Необычные и уникальные отливки
История художественного литья насчитывает уже немало веков. И за это время великим мастерам удавалось сделать невозможное. Несколько хороших примеров мы рассмотрим с вами в данной статье.
Царь-лев
Говоря об уникальных отливках, нельзя не вспомнить о чугунной отливке, которую еще ее творцы в глубокой древности окрестили «Царем-львом». Отливка заслуживает такого названия не только потому, что изображает царя зверей, но и потому, что является самым крупным в мире литым изваянием льва.
Царь-лев (Шицзы-ван) был отлит из чугуна более 1000 лет тому назад (в 954 г.). Почему отлит был именно лев, сказать трудно. В Китае львы вообще не водятся, хотя их изображения (весьма мало напоминающие истинный облик львов) у ворот дворцов, жилых зданий, на перилах мостов и в ряде других мест встречаются очень часто. Лев – олицетворение стража и могущества. Летопись гласит, что один опальный мастер после его помилования в честь владыки Поднебесной создал эту уникальную отливку. Лев был отлит на территории одного из монастырей, расположенного у небольшого города. Со времени его литья многое изменилось: не осталось от храма и следа, да и сам город переместился почти на 15 км от своего прежнего места, но эта чугунная отливка сохранилась до сих пор.
Высота отливки больше 5.5 метров, длина больше 5 метров, вес около 100 метров. По данным древних летописей раньше между ног изваяния свободно проезжала телега с лошадью, но за длительные годы оно сильно вросло в землю и теперь, чтобы пройти под животом льва, человеку среднего роста надо изрядно нагибаться. Отливка пустотелая, покоится она на специальной плите, глубоко осевшей в грунт. Подробному изучению самой отливки и технологии ее литья способствовало то, что отливка сильно разрушена, а вокруг нее, то есть в местах, где велась подготовка к формовке и заливке, вырыты сейчас в поисках воды четыре глубоких колодца. Это позволило измерить во всех характерных местах толщину тела отливки, по шлакам и остаткам кусков формы в колодцах определить особенности формовки и плавки металла и, используя некоторые архивные данные, полностью восстановить технологию литья.
Форма была выполнена по глиняной рубашке. Наружная ее часть состояла из отдельных кусков, плохо припасованных друг к другу, так что следы заливов сохранились до сих пор весьма четко. Они видны и на фотографии, хотя слой ржавчины па некоторых местах отливки достигает 10 мм. Для отделения глиняной рубашки от стержня и кожуха формы применялась прослойка из груботканого холста.
В те времена в Китае существовали лишь небольшие одноформенные вагранки для плавки чугуна. Они и были использованы при выплавке металла для Царь-льва. Следов тигельной металлургии чугуна не обнаружено. Этими мелкими печами, которые легко переносились и при надобности наклонялись, было, по-видимому, усеяно большое пространство вокруг формы. Печи имели слишком малую производительность, а небольшая толщина тела некоторых мест отливки (несмотря на местное утолщение ее литниковыми каналами) не позволяла вести заливку слишком медленно и длительно. От каждой печи по небольшому каналу выпускался металл, к нему по мере приближения к форме присоединялись ручейки от печей, расположенных на пути к форме.
О том, что именно такой способ плавки и заливки был применен, свидетельствует устройство чаши в форме, которая так и осталась на отливке. Возможно, в эту чашу заливали также чугун из ручных ковшей, принося его из печей, установленных дальше зоны действия чугунных ручейков.
Древние литейщики применяли много технических выдумок, принимали трудные и оригинальные решения и создали литой монумент, вызывающий восхищение у современных специалистов.
Тазы с секретом
Один из литых бронзовых тазов Востока, близкий по форме обычному хозяйственному тазу, носит название чудодейственного из-за своих способностей служить в качестве зеркала. Если в такой таз налить чистой воды, то ее поверхность может настолько хорошо давать отражение, что его можно сравнить с отражением в обычном зеркале. Этот таз-зеркало отлит в I тысячелетии до н. э. (около 2500 лет тому назад), найден недавно и его диковинные свойства еще не изучены.
По сохранившимся надписям удалось установить, что принадлежал этот таз одной из дочерей князя, которая, по-видимому, и использовала его как зеркало. Секрет таза заключается в особом сочетании преломления лучей в воде и подсвечивания их отражением лица, смотрящего в воду. Вряд ли такой таз был сделан специально как зеркало. Свойство выполнять функцию зеркала в нем, скорее всего, было замечено случайно и использовано без попыток повторения в других отливках.
