изготовление формы для литья бронзы
Литье из бронзы: технология художественного бронзового литья
Литье бронзы позволяет изготавливать изделия, отличающиеся исключительной декоративной привлекательностью. Технология литья из данного сплава, основу которого составляет медь, известна на протяжении многих веков, но и в наше время она продолжает совершенствоваться.
Внешний вид бронзовых изделий говорит об кропотливом труде мастера, превращающего безликий металл в художественное произведение
История технологии
По мнению историков, возраст, который имеет бронзовое литье, составляет 12 тысяч лет. Изначально при помощи такой технологии из бронзы изготавливались украшения и простейшие орудия труда. С течением времени данная технология совершенствовалась, и сегодня она представляет собой метод, при помощи которого создают множество уникальных изделий из данного сплава.
Современный уровень развития литья из бронзы позволяет получать из данного сплава меди различные предметы не только в производственных, но и в домашних условиях. Благодаря изобретению бронзы, а также развитию технологий ее обработки, основной из которых является литье, мы и сегодня можем наслаждаться видом произведений искусства, которые были созданы мастерами еще в Средние века и в античные времена.
Старинный бронзовый набор письменных принадлежностей
Наибольшую популярность бронзовое литье, а также литье латуни – еще одного сплава, основу которого составляет медь, приобрело в эпоху классицизма и европейского барокко. Именно в те времена люди научились использовать эти материалы для того, чтобы создавать уникальные интерьерные элементы и декор.
Такие сплавы, созданные на основе меди, и сегодня активно применяются при изготовлении:
Литьё из бронзы для изготовления рукоятей ножей
Многие из таких изделий, не отличающихся большими габаритами и сложностью форм, можно изготавливать из бронзы и латуни не только в производственных, но и в домашних условиях.
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:
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:
Следующим этапом после создания точной модели будущего изделия из бронзы является изготовление литейной формы. Для этого используются специальные приспособления и инвентарь, а основными материалами, которые применяются в этом случае, являются формовочные смеси, созданные на базе глины и тщательно очищенного кварцевого песка.
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.
Познавательно видео о достоинствах и особенностях художественного литья из бронзы.
Тонкости технологии
Для того чтобы выполнить художественное литье из бронзы или изготовить из данного сплава изделие практического назначения, необходимо в первую очередь получить расплавленный металл. Для плавки металла применяются различные типы печей: индукционные, дуговые, пламенные и др. В самом простейшем варианте (при выполнении литья в домашних условиях) для плавки бронзы можно использовать и обычную газовую горелку, расположив ее под специальной емкостью для расплава.
Возможностей небольших печей, которые можно изготовить и самостоятельно, вполне хватает для того, чтобы выполнять в них плавку цветных металлов и их сплавов, к числу которых также относятся латунь и бронза.
Для расплава небольшого количества бронзы нужен огнеупорный кирпич и газовая горелка
Важнейшим этапом литья из бронзы является заполнение расплавленным металлом литейной формы. Несмотря на что, что такая заливка длится всего 1–2 минуты, правильность ее выполнения напрямую влияет на качественные характеристики готового изделия. Итогом неправильно выполненной заливки могут стать такие дефекты, как:
На этих бронзовых отливках раковины образовались вследствие плохой очистки тиглей перед заливкой
При литье латунных и бронзовых изделий небольшого размера разливка расплавленного металла осуществляется не из самого тигля, в котором он нагревался, а при помощи специального приспособления, используемого в качестве ручного ковша или ложки.
Металлу, который уже залит в литейную форму, необходимо дать остыть до требуемой температуры, которая, в зависимости от марки используемого сплава, может варьироваться. Порядок извлечения готового изделия из формы зависит от того, какого она типа – одноразовая или многоразовая. В первом случае ее просто разбивают молотком, а отливку извлекают при помощи клещей. Многоразовые формы, соответственно, разбивать не надо: их просто размыкают по соединяемой поверхности и аккуратно извлекают из них отливку.
