Художественное литье из бронзы

Этапы художественного литья из бронзы

Для того чтобы качественно выполнить литье из такого металла, как бронза, необходимо придерживаться определенной последовательности действий. В первую очередь следует отразить в эскизе форму изделия, которое планируется отлить из бронзы. На базе эскиза, над созданием которого на современных предприятиях работают профессиональные художники и дизайнеры, специалисты создают чертеж, в котором точно отражены все размеры будущей отливки. Именно чертеж является базой для изготовления точной модели, которую используют для производства литейной формы.

Для создания модели изделия, которое будет в дальнейшем изготавливаться из бронзы методом литья, могут использоваться различные материалы, в частности:

• слоновая кость;
• древесина (при этом преимущество отдается таким сортам данного материала, как сосна, ольха, бук, липа);
• гипс;
• различные виды полимерных материалов.

Полости восковой модели будущей статуэтки заполняются глиной, которая будет удаляться после отливки

Чтобы поверхность модели была максимально гладкой, ее грунтуют, шпаклюют и покрывают несколькими слоями лака. При изготовлении литейной модели могут быть использованы не только разные материалы, но и различные конструктивные подходы. Так, модели могут быть:

• разъемными (это сложные конструкции, состоящие из нескольких составных элементов, которые могут соединяться между собой по плоским или сложным поверхностям);
• неразъемными (модели монолитного, наиболее простого типа, чаще всего используемые для выполнения литья в домашних условиях);
• специальными (сюда относятся скелетные или формовочные шаблоны, используемые в тех случаях, когда необходимо сделать литейную форму для изготовления предметов, отличающихся сложной конфигурацией).

Наиболее продолжительной стадией литья из бронзы является формовка – изготовление литейной формы

В таком технологическом процессе, как литье, выполняемое из бронзы и любого другого металла, литейная форма играет решающую роль. Именно в такую форму, внутренняя полость которой должна в точности повторять отливаемое изделие, заливается расплавленный металл, в ней же он и остывает, формируя готовую отливку. Литейные формы, применяемые как в производственных, так и в домашних условиях, могут быть одно- или многоразовыми, что определяется не только материалом, из которого они изготовлены, но и особенностями их конструктивного исполнения.

Для того чтобы спрессованная и застывшая смесь, из которой изготавливается литейная форма, не разрушилась в тот момент, когда на нее начинает воздействовать расплавленный металл, ее помещают в специальные приспособления, которые называются опоки.

Опоку часто делают из фанеры или древесины

Размер таких опок, которые также могут быть одно- и многоразовыми, целиком и полностью зависит от геометрических параметров будущего изделия. В опоках, которые обычно изготавливают из металла, проходит как создание литейной формы, так и само литье.

Заливка металла

Для того чтобы расплавлять материал понадобится:

• Плавильная муфельная печь, желательно с регулятором нагрева. Для крупных отливок нужен горн. Иногда материал плавят автогеном, паяльной лампой, газовой или бензиновой горелкой.
• Тигель – стальная, чугунная или шамотная (из огнеупорной глины) емкость для плавки, желательно с носиком.
• Щипцы и крюк для извлечения горячего тигля из печи и других манипуляций.
• Литейная форма. Как ее подготовить к работе, описано ниже.
• Флюс. Нужен для предохранения сплава от окисления воздухом. Древесный уголь, бура.
• Топливо для горна, например, тот же древесный уголь.
• Керамическая или березовая палочка для перемешивания расплава.

Технологии производства

В качестве шихты для получения бронзы используются либо чистые металлы, либо готовые сплавы в чушках. Первый вариант встречается реже, чаще применяется для дорогих деформируемых бронз. Второй же охотно применяется для получения литьевых сплавов.

Плавка на основе чушек

Плавка по такой технологии включает 4 этапа: загрузка, расплавление, перегрев, рафинирующе-дегазирующая обработка.

Важным условием плавки вне зависимости от того, какой тип печи используется, является минимальный срок процедуры. Чем меньше время плавки, тем меньше риск насыщения сплава газами и ниже угар цветного металла.

1. Загрузка – для этого используют графито-шамотные или графито-карборудные тигли. Перед использованием их просушивают и прокаливают.
2. Расплавление начинают с плавки меди, которую загружают по частям или полностью. Медь плавят как можно быстрее под слоем древесного угля. Добавляют фосфористую медь. Добавка фосфора обеспечивает получение жидких фосфатов, которые удалять из сплава значительно легче. После этого в тигли вводят олово и другие компоненты сплава, если они предусмотрены по рецептуре.
3. Перегрев – расплав нагревается до 1150–1200 С. Оловянную бронзу выплавляют с покровом древесного угля или угля с солями. Если исходное сырье загрязнено кремнием, магнием, алюминием используют жидкие солевые флюсы.
4. Дегазация – очистка от газовых примесей в основном от водорода. Для этого применяют продувку расплава осушенным аргоном или азотом. Время процедуры составляет от 3 до 10 минут в зависимости от величины печи.

