Odlewanie.
Odlewnictwo to jedna z najstarszych metod wytwarzania przedmiotów metalowych. Na podstawie prac archeologicznych prowadzonych na terenach starożytnego Egiptu i Babilonu wiadomo, że już 5000 lat p.n.e. wytapiano i odlewano metale. Wśród zabytków kultury greckiej i rzymskiej również znajdujemy doskonałe przykłady opanowania sztuki odlewniczej.
Późniejsze kultury równie chętnie sięgały po tę technikę – stosowana jest ona zresztą aż do dziś.
Generalnie technika odlewania polega na wlewaniu roztopionego metalu do specjalnie przygotowanej formy, gdzie metal zastyga tworząc kształt określony ukształtowaniem formy.
Narzędzia i przyrządy stosowane w odlewnictwie:
Tygle - naczynia odporne na wysokie temperatury, w których roztapia się metal. Maleńkie ilości metali szlachetnych (do ok. 150 g) topili złotnicy wprost w zagłębieniu kawałka węgla drzewnego, kierując nań płomień dmuchawą.
Paleniska - piece służące do topienia metalu w tyglach. Niekiedy dla
podniesienia temperatury i lepszego jej kontrolowania wzmacniano dopływ powietrza do palenisk miechami. Przykładem prymitywnego pieca bezmiechowego może być opisane przez Benvenuto Celliniego palenisko, które on sam uznał za najprostsze i najlepsze. Wybudował je w Zamku Anioła, kiedy to w czasie oblężenia otrzymał polecenie od papieża przetopienia jego kosztowności:
„Wyłamałem cegły ze ściany i ułożyłem z nich palenisko w kształcie pieca do pieczenia. Cegły układałem na przemian tak, by między każdą była przestrzeń na 2 palce szeroka, a kontynuując zwężałem konstrukcję ku górze. Gdy konstrukcja wzniosła się nad ziemię na wysokość łokcia, skonstruowałem ruszt z połamanych okuć łopat i włóczni. Z tego miejsca kontynuowałem budowę pieca układając cegły wzdłuż i wokół na wysokość jednego i ćwierć łokcia zwężając ku górze. Wtedy znalazłem żelazny czerpak, którego przez przypadek używano w kuchni jako że był całkiem duży; oblepiłem go wokół ciastem z popiołu i roztartej gliny i wypełniłem tylą złota, ile mógł pomieścić, i podgrzałem pełnym ogniem tak, by nie było niebezpieczeństwa zniszczenia tygla. Gdy pierwszy ładunek był gotów, napełniłem czerpak znów i tak postępując stopiłem około stu funtów złota. Cała rzecz poszła bardzo łatwo i to jest wszystko, co mogę powiedzieć o najlepszej i najprostszej metodzie, jaką możesz zastosować”.
Modele - są to gotowe wyroby, które następnie mają być powtórzone w odlewie, lub specjalnie do celów odlewniczych wykonane pierwowzory z drewna lub materiałów plastycznych (wosk, glinka itp.).
Formy - negatywowe odbicia modeli w materiale miękkim i plastycznym (np. ziemia formierska). Niekiedy też sporządza się formy w materiale twardym przez wgłębne jego wybieranie - wówczas nie wykonuje się uprzednio modelu w ogóle lub traktuje się go jedynie jako wzorzec. Można wykonywać różne typy form, z których najczęściej stosuje się formy składane twarde, formy na wosk tracony oraz formy z ziemi formierskiej - te ostatnie w zasadzie nie są używane w złotnictwie.
Formy składane twarde. Najbardziej klasycznym przykładem takiej formy jest forma dwuczęściowa, składająca się z pary spasowanych ze sobą płyt z negatywowym odbiciem przedmiotu. Odpowiednie czopy i gniazda umożliwiają precyzyjne złożenie płyt bez niepożądanych przesunięć.
Pewnym uproszczeniem klasycznej dwuczęściowej formy jest płyta z negatywową odbitką przedmiotu zestawiona z drugą płytą zupełnie płaską, co daje w efekcie odlew z jednej strony plastyczny, z drugiej płaski. Formy takie nagminnie stosowano dawniej do odlewania wszelkiego rodzaju brosz, zapinek itp. Jeszcze większym uproszczeniem jest jednoczęściowa forma z wyrytym negatywem, do której, po ułożeniu jej na płask, wlewa się bezpośrednio odpowiednią ilość metalu, uzyskując z jednej strony żądany kształt plastyczny, z drugiej zaś stosunkowo płaską acz nierówną powierzchnię zastygłego metalu; powierzchnię tę można następnie zeszlifować. Form takich używano przy prymitywnej produkcji płaskich, jednostronnie dekorowanych przedmiotów.