Только что извлеченную отливку необходимо доработать. Заключается такая доработка в том, что с поверхности изделия удаляются литники, выпоры, прибыли и заливы, образовавшиеся в процессе выполнения литья. Такая операция, которую можно выполнять при помощи различного механического инструмента, называется обрубкой.
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 латунь и бронза 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
Следует иметь в виду, что чеканка – это самый творческий этап процедуры литья, от качества и тщательности ее выполнения напрямую зависит то, как в конечном итоге будет выглядеть изделие. Именно поэтому подходить к выполнению такой операции следует очень ответственно и с максимальной аккуратностью.
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.
Литье по центробежной технологии
Для производства в заводских условиях изделий из бронзы, к износостойкости которых предъявляются повышенные требования, часто используется такая технология, как центробежное литье. С ее помощью выполняют литье изделий из бронзы, используемых в машиностроении и других отраслях промышленности. Сюда, в частности, относятся:
Технология центробежного литья предполагает, что расплавленная бронза заполняет форму не под действием собственного веса, а под влиянием центробежных сил. Литейные формы помещаются в специальное оборудование. В зависимости от того, в какой плоскости происходит вращение литейных форм, установленных в такое оборудование, оно может быть вертикального или горизонтального типа.
Схема центробежного литья
Оборудование любого типа, используемое для выполнения литья из бронзы по центробежной технологии, имеет следующие конструктивные элементы:
Благодаря особенностям данной технологии, с ее помощью можно выполнять качественное литье изделий из бронзы, отличающихся даже очень сложной конфигурацией. За счет задействования центробежных сил, которые прижимают расплавленный металл к стенкам литейной формы, поверхность отливки отличается повышенной плотностью и, соответственно, высокой износостойкостью.
Естественно, что выполнять литье по такой технологии можно только в производственных условиях и при изготовлении деталей большими сериями, так как в единичном производстве такой метод экономически нецелесообразен.
Технология производства изделий из бронзы
Данная модель может быть восковой, металлической, гипсовой, деревянной, пластилиновой или выполняться из других материалов.
На нее закрепляется литниковая система для подачи расплавленного металла – подводящие каналы потом будут удаляться, поэтому они не должны испортить изделие в местах своего соединения с фигуркой.
Так получается рабочая матрица с литниками для отливки восковой копии будущего изделия из бронзы.
Когда у нас заказывают скульптуру из бронзы, все происходит по такой же схеме.
Форма из материала на основе силикона 
Форму разрезают особым способом, что бы можно было получить качественную восковку
3. Далее в силиконовую форму
подается под давлением расправленный воск
Он равномерно заполняет все полости, образуя восковку – восковую копию разрабатываемого бронзового изделия.
После остывания восковки, она проверяется на дефекты – наличие воскового облоя, пузырьков: сначала снимается облой,
затем восковая копия просвечивается, и если нет пузырьков, то полируется.
На производство одной восковки уходит 12-15 минут, поэтому с силиконовой матрицы за час можно получить до 4-5 копий.
Так выглядит рабочее место восковщицы. На фото присутствуют резиновые формы и восковки 
Восковки различных изделий
4. Из готовых восковых копий формируется своеобразная елка
Для этого несколько заготовок крепятся на одну ось – в виде грозди под 45° к основанию.
После окончания этого этапа получается елка, состоящая из множества восковок.
Чем больше вам нужно заказать изделий из бронзы, тем большее количество елок будет подготовлено для следующего этапа.
Восковки с литниковой системой
6. Елку с восковками располагают на основании из резины,
а сверху одевают короб без дна и верха (опоку)
Металлическая опока удерживает гипсовую смесь, которая заливается внутрь и полностью заполняет пространство между деталями елки.
Затем короб помещают в вакуумную камеру, где из смеси выводятся все пузырьки. В таких условиях гипс затвердевает.