Как правило, в процесс изготовления включается этап модифицирования с целью улучшения механических свойств бронзы. Методы определяются составом продукта и его назначением.

Литниковые системы

Медные сплавы создают довольно высокое металлостатическое давление, поэтому отливка из бронзы включает ряд особенностей. Привычные песчаные формы для медных сплавов не годятся, поэтому используют формовочные смеси с повышенным содержанием глины.

Заливка формы осуществляется при температуре в 1100–1200 С. При этом может появиться металлизированный пригар, который сложно удалить. Риск тем выше, чем больше содержание фосфора в бронзе и чем выше температура отливки. Отказаться от добавки фосфора нельзя: вещество повышает жидкотекучесть сплава, что, в свою очередь, обеспечивает плотность отливки и малую усадку. Так что проблему решают добавлением к формовочной смеси углеродсодержащих компонентов – сланцевых смол, например.

Для отливки применяют специальное оборудование – литниковые системы. Выбор температуры процесса зависит от конструкции системы, также как и от массы и конфигурации отливки.

Чтобы обеспечить высокую плотность отливок применяют метод направленного затвердевания при помощи холодильников. Скоростное охлаждение уменьшает пористую зону и увеличивает толщину литейной корки.

О плавке бронзы из латуни поведает данное видео:

Литье в металлические формы

Этот метод чаще используется для получения отливок из оловянной бронзы. Основное отличие – применение металлических форм для литья – кокиль. Это обуславливает более высокую скорость затвердевания, соответственно, высокую плотность отливки.

Кокиль отливают из чугуна, стержни изготавливают из стали. Сложные полости выполняют при помощи оболочковых песчаных стержней. Перед заливкой форму смазывают смесью машинного масла с 6% графита.

Заливку осуществляют в формы, предварительно нагретые до 150–250 С. Отливки извлекают из формы как только последние приобрели достаточную механическую прочность, таким образом уменьшается усадочное напряжение.

Центробежное литье

Таким образом получают до 37% всех заготовок в станкостроении. Способ одинаково годится и для крупных, и для мелких деталей.

Используют для этого горизонтальные центробежные машины, в которых стальная изложница размещается на нескольких роликовых опорах. Отливка производится в изложницу, снаружи последняя охлаждается водой.

Мелкие детали отливают на машинах консольного типа.

Общая характеристика металла

Бронза – это сплав меди в сочетании с оловом, реже в качестве дополнительного элемента используется кремний, свинец или алюминий. В зависимости от процентного соотношения металлов бронза приобретает различный цвет.

Базовые показатели этого материала обусловили его широкое применение в различных направлениях. Бронза отличается следующими свойствами:

• высокая прочность;
• износостойкость;
• низкий уровень коррозии;
• простота обработки;
• паростойкость;
• высокая тепло и электропроводность;
• устойчивость к различным повреждающим факторам. К ним относится и влияние окружающей среды.

По сравнению с другими аналогичными сплавами бронза отличается особой прочностью и стойкостью. Температура ее плавления 1000–1100 градусов.

Специалисты по работе с металлом используют два варианта бронзы: с содержанием олова и без него. Ко второй группе относятся такие типы бронзы:

• свинцовый – обладает высоким уровнем стойкости и устойчивости;
• бериллиевый – этот сплав характеризуется наибольшей стойкостью и прочностью, превосходя показатели стали;
• кремниецинковый – обладает наиболее высокой текучестью в расплавленном состоянии;
• алюминиевый – наиболее стоек перед различными раздражителями, особенно химическими.

Несмотря на хорошие показатели, оловянный тип бронзы получил самое широкое распространение. Особенностью бронзового литья является небольшой процент усадки, поэтому его часто используют для изготовления деталей, требующих точного соблюдения размера.

Поэтому такие изделия после отливки нуждаются в минимальной обработке, так как они имеют гладкую поверхность и четкие контуры. Это качество металла проявилось и в художественном литье, а также в отрасли машиностроения для изготовления различных деталей.

Это интересно: Литье в кокиль — технология, преимущества, недостатки, изготовление

Используемые материалы

На протяжении всей истории человек использовал различные металлы для художественной отливки. Изначально главными соединениями металлов для декоративного литья считались сплавы, в которых преобладала медь. Начиная с 19 века, начали использоваться соединения с преобладанием цинка и свинца. Чугунное художественное литье появилось чуть позже. На сегодняшний момент в этом процессе используется нержавеющая сталь и алюминий.

