Сочинение на тему использование металлов в искусстве
9 вариантов
Какие только материалы не используются в искусстве: дерево, глина, листья и солома, стекло. С некоторыми работать легко, а с другими очень тяжело. Один из таких трудных материалов является различный металл. Вот какие металлы используют мастера:
золото и серебро,
платина,
медь,
железо,
бронза.
Берут и многие другие, но эти самые часто применяемые. Используют металлы в разных видах искусства:
Художественная ковка.
Ювелирное дело.
Выполнение гравюр, чеканка.
Литьё.
Ковкой занимаются кузнецы. Раньше кузнечное дело было очень почётной профессией, ею занимались крепкие мужчины, т.к. работа требует большой физической силы. Чаще всего в ковке используют железо, реже медь. Эти металлы доступны и легко поддаются ковке. Кузнецы изготавливают красивые ограды, предметы декора, мебель. Изделия отличаются высокой прочностью, долговечностью и красотой. Но стоят кованные вещи дорого.
В ювелирном деле используют золото, серебро и платину. Самой дорогой считается платина, самое дешёвое – серебро. Для бижутерии используют и дешёвые металлы (железо, медь, бронза). Из драгоценных металлов мастера изготавливают кольца, ожерелья, броши, цепочки, диадемы. Такие украшения всегда востребованы, поэтому ювелирное искусство набирает обороты.
Чеканка – это создание рельефного изображения на листе из металла. Древнейшее искусство, требующее усидчивости и кропотливости. Для обработки и создания изображения применяются специальные молотки и чеканы. Перед началом работ рисунок должен быть нанесён на лист металла Используемый материал: бронза, медь, латунь, мельхиор. Главное условие при выборе металла – чтобы материал легко деформировался, но не разрушался. С помощью чеканки изготавливают изображения на посуде, украшениях, делают картины, гравюры, оклады для икон.
Литьё – это процесс изготовления предметов с помощью готовых форм. Металл плавится до жидкого состояния, затем заливается в форму и остывает, снова становясь твёрдым. Используют для литья многие металлы: золото, серебро, медь, чугун, алюминий и разные сплавы. Самые знаменитые произведения искусства, изготовленное с помощью литья, это Царь-колокол и Царь-пушка. Также делают статуэтки, посуду, вазы.
МЕТАЛЛ В ИССКУСТВЕ.
План.
1.Металл – материал с уникальными свойствами.
2. История открытия металлов и появления понятия «металл».
3.Способы изготовления изделий из металлов, их история и связь с искусством:
А. Ковка.
Б. Литье.
В.Чеканка.
4. Список использованной литературы 1. Металл – вещество с уникальными свойствами.
На протяжении длительного времени, несмотря на обилие альтернатив, металл остается одним из наиболее широко употребляемых материалов во всех сферах деятельности человека. Металл используют как в быту (посуда, инструмент и пр.) так и в производстве высокотехнологичных изделий (от автомобиля до космического оборудования).
Почему же человечество с древних времен остается верным металлу? Ответ прост: металлы обладают уникальными свойствами, делающими возможным их применение в любой сфере производства и быта. Основные свойства и разновидности металлов:
Металлы весьма распространены в природе и встречаются в виде различных соединений в недрах земли, водах рек, озер, морей, океанов, составе тел животных, растений и даже в атмосфере.
По своим свойствам металлы резко отличаются от неметаллов. Впервые это различие металлов и неметаллов определил М. В. Ломоносов. «Металлы, – писал он, – тела твердые, ковкие блестящие».
Причисляя тот или иной элемент к разряду металлов, мы имеем в виду наличие у него определенного комплекса свойств:
1. Плотная кристаллическая структура.
2. Характерный металлический блеск.
3. Высокая теплопроводность и электрическая проводимость.
4. Уменьшение электрической проводимости с ростом температуры.
5. Низкие значения потенциала ионизации, т.е. способность легко отдавать электроны.
6. Ковкость и тягучесть.
7. Способность к образованию сплавов.
Все металлы и сплавы, применяемые в настоящее время в технике, можно разделить на две основные группы. К первой из них относят черные металлы – железо и все его сплавы, в которых оно составляет основную часть. Этими сплавами являются чугуны и стали. В технике часто используют так называемые легированные стали. К ним относятся стали, содержащие хром, никель, вольфрам, молибден, ванадий, кобальт, титан и другие металлы. Иногда в легированные стали входят 5-6 различных металлов. Методом легирования получают различные ценные стали, обладающие в одних случаях повышенной прочностью, в других – высокой сопротивляемостью к истиранию, в третьих – коррозионной устойчивостью, т.е. способностью не разрушаться под действием внешней среды.
Ко второй группе относят цветные металлы и их сплавы. Они получили такое название потому, что имеют различную окраску. Например, медь светло-красная, никель, олово, серебро – белые, свинец – голубовато-белый, золото -желтое. Из сплавов в практике нашли большое применение: бронза – сплав меди с оловом и другими металлами, латунь – сплав меди с цинком, баббит – сплав олова с сурьмой и медью и др.
Это деление на черные и цветные металлы условно.
Наряду с черными и цветными металлами выделяют еще группу благородных металлов: серебро, золото, платину, рутений и некоторые другие. Они названы так потому, что практически не окисляются на воздухе даже при повышенной температуре и не разрушаются при действии на них растворов кислот и щелочей. Физические свойства металлов:
С внешней стороны металлы, как известно, характеризуются, прежде всего, особым «металлическим» блеском, который обусловливается их способностью сильно отражать лучи света. Однако этот блеск наблюдается обыкновенно только в том случае, когда металл образует сплошную компактную массу. Правда, магний и алюминий сохраняют свой блеск, даже будучи превращенными в порошок, но большинство металлов в мелкораздробленном виде имеет черный или темно-серый цвет. Затем типичные металлы обладают высокой тепло- и электропроводностью, причем по способности проводить тепло и ток располагаются в одном и том же порядке: лучшие проводники – серебро и медь, худшие – свинец и ртуть. С повышением температуры электропроводность падает, при понижении температуры, наоборот, увеличивается.
Очень важным свойством металлов является их сравнительно легкая механическая деформируемость. Металлы пластичны, они хорошо куются, вытягиваются в проволоку, прокатываются в листы и т.п.
Характерные физические свойства металлов находятся в связи с особенностями их внутренней структуры. Согласно современным воззрениям, кристаллы металлов состоят из положительно заряженных ионов и свободных электронов, отщепившихся от соответствующих атомов. Весь кристалл можно себе представить в виде пространственной решетки, узлы которой заняты ионами, а в промежутках между ионами находятся легкоподвижные электроны. Эти электроны постоянно переходят от одних атомов к другим и вращаются вокруг ядра то одного, то другого атома. Так как электроны не связаны с определенными ионами, то уже под влиянием небольшой разности потенциалов они начинают перемещаться в определенном направлении, т.е. возникает электрический ток.
Наличием свободных электронов обусловливается и высокая теплопроводность металлов. Находясь в непрерывном движении, электроны постоянно сталкиваются с ионами и обмениваются с ними энергией. Поэтому колебания ионов, усилившиеся в данной части металла вследствие нагревания, сейчас же передаются соседним ионам, от них – следующим и т.д., и тепловое состояние металла быстро выравнивается; вся масса металла принимает одинаковую температуру.
По плотности металлы условно подразделяются на две большие группы: легкие металлы, плотность которых не больше 5 г/см3, и тяжелые металлы – все остальные. Химические свойства металлов:
Основным химическим свойством металлов является способность их атомов легко отдавать свои валентные электроны и переходить в положительно заряженные ионы. Типичные металлы никогда не присоединяют электронов; их ионы всегда заряжены положительно.
Легко отдавая при химических реакциях свои валентные электроны, типичные металлы являются энергичными восстановителями.
Способность к отдаче электронов проявляется у отдельных металлов далеко не в одинаковой степени. Чем легче металл отдает свои электроны, тем он активнее, тем энергичнее вступает во взаимодействие с другими веществами. 2.История открытия металлов и появления понятия «металл».
Термин «металл» произошел от греческого слова metallion (от metalleuo – выкапываю, добываю из земли), которое означало первоначально копи, рудники (в этом смысле оно встречается у Геродота, 5 век до нашей эры). То, что добывалось в рудниках, Платон называл mettaleia. В древности и в средние века считалось, что существует только семь металлов: золото, серебро, медь, олово, свинец, железо, ртуть. По алхимическим представлениям, металлы зарождались в земных недрах под влиянием лучей планет и постепенно, крайне медленно совершенствовались, превращаясь в серебро и золото. Алхимики полагали, что металлы – вещества сложные, состоящие из «начала металличности» (ртути) и «начала горючести» (серы). В начале 18 века получила распространение гипотеза, согласно которой металлы состоят из земли и «начала горючести» – флогистона. М.В. Ломоносов насчитывал шесть металлов (Au, Ag, Cu, Sn, Fe, Pb) и определял металл как «светлое тело, которое ковать можно». В конце 18 века А.Л. Лавуазье опроверг гипотезу флогистона и показал, что металлы – простые вещества. В 1789 году Лавуазье в руководстве по химии дал список простых веществ, в который включил все известные тогда семнадцать металлов (Sb, Ag, As, Bi, Co, Cu, Sn, Fe, Mn, Hg, Mo, Ni, Au, Pt, Pb, W, Zn). По мере развития методов химического исследования число известных металлов возрастало. В первой половине 19 века были открыты спутники Pt, получены путем электролиза некоторые щелочные и щелочноземельные металлы, положено начало разделению редкоземельных металлов, открыты неизвестные металлы при химическом анализе минералов. В 1860-1863 годах методом спектрального анализа были открыты Cs, Rb, Tl, In. Блестяще подтвердилось существование металлов, предсказанных Д.И. Менделеевым на основе его периодического закона. Открытие радиоактивности в конце 19 века повлекло за собой поиски природных радиоактивных металлов, увенчавшиеся полным успехом. Наконец, методом ядерных превращений начиная с середины 20 века были искусственно получены радиоактивные металлы, в частности трансурановые элементы.
В конце 19 – начале 20 веков получила физико-химическую основу металлургия – наука о производстве металлов из природного сырья. Тогда же началось исследование свойств металлов и их сплавов в зависимости от состава и строения. Полиметаллическая руда
3.Способы изготовления изделий из металлов, их история и связь с искусством А. Ковка Ковка – один из способов обработки металлов под давлением, при котором инструмент оказывает многократное прерывистое воздействие на заготовку, в результате чего она, деформируясь, постепенно приобретает заданную форму и размеры.
С древности ковка (меди, самородного железа) служила одним из основных способов обработки металла (холодная, а затем горячая ковка в Иране, Месопотамии, Египте в 4-3 тыс. годах да нашей эры; холодная ковка у индейцев Северной и Южной Америки до 16 века нашей эры). Древние металлурги Европы, Азии и Африки ковали сыродутное железо, медь, серебро и золото; кузнецы пользовались особым почетом у народов древности, а их искусство окружалось легендами. В средние века, в том числе и в России, кузнечное дело достигло высокого уровня: вручную отковывались холодное и огнестрельное оружие, инструменты, детали сельскохозяйственных орудий, дверей и сундуков, решетки, светильники, замки, часы и другие изделия всевозможных форм и размеров, часто с тончайшими деталями; кованые изделия украшались насечкой, просечным или рельефным узором, расплющенными в тончайший слой листами сусального золота и бронзовой потали. Традиции средневекового ремесла сохранились в народном искусстве до 19 века (светцы, крюки, и и т.д.). В 15-19 веках выполнены многие замечательные кованые фонари, ограды, решетки, ворота (Версаль, Петербург, Царское Село). Многие города специализировались в различных отраслях кузнечного ремесла: Герат, Мосул славились утварью, Дамаск, Милан, Аугсбург, Астрахань, Тула – оружием, Нотиннгем, Золинген, Павлово на Оке – ножами и инструментами, Нюрнберг, Холмогоры – замками и т.д. В 19 веке ручная ковка была вытеснена штамповкой и литьем, интерес к ней возродился в 20 веке.
Московская ковка XIX век «Шапка ерихонская», 1621 г, Россия Кованый декор Весминстерского аббатства, Лондон
Скифия. Меч с украшенными ножнами. Середина IV в. до н.э
Основы теории ковки были разработаны в России: П.П. Аносов в 1831 впервые применил микроскоп для изучения структуры металлов; Д.К. Чернов в 1868 научно обосновал режимы ковки; Большой вклад в теорию ковки сделали советские ученые Н.С.Курнаков, К.Ф. Грачев, С.И. Губкин, К.Ф. Неймайер и др.
Ковку, как правило, производят при нагреве металла до ковочной температуры с целью повышения его пластичности и снижения сопротивления деформированию. Температурный интервал ковки зависит от химического состава и структуры обрабатываемого металла, а также от вида операции или перехода. Для стали температурный интервал 800 – 1100 градусов Цельсия, для алюминиевых сплавов 420-480 градусов Цельсия.