Negatyw żądanego przedmiotu można wyryć w twardych płytach łupkowych lub brązowych. Formy do odlewów przedmiotów małych i bardzo precyzyjnych - zwłaszcza biżuterii- robiono w płytkach ossa-sepii (materiał organiczny)
Oprócz form składanych z negatywem rytym, stosuje się powszechnie formy wykonane z gliny na modelu. Do wyrobu takich form najczęściej używa się mieszaniny glinki ogniotrwałej, piasku, gipsu oraz innych materiałów ognioodpornych.
Bardzo uproszczoną odmianą formy miękkiej, stosowaną przez ludy prymitywne, jest zwykły odcisk modelu w glinie, dający w efekcie formę jednoczęściową do odlewu jednostronnie płaskiego.
Formy na wosk tracony. Technika ta znana była już w starożytności – stosowali ją np. starożytni Egipcjanie, Grecy, Rzymianie – do dzisiaj cieszy się dużą popularnością wśród złotników ze względu na jej precyzyjność i bardzo mały ubytek materiału.
Przygotowany uprzednio model woskowy bardzo starannie i delikatnie oblepia się gliną, formując walcowatą bryłę. W trakcie rozgrzewania wysuszonej formy wosk topi się, a następnie wsiąka w glinkę, pozostawiając pusty negatyw modelu. Przez odpowiednio uformowany otwór wlewowy napełnia się formę płynnym metalem, a następnie wprawia się ją w ruch wirowy, przeważnie za pomocą prymitywnej wirówki. Działająca na płynny metal siła odśrodkowa wciska go w najdrobniejsze załomki formy, zapewniając bardzo precyzyjne wykonanie nawet delikatnych i silnie rozczłonkowanych odlewów.
Właśnie precyzja i możliwość uzyskania odlewów o bardzo rozbudowanych i skomplikowanych kształtach zadecydowały o powszechnym stosowaniu tej techniki odlewniczej w warsztatach złotników. Nadaje się ona zwłaszcza do sporządzania drobnych, pokrytych delikatną ornamentacją elementów, bywa też stosowana do odlewania małych figurek. Największą niedogodnością omawianej techniki jest fakt, że wykonany ręcznie model, przeważnie bardzo precyzyjny, a zatem pracochłonny, ulega w trakcie przygotowania formy zniszczeniu, zaś sama forma, po zastygnięciu wlanego do niej metalu, musi być rozbita, jest to bowiem jedyny sposób wydobycia gotowego odlewu. Tak więc odlewy na wosk tracony, w odróżnieniu od wykonywanych w formach gwarantujących wielokrotne użycie, są dziełami indywidualnymi i niepowtarzalnymi.
Technikę tę polecał również Mnich Teofil w swoim dziele, zobaczmy zatem jak robiono to w XII w.:
O odlewaniu uszu kielicha
„Jeśli się chce dodać do kielicha uszy, należy zaraz po wykuciu i oczyszczeniu, jednak zanim podejmie się przy nim jakąkolwiek inną pracę, wziąć wosku i wymodelować w nim uszy, wyrzeźbić na nich smoki, zwierzęta, ptaki lub liście jakie tylko się pragnie. Na wierzch obu uszu nakłada się niewielką kulistą bryłkę wosku, o wielkości cienkiej świeczki a długości małego palca, lecz odrobinę grubszej u góry wosk ten zwie się odlewniczy; przyczepia się go rozgrzanym żelazem. Następnie należy wziąć porządnie wyrobionej gliny i starannie obło-
żyć obydwa ucha - każde z osobna, tak aby wszystkie otwory modeli zostały wypełnione. Po ich wyschnięciu jeszcze raz obkłada się starannie wszędzie gliną, z wyjątkiem wierzchotka wlewu; podobnie postępuje się po raz trzeci.
Formy te kładzie się potem obok węgli, i gdy się rozżarzą, wylewa z nich wosk. Następnie wkłada się je całkowicie w ogień obróciwszy otwory ku dołowi, przez które wyciekną resztki wosku, i pozwala się rozżarzyć jak węglom; natychmiast winno się także stopić srebro dodając do niego trochę hiszpańskiego mosiądzu, na przykład jeśliby srebra było połowę grzywny – marca, waga mosiądzu ma być dwóch groszy - nummorum; jeśli zaś więcej lub mniej, zachować należy właściwą proporcję; wyjąwszy następnie formy z ognia trzeba je ustawić stabilnie i wlać srebro w to samo miejsce, skąd wyciekł wosk.
Kiedy formy ostygną, wykrusza się glinę, a przy pomocy pilnika i dłuta przytwierdza uszy w odpowiednich miejscach do czary...”
Przy wykonywaniu wszelkiego rodzaju form odlewniczych jedną z ważniejszych czynności jest przygotowanie odpowiedniego kanału wlewowego. W formach dwuczęściowych kanał taki przebiega na ogół na styku obu płyt, co umoż-
liwia wlanie płynnego metalu przy pionowym ustawieniu formy. Prosty kanał wlewowy ma z reguły kształt wydłużonego lejka, natomiast w formach dużych, o modelu rozczłonkowanym, musi dzielić się na wiele rozgałęzień, dzięki którym metal spływa równomiernie i bez przeszkód do wszystkich części pustego negatywu.