Серый чугун

Помимо использования железа и бронзы в художественном литье и изготовлении различных предметов большую популярность получил чугун. Из него изготавливали пушки, ядра, памятники, фонтаны. Однако в развитии декоративного направления в металлообработке чугун получил популярность только во второй половине 19 века.

Самым распространённым сплавом при изготовлении скульптур являлся серый чугун. Он обладал такими преимуществами:

1. Хорошая текучесть благодаря добавлению фосфора.
2. Низкая стоимость материала.
3. Привлекательный внешний вид.

Однако фосфор делал металл более хрупким.

Разбор процесса по шагам

Порядок изготовления предметов из бронзы очень ответственное мероприятие, требующее последовательности действий.

Для начала художником создается эскиз будущего сувенира. После этого на основании наброска составляется чертеж с четко указанными габаритами, впоследствии оказывающими помощь производству. Именно на основе схемы происходит последующая подготовка отливочной модели, в которую будет заливаться горячее жидкое вещество. Обычно она может эксплуатироваться большое множество раз, что позволяет изготовить целую серию по одной задумке. Литейную внутреннюю сторону покрывают особым затвердевающим негорючим раствором и приступают к заливке. Это не сложный, но важный этап. Чтобы созданный экземпляр отвечал заявленным характеристикам, требуется грамотно рассчитать количество исходных компонентов, для разработки качественной продукции. Если нарушить алгоритм, можно получить видимые и невидимые дефекты (недолив, пригары и другое).

После того как содержимое застывает, его нужно аккуратно извлечь. В зависимости от типа литейной конструкции зависит вариант извлечения

Если многоразовая – ее размыкают по соединяемой плоскости, если же одноразовая – разбивается, а продукт осторожно достается клещами

Можно ли отливать бронзу дома

Хорошая новость – этот металл растопить можно не только в промышленных условиях, но и в домашних. Правда «дома» – понятие относительное. Лить у себя на кухне не получится. Нужно, как минимум отдельное помещение с хорошей вентиляцией. Это для небольших вещей, например, мелкого художественного литья. Для крупных деталей понадобится гараж или ангар.

У бронзы малая усадка – менее 1%, из нее изготавливают точные отливки. Но в любом случае достичь промышленного качества литья не получится

И главное – нужно соблюдать меры предосторожности и пожарной безопасности! О них речь пойдет в конце статьи

В качестве сырья используют бронзовый лом, можно переплавить своими руками детали сантехники. Промышленность выпускает металл в слитках.

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.

Температура плавления бронзы

Многие сегодня пытаются в домашних условиях осваивать технологии промышленного производства. При условии соблюдения последовательности определенных манипуляций и наличия необходимого оборудования удается решать порою очень сложные задачи.

Так, например, можно легко плавить металлы и создавать своими руками холодное оружие или эксклюзивные украшения. Для этого необходимо знать, до какой температуры нужно разогревать металл и как это лучше всего делать.

Данная статья расскажет о том, какова температура плавления бронзы, что нужно учитывать, желая подчинить себе данный металл.

Что такое бронза? Это сплав, состоящий из основного компонента (меди) и дополнительного легирующего элемента.

В зависимости от того, что выступает в качестве легирующей добавки, различают несколько марок описываемого материала, поэтому у каждого вида бронзы своя температура плавления.

От процентного содержания дополнительных компонентов зависят физико-химические свойства бронзы. Понять, какие примеси содержатся в сплаве, помогает его маркировка.

Все бронзовые составы условно можно разделить на две большие группы:

К оловянным сплавам относится разновидность бронзы, в составе которой в качестве легирующего элемента выступает олово. Этот металл прочнее меди, но он легкоплавок.

Сочетание меди (80%) и олова (20%) – первый сплав, который научилось создавать человечество. При помощи него на Руси отливались церковные колокола. Металл хорошо звучал, но был хрупок. Поэтому возникла необходимость искать более совершенные сплавы.

Безоловянные сплавы не содержат в своем составе хрупкого олова. В качестве легирующих добавок в них может выступать бериллий, кремний, свинец и алюминий. В зависимости от того, какой именно из перечисленных металлов сочетается с медью, сплав обретает свои физико-химические свойства.

Так, например, бериллий позволяет создавать сплавы, которые по своим прочностным характеристикам во многом превышают высококачественную сталь. Добавление кремния делает бронзу более устойчивой к механическому трению.

Свинец помогает формировать высокую устойчивость к коррозии, алюминий улучшает фрикционные характеристики сплава.