Различают ковку в штампах и без применения штампов – свободную ковку. При ковке в штампах металл ограничен со всех сторон стенками рабочей полости штампа и при деформации приобретает форму, соответствующую этой полости. При свободной ковке металл не ограничен совсем или ограничен с одной стороны. При ручной ковке кувалдой или молотом воздействуют непосредственно на металл или на инструмент. Машинную ковку выполняют на специальном оборудовании – молотах с массой падающих частей от 1 до 5000 кг или гидравлических прессах, развивающих усилия 2-200 Мн., а также на ковочных машинах. Изготовляют поковки массой 100 тонн и более. Для манипулирования с тяжелыми заготовками при ковке используют подъемные краны грузоподъемностью до 350 тонн, кантователи и специальные манипуляторы. Свободную ковку применяют также для улучшения качества и структуры металла. При проковке металл упрочняестся, завариваются несплошности и размельчаются крупные кристаллы, в результате чего структура становится мелкозернистой, приобретает волокнистое строение.
При ковке используют набор кузнечного инструмента, с помощью которого заготовкам придают требуемую форму и размеры. Основные операции ковки: осадка, высадка, протяжка, обкатка, раскатка, прошивка и др.
Ковка является одним из экономичных способов получения заготовок деталей. Б. Литье. Литье – технологический процесс изготовления отливок, заключающийся в заполнении форм расплавленным материалом и дальнейшей обработке полученных изделий. Немного о литье:
Семь наиболее известных шедевров древних культур названы чудесами света. Два из них являются отливками. Это Колосс Родосский работы Хареса из Линдоса (бронза, 292—280 гг. до н. э.) (рис. 1) и статуя Зевса Олимпийского в храме Зевса в Олимпии работы Фидия (золото, 430 г. до н. э.). По некоторым данным они получены хрисоэлефантийским способом.
Труд литейщика, изготавливающего уникальную отливку, по своему характеру творческий. В большей степени это относится к отливкам, отличающимся какими-либо особыми свойствами, размерами или виртуозностью техники их литья. Таким отливкам присваивается титул “царь”.
Знаменитый Царь-колокол Московского Кремля, крупнейший из колоколов когда-либо существовавших в мире, отлит в 1733 — 1735 гг. из бронзы и весит 200 т. Самая большая пушка в мире — Царь-пушка, отлита в 1586 г., весит 40 т, ее калибр 890 мм.
Геродот в главе 81 четвертой книги писал, что один из царей Скифии решил определить, сколько скифов живет на свете, и приказал каждому из них принести по одному бронзовому наконечнику стрелы. Из этих стрел был отлит огромный котел. Диаметр скифского парытотла составлял 2,5 м, а высота — около 3 м, масса превышала 10 т. Котел был украшен характерным орнаментом, литыми фигурками животных.
Древнейшей отливкой, удостоенной титула “царь”, по мнению А. М. Петриченко, является 100-тонный чугунный царь-лев, отлитый в 954 г., его высота 5,5 м, длина более 5 м (Китай). Между ног этой фигуры свободно проезжает лошадь с телегой. Отливка пустотелая, покоится на плите, в настоящее время глубоко осела в грунт.
В XIV в. в Японии был отлит царь-чайник из 3 частей: крышки, ручки и самого сосуда массой 16 т. А еще в 749 г. была отлита статуя Будды массой 250 т (вместе с цоколем 380 т), длина ладони — 3 м. В 1987 г. на озере Тадзаво к северу от Токио установлена самая высокая статуя богини милосердия Канной высотой 133 м.
Самой крупной царь – отливкой является литой шабот молота массой более 650 т, изготовленный в 1875 г. в Перми. Для установления литой формы потребовался кессон глубиной 40 м. Вокруг было размещено 20 крупных вагранок. Заливка длилась 3 ч, остывание металла — более 4 месяцев.
Первыми металлами, с которыми имел дело человек, были самородные медь и золото. Этому способствовало то, что они легко добывались в виде самородков и россыпей, имели невысокую, чуть больше 1000°С, температуру плавления и принимали необходимую форму с использованием метода холодной деформации и литья. Первыми отливками были художественные изделия из золота в виде различных украшений и предметов религиозного культа. Таким образом, можно предположить, что литейное производство началось с художественного литья.
У разных народов зарождение художественного литья приходилось на разные времена. У многих оно было самобытным, другие же опыт заимствовали. Мнения историков и археологов о начале производства литых изделий расходятся. А. М. Петриченко считает, что впервые фасонное литье появилось в IV — III тысячелетиях до н. э. одновременно в Египте, Двуречье, Индии, Южной Туркмении, Закавказье, Молдавии, Юго-Западной Украине, Средней Азии и других местах. В источниках указывается на данные археологических исследований, из которых следует, что в Египте производить художественные отливки из золота начали за 12 тысяч лет до н. э. Изделия из золота, относящиеся к IV тысячелетию до н. э., найдены в Южной Месопотамии, в долине Нила, в Малой и Средней Азии. На Алтае золото начали добывать и перерабатывать за 4,5 тысячи лет до н. э. На Кавказе золотые изделия изготавливались за 3 тысячи лет до н. э.
О высоком мастерстве и художественном вкусе мастеров Шумера свидетельствует литая голова быка из золота с инкрустацией, изготовленная в VI в. до н. э. Египтяне начали отливать медные изделия раньше других народов.
Историки полагают, что колоссальные масштабы строительства из камня пирамид стали возможны лишь благодаря широкому применению медных орудий и инструментов. На росписи гробницы в Фивах XVI — V вв. до н. э. изображены простые приемы работы древних литейщиков (рис. 2). В то время египетские литейщики уже умели получать сложные полые отливки с использованием литейных стержней или восковых выплавляемых моделей. Так что правомерно считать Африку той частью света, где впервые зародилось литейное ремесло, в том числе ремесленное производство художественного литья.
Серебро в отличие от золота редко встречается в виде самородков, поэтому использовать его стали позднее, чем золото. Самая ранняя разработка руд и добыча серебра в крупных масштабах началась в IV в. до н. э. в восточной части Азии, позднее в Армении и Греции.
С середины III в. до н. э. в Месопотамии, а со II в. до н. э. в Египте вслед за примитивной техникой литья в открытые формы появилось литье бронзы в разъемные закрытые формы из глины, в которых отливались мелкие части цепочек, браслетов и др. Эти отливки затем скреплялись оловом и чеканились.
В Греции в V — IV вв. до н. э. для отливки крупных бронзовых статуй применялось литье “по потерянному воску”. При этом способе, который до наших дней является основным для бронзовой монументальной и кабинетной скульптуры, окончательная отделка фигур осуществляется по нанесенному на них воску.
Особого расцвета литье достигло в эпоху Возрождения (XIV — XVI вв.) во многих странах Европы, в том числе и в России. Введенная Бенвенуто Челлини (1500 — 1571) для литья крупных скульптур технология кусковой формовки позволяла получать по несколько точных отливок с одной модели (метод “потерянного воска” — только одну отливку), с которых однако требовалось удалять чеканкой следы от стыков отдельных кусков формы.Со второй трети XIX в. наступает упадок производства художественной бронзы. Ради удешевления бытовых изделий начинают применять низкосортные медные сплавы, гальванические покрытия драгоценными металлами, механические способы обработки (штамповка, накатка и др.).
Новое художественное осмысление бронза получает в последнее десятилетие XIX в. и в начале XX в. в творчестве импрессионистов (О. Роден, П. П. Трубецкой, А. С. Голубкина и др.).
В странах Европы отливки из чугуна начали изготавливать примерно в XIV в. с появлением доменных печей. В Китае чугун известен с VI в. до н. э. В 954 г. была отлита фигура льва массой около 100 т. В те времена в Китае существовали лишь небольшие одноформенные вагранки для плавки чугуна. Они и были использованы при выплавке металла для этой гигантской фигуры. От каждой печи по небольшому каналу выпускался металл, к нему по мере приближения к форме присоединялись ручейки от печей, расположенных по пути к форме. На старинном китайском рисунке (рис. 3) показано, как происходила заливка подобных форм. О том, что именно таким способом отливали льва, свидетельствует устройство чаши в форме, которая так и осталась на отливке. Возможно, чугун в нее наливали из ручных ковшей, принося их из печей, установленных дальше зоны чугунных ручейков.
Значительное развитие чугунное литье получило в Германии, Франции и России (на Каслинском, Каменском, Верх-Исетском, Ушвинском заводах).
В настоящее время для художественных отливок используются практически все широко применяемые сплавы — благородные металлы и сплавы, сплавы на основе железа, меди, алюминия, цинка, легкоплавкие сплавы, при этом применяются разнообразные способы изготовления форм, начиная от одноразовых песчано-глинистых и кончая многократно используемыми металлическими формами
Первая четверть XV в. Москва. Принадлежала Икона «Господь Вседержитель». игумену Никону. Серебро, литье, гравировка Медный сплав, литье. XIX в. золочение. 13.3×9.5 см. В. Чеканка Чеканка – 1) получение рельефных изображений на листовом металле; выполняется ударами особым молотком по чеканам. Такая чеканка, являющаяся одним из древнейших видов художеств, обработки металла, ведется по поверхности металлического листа, положенного на эластичную подложку из особой смолы, в основном по лицевой стороне. 2) получение рельефных изображений на поверхности монет, медалей и т.п. Производится сильными ударами от руки или на прессе стальными штемпелями – на которых сделаны углубленные изображения и надписи. Чаша. Грузия, чеканка. Начало XIX века Щит
Мастерская Йорга Зигмана. Германия, Аугсбург. Середина 16 в.
Медь; золочение, рельефная чеканка.Эрмитаж.
МЕТАЛЛ В ИССКУСТВЕ.
План.
1.Металл – материал с уникальными
свойствами.
2. История открытия металлов и
появления понятия «металл».
3.Способы изготовления изделий из
металлов, их история и связь с искусством:
А. Ковка.
Б. Литье.
В.Чеканка.
4. Список использованной литературы 1. Металл – вещество с уникальными свойствами.
На протяжении длительного времени, несмотря на обилие
альтернатив, металл остается одним из наиболее широко употребляемых материалов во
всех сферах деятельности человека. Металл используют как в быту (посуда,
инструмент и пр.) так и в производстве высокотехнологичных изделий (от
автомобиля до космического оборудования).
Почему же человечество с древних времен остается верным
металлу? Ответ прост: металлы обладают уникальными свойствами, делающими
возможным их применение в любой сфере производства и быта. Основные свойства и разновидности металлов:
Металлы весьма распространены в природе и
встречаются в виде различных соединений в недрах земли, водах рек, озер, морей,
океанов, составе тел животных, растений и даже в атмосфере.
По своим
свойствам металлы резко отличаются от неметаллов. Впервые это различие металлов
и неметаллов определил М. В. Ломоносов. «Металлы, – писал он, – тела твердые,
ковкие блестящие».
Причисляя тот или иной элемент к разряду
металлов, мы имеем в виду наличие у него определенного комплекса свойств:
1. Плотная кристаллическая
структура.
2. Характерный металлический
блеск.
3. Высокая теплопроводность и
электрическая проводимость.
4. Уменьшение электрической
проводимости с ростом температуры.
5. Низкие значения потенциала
ионизации, т.е. способность легко отдавать электроны.
6. Ковкость и тягучесть.
7. Способность к образованию
сплавов.
Все металлы и сплавы, применяемые
в настоящее время в технике, можно разделить на две основные группы. К первой
из них относят черные металлы – железо и все его сплавы, в которых оно
составляет основную часть. Этими сплавами являются чугуны и стали. В технике
часто используют так называемые легированные стали. К ним относятся стали,
содержащие хром, никель, вольфрам, молибден, ванадий, кобальт, титан и другие
металлы. Иногда в легированные стали входят 5-6 различных металлов. Методом
легирования получают различные ценные стали, обладающие в одних случаях
повышенной прочностью, в других – высокой сопротивляемостью к истиранию, в
третьих – коррозионной устойчивостью, т.е. способностью не разрушаться под
действием внешней среды.
Ко второй группе относят цветные
металлы и их сплавы. Они получили такое название потому, что имеют различную
окраску. Например, медь светло-красная, никель, олово, серебро – белые, свинец
– голубовато-белый, золото -желтое. Из сплавов в практике нашли большое
применение: бронза – сплав меди с оловом и другими металлами, латунь – сплав
меди с цинком, баббит – сплав олова с сурьмой и медью и др.
Это деление на черные и цветные
металлы условно.
Наряду с черными и цветными
металлами выделяют еще группу благородных металлов: серебро, золото, платину,
рутений и некоторые другие. Они названы так потому, что практически не
окисляются на воздухе даже при повышенной температуре и не разрушаются при
действии на них растворов кислот и щелочей. Физические свойства металлов:
С внешней стороны металлы, как
известно, характеризуются, прежде всего, особым «металлическим» блеском,
который обусловливается их способностью сильно отражать лучи света. Однако этот
блеск наблюдается обыкновенно только в том случае, когда металл образует
сплошную компактную массу. Правда, магний и алюминий сохраняют свой блеск, даже
будучи превращенными в порошок, но большинство металлов в мелкораздробленном
виде имеет черный или темно-серый цвет. Затем типичные металлы обладают высокой
тепло- и электропроводностью, причем по способности проводить тепло и ток
располагаются в одном и том же порядке: лучшие проводники – серебро и медь,
худшие – свинец и ртуть. С повышением температуры электропроводность падает,
при понижении температуры, наоборот, увеличивается.