7. После того как гипс стал твердым, из него выплавляют весь воск
Получается керамическая форма, в которую и будет заливаться металл – бронза.
Но перед этим форму нужно прокалить до температуры 1300°, чтобы жидкий металл при аналогичной температуре не разрушил ее во время литья.
Закалка происходит в течение суток – сначала температура постепенно подымается, потом также медленно опускается.
8. В готовые формы из гипса заливается жидкая бронза,
и сразу помещается под вакуум
Металл формирует в таких условиях идеальную поверхность, плотно прилегая к стенкам формы.
Процесс отливки нужного тиража бронзовых изделий идет в течение нескольких суток, не прекращаясь.
Чтобы температурный режим соблюдался постоянно, работа литейщиков происходит в несколько смен.
Именно такое художественное литье бронзы можно заказать по выплавляемым моделям в мастерской «БронзаМания».
9. Залитые формы после вакуума достаточно быстро охлаждают
(за 15-20 мин)
и механическим путем аккуратно разрушают,
чтобы достать бронзовую елку с фигурками
Каждое изделие отделяется от елки при помощи кусачек, подготавливая их к обработке.
Каждая фигурка отмывается от остатков формы (гипса), если присутствует накал, он удаляется методом отмачивания в особом растворе.
Изделия в формомассе
10. Предпоследний этап – обработка изделий
Все места крепления литников полируются вручную, после их удаления бормашинами.
На специальных станках бронзовые фигурки обрабатываются щетками из латуни – их мягкая щетина снимает последние окалины.
Затем происходит полировка текстильными кругами с применением полировочных паст и специальных пропиток.
Мастер стачивает остатки литников бормашиной и полирует места их крепления к фигурке 
Изделия перед чернением и полировкой
Отполированные бронзовые изделия при необходимости
проходят процедуру чернения (антикварного старения)
Если вам нужно заказать скульптуру из бронзы в антикварном виде, этот этап обязателен.
После того как фигурки из бронзы прошли обработку кислотными составами, они выглядят как настоящий антиквариат.
В завершение производится финальная полировка и тонировка тканью – изделие окончательно приобретает товарный вид.
Только после этого оно попадает покупателю в руки.
Описание основных этапов бронзового литья
Данные археологических раскопок, а также исторических хроник подтверждают, что бронзовое литье можно отнести к старинным способам обработки металла. Технологию, требующую виртуозного мастерства при точном соблюдении правил, ремесленники прошлого держали в секрете. Современное литье бронзы представляет собой прочный сплав древних литейных секретов с прогрессивными технологиями, что позволяет любоваться красотой авторских изделий.
Бронза в литейном деле
О технологии бронзового литья было известно не менее 12 тысячелетий тому назад, тогда из бронзы отливали не только простые орудия труда и предметы домашнего обихода, но и разнообразные украшения. На протяжении веков мастера литейного дела совершенствовали технологию, которая сегодня стала отработанным способом создания уникальных предметов различной направленности.
Произведения мастеров средних веков и античных времен, сохранившиеся до наших дней, удивляют совершенством бронзового литья. Современная изысканность бронзовых изделий ассоциируется с аристократизмом средневековья, украшая современный быт.
Совершенствование этапов работы с металлом позволяет использовать бронзу не только для изготовления скульптурных композиций и сувенирных наборов. Из металла отливают ограждения (ворота, заборы) и лестничные конструкции, предметы оформления интерьеров, барельефы и осветительные приборы.
Общие характеристики металла
Бронза не относится к однородным металлам, а представляет собой сплав на основе меди, усиленный легирующими добавками алюминия, бериллия, свинца, кремния, олова. На основе количества и типа дополнительных компонентов, кроме латуни, бронзовый сплав приобретает определенную расцветку, ряд химических и физических характеристик.