Другой чудодейственный таз обладает иным свойством: при трении ладонями рук об ушки таза в нем «закипает» холодная вода. Устроен он чрезвычайно просто и по внешней форме напоминает обычный таз, в котором варят варенье или моют посуду, отличаясь лишь наличием ушек. На бортах диковинного таза имеются торцовые ушки прямоугольной формы толщиной до 10 мм. На дне таза – литой выпуклый рисунок из кругов, спиралей и четырех рыб с чешуей в виде небольших пупырышек. Спиральные выпуклые линии переходят на борта, где разветвляются и завихряются. Направление рыб и спиралей – против часовой стрелки. Дно таза значительно толще бортов. Если такой таз установить на жесткую подставку с мягкой подкладкой (например, мокрое полотенце свернутое жгутом), наполнить его на 3/4 – 2/3 холодной водой и начать тереть мокрыми руками вдоль ушек, то через 2 – 5 сек из таза начнут фонтанировать многочисленные струйки или потоки капелек воды. Создается полное впечатление чрезвычайно бурного закипания поверхности воды или «дождя наизнанку».
При трении мокрыми руками о гладкие поверхности ушек в определенном темпе возникает звук (писк), какой обычно получается при трении ладонями рук о перила лестницы или о другие хорошо отполированные предметы. Эти звуковые колебания – первопричина «закипания» воды. Они усиливаются или очищаются упругими бортами, как мембраной. С помощью спиральных выступов на стенках таза энергия звуковых колебаний направляется пучком на дно. Сконцентрированная и получившая определенную направленность энергия колебательных движений выступающих частей таза с силой выталкивает из воды отдельные потоки ее капель или даже струй на высоту до 15 – 40 см. Создается впечатление интенсивного кипения всей или центральной части поверхности воды. При прикосновении рукой к бортам таза, уменьшении интенсивности или изменении направления трения кипение мгновенно прекращается, но на поверхности воды образуется рябь устойчивого рисунка в виде четырехугольных фигур.
Таз «четырех рыб» не был специально изготовлен для осуществления в нем процесса «кипения» холодной воды. Этот эффект, по-видимому, был открыт впоследствии совершенно случайно.
По сведениям китайских литейщиков, таз с «закипающей» холодной водой – единственный в мире; находится он в г. Ханьчжоу. Попытки создания второго такого же экземпляра не увенчались успехом. Но автору удалось выяснить совсем иное. Действительно, в Ханьчжоу был старинный таз с «закипающей» водой, отлитый около 600 лет тому назад. Но от длительной демонстрации эффекта кипения он полностью пришел в негодность. Один из старых смотрителей музея нашел похожий таз у антикваров Шанхая и купил его. Этот новый таз «четырех рыб» и демонстрировался последние годы. Возраст его точно не установлен; может быть, он ровесник первому, а, может быть, и намного моложе. Таким образом, было выяснено, что теперешний Ханьчжоуский таз не единственный в мире. До него существовал подобный таз. Но и это не все.
На юге Китая, в г. Чунцине, находится третий таз, способный привести к «кипению» холодную воду. Своими контурами этот таз (его называют «таз Хань») отличается от таза «четырех рыб», хотя и он на дне имеет рисунок из четырех рыб, расположенных также против часовой стрелки. Но спирали и разные завитки в «тазе Хань» повернуты по часовой стрелке, рисунки выполнены иначе и т. п. Однако вода в нем закипает при трении о ручки не менее интенсивно, чем в тазу «четырех рыб».
Четвертый «чудодейственный» таз – таз «двух драконов» – находится на севере Китая, в г. Дальнем. Он отличается от описанных формой, рисунком, размерами, но эффект при трении дает тот же.
Во всех этих тазах есть нечто общее, определяющее их чудесное свойство – квадратные ушки на тонких и упругих бортах; выпуклые рисунки со спиралями, исходящими со сравнительно толстого дна, разрисованного выпуклыми волнистыми или прерывистыми изображениями; большая разница в толщине бортов и донной части таза.
Секрет «кипения» воды – в колебательном движении. Это было установлено на примере простого стеклянного сосуда с водой, который подвергали действию колебательных движений определенной частоты. Нет никаких сомнений, что и сейчас можно изготовить чудодейственный таз, обладающий этим интересным свойством.