Очень важным свойством металлов
является их сравнительно легкая механическая деформируемость. Металлы
пластичны, они хорошо куются, вытягиваются в проволоку, прокатываются в листы и
т.п.
Характерные физические свойства
металлов находятся в связи с особенностями их внутренней структуры. Согласно
современным воззрениям, кристаллы металлов состоят из положительно заряженных
ионов и свободных электронов, отщепившихся от соответствующих атомов. Весь
кристалл можно себе представить в виде пространственной решетки, узлы которой
заняты ионами, а в промежутках между ионами находятся легкоподвижные электроны.
Эти электроны постоянно переходят от одних атомов к другим и вращаются вокруг
ядра то одного, то другого атома. Так как электроны не связаны с определенными
ионами, то уже под влиянием небольшой разности потенциалов они начинают
перемещаться в определенном направлении, т.е. возникает электрический ток.
Наличием свободных электронов
обусловливается и высокая теплопроводность металлов. Находясь в непрерывном
движении, электроны постоянно сталкиваются с ионами и обмениваются с ними
энергией. Поэтому колебания ионов, усилившиеся в данной части металла
вследствие нагревания, сейчас же передаются соседним ионам, от них – следующим
и т.д., и тепловое состояние металла быстро выравнивается; вся масса металла
принимает одинаковую температуру.
По плотности металлы условно подразделяются на две большие
группы: легкие металлы, плотность которых не больше 5 г/см3, и
тяжелые металлы – все остальные. Химические свойства металлов:
Основным химическим свойством металлов является способность
их атомов легко отдавать свои валентные электроны и переходить в положительно
заряженные ионы. Типичные металлы никогда не присоединяют электронов; их ионы
всегда заряжены положительно.
Легко отдавая при химических реакциях свои
валентные электроны, типичные металлы являются энергичными восстановителями.
Способность к отдаче электронов проявляется у
отдельных металлов далеко не в одинаковой степени. Чем легче металл отдает свои
электроны, тем он активнее, тем энергичнее вступает во взаимодействие с другими
веществами. 2.История открытия металлов и появления понятия
«металл».
Термин «металл» произошел от
греческого слова metallion
(от metalleuo – выкапываю,
добываю из земли), которое означало первоначально копи, рудники (в этом
смысле оно встречается у Геродота, 5 век до нашей эры). То, что добывалось в
рудниках, Платон называл mettaleia. В древности и в средние века считалось, что
существует только семь металлов: золото, серебро, медь, олово, свинец, железо,
ртуть. По алхимическим представлениям, металлы зарождались в земных недрах под
влиянием лучей планет и постепенно, крайне медленно совершенствовались,
превращаясь в серебро и золото. Алхимики полагали, что металлы – вещества
сложные, состоящие из «начала металличности» (ртути) и «начала горючести»
(серы). В начале 18 века получила распространение гипотеза, согласно которой
металлы состоят из земли и «начала горючести» – флогистона. М.В. Ломоносов
насчитывал шесть металлов (Au, Ag,
Cu, Sn, Fe,
Pb) и определял металл как «светлое тело, которое
ковать можно». В конце 18 века А.Л. Лавуазье опроверг гипотезу флогистона и
показал, что металлы – простые вещества. В 1789 году Лавуазье в руководстве по
химии дал список простых веществ, в который включил все известные тогда семнадцать
металлов (Sb, Ag, As, Bi, Co, Cu, Sn, Fe, Mn, Hg, Mo, Ni, Au, Pt, Pb, W, Zn).
По мере развития методов химического исследования число известных металлов
возрастало. В первой половине 19 века были открыты спутники Pt,
получены путем электролиза некоторые щелочные и щелочноземельные металлы,
положено начало разделению редкоземельных металлов, открыты неизвестные металлы
при химическом анализе минералов. В 1860-1863 годах методом спектрального
анализа были открыты Cs, Rb, Tl, In. Блестяще подтвердилось существование
металлов, предсказанных Д.И. Менделеевым на основе его периодического закона.
Открытие радиоактивности в конце 19 века повлекло за собой поиски природных
радиоактивных металлов, увенчавшиеся полным успехом. Наконец, методом ядерных
превращений начиная с середины 20 века были искусственно получены радиоактивные
металлы, в частности трансурановые элементы.
В конце 19 – начале 20 веков
получила физико-химическую основу металлургия – наука о производстве металлов
из природного сырья. Тогда же началось исследование свойств металлов и их
сплавов в зависимости от состава и строения. Полиметаллическая руда
3.Способы изготовления изделий из металлов, их
история и связь с искусством А. Ковка Ковка – один из способов обработки металлов под
давлением, при котором инструмент оказывает многократное прерывистое
воздействие на заготовку, в результате чего она, деформируясь, постепенно
приобретает заданную форму и размеры.
С древности ковка (меди, самородного железа) служила одним
из основных способов обработки металла (холодная, а затем горячая ковка в
Иране, Месопотамии, Египте в 4-3 тыс. годах да нашей эры; холодная ковка у
индейцев Северной и Южной Америки до 16 века нашей эры). Древние металлурги
Европы, Азии и Африки ковали сыродутное железо, медь, серебро и золото; кузнецы
пользовались особым почетом у народов древности, а их искусство окружалось
легендами. В средние века, в том числе и в России, кузнечное дело достигло
высокого уровня: вручную отковывались холодное и огнестрельное оружие,
инструменты, детали сельскохозяйственных орудий, дверей и сундуков, решетки,
светильники, замки, часы и другие изделия всевозможных форм и размеров, часто с
тончайшими деталями; кованые изделия украшались насечкой, просечным или
рельефным узором, расплющенными в тончайший слой листами сусального золота и
бронзовой потали. Традиции средневекового ремесла сохранились в народном
искусстве до 19 века (светцы, крюки, и и т.д.). В 15-19 веках выполнены многие
замечательные кованые фонари, ограды, решетки, ворота (Версаль, Петербург,
Царское Село). Многие города специализировались в различных отраслях кузнечного
ремесла: Герат, Мосул славились утварью, Дамаск, Милан, Аугсбург, Астрахань,
Тула – оружием, Нотиннгем, Золинген, Павлово на Оке – ножами и инструментами,
Нюрнберг, Холмогоры – замками и т.д. В 19 веке ручная ковка была вытеснена
штамповкой и литьем, интерес к ней возродился в 20 веке.
Московская ковка XIX
век «Шапка ерихонская», 1621 г, Россия Кованый декор Весминстерского
аббатства, Лондон
Скифия. Меч с украшенными ножнами. Середина IV в. до н.э
Основы теории ковки были разработаны в России: П.П. Аносов в
1831 впервые применил микроскоп для изучения структуры металлов; Д.К. Чернов в
1868 научно обосновал режимы ковки; Большой вклад в теорию ковки сделали
советские ученые Н.С.Курнаков, К.Ф. Грачев, С.И. Губкин, К.Ф. Неймайер и др.
Ковку, как правило, производят при нагреве металла до
ковочной температуры с целью повышения его пластичности и снижения сопротивления
деформированию. Температурный интервал ковки зависит от химического состава и
структуры обрабатываемого металла, а также от вида операции или перехода. Для
стали температурный интервал 800 – 1100 градусов Цельсия, для алюминиевых
сплавов 420-480 градусов Цельсия.
Различают ковку в штампах и без применения штампов –
свободную ковку. При ковке в штампах металл ограничен со всех сторон стенками
рабочей полости штампа и при деформации приобретает форму, соответствующую этой
полости. При свободной ковке металл не ограничен совсем или ограничен с одной
стороны. При ручной ковке кувалдой или молотом воздействуют непосредственно на
металл или на инструмент. Машинную ковку выполняют на специальном оборудовании
– молотах с массой падающих частей от 1 до 5000 кг или гидравлических прессах,
развивающих усилия 2-200 Мн., а также на ковочных машинах. Изготовляют поковки
массой 100 тонн и более. Для манипулирования с тяжелыми заготовками при ковке
используют подъемные краны грузоподъемностью до 350 тонн, кантователи и
специальные манипуляторы. Свободную ковку применяют также для улучшения
качества и структуры металла. При проковке металл упрочняестся, завариваются
несплошности и размельчаются крупные кристаллы, в результате чего структура
становится мелкозернистой, приобретает волокнистое строение.
При ковке используют набор кузнечного инструмента, с помощью
которого заготовкам придают требуемую форму и размеры. Основные операции ковки:
осадка, высадка, протяжка, обкатка, раскатка, прошивка и др.
Ковка является одним из экономичных способов получения
заготовок деталей. Б. Литье. Литье – технологический процесс изготовления отливок,
заключающийся в заполнении форм расплавленным материалом и дальнейшей обработке
полученных изделий. Немного о литье:
Семь наиболее известных шедевров древних культур
названы чудесами света. Два из них являются отливками. Это Колосс Родосский
работы Хареса из Линдоса (бронза, 292—280 гг. до н. э.) (рис. 1) и статуя Зевса
Олимпийского в храме Зевса в Олимпии работы Фидия (золото, 430 г. до н. э.). По
некоторым данным они получены хрисоэлефантийским способом.
Труд литейщика, изготавливающего уникальную отливку,
по своему характеру творческий. В большей степени это относится к отливкам,
отличающимся какими-либо особыми свойствами, размерами или виртуозностью
техники их литья. Таким отливкам присваивается титул “царь”.
Знаменитый Царь-колокол Московского Кремля,
крупнейший из колоколов когда-либо существовавших в мире, отлит в 1733 — 1735
гг. из бронзы и весит 200 т. Самая большая пушка в мире — Царь-пушка, отлита в
1586 г., весит 40 т, ее калибр 890 мм.
Геродот в главе 81 четвертой книги писал, что
один из царей Скифии решил определить, сколько скифов живет на свете, и
приказал каждому из них принести по одному бронзовому наконечнику стрелы. Из
этих стрел был отлит огромный котел. Диаметр скифского парытотла составлял 2,5
м, а высота — около 3 м, масса превышала 10 т. Котел был украшен характерным
орнаментом, литыми фигурками животных.
Древнейшей отливкой, удостоенной титула
“царь”, по мнению А. М. Петриченко, является 100-тонный чугунный
царь-лев, отлитый в 954 г., его высота 5,5 м, длина более 5 м (Китай). Между
ног этой фигуры свободно проезжает лошадь с телегой. Отливка пустотелая,
покоится на плите, в настоящее время глубоко осела в грунт.
В XIV в. в Японии был отлит царь-чайник из 3
частей: крышки, ручки и самого сосуда массой 16 т. А еще в 749 г. была отлита
статуя Будды массой 250 т (вместе с цоколем 380 т), длина ладони — 3 м. В 1987
г. на озере Тадзаво к северу от Токио установлена самая высокая статуя богини
милосердия Канной высотой 133 м.
Самой крупной царь – отливкой является литой
шабот молота массой более 650 т, изготовленный в 1875 г. в Перми. Для
установления литой формы потребовался кессон глубиной 40 м. Вокруг было размещено
20 крупных вагранок. Заливка длилась 3 ч, остывание металла — более 4 месяцев.
Первыми металлами, с которыми имел дело человек,
были самородные медь и золото. Этому способствовало то, что они легко
добывались в виде самородков и россыпей, имели невысокую, чуть больше 1000°С,
температуру плавления и принимали необходимую форму с использованием метода
холодной деформации и литья. Первыми отливками были художественные изделия из
золота в виде различных украшений и предметов религиозного культа. Таким образом,
можно предположить, что литейное производство началось с художественного литья.
У разных народов зарождение художественного литья
приходилось на разные времена. У многих оно было самобытным, другие же опыт
заимствовали. Мнения историков и археологов о начале производства литых изделий
расходятся. А. М. Петриченко считает, что впервые фасонное литье появилось в IV
— III тысячелетиях до н. э. одновременно в Египте, Двуречье, Индии, Южной
Туркмении, Закавказье, Молдавии, Юго-Западной Украине, Средней Азии и других
местах. В источниках указывается на данные археологических исследований, из
которых следует, что в Египте производить художественные отливки из золота
начали за 12 тысяч лет до н. э. Изделия из золота, относящиеся к IV тысячелетию
до н. э., найдены в Южной Месопотамии, в долине Нила, в Малой и Средней Азии.
На Алтае золото начали добывать и перерабатывать за 4,5 тысячи лет до н. э. На
Кавказе золотые изделия изготавливались за 3 тысячи лет до н. э.
О высоком мастерстве и художественном вкусе мастеров Шумера
свидетельствует литая голова быка из золота с инкрустацией, изготовленная в VI
в. до н. э. Египтяне начали отливать медные изделия раньше других народов.
Историки полагают, что колоссальные масштабы
строительства из камня пирамид стали возможны лишь благодаря широкому
применению медных орудий и инструментов. На росписи гробницы в Фивах XVI — V
вв. до н. э. изображены простые приемы работы древних литейщиков (рис. 2). В то
время египетские литейщики уже умели получать сложные полые отливки с использованием
литейных стержней или восковых выплавляемых моделей. Так что правомерно считать
Африку той частью света, где впервые зародилось литейное ремесло, в том числе
ремесленное производство художественного литья.
Серебро в отличие от золота редко встречается в
виде самородков, поэтому использовать его стали позднее, чем золото. Самая
ранняя разработка руд и добыча серебра в крупных масштабах началась в IV в. до
н. э. в восточной части Азии, позднее в Армении и Греции.
