формовочная смесь. Трамбуется.
Далее мастер разделяет форму на нижнюю и верхнюю половины.

Как правильно залить расплавленную бронзу в литейную форму

Литье из бронзы в домашних условиях требует особой подготовки литейных форм. Из них требуется удалить воздух чтобы получились долговечные отливки без дефектов. Формы необходимо раскрутить в центрифуге с электроприводом. После этого можно заливать расплавленный металл.

Как получить более качественное литье

Качество литья можно повысить. Нужно использовать другой изменённую технологию. При этом используется воск. Из него изготавливают формы, в которые будут заливаться отливки. Можно использовать парафин. Чтобы сделать такую модель, требуется использовать готовую форму, которая нагревается в кипящей воде.

Литье бронзы известно многие сотни лет. С помощью этого технологического процесса изготавливаются декоративные элементы, ограждения, светильники и скульптуры. В состав бронзы входят разные компоненты, которые влияют на характеристики сплава. Существует различные виды изготовления отливок из бронзы, которые подразумевают разные технологические процессы.

Литье бронзы

Литье бронзы используется издревле. На протяжении многих столетий сплавы из меди (бронза, латунь) использовались для изготовления орудий труда, охоты и украшений.

Совершенствование литейной технологии привели на современном этапе к возникновению множества методов литья металлов, в особенности цветных. Технологические возможности литья бронзы позволяют получать не просто предметы, а произведения искусства, которые с давних времен считались верхом совершенства.

Разработанные технологии позволяют производить плавку медных сплавов не только в условиях промышленного производства, но и в домашних условиях, в небольших мастерских.

Общая характеристика металла

Основными составляющим бронзового сплава являются медь и олово. Существует добавки в виде металлов и неметаллов, но они содержатся в небольших количествах. В зависимости от процентного присутствия меди сплав меняет цвет. Он бывает красный, желтый или серо-стальной.

Важной характеристикой бронзового сплава является его пластичность. Вместе с тем материал обладает достаточной твердостью

Учитывая эти качества и изменяя содержание составляющих, получают сплав с разными характеристиками. Один поддается ковке, другой используется как исходный материал для получения отливок.

Художественное литье «Купина»

Температуры плавления

Важной характеристикой бронзового сплава является температура плавления. Максимальная ее величина достигает 1350 градусов

Она изменяется в зависимости от присутствия добавок, которые повышают тугоплавкость бронзы. Сюда входят алюминий, титан или цинк. При изменении процентного состава легирующих составляющих температура плавления бронзы варьируется в пределах 975–1350 градусов.

Учитывая то, что бронза обладает вязкостью, нагрев ведется до температуры превышающей плавление сплава на 100 градусов.

История технологии

3 Заливка, выбивка и обрубка литейных форм

После того, как будет осуществлена формовка, приступают к подготовке расплава, который требуется для заливки формы. Его получают в дуговой, тигельной либо пламенной печи (видео).

Как только металл полностью расплавляется в печи, форму можно сразу же заполнять. Данная процедура длится буквально пару минут, но для операции отливки и результатов литья она имеет важнейшее значение. Если процесс выполняется с нарушением технологии, в заливке могут образоваться шлаковые раковины, спаи, пригары, серьезные недоливы. Заполнение форм в небольших мастерских и в бытовых условиях производится при помощи специальных “ложек” – ручных металлических ковшей.

После охлаждения отливки до заданной температуры (она может варьироваться) следует процедура выбивки. Выполняют ее молотком и клещами, просто-напросто разрушая форму (если применяется одноразовая форма). На литейных заводах чаще применяются многоразовые формы, разбивать которые не нужно.

Особенности работы с бронзой в домашних условиях

При литье бронзы в домашних условиях заранее подготавливается помещение с соблюдением техники противопожарной безопасности. Требуется наличие вентиляции.

Для этого используются индукционные или дуговые печи. Также в качестве источника разогрева можно использовать газовую горелку или паяльную лампу. Если устанавливается глиняная печь, то подготавливается горн, уголь и щипцы.

Этапы художественного литья из бронзы

Литая статуэтка из бронзы Перед началом процесса литья бронзовых изделий производится изготовление литейной формы. Состоит оно из следующих этапов:

Разрабатываются чертежи на основе сформированной модели.
По чертежам, изготавливается литейная форма. Для этого используется кварцевый песок или глина. Состоит она из 2 половинок. Внутри формируется полость, в которую будет вестись заливка расплавленных сплавов. Формы бывают одноразовые и многоразовые.
Для устранения риска разрушения литейной конструкции снаружи формируется опока. Туда устанавливается форма после заливки сплава.