Бронзу относят к особо прочным и стойким сплавам, температура ее плавления составляет 900–1100 градусов. С учетом базовых показателей материала, его применяют на производстве, а также для получения художественного литья благодаря обилию полезных свойств:
С точки зрения химического состава, бронза может быть двух вариантов – безоловянные и оловянные сплавы. Сочетание олова с медью наделяет конечный материал крепостью, но понижает температуру плавления и теплопроводность. В качестве примера бронзово-оловянного сплава можно назвать колокольную бронзу, но изделия из нее приобретают повышенную хрупкость.
Бронзы без олова
В составе многокомпонентного сплава без присутствия олова содержится 2,5 % легирующих элементов, значительно улучшающих набор полезных качеств бронзового металла. Наличие железных примесей способствует улучшению структуры и прочностных характеристик сплава. Для маркирования бронзы применяют сочетание букв «Бр», после которых следует первые буквы названия добавки (алюминий, бериллий, свинец и т.д.) и процент ее содержания в сплаве.
Температура плавления
Сведения о температурах плавления и литья отдельных видов бронзы приведены в таблице ниже:
Название «бронза» металл получил по аналогии с древнейшим морским портом Италии – Бриндизи. В четвертом тысячелетии до н. э. местные металлурги достигли совершенства в массовом производстве сплава меди и олова, а эпоху стали называть бронзовым веком.
Подготовка к работе
Металл популярен не только в различных отраслях современной промышленности (судостроение, авиация, ракетная техника и др.), но также для литья скульптурных композиций по причине долговечности и стойкости к механическим повреждениям. Высокохудожественные формы бронзовых изделий украшают театры и дворцы, залы торжественных мероприятий.
Несмотря на сложность технологии, художественное литье бронзы остается востребованной процедурой, которая реально станет прибыльным бизнесом по причине низкой насыщенности рынка. Сначала будущему мастеру понадобится стартовый капитал не менее 200 тысяч рублей, чтобы заняться приобретением оборудования, постижения секретов работы с материалом.
Необходимое оборудование
Подбирая помещение для литейных работ, важно снабдить его эффективной вентиляцией, подготовить набор надежных средств, обеспечивающих противопожарную защиту. Для отлива мелких изделий можно воспользоваться небольшим помещением. Литье крупногабаритных конструкций лучше выполнять в цеху или гараже.
Перед процессом самостоятельного литья бронзы необходимо запастись сырьем. Для этого подойдет небольшой запас бронзового лома – выпускаемые промышленностью слитки металла либо детали сантехнических приборов.
Этапы бронзового литья
Художественные изделия, отлитые из бронзы, удивляют изысканностью внешних очертаний, а время не вредит их поверхности. Благодаря формированию оксидной пленки, обволакивающей поверхность поделки, она превращается в антиквариат, что повышает цену бронзовых моделей. Теперь рассмотрим подробнее каждый этап домашнего литья с учетом важных нюансов производственного процесса.
С чего начинать
На подготовительной стадии идею для собственноручного творчества следует отобразить на бумаге – подготовить эскиз будущего шедевра. По чертежу будет создана модель изделия из выбранного материала – гипса, дерева, пластилина, воска или других пластичных материалов, для плавления которых достаточно невысоких температур. Заготовка создает отпечаток внутри литейной формы, обозначая контуры бронзовой статуэтки.
Чтобы получить максимально гладкую поверхность моделей, сконструированных из древесины, гипса или слоновой кости, их подвергают шпаклевке, грунтовке. На финишном этапе поверхность вскрывают модельным лаком (2 слоя). Когда работы над моделью полностью закончены, приступают к изготовлению формы для бронзового литья.
Скульпторы-миниатюристы советуют создавать мастер-модель из полимерного пластика вручную. Изготовление сложных моделей – более трудоемкий процесс с использованием литниковой системы, визуализирующей путь течения металла.