С середины III в. до н. э. в Месопотамии, а со II
в. до н. э. в Египте вслед за примитивной техникой литья в открытые формы
появилось литье бронзы в разъемные закрытые формы из глины, в которых
отливались мелкие части цепочек, браслетов и др. Эти отливки затем скреплялись
оловом и чеканились.
В Греции в V — IV вв. до н. э. для отливки крупных
бронзовых статуй применялось литье “по потерянному воску”. При этом
способе, который до наших дней является основным для бронзовой монументальной и
кабинетной скульптуры, окончательная отделка фигур осуществляется по
нанесенному на них воску.
Особого расцвета литье достигло в эпоху
Возрождения (XIV — XVI вв.) во многих странах Европы, в том числе и в России.
Введенная Бенвенуто Челлини (1500 — 1571) для литья крупных скульптур
технология кусковой формовки позволяла получать по несколько точных отливок с
одной модели (метод “потерянного воска” — только одну отливку), с
которых однако требовалось удалять чеканкой следы от стыков отдельных кусков
формы.Со второй трети XIX в. наступает упадок производства художественной
бронзы. Ради удешевления бытовых изделий начинают применять низкосортные медные
сплавы, гальванические покрытия драгоценными металлами, механические способы
обработки (штамповка, накатка и др.).
Новое художественное осмысление бронза получает в
последнее десятилетие XIX в. и в начале XX в. в творчестве импрессионистов (О.
Роден, П. П. Трубецкой, А. С. Голубкина и др.).
В странах Европы отливки из чугуна начали
изготавливать примерно в XIV в. с появлением доменных печей. В Китае чугун
известен с VI в. до н. э. В 954 г. была отлита фигура льва массой около 100 т.
В те времена в Китае существовали лишь небольшие одноформенные вагранки для
плавки чугуна. Они и были использованы при выплавке металла для этой гигантской
фигуры. От каждой печи по небольшому каналу выпускался металл, к нему по мере
приближения к форме присоединялись ручейки от печей, расположенных по пути к
форме. На старинном китайском рисунке (рис. 3) показано, как происходила
заливка подобных форм. О том, что именно таким способом отливали льва,
свидетельствует устройство чаши в форме, которая так и осталась на отливке.
Возможно, чугун в нее наливали из ручных ковшей, принося их из печей,
установленных дальше зоны чугунных ручейков.
Значительное развитие чугунное литье получило в
Германии, Франции и России (на Каслинском, Каменском, Верх-Исетском, Ушвинском
заводах).
В настоящее время для
художественных отливок используются практически все широко применяемые сплавы —
благородные металлы и сплавы, сплавы на основе железа, меди, алюминия, цинка,
легкоплавкие сплавы, при этом применяются разнообразные способы изготовления
форм, начиная от одноразовых песчано-глинистых и кончая многократно
используемыми металлическими формами
Первая четверть XV в.
Москва. Принадлежала Икона «Господь Вседержитель». игумену Никону. Серебро,
литье, гравировка Медный сплав, литье. XIX в. золочение. 13.3×9.5 см. В. Чеканка Чеканка – 1) получение рельефных изображений на
листовом металле; выполняется ударами особым молотком по чеканам. Такая
чеканка, являющаяся одним из древнейших видов художеств, обработки металла,
ведется по поверхности металлического листа, положенного на эластичную подложку
из особой смолы, в основном по лицевой стороне. 2) получение рельефных
изображений на поверхности монет, медалей и т.п. Производится сильными ударами
от руки или на прессе стальными штемпелями – на которых сделаны углубленные
изображения и надписи. Чаша. Грузия, чеканка.
Начало XIX века Щит
Мастерская Йорга Зигмана. Германия, Аугсбург. Середина 16 в.
Медь; золочение, рельефная чеканка.Эрмитаж.
МЕТАЛЛ В ИССКУСТВЕ.
План.
1.Металл – материал с уникальнымисвойствами.
2. История открытия металлов ипоявления понятия «металл».
3.Способы изготовления изделий изметаллов, их история и связь с искусством:
А. Ковка.
Б. Литье.
В.Чеканка.
4. Списокиспользованной литературы
1. Металл – вещество суникальными свойствами.
На протяжении длительного времени,несмотря на обилие альтернатив, металл остается одним из наиболее широкоупотребляемых материалов во всех сферах деятельности человека. Металлиспользуют как в быту (посуда, инструмент и пр.) так и в производствевысокотехнологичных изделий (от автомобиля до космического оборудования).
Почему же человечество с древнихвремен остается верным металлу? Ответ прост: металлы обладают уникальнымисвойствами, делающими возможным их применение в любой сфере производства и быта.
Основные свойства и разновидности металлов:
Металлывесьма распространены в природе и встречаются в виде различных соединений внедрах земли, водах рек, озер, морей, океанов, составе тел животных, растений идаже в атмосфере.
По своим свойствам металлырезко отличаются от неметаллов. Впервые это различие металлов и неметалловопределил М. В. Ломоносов. «Металлы, — писал он, — тела твердые, ковкиеблестящие».
Причисляятот или иной элемент к разряду металлов, мы имеем в виду наличие у негоопределенного комплекса свойств:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Все металлы и сплавы, применяемыев настоящее время в технике, можно разделить на две основные группы. К первойиз них относят черные металлы — железо и все его сплавы, в которых оносоставляет основную часть. Этими сплавами являются чугуны и стали. В техникечасто используют так называемые легированные стали. К ним относятся стали,содержащие хром, никель, вольфрам, молибден, ванадий, кобальт, титан и другиеметаллы. Иногда в легированные стали входят 5-6 различных металлов. Методомлегирования получают различные ценные стали, обладающие в одних случаяхповышенной прочностью, в других — высокой сопротивляемостью к истиранию, втретьих — коррозионной устойчивостью, т.е. способностью не разрушаться поддействием внешней среды.
Ко второй группе относят цветныеметаллы и их сплавы. Они получили такое название потому, что имеют различнуюокраску. Например, медь светло-красная, никель, олово, серебро — белые, свинец- голубовато-белый, золото -желтое. Из сплавов в практике нашли большоеприменение: бронза — сплав меди с оловом и другими металлами, латунь — сплавмеди с цинком, баббит — сплав олова с сурьмой и медью и др.
Это деление на черные и цветныеметаллы условно.
Наряду с черными и цветнымиметаллами выделяют еще группу благородных металлов: серебро, золото, платину,рутений и некоторые другие. Они названы так потому, что практически неокисляются на воздухе даже при повышенной температуре и не разрушаются придействии на них растворов кислот и щелочей.
Физические свойстваметаллов:
С внешней стороны металлы, какизвестно, характеризуются, прежде всего, особым «металлическим» блеском,который обусловливается их способностью сильно отражать лучи света. Однако этотблеск наблюдается обыкновенно только в том случае, когда металл образуетсплошную компактную массу. Правда, магний и алюминий сохраняют свой блеск, дажебудучи превращенными в порошок, но большинство металлов в мелкораздробленном виде имеет черный илитемно-серый цвет. Затем типичные металлы обладают высокой тепло- и электропроводностью,причем по способности проводить тепло и ток располагаются в одном и том жепорядке: лучшие проводники — серебро и медь, худшие — свинец и ртуть. Сповышением температуры электропроводность падает, при понижении температуры,наоборот, увеличивается.
Очень важным свойством металловявляется их сравнительно легкая механическая деформируемость.Металлы пластичны, они хорошо куются, вытягиваются в проволоку, прокатываются влисты и т.п.
Характерные физические свойстваметаллов находятся в связи с особенностями их внутренней структуры. Согласносовременным воззрениям, кристаллы металлов состоят из положительно заряженныхионов и свободных электронов, отщепившихся от соответствующих атомов. Веськристалл можно себе представить в виде пространственной решетки, узлы которойзаняты ионами, а в промежутках между ионами находятся легкоподвижные электроны.Эти электроны постоянно переходят от одних атомов к другим и вращаются вокругядра то одного, то другого атома. Так как электроны не связаны с определеннымиионами, то уже под влиянием небольшой разности потенциалов они начинаютперемещаться в определенном направлении, т.е. возникает электрический ток.
Наличием свободных электроновобусловливается и высокая теплопроводность металлов. Находясь в непрерывномдвижении, электроны постоянно сталкиваются с ионами и обмениваются с нимиэнергией. Поэтому колебания ионов, усилившиеся в данной части металлавследствие нагревания, сейчас же передаются соседним ионам, от них — следующими т.д., и тепловое состояние металла быстро выравнивается; вся масса металлапринимает одинаковую температуру.
По плотности металлы условно подразделяются на две большиегруппы: легкие металлы, плотность которых не больше 5 г/см3, итяжелые металлы — все остальные.
Химические свойстваметаллов:
Основным химическим свойством металлов является способностьих атомов легко отдавать свои валентные электроны и переходить в положительнозаряженные ионы. Типичные металлы никогда не присоединяют электронов; их ионывсегда заряжены положительно.
Легкоотдавая при химических реакциях свои валентные электроны, типичные металлыявляются энергичными восстановителями.
Способностьк отдаче электронов проявляется у отдельных металлов далеко не в одинаковойстепени. Чем легче металл отдает свои электроны, тем он активнее, темэнергичнее вступает во взаимодействие с другими веществами.
2.История открытия металлов и появления понятия «металл».
Термин«металл» произошел от греческого слова metallion (от metalleuo –выкапываю, добываю из земли), которое означало первоначально копи, рудники (вэтом смысле оно встречается у Геродота, 5 век до нашей эры). То, что добывалосьв рудниках, Платон называл mettaleia. В древности и в средние века считалось, чтосуществует только семь металлов: золото, серебро, медь, олово, свинец, железо,ртуть. По алхимическим представлениям, металлы зарождались в земных недрах подвлиянием лучей планет и постепенно, крайне медленно совершенствовались,превращаясь в серебро и золото. Алхимики полагали, что металлы – веществасложные, состоящие из «начала металличности» (ртути) и «начала горючести»(серы). В начале 18 века получила распространение гипотеза, согласно которойметаллы состоят из земли и «начала горючести» — флогистона. М.В. Ломоносовнасчитывал шесть металлов (Au,Ag, Cu, Sn, Fe, Pb) и определял металл как«светлое тело, которое ковать можно». В конце 18 века А.Л. Лавуазье опроверггипотезу флогистона и показал, что металлы – простые вещества. В 1789 годуЛавуазье в руководстве по химии дал список простых веществ, в который включилвсе известные тогда семнадцать металлов (Sb, Ag, As, Bi, Co, Cu, Sn, Fe, Mn,Hg, Mo, Ni, Au, Pt, Pb, W, Zn).По мере развития методов химического исследования число известных металловвозрастало. В первой половине 19 века были открыты спутники Pt, получены путем электролиза некоторыещелочные и щелочноземельные металлы, положено начало разделению редкоземельныхметаллов, открыты неизвестные металлы при химическом анализе минералов. В1860-1863 годах методом спектрального анализа были открыты Cs, Rb, Tl, In. Блестяще подтвердилось существованиеметаллов, предсказанных Д.И. Менделеевым на основе его периодического закона.Открытие радиоактивности в конце 19 века повлекло за собой поиски природныхрадиоактивных металлов, увенчавшиеся полным успехом. Наконец, методом ядерныхпревращений начиная с середины 20 века были искусственно получены радиоактивныеметаллы, в частности трансурановые элементы.
Вконце 19 – начале 20 веков получила физико-химическую основу металлургия –наука о производстве металлов из природного сырья. Тогда же началосьисследование свойств металлов и их сплавов в зависимости от состава и строения.
Полиметаллическаяруда
3.Способы изготовления изделий из металлов, их история и связь с искусством
А. Ковка
Ковка – один изспособов обработки металлов под давлением, при котором инструмент оказываетмногократное прерывистое воздействие на заготовку, в результате чего она,деформируясь, постепенно приобретает заданную форму и размеры.
С древности ковка (меди, самородного железа) служила однимиз основных способов обработки металла (холодная, а затем горячая ковка вИране, Месопотамии, Египте в 4-3 тыс. годах да нашей эры; холодная ковка уиндейцев Северной и Южной Америки до 16 века нашей эры). Древние металлургиЕвропы, Азии и Африки ковали сыродутное железо, медь, серебро и золото; кузнецыпользовались особым почетом у народов древности, а их искусство окружалосьлегендами. В средние века, в том числе и в России, кузнечное дело достигловысокого уровня: вручную отковывались холодное и огнестрельное оружие,инструменты, детали сельскохозяйственных орудий, дверей и сундуков, решетки,светильники, замки, часы и другие изделия всевозможных форм и размеров, часто стончайшими деталями; кованые изделия украшались насечкой, просечным илирельефным узором, расплющенными в тончайший слой листами сусального золота ибронзовой потали. Традиции средневекового ремесла сохранились в народномискусстве до 19 века (светцы, крюки, и и т.д.). В15-19 веках выполнены многие замечательные кованые фонари, ограды, решетки,ворота (Версаль, Петербург, Царское Село). Многие города специализировались вразличных отраслях кузнечного ремесла: Герат, Мосулславились утварью, Дамаск, Милан, Аугсбург, Астрахань, Тула – оружием, Нотиннгем, Золинген, Павлово на Оке – ножами и инструментами, Нюрнберг, Холмогоры– замками и т.д. В 19 веке ручная ковка была вытеснена штамповкой и литьем,интерес к ней возродился в 20 веке.