Inną bardzo ważną czynnością wiążącą się bezpośrednio z procesem wlewania płynnego metalu jest odprowadzanie powietrza i powstających w czasie odlewania gazów z wnętrza pustego negatywu. Nieumiejętne rozwiązanie tego
zagadnienia musi doprowadzić do powstania pęcherzy i "niedolewków", co w zasadzie zupełnie dyskwalifikuje odlew, a w przypadku nie rozkładanych form przeznaczonych do jednorazowego użycia cała dotychczasowa praca idzie na marne. Aby odprowadzić powietrze z wnętrza pustego negatywu, robi się kilka cienkich kanalików pomiędzy negatywem a powierzchnią formy. Zarówno przemyślane i prawidłowe wykonanie kanałów wlewowych, jak i właściwe odpowietrzenie formy - to czynności wymagające dużego znawstwa, a nade wszystko doświadczenia.
Przygotowaną formę smaruje się wewnątrz lub opyla materiałami, które umożliwiają dobre przylgnięcie roztopionego metalu do jej ścianek (oliwa, sadza, talk itp.). Następnie, po starannym złożeniu, spina się ją odpowiednimi
klamrami lub związuje drutem. Metal topi się w tyglach, dodając topników, które działają redukująco na tworzące się tlenki domieszek metali nieszlachetnych, zawartych w stopach topionego srebra lub złota. Wszystkie te "nieczystości" oddzielają się od płynnego metalu i tworzą na wierzchu kożuch szlaki. Czyste metale szlachetne nie wymagają dodawania topników.
Sam proces topienia musi przebiegać w odpowiedniej temperaturze, która dla złota i srebra wynosi ok. 1000°C. Metali szlachetnych nie wolno przegrzewać i bezpośrednio po roztopieniu należy wlewać je do formy. Po ostudzeniu
wyjmuje się odlew z formy, odcina nadlewki powstałe w kanale wlewowym i kanalikach odpowietrzających, a następnie poddaje wykończeniowej obróbce cyzelerskiej.
Na zakończenie warto dodać kilka słów o odlewaniu surowca, tzn. srebra ze złomu przetopionego w warsztacie. Używa się do tego celu żelaznych wlewaków - małych, składanych form dwuczęściowych, z których otrzymuje się odlew w kształcie sztabki, zwanej "zlewką" lub w dawnej polszczyźnie "zlitką". O takich "żelazkach" wspomina już Mnich Teofil,
a więc jest to metoda ze starym rodowodem.
Zerknijmy więc do jego dzieła i spójrzmy co tam o tym pisze:
O większym kielichu i jego odlewaniu
Gdy pragnie się wykonać duży kielich o wadze czterech, sześciu lub dziesięciu grzywien - marcarum najpierw winno się wypróbować i oczyścić w ogniu całe
srebro, następnie podzielić je w kolejność jak wyżej. Bierze się potem dwie żelazne płytki wielkości piędzi o równej długości i szerokości, grube jak źdźbło, gładko wykute i bez usterek i starannie wyrównane do gładkości kamieniem ściernym; wkłada się między nie odkuty równo pasek żelazny o średniej grubości i wygina w formę koła na taką rozpiętość, jaką potrzeba, aby można go wypełnić tym srebrem, które się chce w niego wlać. Kiedy się go zwinie nie powinno się łączyć jego końców, lecz lekko je rozsunąć, aby powstał otwór, przez który
będzie można wlewać srebro. Pierścień ten należy ułożyć równo miedzy płytkami, tak aby jego końce jednakowo wystawały poza płytki, a płytki trzeba ścisnąć w trzech miejscach trzema mocnymi żelaznymi klamrami, mianowicie od
spodu oraz z obu stron otworu, następnie wyrobioną gliną obłożyć miejsce między płytkami wokół pierścienia obficiej przy otworze. Formę tę, kiedy podeschnie, podgrzewa się i wlewa w nią roztopione srebro. Wszelkie złoto i srebro, które w ten sposób zostanie odlane, jeśli się mu nie przytrafi coś przez niedbalstwo, zawsze będzie odpowiednie do sporządzania w nim rzeczy, jakie się pragnie. Pierścienie zaś, które się chce odlać, odmierzyć trzeba w stosownej wielkości i wykonać większe oraz mniejsze.
Odlane srebro, po odkuciu jak wyżej, i po nadaniu kształtu czarze, należy napełnić ją woskiem i wykuć od jej środka - jeśli się chce, płaskie lub wypukłe żebra, które wyglądałyby jak stojące wokół łyżki; kształty te przydają kielichowi wielkiej ozdoby."
ola54