Конструирование литейной формы
Литье бронзы в домашних условиях начинают с изготовления формы. На этапе формовки выбирают один из видов форм – одноразовый или многоразовый. Затем емкости наполняют жидким металлом. Когда бронза остывает, она обретает контуры будущего домашнего шедевра. Форму можно изготовить из готовой формовочной смеси, имеющейся в продаже, пользуясь набором специальных приспособлений. Чаще основным материалом для формовки мастера выбирают глинисто-песчаную смесь. Глину соединяют с тщательно очищенным песком кварцевой разновидности.
С учетом литейной технологии, форме для литья отводится решающая роль, что требует строгого соблюдения правил формовки. Литейная конструкция, которая будет заполнена расплавленным металлом, должна быть прочной и сохранять свои пропорции. Задача реализуется при помощи опок, представляющих собой две металлические полуформы, удерживающие объем формовочной смеси во время ее уплотнения. После завершения формовочного процесса приступают к работе с металлом.
Этап формования
Когда отливочная форма правильно подготовлена (прокалена внутри печи), предстоит заняться подготовкой расплавляемой массы. Для этого нужно измельчить подготовленный бронзовый лом и загрузить его в предварительно вычищенный тигель.
Занимаясь плавкой бронзы, в домашних условиях нужно самостоятельно поддерживать определенный температурный режим, учитывая параметры качества сплава. Если плавить бронзы оловянистого состава, требуется температура не выше 950 °С. Для безоловянистых сплавов максимальная температура составляет 1100 °С.
Заливка
Заливка по формам продолжается не более 2 минут. Но ее правильное выполнение обеспечивает качество поверхности готового изделия. Результатом несоблюдения правил станет появление дефектов – пригаров, недоливов, шлаковых раковин, спаев.
Извлечение
Завершив отливку, дожидаются остывания металлической массы. Затем бронзовое изделие можно извлекать из многоразовой формы, пользуясь щипцами и крюком. Одноразовую заготовку для отливки просто разрушают. Необходимо учесть, что после завершения литья поверхность собственноручно отлитой статуэтки не порадует отличным качеством. Художественное изделие требует специальной обработки.
Обрубка и сборка
Даже при соблюдении всех правил технологии литья бронзы не удастся избежать появления изъянов на поверхности отлитой статуэтки. После печки она выглядит оплавленным куском металла. Чтобы придать бронзовой поделке товарный вид, ее нужно для начала обработать при помощи металлической щетки либо абразивного материала, позволяющих сгладить следы прибылей заливов, выпоров. Операция очистки, выполняемая механическими инструментами, получила название обрубки.
Если в составе бронзовой конструкции несколько элементов, на завершающем этапе литья их соединяют в единое изделие. По ходу монтажа отливки гнезда соединения должны совпадать полностью.
Основной недостаток ручного разлива металла – неполное заполнение формы из-за высокой текучести бронзы. Это вредит четкости поверхностного рисунка. Чтобы устранить неприятный дефект, мастера рекомендуют заняться творчеством чеканки.
Центробежное литье бронзы
Минимизировать затраты на выполнение механической обработки поможет центробежное литье бронзы, выполняемое на недешевом оборудовании. Технологию применяют на производстве для изготовления деталей (шестеренки, втулки, вкладыши, кольца и др.) с повышенным требованием к износостойкости.
Главное отличие этого вида литья связано со способом заполнения расплавленной бронзой отливочных форм, подвергаемых действию центробежной силы. Под ее влиянием происходит разбрасывание заливаемого бронзового расплава по поверхности стенок формы, равномерно покрываемых горячей композицией.
Технологию центробежного литья реализуют на специально разработанном оборудовании с вертикальным либо горизонтальным расположением оси вращения литейной емкости. Производственный комплекс состоит из следующих элементов:
Для обеспечения вращения устройство оснащено электродвигателем, привод которого работает на клиноременной передаче. Центробежная технология плавления бронзы позволяет добиться высокого качества литья при изготовлении бронзовых конструкций, имеющих чрезвычайно сложный рельеф. Благодаря центробежному распределению расплавленного металла внутри литейной емкости повышается плотность поверхности отливки, стремительно возрастает износостойкость изделия.