Московская ковка XIXвек «Шапка ерихонская»,1621 г, Россия
Кованыйдекор Весминстерского
аббатства, Лондон
Скифия. Меч
с украшенными
ножнами.
Середина IV в. до н.э
Основы теории ковки были разработаны в России: П.П. Аносов в1831 впервые применил микроскоп для изучения структуры металлов; Д.К. Чернов в1868 научно обосновал режимы ковки; Большой вклад в теорию ковки сделалисоветские ученые Н.С.Курнаков, К.Ф. Грачев, С.И.Губкин, К.Ф. Неймайер и др.
Ковку, как правило, производят при нагреве металла доковочной температуры с целью повышения его пластичности и снижения сопротивлениядеформированию. Температурный интервал ковки зависит от химического состава и структурыобрабатываемого металла, а также от вида операции или перехода. Для сталитемпературный интервал 800 – 1100 градусов Цельсия, для алюминиевых сплавов420-480 градусов Цельсия.
Различают ковку в штампах и без применения штампов –свободную ковку. При ковке в штампах металл ограничен со всех сторон стенкамирабочей полости штампа и при деформации приобретает форму, соответствующую этойполости. При свободной ковке металл не ограничен совсем или ограничен с однойстороны. При ручной ковке кувалдой или молотом воздействуют непосредственно наметалл или на инструмент. Машинную ковку выполняют на специальном оборудовании– молотах с массой падающих частей от 1 до 5000 кг или гидравлических прессах,развивающих усилия 2-200 Мн., а также на ковочных машинах. Изготовляют поковкимассой 100 тонн и более. Для манипулирования с тяжелыми заготовками при ковкеиспользуют подъемные краны грузоподъемностью до 350 тонн, кантователии специальные манипуляторы. Свободную ковку применяют также для улучшениякачества и структуры металла. При проковке металл упрочняестся,завариваются несплошности и размельчаются крупныекристаллы, в результате чего структура становится мелкозернистой, приобретаетволокнистое строение.
При ковке используют набор кузнечного инструмента, с помощьюкоторого заготовкам придают требуемую форму и размеры. Основные операции ковки:осадка, высадка, протяжка, обкатка, раскатка, прошивка и др.
Ковка является одним из экономичных способов получениязаготовок деталей.
Б. Литье.
Литье – технологическийпроцесс изготовления отливок, заключающийся в заполнении форм расплавленнымматериалом и дальнейшей обработке полученных изделий.
Немного о литье:
Семь наиболее известных шедевров древних культурназваны чудесами света. Два из них являются отливками. Это Колосс Родосскийработы Хареса из Линдоса(бронза, 292—280 гг. до н. э.) (рис. 1) и статуя Зевса Олимпийского в храмеЗевса в Олимпии работы Фидия (золото, 430 г. до н. э.). По некоторым данным ониполучены хрисоэлефантийским способом.
Труд литейщика, изготавливающего уникальную отливку,по своему характеру творческий. В большей степени это относится к отливкам,отличающимся какими-либо особыми свойствами, размерами или виртуозностьютехники их литья. Таким отливкам присваивается титул «царь».
Знаменитый Царь-колокол Московского Кремля,крупнейший из колоколов когда-либо существовавших в мире, отлит в 1733 — 1735гг. из бронзы и весит 200 т. Самая большая пушка в мире — Царь-пушка, отлита в1586 г., весит 40 т, ее калибр 890 мм.
Геродот в главе 81 четвертой книги писал, чтоодин из царей Скифии решил определить, сколько скифовживет на свете, и приказал каждому из них принести по одному бронзовомунаконечнику стрелы. Из этих стрел был отлит огромный котел. Диаметр скифского парытотла составлял 2,5 м, а высота — около 3 м, массапревышала 10 т. Котел был украшен характерным орнаментом, литыми фигуркамиживотных.
Древнейшей отливкой, удостоенной титула«царь», по мнению А. М. Петриченко, является 100-тонный чугунныйцарь-лев, отлитый в 954 г., его высота 5,5 м, длина более 5 м (Китай). Междуног этой фигуры свободно проезжает лошадь с телегой. Отливка пустотелая,покоится на плите, в настоящее время глубоко осела в грунт.
В XIV в. в Японии был отлит царь-чайник из 3частей: крышки, ручки и самого сосуда массой 16 т. А еще в 749 г. была отлитастатуя Будды массой 250 т (вместе с цоколем 380 т), длина ладони — 3 м. В 1987г. на озере Тадзаво к северу от Токио установленасамая высокая статуя богини милосердия Канной высотой 133 м.
Самой крупной царь — отливкой является литойшабот молота массой более 650 т, изготовленный в 1875 г. в Перми. Дляустановления литой формы потребовался кессон глубиной 40 м. Вокруг было размещено20 крупных вагранок. Заливка длилась 3 ч, остывание металла — более 4 месяцев.
Первыми металлами, с которыми имел дело человек,были самородные медь и золото. Этому способствовало то, что они легкодобывались в виде самородков и россыпей, имели невысокую, чуть больше 1000°С,температуру плавления и принимали необходимую форму с использованием методахолодной деформации и литья. Первыми отливками были художественные изделия иззолота в виде различных украшений и предметов религиозного культа. Таким образом,можно предположить, что литейное производство началось с художественного литья.
У разных народов зарождение художественного литьяприходилось на разные времена. У многих оно было самобытным, другие же опытзаимствовали. Мнения историков и археологов о начале производства литых изделийрасходятся. А. М. Петриченко считает, что впервые фасонное литье появилось в IV— III тысячелетиях до н. э. одновременно в Египте, Двуречье,Индии, Южной Туркмении, Закавказье, Молдавии, Юго-Западной Украине, СреднейАзии и других местах. В источниках указывается на данные археологическихисследований, из которых следует, что в Египте производить художественныеотливки из золота начали за 12 тысяч лет до н. э. Изделия из золота,относящиеся к IV тысячелетию до н. э., найдены в Южной Месопотамии, в долинеНила, в Малой и Средней Азии. На Алтае золото начали добывать и перерабатыватьза 4,5 тысячи лет до н. э. На Кавказе золотые изделия изготавливались за 3тысячи лет до н. э.
О высоком мастерстве ихудожественном вкусе мастеров Шумера свидетельствует литая голова быка иззолота с инкрустацией, изготовленная в VI в. до н. э. Египтяне начали отливатьмедные изделия раньше других народов.
Историки полагают, что колоссальные масштабыстроительства из камня пирамид стали возможны лишь благодаря широкомуприменению медных орудий и инструментов. На росписи гробницы в Фивах XVI — Vвв. до н. э. изображены простые приемы работы древних литейщиков (рис. 2). В товремя египетские литейщики уже умели получать сложные полые отливки с использованиемлитейных стержней или восковых выплавляемых моделей. Так что правомерно считатьАфрику той частью света, где впервые зародилось литейное ремесло, в том числеремесленное производство художественного литья.
Серебро в отличие от золота редко встречается ввиде самородков, поэтому использовать его стали позднее, чем золото. Самаяранняя разработка руд и добыча серебра в крупных масштабах началась в IV в. дон. э. в восточной части Азии, позднее в Армении и Греции.
С середины III в. до н. э. в Месопотамии, а со IIв. до н. э. в Египте вслед за примитивной техникой литья в открытые формыпоявилось литье бронзы в разъемные закрытые формы из глины, в которыхотливались мелкие части цепочек, браслетов и др. Эти отливки затем скреплялисьоловом и чеканились.
В Греции в V — IV вв. до н. э. для отливки крупныхбронзовых статуй применялось литье «по потерянному воску». При этомспособе, который до наших дней является основным для бронзовой монументальной икабинетной скульптуры, окончательная отделка фигур осуществляется понанесенному на них воску.
Особого расцвета литье достигло в эпохуВозрождения (XIV — XVI вв.) во многих странах Европы, в том числе и в России.Введенная Бенвенуто Челлини(1500 — 1571) для литья крупных скульптур технология кусковой формовки позволялаполучать по несколько точных отливок с одной модели (метод «потерянноговоска» — только одну отливку), с которых однако требовалось удалятьчеканкой следы от стыков отдельных кусков формы.Совторой трети XIX в. наступает упадок производства художественной бронзы. Радиудешевления бытовых изделий начинают применять низкосортные медные сплавы,гальванические покрытия драгоценными металлами, механические способы обработки(штамповка, накатка и др.).
Новое художественное осмысление бронза получает впоследнее десятилетие XIX в. и в начале XX в. в творчестве импрессионистов (О.Роден, П. П. Трубецкой, А. С. Голубкина и др.).
В странах Европы отливки из чугуна началиизготавливать примерно в XIV в. с появлением доменных печей. В Китае чугунизвестен с VI в. до н. э. В 954 г. была отлита фигура льва массой около 100 т.В те времена в Китае существовали лишь небольшие одноформенныевагранки для плавки чугуна. Они и были использованы при выплавке металла дляэтой гигантской фигуры. От каждой печи по небольшому каналу выпускался металл,к нему по мере приближения к форме присоединялись ручейки от печей,расположенных по пути к форме. На старинном китайском рисунке (рис. 3)показано, как происходила заливка подобных форм. О том, что именно такимспособом отливали льва, свидетельствует устройство чаши в форме, которая так иосталась на отливке. Возможно, чугун в нее наливали из ручных ковшей, приносяих из печей, установленных дальше зоны чугунных ручейков.
Значительное развитие чугунное литье получило вГермании, Франции и России (на Каслинском, Каменском,Верх-Исетском, Ушвинскомзаводах).
В настоящее время дляхудожественных отливок используются практически все широко применяемые сплавы —благородные металлы и сплавы, сплавы на основе железа, меди, алюминия, цинка,легкоплавкие сплавы, при этом применяются разнообразные способы изготовленияформ, начиная от одноразовых песчано-глинистых и кончая многократноиспользуемыми металлическими формами
Первая четверть XV в. Москва. Принадлежала Икона«Господь Вседержитель».
игумену Никону. Серебро, литье, гравировка Медный сплав, литье. XIX в.
золочение. 13.3×9.5 см.
В. Чеканка
Чеканка – 1)получение рельефных изображений на листовом металле; выполняется ударами особыммолотком по чеканам. Такая чеканка, являющаяся одним из древнейших видовхудожеств, обработки металла, ведется по поверхности металлического листа,положенного на эластичную подложку из особой смолы, в основном по лицевойстороне. 2) получение рельефных изображений на поверхности монет, медалей ит.п. Производится сильными ударами от руки или на прессе стальными штемпелями –на которых сделаны углубленные изображения и надписи.
Чаша. Грузия, чеканка. Начало XIXвека
Щит
Мастерская Йорга Зигмана. Германия,Аугсбург. Середина 16 в.
Медь; золочение, рельефная чеканка.Эрмитаж.
?
МЕТАЛЛ В ИССКУСТВЕ.
План.
1.Металл – материал с уникальными свойствами.
2. История открытия металлов и появления понятия “металл”.
3.Способы изготовления изделий из металлов, их история и связь с искусством:
А. Ковка.
Б. Литье.
В.Чеканка.
4. Список использованной литературы
1. Металл – вещество с уникальными свойствами.
На протяжении длительного времени, несмотря на обилие альтернатив, металл остается одним из наиболее широко употребляемых материалов во всех сферах деятельности человека. Металл используют как в быту (посуда, инструмент и пр.) так и в производстве высокотехнологичных изделий (от автомобиля до космического оборудования). Почему же человечество с древних времен остается верным металлу? Ответ прост: металлы обладают уникальными свойствами, делающими возможным их применение в любой сфере производства и быта.
Основные свойства и разновидности металлов:
Металлы весьма распространены в природе и встречаются в виде различных соединений в недрах земли, водах рек, озер, морей, океанов, составе тел животных, растений и даже в атмосфере.
По своим свойствам металлы резко отличаются от неметаллов. Впервые это различие металлов и неметаллов определил М. В. Ломоносов. “Металлы, – писал он, – тела твердые, ковкие блестящие”.
Причисляя тот или иной элемент к разряду металлов, мы имеем в виду наличие у него определенного комплекса свойств:
1. Плотная кристаллическая структура.
2. Характерный металлический блеск.
3. Высокая теплопроводность и электрическая проводимость.
4. Уменьшение электрической проводимости с ростом температуры.
5. Низкие значения потенциала ионизации, т.е. способность легко отдавать электроны. 6. Ковкость и тягучесть.
7. Способность к образованию сплавов.
Все металлы и сплавы, применяемые в настоящее время в технике, можно разделить на две основные группы. К первой из них относят черные металлы – железо и все его сплавы, в которых оно составляет основную часть. Этими сплавами являются чугуны и стали. В технике часто используют так называемые легированные стали. К ним относятся стали, содержащие хром, никель, вольфрам, молибден, ванадий, кобальт, титан и другие металлы. Иногда в легированные стали входят 5-6 различных металлов. Методом легирования получают различные ценные стали, обладающие в одних случаях повышенной прочностью, в других – высокой сопротивляемостью к истиранию, в третьих – коррозионной устойчивостью, т.е. способностью не разрушаться под действием внешней среды.