Изготовление восковой модели для литья из бронзы в домашних условиях. Часть 1

Изготовление восковой модели для литья из бронзы в домашних условиях. Часть 2

После изъятия из формы готовую отливку необходимо доработать. Убрать литники и отливы. Дальнейшей обработкой скульптуры занимаются с целью придания ей декоративности. Вынутая из формы заготовка имеет множество внешних дефектов, которые устраняются с помощь шлифовальной машинки.

Изготовление восковой модели для литья из бронзы в домашних условиях. Часть 3

Последняя операция — чеканка. Расплавленный металл не всегда заполняет все углы полости формы, поэтому часто статуэтка имеет незаконченный вид. С помощью чеканки все эти дефекты устраняются.

Изготовление восковой модели для литья из бронзы в домашних условиях. Часть 4

Тонкости технологии

Перед тем, как залить металл в форму, он разогревается до расплавленного состояния.

Важным этапом является полнота заполнения сплавом литейной формы. В противном случае образуются дефекты:

раковины;
пригары;
недоливы;
спаи.

Не всегда расплавленный металл заполняет карманы формы, поэтому полученный рисунок изделия до его доводки имеет нечеткие очертания.

Профессия: Художественное литье бронзы. Арт-Бронза

Полировка скульптурного произведения

Это следующий этап отделки скульптуры из металла. Полировка осуществляется полировочными пастами различного сметанообразного состава — смеси мела, извести, окиси хрома, алюминия, нашатырного спирта, воды и других компонентов. Славится полировочная паста ГОИ. Пасты бывают твердые, средние и тонкие. В такой очередности ими и пользуются. Если первой ликвидируют оставшиеся от шлифовки царапинки, второй добиваются ровного фона, то последней получают зеркальный блеск металла.

Полировку скульптуры обычно производят вручную, достигая идеальной равномерности и доставая до углублений рельефа. Более ровные и крупные детали скульптурного изделия полируют на специально изготовленных кругах из нескольких слоев войлока, фетра, толстого сукна.

Закрепленный на небольшом металлическом стержне, который крепится в патроне точильного или сверлильного станка, полировочный круг, смазанный пастой, вращаясь, полирует скульптурное изделие. Затем художественную доводку скульптуры осуществляют на сухом матерчатом круге.

Наиболее труднодоступные участки скульптурного произведения полируют специально изготовленными палочками из древесины более твердых пород — бука, дуба и мягких — липы, груши. Рабочая часть полировочных палочек, которая смазывается пастой, разнообразна: выпуклая, вогнутая, коническая и так далее. Узкие сквозные отверстия скульптуры полируют шелковым шнуром, а то и суровой нитью, покрывая их пастой.

Полирование скульптуры путем уплотнения, выглаживания металлической поверхности скульптуры производится специальным инструментом — полировочным гладильником (гладилом). Он изготавливается из высокопрочной стали. Гладильник полируется и закаливается. Полирование осуществляется проглаживанием под нажимом в одном направлении до появления глянца на полируемой поверхности. Затем выглаживание осуществляется в перпендикулярном направлении. Рабочая часть гладильника шарообразна. Полируемую поверхность скульптуры для лучшего скольжения рабочей части полировальника время от времени, смачивают специальным раствором в воде мыла и нашатырного спирта.

Применение изделий и отливок изготавливаемых центробежным литьем на ООО «Завод Литейных Заготовок»

Втулки бронзовые, крышки и вкладыши подшипников трения для строительной и сельскохозяйственной техники, карьерных экскаваторов, дробильно-размольного оборудования, направляющие для кузнечно — прессового оборудования.

Венцы бронзовые для редукторов подъемных кранов, лифтов, специального промышленного оборудования.

Бронзовые сухари соединительных и предохранительных муфт
Клапаны насосов и компрессоров высокого давления
Кольца для поршней двигателей внутреннего сгорания и компрессоров

Технологии литья бронзовых изделий

Литье из бронзы можно разделить на несколько видов в зависимости от технологического процесса и использования литейных машин. Для плавки сплава используются индукционные печи. Сам металл покрывается флюсом.