Литая рука Петра Великого
Литейщики уже давно выступают, как летописцы. Их произведения мало стираются временем. Литые летописи распространены особенно широко у народов, которые считают каллиграфию одним из видов искусства, дополнением к живописи или к разным видам прикладного искусства. По ним пишутся истории, восстанавливаются древние языки, уточняются подробности больших событий, социальный строй, взаимоотношения между народами и т. п.
Русские литейщики издавна прибегали к изображениям письмен на отливках. Это были и надписи на надгробных плитах, и своеобразная буквенная орнаментовка (например, сплошь покрытые текстом уральские плиты), и средство про¬славления власть имущих.
Чтобы запечатлеть чей-то облик, скульпторы снимали с лица умершего восковую или гипсовую маску, служившую литейщикам подлинником – моделью для литья бюста или барельефа. Но литейщики подарили нам много интересного, ненарочитого, зафиксированного экспромтом. Таким получи¬лось литое изображение руки Петра Великого.
Петр I много внимания уделял развитию литейного дела в России: поощрял мастеров, сам специально изучал за рубежом ремесло литейщиков, приглашал к себе на работу лучших западных мастеров, ревностно следил за работой литейных заводов, часто бывал там. Рассказывают, что во время посещения одного из литейных цехов Петр I случайно оперся рукой на приготовленную к работе формовочную смесь и сделал на ней отпечаток своей руки, то есть литейную форму, моделью которой послужила его рука. Конечно, литейщики не упустили такого случая, заполнили форму жидким металлом и получили литую копию кисти царя Петра I.
В литом тексте на оборотной стороне отливки (несколько таких отливок хранится в Государственном историческом музее в Москве) сообщается следующее: «Снимокъ съ оттиска руки Петра Великаго сдЪланнаго Имъ на пескъ въ основан-номъ Имъ-же чугунно-литейномъ заводъ въ 1707 г. въ г. Липецк!.. Подлинникъ хранится въ здаши Липецкихъ ми-неральн. водъ. Йен. на заводт. Бр. Миловановыхъ въ Ли-пецкъ».
Так литейщики запечатлели руку человека, сделавшего необычайно много для развития отечественного литейного производства.
Отливка для Царь-Молота
Знаменитый Мотовилихинский завод в Перми подарил миру одну выдающуюся отливку для уникального Царь-молота.
"Царь-молот" не имел самую тяжелую в мире ударную часть. Еще в 1861 году у Круппа в Эссене был паровой молот "Фриц" тоже с 50-тонной ударной частью. Кроме того, на Обуховском заводе также к этому времени был установлен молот с 50-ти тонным ударником. Тем не менее, пермский паровой молот считался самым крупным в мире молотом двойного действия. Вышеупомянутые молоты были простого действия. Термин «двойное действие» означает, что пар в молоте использовался не только для подъема 50-ти тонной ударной части на высоту, но и для ускорения ее падения.
Царь-молот был выполнен по проекту начальника завода Н. В. Воронцова, выдающегося инженера. Модель царь-молота, а также модель чугунной отливки основания молота в натуральную величину экспонировались на Венской всемирной выставке 1873 года.
Царь-молот предназначался для ковки стальных заготовок крупных орудийных стволов. Воронцов, начальник Мотовилихинского завода, спроектировал и лично вел монтаж этого гигантского механизма.
Изюминкой молота было цельнолитое основание (шабот) весом более 600 тонн. На тот момент это была самая большая отливка в мире. Немного позже, в Триесте, Италия, сделали еще большую отливку, на 1000 тонн, и это был также шабот для парового молота.
Сооружение молота началось в 1869 г. Решено было изготовить шабот (т.е. основание) на месте. Для этого пришлось рыть котлован на самом берегу Камы кессонным методом по причине высоких грунтовых вод. Сооружение котлована было завершено в октябре 1871 года, после чего приступили к изготовлению формы для литья шабота. Вокруг формы пришлось воздвигнуть фактически чугуноплавильную фабрику, чтобы заливать форму со всех сторон одновременно во избежание расслоения металла. К 26 января 1872 года в форму было залито 630 тонн чугуна. Через 4 месяца, когда металл остыл, форму разобрали, а в октябре 1872 года начали монтаж молота. Эксплуатировался молот вплоть до конца 1916 года.