Ко второй группе относят цветные металлы и их сплавы. Они получили такое название потому, что имеют различную окраску. Например, медь светло-красная, никель, олово, серебро – белые, свинец – голубовато-белый, золото -желтое. Из сплавов в практике нашли большое применение: бронза – сплав меди с оловом и другими металлами, латунь – сплав меди с цинком, баббит – сплав олова с сурьмой и медью и др.
Это деление на черные и цветные металлы условно.
Наряду с черными и цветными металлами выделяют еще группу благородных металлов: серебро, золото, платину, рутений и некоторые другие. Они названы так потому, что практически не окисляются на воздухе даже при повышенной температуре и не разрушаются при действии на них растворов кислот и щелочей.
Физические свойства металлов:
С внешней стороны металлы, как известно, характеризуются, прежде всего, особым “металлическим” блеском, который обусловливается их способностью сильно отражать лучи света. Однако этот блеск наблюдается обыкновенно только в том случае, когда металл образует сплошную компактную массу. Правда, магний и алюминий сохраняют свой блеск, даже будучи превращенными в порошок, но большинство металлов в мелкораздробленном виде имеет черный или темно-серый цвет. Затем типичные металлы обладают высокой тепло- и электропроводностью, причем по способности проводить тепло и ток располагаются в одном и том же порядке: лучшие проводники – серебро и медь, худшие – свинец и ртуть. С повышением температуры электропроводность падает, при понижении температуры, наоборот, увеличивается.
Очень важным свойством металлов является их сравнительно легкая механическая деформируемость. Металлы пластичны, они хорошо куются, вытягиваются в проволоку, прокатываются в листы и т.п.
Характерные физические свойства металлов находятся в связи с особенностями их внутренней структуры. Согласно современным воззрениям, кристаллы металлов состоят из положительно заряженных ионов и свободных электронов, отщепившихся от соответствующих атомов. Весь кристалл можно себе представить в виде пространственной решетки, узлы которой заняты ионами, а в промежутках между ионами находятся легкоподвижные электроны. Эти электроны постоянно переходят от одних атомов к другим и вращаются вокруг ядра то одного, то другого атома. Так как электроны не связаны с определенными ионами, то уже под влиянием небольшой разности потенциалов они начинают перемещаться в определенном направлении, т.е. возникает электрический ток.
Наличием свободных электронов обусловливается и высокая теплопроводность металлов. Находясь в непрерывном движении, электроны постоянно сталкиваются с ионами и обмениваются с ними энергией. Поэтому колебания ионов, усилившиеся в данной части металла вследствие нагревания, сейчас же передаются соседним ионам, от них – следующим и т.д., и тепловое состояние металла быстро выравнивается; вся масса металла принимает одинаковую температуру.
По плотности металлы условно подразделяются на две большие группы: легкие металлы, плотность которых не больше 5 г/см3, и тяжелые металлы – все остальные.
Химические свойства металлов:
Основным химическим свойством металлов является способность их атомов легко отдавать свои валентные электроны и переходить в положительно заряженные ионы. Типичные металлы никогда не присоединяют электронов; их ионы всегда заряжены положительно. Легко отдавая при химических реакциях свои валентные электроны, типичные металлы являются энергичными восстановителями.
Способность к отдаче электронов проявляется у отдельных металлов далеко не в одинаковой степени. Чем легче металл отдает свои электроны, тем он активнее, тем энергичнее вступает во взаимодействие с другими веществами.
2.История открытия металлов и появления понятия “металл”.
Термин “металл” произошел от греческого слова metallion (от metalleuo – выкапываю, добываю из земли), которое означало первоначально копи, рудники (в этом смысле оно встречается у Геродота, 5 век до нашей эры). То, что добывалось в рудниках, Платон называл mettaleia. В древности и в средние века считалось, что существует только семь металлов: золото, серебро, медь, олово, свинец, железо, ртуть. По алхимическим представлениям, металлы зарождались в земных недрах под влиянием лучей планет и постепенно, крайне медленно совершенствовались, превращаясь в серебро и золото. Алхимики полагали, что металлы – вещества сложные, состоящие из “начала металличности” (ртути) и “начала горючести” (серы). В начале 18 века получила распространение гипотеза, согласно которой металлы состоят из земли и “начала горючести” – флогистона. М.В. Ломоносов насчитывал шесть металлов (Au, Ag, Cu, Sn, Fe, Pb) и определял металл как “светлое тело, которое ковать можно”. В конце 18 века А.Л. Лавуазье опроверг гипотезу флогистона и показал, что металлы – простые вещества. В 1789 году Лавуазье в руководстве по химии дал список простых веществ, в который включил все известные тогда семнадцать металлов (Sb, Ag, As, Bi, Co, Cu, Sn, Fe, Mn, Hg, Mo, Ni, Au, Pt, Pb, W, Zn). По мере развития методов химического исследования число известных металлов возрастало. В первой половине 19 века были открыты спутники Pt, получены путем электролиза некоторые щелочные и щелочноземельные металлы, положено начало разделению редкоземельных металлов, открыты неизвестные металлы при химическом анализе минералов. В 1860-1863 годах методом спектрального анализа были открыты Cs, Rb, Tl, In. Блестяще подтвердилось существование металлов, предсказанных Д.И. Менделеевым на основе его периодического закона. Открытие радиоактивности в конце 19 века повлекло за собой поиски природных радиоактивных металлов, увенчавшиеся полным успехом. Наконец, методом ядерных превращений начиная с середины 20 века были искусственно получены радиоактивные металлы, в частности трансурановые элементы. В конце 19 – начале 20 веков получила физико-химическую основу металлургия – наука о производстве металлов из природного сырья. Тогда же началось исследование свойств металлов и их сплавов в зависимости от состава и строения.
Полиметаллическая руда
3.Способы изготовления изделий из металлов, их история и связь с искусством
А. Ковка
Ковка – один из способов обработки металлов под давлением, при котором инструмент оказывает многократное прерывистое воздействие на заготовку, в результате чего она, деформируясь, постепенно приобретает заданную форму и размеры.
С древности ковка (меди, самородного железа) служила одним из основных способов обработки металла (холодная, а затем горячая ковка в Иране, Месопотамии, Египте в 4-3 тыс. годах да нашей эры; холодная ковка у индейцев Северной и Южной Америки до 16 века нашей эры). Древние металлурги Европы, Азии и Африки ковали сыродутное железо, медь, серебро и золото; кузнецы пользовались особым почетом у народов древности, а их искусство окружалось легендами. В средние века, в том числе и в России, кузнечное дело достигло высокого уровня: вручную отковывались холодное и огнестрельное оружие, инструменты, детали сельскохозяйственных орудий, дверей и сундуков, решетки, светильники, замки, часы и другие изделия всевозможных форм и размеров, часто с тончайшими деталями; кованые изделия украшались насечкой, просечным или рельефным узором, расплющенными в тончайший слой листами сусального золота и бронзовой потали. Традиции средневекового ремесла сохранились в народном искусстве до 19 века (светцы, крюки, и и т.д.). В 15-19 веках выполнены многие замечательные кованые фонари, ограды, решетки, ворота (Версаль, Петербург, Царское Село). Многие города специализировались в различных отраслях кузнечного ремесла: Герат, Мосул славились утварью, Дамаск, Милан, Аугсбург, Астрахань, Тула – оружием, Нотиннгем, Золинген, Павлово на Оке – ножами и инструментами, Нюрнберг, Холмогоры – замками и т.д. В 19 веке ручная ковка была вытеснена штамповкой и литьем, интерес к ней возродился в 20 веке.
Московская ковка XIX век “Шапка ерихонская”, 1621 г, Россия Кованый декор Весминстерского аббатства, Лондон
Скифия. Меч с украшенными
ножнами. Середина IV в. до н.э
Основы теории ковки были разработаны в России: П.П. Аносов в 1831 впервые применил микроскоп для изучения структуры металлов; Д.К. Чернов в 1868 научно обосновал режимы ковки; Большой вклад в теорию ковки сделали советские ученые Н.С.Курнаков, К.Ф. Грачев, С.И. Губкин, К.Ф. Неймайер и др. Ковку, как правило, производят при нагреве металла до ковочной температуры с целью повышения его пластичности и снижения сопротивления деформированию. Температурный интервал ковки зависит от химического состава и структуры обрабатываемого металла, а также от вида операции или перехода. Для стали температурный интервал 800 – 1100 градусов Цельсия, для алюминиевых сплавов 420-480 градусов Цельсия. Различают ковку в штампах и без применения штампов – свободную ковку. При ковке в штампах металл ограничен со всех сторон стенками рабочей полости штампа и при деформации приобретает форму, соответствующую этой полости. При свободной ковке металл не ограничен совсем или ограничен с одной стороны. При ручной ковке кувалдой или молотом воздействуют непосредственно на металл или на инструмент. Машинную ковку выполняют на специальном оборудовании – молотах с массой падающих частей от 1 до 5000 кг или гидравлических прессах, развивающих усилия 2-200 Мн., а также на ковочных машинах. Изготовляют поковки массой 100 тонн и более. Для манипулирования с тяжелыми заготовками при ковке используют подъемные краны грузоподъемностью до 350 тонн, кантователи и специальные манипуляторы. Свободную ковку применяют также для улучшения качества и структуры металла. При проковке металл упрочняестся, завариваются несплошности и размельчаются крупные кристаллы, в результате чего структура становится мелкозернистой, приобретает волокнистое строение.
При ковке используют набор кузнечного инструмента, с помощью которого заготовкам придают требуемую форму и размеры. Основные операции ковки: осадка, высадка, протяжка, обкатка, раскатка, прошивка и др.
Ковка является одним из экономичных способов получения заготовок деталей. Б. Литье.
Литье – технологический процесс изготовления отливок, заключающийся в заполнении форм расплавленным материалом и дальнейшей обработке полученных изделий.
Немного о литье:
Семь наиболее известных шедевров древних культур названы чудесами света. Два из них являются отливками. Это Колосс Родосский работы Хареса из Линдоса (бронза, 292-280 гг. до н. э.) (рис. 1) и статуя Зевса Олимпийского в храме Зевса в Олимпии работы Фидия (золото, 430 г. до н. э.). По некоторым данным они получены хрисоэлефантийским способом.
Труд литейщика, изготавливающего уникальную отливку, по своему характеру творческий. В большей степени это относится к отливкам, отличающимся какими-либо особыми свойствами, размерами или виртуозностью техники их литья. Таким отливкам присваивается титул “царь”.
Знаменитый Царь-колокол Московского Кремля, крупнейший из колоколов когда-либо существовавших в мире, отлит в 1733 – 1735 гг. из бронзы и весит 200 т. Самая большая пушка в мире – Царь-пушка, отлита в 1586 г., весит 40 т, ее калибр 890 мм.
Геродот в главе 81 четвертой книги писал, что один из царей Скифии решил определить, сколько скифов живет на свете, и приказал каждому из них принести по одному бронзовому наконечнику стрелы. Из этих стрел был отлит огромный котел. Диаметр скифского парытотла составлял 2,5 м, а высота – около 3 м, масса превышала 10 т. Котел был украшен характерным орнаментом, литыми фигурками животных.
Древнейшей отливкой, удостоенной титула “царь”, по мнению А. М. Петриченко, является 100-тонный чугунный царь-лев, отлитый в 954 г., его высота 5,5 м, длина более 5 м (Китай). Между ног этой фигуры свободно проезжает лошадь с телегой. Отливка пустотелая, покоится на плите, в настоящее время глубоко осела в грунт.
В XIV в. в Японии был отлит царь-чайник из 3 частей: крышки, ручки и самого сосуда массой 16 т. А еще в 749 г. была отлита статуя Будды массой 250 т (вместе с цоколем 380 т), длина ладони – 3 м. В 1987 г. на озере Тадзаво к северу от Токио установлена самая высокая статуя богини милосердия Канной высотой 133 м.
Самой крупной царь – отливкой является литой шабот молота массой более 650 т, изготовленный в 1875 г. в Перми. Для установления литой формы потребовался кессон глубиной 40 м. Вокруг было размещено 20 крупных вагранок. Заливка длилась 3 ч, остывание металла – более 4 месяцев.
Первыми металлами, с которыми имел дело человек, были самородные медь и золото. Этому способствовало то, что они легко добывались в виде самородков и россыпей, имели невысокую, чуть больше 1000°С, температуру плавления и принимали необходимую форму с использованием метода холодной деформации и литья. Первыми отливками были художественные изделия из золота в виде различных украшений и предметов религиозного культа. Таким образом, можно предположить, что литейное производство началось с художественного литья.
У разных народов зарождение художественного литья приходилось на разные времена. У многих оно было самобытным, другие же опыт заимствовали. Мнения историков и археологов о начале производства литых изделий расходятся. А. М. Петриченко считает, что впервые фасонное литье появилось в IV – III тысячелетиях до н. э. одновременно в Египте, Двуречье, Индии, Южной Туркмении, Закавказье, Молдавии, Юго-Западной Украине, Средней Азии и других местах. В источниках указывается на данные археологических исследований, из которых следует, что в Египте производить художественные отливки из золота начали за 12 тысяч лет до н. э. Изделия из золота, относящиеся к IV тысячелетию до н. э., найдены в Южной Месопотамии, в долине Нила, в Малой и Средней Азии. На Алтае золото начали добывать и перерабатывать за 4,5 тысячи лет до н. э. На Кавказе золотые изделия изготавливались за 3 тысячи лет до н. э.