Литье под давлением

В процессе вакуумного всасывания расплавленный металл начинает втягиваться в форму кристаллизатора. Далее начинается охлаждение заготовки, которое происходит от краёв к центру. В качестве кристаллизатора использует емкость с тонкими стенками. Она охлаждается водой. После охлаждения заготовка сама отходит от формы.

Центробежное литье

Центробежное литье бронзы применяется для изготовления деталей цилиндрической и конусовидной формы. К ним относятся уплотнительные кольца, втулки для промышленного оборудование и другие детали. С помощью центробежной технологии изготавливаются червячные колёса и шестерни. Технологический процесс подразумевает под собой вращение формы, благодаря чему расплавленный металл уплотняется.

Художественное литье

Технология художественного литья из бронзы используются в случаях создания декоративных элементов. К ним относятся различные скульптуры, светильники, решётки, ограды, сувенирная продукция. Этапы художественного литья из бронзы:

Изначально изготавливается чертеж будущей заготовки.
Далее мастер создаёт форму, в которую будет переливаться расплавленный металл.
Расплавляется исходное сырье — шихта.
Форма для литья заполняется расплавленным металлом.
Процесс охлаждения.
Извлечение заготовки из формы.

Последним этапом считается очистка и дальнейшая обработка детали. Если конструкция составная, изначально создаются и обрабатываются отдельные детали. После этого они соединяются в одну конструкцию. Швы зачищаются и обрабатываются защитными составами. При правильном выполнении технологического процесса создания декоративных элементов из бронзы, можно избежать ошибок и снижения качества готовой продукции.

ДЕКОРИРОВАНИЕ СКУЛЬПТУР ИЗ МЕТАЛЛА

Скульптурные произведения из металла — цветного, черного или драгоценного как завершение всего процесса изготовления обязательно нуждаются в декоративной отделке. Причем она не только улучшает внешний вид скульптуры, ажурной или кованой решетки камина, чеканного рельефа или художественного литья, но и предохраняют произведение, созданные в любой технике, от воздействия внешней среды, продлевает их век.

Известно немало рецептов нанесения тончайших защитных покрытий разного цвета, имеющих свою технологию. Перед химической обработкой скульптуры проводят механическую, затем скульптуру тщательно очищают, обезжиривают, отбеливают; предварительно отшлифованную и отполированную скульптуру покрывают тонкой защитной и в то же время декоративной тонирующей пленкой. Выбор того или иного вида декоративной отделки металлического скульптурного изделия диктуется качествами самого металла, а также предназначением того или иного изделия.

4 Финальные этапы художественного литья

К поверхности отливок при их обработке нередко пригорают остатки формовочной композиции. Их удаляют посредством грубых щеток из металла. Если же нужно очистить очень тонкое и изысканное изделие, обычно используют проволочные механические щетки.

Для улучшения качества полученных предметов из бронзы, кроме того, применяют чеканку. На отливке почти нереально получить изображение безупречного качества – рисунок нередко трудно назвать четким и идеальным.

Справиться с этой проблемой как раз позволяет доводочная операция чеканки. Она может занимать немало времени – чем более ажурное и тонкое изделие отливалось, тем дольше она будет выполняться. Также готовые изделия при необходимости покрывают патиной, серебром, позолотой, никелем.

Общая характеристика металла

Бронза представляет собой сплав, в состав которого может входит олово, медь и другие компоненты. К сторонним примесям относится цинк, алюминий, бериллий, свинец, никель или кремний. Если говорить о составе, бронзу можно разделить на две группы:

Оловянные сплавы. Материал может состоять из двух и нескольких компонентов. Олово относится ко второму по процентному содержанию компоненту сплава.
Безоловянные сплавы. В состав могут входить алюминий, свинец, кремний, свинец или бериллий. Эти компоненты изменяют характеристики сплава.

К характеристикам бронзового сплава относятся:

Плотность. Этот показатель зависит от содержания олова в составе. Среднее число 9,1 кг/куб. см.
Температура при которой плавится металл. Изменяется в зависимости от компонентов состава. Диапазон 880–1060 градусов по Цельсию.
Теплоемкость — 0,385 кДж / (кг*К).
Электропроводность — 0,176 мкОм*м.

При желании изменить какую-либо из характеристик сплава в его состав добавляется определённое количество сторонних примесей.

Литье бронзы

Основные этапы

История технологии

1 Красота и роскошь изделий из бронзы

5 Центробежное литье и его технология

2 Первые этапы технологии художественного литья

Основные этапы