Когда и для чего был демонтирован молот, доподлинно не известно. В одних источниках сообщается, что в 20-х, в других упоминаются 30-е годы. Возможно, металл молота пошел на нужды индустриализации, а может его взорвали рабочие в годы революции 17-го года в знак мести за трагические события 1905 года. Ведь не зря же в память этих событий в Перми в 20-е годы воздвигли памятник в виде молота.
По праву город гордился и до сих пор гордится своим молотом, единственным в России. Все приезжавшие в Пермь считали своим долгом посмотреть на "Царь-молот". После демонтажа в начале 20-х и установки бетонного муляжа молота на горе Вышка – уже монумент стал выполнять роль символа города.
В 1920 году на горе Вышка был открыт памятник в виде стилизованной скульптуры молота. На этой горе в 1905 году состоялась сходка рабочих, которая была жестко разогнана казаками. В память об этом событии в тело скульптуры строители замуровали прах революционера Степана Звонарева, участника волнений 1905 года. Позже молот превратился фактически в кладбище революционных пермяков: до 1975 года у подножия монумента хоронили участников мотовилихинского восстания 1905 года. Здесь также принимали в пионеры, проходили торжественные митинги.
В 1940 году Пермь даже переименовали в Молотов, конечно же, не в честь парового молота, но тем не менее, название пришлось как нельзя кстати. Более того, в 1969 году паровой молот был избран символом Перми и запечатлен на гербе города.
К сожалению, молот не сохранился до наших дней. Но его основание находится в земле до сих пор, и представляет из себя усеченную пирамиду с высотой 4 метра и 5-ти метровыми сторонами. Под чугунной 630-тонной пирамидой находится фундамент из каменных блоков, спускающийся на 12-метровую глубину.
Литой паровоз
Вес литых деталей в общем балансе всех металлических заготовок для современных машин составляет около 50%. На долю заготовок, полученных всеми прочими способами (сваркой, штамповкой, прокаткой и т. п.), приходится остальная часть веса машин. Такое преимущественное положение литья объясняется рядом его достоинств, одно из которых состоит в том, что литьем можно получить детали практически любых габаритных размеров, веса и конфигурации.
Эти преимущества литья широко используются конструкторами. При переходе к литым заготовкам они в одной сложной отливке совмещают большое количество деталей, получаемых любым другим способом. Правда, это усложняет работу литейщиков, но приносит огромную экономию предприятию в целом. Возможности совмещения в одной литой конструкции большого количества отдельных деталей практически не ограничены.
Примером объединения большого количества кованых деталей в одной отливке может быть паровозная рама с цилиндрами. Обычно многие узлы ее представляют самостоятельные отливки, поковки или детали, изготовленные из проката. Такая же отливка включает в себе два паровозных цилиндра, раму паровоза и другие детали, отлитые заодно, словом, чуть не весь паровоз. Отливка получилась не только крупной, но и чрезвычайно сложной. Ее общая длина почти 15 метров, ширина около 3 метров, общий вес около 7 тонн. Изготовление литой паровозной рамы было связано с чрезвычайно большими трудностями: понадобилась новая сложная оснастка (опоки и др.), возникла необходимость в специальных мерах предупреждения трещин в отливках и т. д. Но зато значительно снизилась трудоемкость механической обработки и сборки машины. И хотя литейщикам пришлось решить трудную технологическую задачу, они с ней справились хорошо – ими была создана уникальная в своем роде отливка.
При изучении такой сложной отливки возникают вопросы: насколько целесообразно изготовление подобных отливок? Где должна быть граница объединения отдельных простых деталей в сложную литую? На эти вопросы можно ответить правильно лишь на основе глубокого экономического анализа каждого случая, на основе учета общих затрат как на подготовительные, так и последующие после процесса литья операции.
Для современного литейного производства случаи создания огромных и весьма ответственных отливок нередки. Отливки для турбин мощных гидростанций, крупных компрессоров и прокатных станов; отливки из новых сплавов с особыми свойствами, способными удовлетворять требованиям работы в тяжелых условиях (при больших давлениях, весьма низких температурах и т.п.); отливки чрезвычайной сложности и повышенной точности требуют каждый раз особых решений, больших научных поисков, часто становятся выдающимися произведениями искусства литья.