О высоком мастерстве и художественном вкусе мастеров Шумера свидетельствует литая голова быка из золота с инкрустацией, изготовленная в VI в. до н. э. Египтяне начали отливать медные изделия раньше других народов.
Историки полагают, что колоссальные масштабы строительства из камня пирамид стали возможны лишь благодаря широкому применению медных орудий и инструментов. На росписи гробницы в Фивах XVI – V вв. до н. э. изображены простые приемы работы древних литейщиков (рис. 2). В то время египетские литейщики уже умели получать сложные полые отливки с использованием литейных стержней или восковых выплавляемых моделей. Так что правомерно считать Африку той частью света, где впервые зародилось литейное ремесло, в том числе ремесленное производство художественного литья.
Серебро в отличие от золота редко встречается в виде самородков, поэтому использовать его стали позднее, чем золото. Самая ранняя разработка руд и добыча серебра в крупных масштабах началась в IV в. до н. э. в восточной части Азии, позднее в Армении и Греции.
С середины III в. до н. э. в Месопотамии, а со II в. до н. э. в Египте вслед за примитивной техникой литья в открытые формы появилось литье бронзы в разъемные закрытые формы из глины, в которых отливались мелкие части цепочек, браслетов и др. Эти отливки затем скреплялись оловом и чеканились.
В Греции в V – IV вв. до н. э. для отливки крупных бронзовых статуй применялось литье “по потерянному воску”. При этом способе, который до наших дней является основным для бронзовой монументальной и кабинетной скульптуры, окончательная отделка фигур осуществляется по нанесенному на них воску.
Особого расцвета литье достигло в эпоху Возрождения (XIV – XVI вв.) во многих странах Европы, в том числе и в России. Введенная Бенвенуто Челлини (1500 – 1571) для литья крупных скульптур технология кусковой формовки позволяла получать по несколько точных отливок с одной модели (метод “потерянного воска” – только одну отливку), с которых однако требовалось удалять чеканкой следы от стыков отдельных кусков формы.Со второй трети XIX в. наступает упадок производства художественной бронзы. Ради удешевления бытовых изделий начинают применять низкосортные медные сплавы, гальванические покрытия драгоценными металлами, механические способы обработки (штамповка, накатка и др.).
Новое художественное осмысление бронза получает в последнее десятилетие XIX в. и в начале XX в. в творчестве импрессионистов (О. Роден, П. П. Трубецкой, А. С. Голубкина и др.).
В странах Европы отливки из чугуна начали изготавливать примерно в XIV в. с появлением доменных печей. В Китае чугун известен с VI в. до н. э. В 954 г. была отлита фигура льва массой около 100 т. В те времена в Китае существовали лишь небольшие одноформенные вагранки для плавки чугуна. Они и были использованы при выплавке металла для этой гигантской фигуры. От каждой печи по небольшому каналу выпускался металл, к нему по мере приближения к форме присоединялись ручейки от печей, расположенных по пути к форме. На старинном китайском рисунке (рис. 3) показано, как происходила заливка подобных форм. О том, что именно таким способом отливали льва, свидетельствует устройство чаши в форме, которая так и осталась на отливке. Возможно, чугун в нее наливали из ручных ковшей, принося их из печей, установленных дальше зоны чугунных ручейков.
Значительное развитие чугунное литье получило в Германии, Франции и России (на Каслинском, Каменском, Верх-Исетском, Ушвинском заводах).
В настоящее время для художественных отливок используются практически все широко применяемые сплавы – благородные металлы и сплавы, сплавы на основе железа, меди, алюминия, цинка, легкоплавкие сплавы, при этом применяются разнообразные способы изготовления форм, начиная от одноразовых песчано-глинистых и кончая многократно используемыми металлическими формами
Первая четверть XV в. Москва. Принадлежала Икона “Господь Вседержитель”. игумену Никону. Серебро, литье, гравировка Медный сплав, литье. XIX в. золочение. 13.3×9.5 см.
В. Чеканка
Чеканка – 1) получение рельефных изображений на листовом металле; выполняется ударами особым молотком по чеканам. Такая чеканка, являющаяся одним из древнейших видов художеств, обработки металла, ведется по поверхности металлического листа, положенного на эластичную подложку из особой смолы, в основном по лицевой стороне. 2) получение рельефных изображений на поверхности монет, медалей и т.п. Производится сильными ударами от руки или на прессе стальными штемпелями – на которых сделаны углубленные изображения и надписи.
Чаша. Грузия, чеканка. Начало XIX века
Щит
Мастерская Йорга Зигмана. Германия, Аугсбург. Середина 16 в.
Медь; золочение, рельефная чеканка.Эрмитаж.
7
В конце 19 – начале 20 веков получила физико- химическую основу металлургия – наука о производстве металлов из природного сырья. Тогда же началось исследование свойств металлов и их сплавов в зависимости от состава и строения.
8
Способы изготовления изделий из металлов Ковка – один из способов обработки металлов под давлением, при котором инструмент оказывает многократное прерывистое воздействие на заготовку, в результате чего она, деформируясь, постепенно приобретает заданную форму и размеры.
9
Кованные изделия из металла Московская ковка XIX век «Шапка ерихонская», 1621 г, Россия
10
Кованные изделия из металла
11
Скифия. Меч с украшенными ножнами. Середина IV в. до н.э Кованый декор Весминстерского аббатства, Лондон Кованные изделия из металла
12
Кованная древность
13
Металлический вернисаж
14
15
Мосты
16
Литье технологический процесс изготовления отливок, заключающийся в заполнении форм расплавленным материалом и дальнейшей обработке полученных изделий
17
Литье
18
19
Роспись различных железных изделий
20
Чеканка Щит Мастерская Йорга Зигмана. Германия, Аугсбург. Середина 16 в. Медь; золочение, рельефная чеканка.Эрмитаж. Чаша. Грузия, чеканка. Начало XIX века
21
Чеканные монеты
22
Медали
23
Ювелирные изделия
24
Металлы в искусстве.
Широко применяются с глубокой древности в различных видах художественного творчества. Металлы используются либо для изготовления отдельной украшающей предмет детали, либо для создания самостоятельного произведения искусства. Разработана техника изготовления и отделки художественных предметов из металла. Их форма создастся литьем, ковкой, штамповкой, чеканкой, резьбой, гальванопластикой (замечательное русское изобретение в области обработки металла электричеством), сваркой, спайкой или склепкой деталей. Отделка поверхности металлов производится расчеканкой, полировкой, золочением или серебрением, патинировкой и т.д.; узоры наносятся гравировкой, травлением, насечкой или наводкой, инкрустацией (татушировкой), черныо или эмалью и т.д. Железо и сталь подвергаются воронению (особенно при украшении оружия). Поверхность изделий из серебра, меди и других металлов обрабатывается путем оксидирования. Появление художественных изделий из металлов восходит к IV – III тысячелетиям до н.э. Со II-I тысячелетия до н.э. они распространяются на территории Евразии. С железного века развивается ювелирное искусство, в котором используются драгоценные металлы. В странах Древнего Востока и античного мира оружие, утварь и другие изделия из металлов украшались высокохудожественной отделкой; с древности металлы начали применяться также для создания монументальной и камерной скульптуры. Особенно большую роль в скульптуре играет бронза. Высокого совершенства литая скульптура из бронзы достигает в Италии в эпоху Возрождения, в России в XVIII – XIX вв.
В архитектуре металлы используются в конструктивно-технических целях и издавна служат материалом для декоративной отделки: решётки дверные и оконные, ворота, двери, дверные приборы, осветительная арматура, балконы, перила и пр. Высоким художественным качеством отличаются железные кованые русские решётки (ограда Летнего сада, церкви Спаса-на-крови), бронзовые литые двери (Исаакиевского и Казанского соборов). Используются железные и медные фигурные кровли, шпили, флюгеры, подзоры. Особую отрасль применения металлов в архитектуре Петербурга составляют ограды, перила мостов, главным образом, из копаного железа или литого чугуна, вытесняющего ковку с начала XIX в. Из бронзы и чугуна выполняются фонарные столбы, фонтаны, декоративные вазы, различные парковые павильоны, садовая мебель.
Метопа (гр. metopon)
Первоначально в Др. Греции название промежутка между торцами потолочных балок, выходивших на фасад здания. В дальнейшем в каменной архитектуре метопой стали называть прямоугольные плиты (обычно почти квадратные), которые, чередуясь с ТРИГЛИФАМИ, образуют фриз дорического ордера. Иногда метопы украшались рельефами, реже – росписью. Метопы имели размер обыкновенно 1,5 модуля на 1,5.
Изучение химического состава древней живописи в
инфракрасных лучах.
До сих пор точно неизвестно, какими красками
писали античные художники: пользовались ли они воском или расписывали стены домов
в технике фрески – без связующего. Искусствоведы спорят об этом около двухсот
лет. Химические исследования помпейской живописи, проведённые в конце XIX – начале XX веков, показали, что в росписи
внутренних помещений воска нет, но он есть в красках наружных стен. Однако опыт
последнего десятилетия вновь запутал проблему: и во внутренних помещениях были
обнаружены краски на воске, а также на растительных клеях – растворах камедей.
Восковые краски внешне почти не отличаются от масляных. Но энкаустическая
живопись сохраняет цвет, яркость, первоначальную чистоту исполнения в течение
нескольких столетий. Исследования показали, что для неё опасны только
механические повреждения, так как восковая краска мягкая. Воск – это вещество
растительного или животного происхождения. По химической природе он близок к
жирам и в основном состоит из сложных эфиров высших жирных кислот и высших
спиртов.
Археологи передали нам фрагменты росписей I
века до нашей эры из раскопок Пантикапея – города, находившегося
на месте современной Керчи. Это были толстые куски штукатурки с красной или
жёлтой раскраской. Поверхность их оказалась ровной и блестящей, но был ли
обусловлен этот блеск воском?
Счищенную краску проэкстрагировали хлороформом
(пигменты в нём не растворялись, в древние времена пользовались минеральными
пигментами). Растворённое вещество исследовали и с помощью инфракрасной
спектроскопии. Спектр поглощения вещества, если нём отсутствуют существенные
примеси, очень специфичен, его трудно спутать с другим и легко сопоставить с
известными. Спектр вещества оказался знакомым: это был спектр пчелиного воска.
Для сравнения проэкстрагировали кусочек краски византийской иконы VI века «Сергий и Вакх», написанной восковыми красками. Спектры оказались
очень похожими. Единственное отличие между ними – присутствие в спектре
византийской живописи дополнительной полосы поглощения, которая характерна для
солей жирных кислот. Это значит, что для иконы применяли воск, проваренный с
морской водой и содой (так называемый пунический), а для стенной живописи –
просто воск.
Исследовали также росписи, открытые в
развалинах среднеазиатских городов. Внешне эта живопись выдержана в традициях
буддийского искусства, но о том, как работали художники, ничего не было
известно. Начало биохимическому изучению живописи положил ещё в 1927 году
профессор И.И. Андреев. Он предположил, что средневековые росписи в Хара-Хото –
заброшенном городе, открытом в начале века в пустыне Гоби,- написаны красками,
замешанными на яичном желтке. Андреев для доказательства привёл опыт с
сывороткой кроликов. Специфические антитела, вырабатывающиеся в организме
кроликов, реагировали на присутствие в красках желтка, раствор сильно мутнел
(реакция преципитации).
Уже в наши дни американские исследователи М.
Джонсон и Э.Паккард воспользовались реакцией преципитации с более совершенными
сыворотками, способными выявлять только определённые виды веществ, то есть
уточняющими результаты исследований. Металлы – материал для создания шедевров мирового
искусства.
Металлы – химические элементы, образующие в
свободном состоянии простые вещества с металлической химической связью. В
основе структуры металлов лежит кристаллическая решётка из положительно
заряженных ионов, погруженных в плотный «газ» подвижных электронов. Такое
строение и обусловливает важнейшие физические свойства металлов: пластичность,
электропроводность, теплопроводность, металлический блеск, прочность, которые
широко используются как в народном хозяйстве, так и в искусстве. О меди и бронзе.
Смена эпох разных народов, в разных точках
земного шара происходила неравномерно, и их хронологические рамки могут быть
названы лишь приблизительно.
Историками установлено, что в период Древнего
царства в Египте (2960-2270 гг. до н.э.), в эпоху постройки египетских пирамид,
ремесленники применяли исключительно медные инструменты (каменный
инвентарь делали из гранита и долерита). Некоторые из них отличались
поразительной твердостью. Это позволило египтологам предположить, что уже в 3-м
тысячелетии до н.э. египтяне владели секретами закаливания меди.
Учёным удалось расшифровать письменные
источники периода Нового царства (1550-1090 гг. до н.э.), из которых стало
известно, что на важнейшей государственной службе Древнего Египта –
строительство гробниц фараон в Дель эль Медине – среди представителей разных
профессий были и медники.