Процесс плавления бронзы обязательно должен начинаться с изучения ее состава. Все оловянные марки плавятся при температуре 900–950°C, безоловянные марки плавятся при температуре 950–1080°C.

Обратите внимание! При литье учитывается еще один показатель сплава – его вязкость. У оловянной бронзы она выше, чем у латуни, поэтому при нагреве ее необходимо сильно перегреть

Потом после остывания описываемая марка дает минимальную усадку, поэтому данный вид бронзы идеально подходит для фасонной отливки.

Многие из нас задаются вопросом, возможен ли процесс плавки описываемого сплава в домашних условиях. Воссоздать промышленное литье невозможно. Так как бронза имеет высокую температуру плавления, для работы с раскаленным металлом нужны особые условия.

Можно попытаться освоить мелкое литье, позволяющее создавать украшения или маленькие поделки. Для осуществления этого процесса придется выделить отдельную комнату, а также предпринять все меры противопожарной безопасности, сделать качественную вентиляцию.

Новые изделия

РДР-53 Литая дверная ручка в виде стилизованной колонны на круглой розетке

РДР-53 Литая дверная ручка в виде стилизованной колонны на круглой розетке. Возможно нанесение золота или серебра поверх латуни.

Размеры ручки:

• Диаметр…0 0 РДР-52 Литая дверная ручка в виде колонны на резной розетке РДР-52 Литая дверная ручка в виде колонны на резной розетке. Возможно нанесение золота или серебра поверх латуни.
  

  Размеры ручки:

  Размер розетки…0 0 РДР-51 Литая дверная ручка в виде колонны на резной розетке РДР-51 Литая дверная ручка в виде колонны на резной розетке. Возможно нанесение золота или серебра поверх латуни.

  Размеры ручки:

• Размер розетки…0 0 РДР-50 Литая дверная ручка с декором на простой круглой розетке РДР-50 Литая дверная ручка с декором на простой круглой розетке. Возможно нанесение золота или серебра поверх латуни.
  

  Размеры ручки:

  Диаметр розетки…0 0РДР-49 Литая дверная ручка на круглой розетке с орнаментом в виде звездыРДР-49 Литая дверная ручка на круглой розетке с орнаментом в виде звезды. Возможно нанесение золота или серебра поверх латуни. Размеры…0 0

Подготовительные работы

Прежде чем начинать изготавливать отливку нужно подготовиться к проведению основных работ. Изначально нужно разработать эскиз будущего изделия, зарисовать его на бумаге. По готовому чертежу сделать форму для заливания расплавленного сплава. Она изготавливается из глины и кварцевого песка. Существуют многоразовые, одноразовые формы. Первые изготавливать труднее, но они могут применятся при серийном изготовлении изделий из металлических сплавов.

После изготовления детали из латуни потребуется дополнительная обработка для устранения дефектов, возникающих при литье. Для этого поверхности отливки подвергается химической обработке. С помощью активнодействующих растворов с поверхности заготовок удаляются дефекты.

Поверхность отливки

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.

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.

Придание отлитому изделию привлекательного внешнего вида

Изделие, которое только что извлекли из литейной формы, выглядит достаточно непрезентабельно. На его поверхности может остаться пригоревшая формовочная смесь и обнаруживаются другие поверхностные дефекты. Первым этапом приведения отлитого из бронзы предмета в нормальное состояние является его очистка. Для выполнения такой процедуры используются металлические щетки или шлифовальные машинки (в качестве рабочего органа на них устанавливается проволочный круг).

Несмотря на то, что отличаются хорошей текучестью и при выполнении литья хорошо заполняют все углубления в форме, получить на готовом изделии тонкий рисунок практически невозможно. Чтобы сформировать подобный рисунок, используют такую доводочную операцию, как чеканка. Она выполняется при помощи специального инструмента. В зависимости от сложности и тонкости рисунка, который необходимо сформировать на поверхности отлитого из бронзы изделия, операция чеканки может занимать различное количество времени.

Ручная чеканка бронзовой статуэтки

В зависимости от задумки мастера, выполняющего литье из бронзы или латуни, а также от требований к декоративности, поверхность отливки может покрываться искусственной патиной, позолотой, серебром, слоем никеля или хрома. Предметы, которые имеют сложную конструкцию, часто отливают не целиком, а отдельными частями, которые затем необходимо правильно соединить. Выполняется такое соединение при помощи специальных замков, изначально предусмотренных в конструкции. Для того чтобы не перепутать такие замки и правильно сопоставить их элементы друг с другом, их часто маркируют.

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:

1. Разрабатываются чертежи на основе сформированной модели.
2. 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.
3. Для устранения риска разрушения литейной конструкции снаружи формируется опока. Туда устанавливается форма после заливки сплава.

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. 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.

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.