В то время не знали о совмещении профессий,
например живописец никогда не выполнял работы скульптора. Труд художников
оценивался так же, как труд любого ремесленника: эстетическая ценность
созданного при этом в расчёт не принималась. Профессиональное разделение
осуществлялось не по уровню мастерства или творчества, а по материалу и
характеру применяемых инструментов. Труд медника в период Древнего царства был
весьма уважаем, хотя и менее престижен, чем работа мастера по золоту или
дереву. Однако с течением времени к тяжёлой профессии медника и её обладателям
стали относиться с меньшим почтением, а в период Нового царства – и с
откровенным презрением. Конкретным проявлением изменившегося положения стал
перевод медников в низшее сословие, называемое «люди». Исключённые из ранга
мастеров медники подчинялись «хранителям». Роль последних состояла в следующем:
для каждого изготовленного медного орудия делалась гиря, точно
соответствовавшая его массе. Инструменты со специальным «доверенным»
отправлялись на строительство, а гиря сохранялась в особой кладовой. Когда
орудие изнашивалось, с помощью гири определяли процент потери меди. Хранитель
выдавал меднику недостающее количество металла, и инструмент шёл в перековку.
Современным историкам известна даже норма выработки медника: в течение рабочего
дня он должен был обработать 3 кг металла. Орудия, прошедшие многократную
перековку и отслужившие несколько сроков, хранились в строжайшем порядке с
пометкой «старая медь».
Таким образом, во 2-м тысячелетии до н.э.
медники занимались в основном переплавкой и перековкой инструментов из меди,
которая благодаря механической обработке приобретала высокую твёрдость «близкую
к … некоторым сортам стали». Это даёт основание заключить, что древнеегипетские
химики обладали знаниями, которые были бы небезынтересны сегодняшним учёным.
Поистине история Египта – одна из самых таинственных страниц развития мировой
цивилизации.
Медь шла не только на изготовление
инструментов. Египетское войско того времени было вооружено копьями с
наконечниками из меди. Из неё же делались ювелирные изделия.
Исследователи полагают, что в Древнем Египте в
период Нового царства в ходу было более 10 тыс. тонн меди, что соответствует
годовому объёму добычи металла в 1800 году во всём мире.
Распространение в передовых культурных центрах
металлургии бронзы началось с конца 4-го тысячелетия до н.э. – в Китае и
Европе. В Америке бронзовый век охватывает период с VI по X вв. н.э. Здесь ведущие металлургические центры располагались на
территории современных Перу и Боливии.
Наряду с изготовлением орудий труда и изделий
культового назначения уже в глубокой древности из бронзы начали отливать
скульптуру. Первая бронзовая скульптура появилась в 3-м тысячелетии до н.э. в
Месопотамии, затем литейным искусством овладели в Египте и Китае. Для получения
металлической отливки специальную форму изнутри покрывали слоем воска и
заполняли глиной. Затем расплав бронзы вытапливал воск, занимая его место.
В V-IV вв. до н.э. в Греции появилась сохранившаяся до сих пор техника отливки
с «потерей восковой формы». Согласно этому способу окончательная моделировка
статуи ведётся по воску. Который затем покрывается огнеупорным материалом.
Бронзовое изображение получается идеально точным, но можно получить лишь одну
отливку, ведь восковая модель утрачивается безвозвратно.
Этот классический способ создания литой
скульптуры заслуживает того, чтобы познакомиться с ним поближе. Поэтому
обратимся к классикам и воспользуемся описанием порядка работ, оставленных нам
Джорджо Вазари (1511-1574 гг.) – флорентийским искусствоведом, живописцем и
архитектором, автором «Жизнеописаний наиболее известных живописцев, ваятелей и
зодчих»: «Хорошие мастера, намереваясь отлить из металла большие фигуры,
вначале обычно делают статую из глины такой же величины, какую хотят отлить из
металла, и доводят её в глине до того совершенства, какого только могут
достигнуть». Затем по частям делается гипсовая форма. Из полученных полых
кусков собирают модель. Смесь мягкой глины, навоза и пакли накручивают на
железный прут, получая мягкую сердцевину, которую тщательно обжигают для
удаления влаги. По гипсовой форме отливают модель из жёлтого воска. Куски
восковой модели монтируют на обожженной глиняной сердцевине, тщательно их
подгоняют и соединяют, неровности воска сглаживают, удаляют натеки. Всю фигуру
покрывают мокрой золой, замешивают тонкую смесь глины с паклей и навозом и из
неё поверх воска делают тончайшую оболочку. Когда первый слой высохнет,
покрывают снова и снова, «пока не нарастёт корка толщиной с полпяди». Далее
тщательно скрепляют железный каркас сердцевины с глиняной оболочкой, и все
обжигают до полного удаления воска. Чтобы убедиться в том, что ничего не
осталось, даже взвешивали. «И следует знать, что в удалении этого воска и
состоит мастерство и сноровка художника!» Затем форму зарывают близ горна, где
будет плавится бронза. По итальянскому обычаю, для статуй брали сплав,
состоящий из двух третей меди и одной трети латуни.
Именно этим методом были отлиты статуи великих
древнегреческих скульпторов IV-V вв.
до н.э. Мирона, Лисиппа, Поликлета и других, а много позже им пользовались
европейские, в том числе российские мастера. Появление же его в древнегреческом
искусстве неслучайно: творения скульпторов особенно ценились в Элладе. Греки
любили скульптуру и украшали ей свои города. В Родосе – столице небольшого
острова – насчитывалось более 30 статуй из бронзы и мрамора. Не меньшее число
скульптур было в Афинах, «… а больше того в Олимпии и Дельфах, и без числа – в
Коринфе, и все они были прекраснейшими и ценности необычайной».
В России литьё достигло весьма высокого уровня
развития в XVI столетии. В 1586 году русский литейщик
Андрей Чохов отлил знаменитую Царь-пушку, а в XVII веке
наступил подлинный расцвет колокольного дела. В 1655 году пушечным и
колокольным мастером Александром Григорьевым был отлит большой успенский
колокол – «редкость, превосходящая силы человеческие». К русским мастерам
обращались и иностранные заказчики: колокол Вестминстерского аббатства в
Лондоне был изготовлен в России.
О секретах свойства бронз, обеспечивающих
«малиновый звон», написано немало. Известно, что в лучших колокольных бронзах
содержится от 5 до 25 % олова (при избытке последнего сплав становится слишком
хрупким) и не более 1% свинца и мышьяка. При плавлении кусков бронзы происходит
окисление олова до оловянной кислоты за счёт кислорода воздуха. Для
восстановления олова добавляют фосфор. Содержание в сплаве до 2% последнего
повышает прочность без снижения пластичности и вязкости. Избыток фосфора делает
бронзу хрупкой.
Особые акустические свойства бронзы связывают
и содержанием в его структуре твёрдого интерметаллида Cu Sn . к числу акустически вредных примесей исследователи относят алюминий,
мышьяк. Магний, висмут, цинк, железо, серу.
Одной из вершин русского литейного искусства
явилось создание скульптором Э.-М. Фальконе статуи Петра I,
впоследствии получившей название «Медный всадник». Сложность работы состояла в
огромных размерах фигуры, её очень сложной конфигурации, а также в том, что
толщина статуи в передней части меньше, чем в задней, поскольку скульптура
имеет всего три точки опоры.
Отливка была произведена 24 августа 1774 года.
Из-за трещины в литейной форме возник пожар. Струя металла подожгла мусор на
полу в мастерской. Дело спас возглавивший работы мастер Емельян Михайлович
Хайлов. Однако верхняя часть фигуры была испорчена. Для новых подготовительных
работ потребовалось время, и недостающая часть статуи была выполнена лишь в
июле 1777 года. В следующем году работа была завершена, и статую водрузили на
железные Пирроны, закреплённые в гранит на глубину одного метра.
XX век подарил человечеству бронзовые
скульптуры П. Трубецкого, А. Майоля, О. Родена… Позолота.
Кубическая гранецентрированная кристаллическая
решётка золота обусловливает его исключительную тягучесть и пластичность: из
этого металла можно изготовить проволоку в тысячу раз более тонкую, чем
человеческий волос. Два километра такой проволоки веся всего 1 г!
Золотобойное искусство очень древнее. Ещё 5000
лет назад мастера умели изготавливать из драгоценного металла тончайшие
пластинки. До нашего времени дошли египетские папирусы и предметы, украшенные
позолотой толщиной 6 мкм.
Согласно Плинию Старшему, древнеримские
мастера из 1 унции золота (23,3 г) могли получить 750 квадратных листиков
шириной в 4 пальца. Расчёты показывают, что толщина этих листков была меньше
4мкм.
В Киевской Руси X-XI
вв. для позолоты куполов и шпилей пользовались фольгой, толщина
которой составляла 0,1 мкм.
Дж. Вазари так оценил успехи золотобойного искусства:
«Поистине открытием прекраснейшим изобретением хитроумнейшим оказался способ
ковки из золота листочков… тонких. Однако не меньшей изобретательности требовал
способ накладывать золото на гипс, чтобы покрытое им дерево или другой
материал казался сплошной массой».
Помимо золочения с помощью фольги исстари
применялся и так называемый огневой способ, о котором заслуженно писали
следующее: «… едва ли есть другое искусство более опасное для жизни и здравия
людей, как золочение меди и бронзы…». Дело в том, что в данном случае медные
листы покрывались тонким слоем раствора золота в ртути (амальгамы), а затем их
прогревали на жаровнях с раскалёнными углями. Ртуть испарялась, а золото
осаждалось на поверхности листа тончайшей плёнкой всего в 3-3,5 мкм. С помощью
амальгамы были позолочены купола Успенского собора московского Кремля, купол
(самый большой золочёный купол в Европе) и кресты Исаакиевского собор, шпиль
Адмиралтейства в Санкт-Петербурге. Из-за вредности огневое золочение не
применяется уже более ста лет, и для позолоты используют либо легко
разлагающиеся при нагревании соединения золота (например, «жидкое золото» –
сложное органическое соединение, приготавливаемое с помощью тетрахлораурата
калия KAuCl ), либо фольгу. Толщина фольги очень мала: для
отделки фрагментов интерьеров – 3 мкм; для наружных работ (при золочении
статуй, дворцовых решёток, шпилей, куполов) – 7 мкм.
Позолотой украшали не только статуи и купола.
Золото широко применяли в русской иконописи, где оно являлось символом
божественной энергии, божественного света. Русские изографы владели разными
приёмами золочения.
Расскажем об одном из них. Заранее готовили
особый клей: очищенные головки чеснока или отстои пива до полугода томились в
глиняных горшках в горячей печи до получения клейкой золотистой массы, которую
при употреблении разводили до такой вязкости, чтобы ею можно было чертить
тонкие линии. Выполняя золочение, соответствующее место будущего изображения
прокрашивали очень тонко размолотым мелом, а сверху – раствором клея. Затем кусочком
смятого мякиша хлеба брали маленькие кусочки тончайшей пластинки золота и
прикладывали к покрытой клеем поверхности. Далее золото полировали волчьим или
коровьим зубом.
Примерно также в наше время поступают
палехские художники, перенёсшие в создании лаковых миниатюр многие приёмы
древнерусской иконописи.
Немного о старинной профессии златокузнеца. Из
европейских мастерских златокузнецов выходили великолепные ювелирные изделия.
Во многих странах золотых дел мастера были весьма влиятельными людьми. Английский
король Эдуард III особой хартией, подписанной в 1327 году,
дал им ряд привилегий. Однако это далеко не всегда сулило богатство. Например,
известный в Нюрнберге златокузнец Альбрехт Дюрер (отец великого художника), как
и многие его коллеги, до конца жизни не смог выкупить каменный дом, в котором
долгие годы жила его семья и располагалась мастерская.
Средневековые мастера виртуозно владели
приёмами обработки драгоценных металлов. Вот, например, как изготовляли золотой
кубок.
Золото для будущего кубка или пластины плавили
в графитовом тигле под слоем угольного порошка. Расплав переливали в чугунную
форму будущего изделия, смазанную внутри домашним салом. Мастерская при этом,
разумеется, наполнялась страшным чадом! Для получения нужного цвета сплава в золото
добавляли металл: медь – для получения тёплого, красноватого оттенка, серебро –
для зеленоватого, железо – для холодно-синего цвета. По остывании металла
драгоценную заготовку вынимали из формы. Отдельные отлитые части сложных
изделий припаивали друг к другу. После пайки вещь оказывалась почерневшей,
покрытой неровными потеками. Для их удаления проводили травление – проваривание
изделия в сосуде со слабым раствором серной кислоты. Затем вещь полировали
смесью порошков дорогой привозной пемзы, особой «английской» земли и пахучего
льняного масла. После чего следовала окончательная отделка щётками и наждаком. Металлический блеск в зеркалах.
К числу общих физических свойств металлов,
обусловленных особенностями структуры металлической кристаллической решётки,
относится металлический блеск. Одним из наиболее известных способов применения
металлического блеска является изготовление зеркал.
Первые металлические зеркала из бронзы и
серебра люди начали изготовлять в 3-м тысячелетии до н.э. они были широко
распространены у народов Древнего Востока, а позже – у древних греков и римлян.
Последнее подтверждает большое количество полированных металлических пластинок,
найденных при раскопках Помпеи.
При исследовании резиденции египетских
фараонов в окрестностях Каира был обнаружен неглубокий бассейн, дно которого
некогда было залито слоем жидкой ртути. Возможно, это также один из образцов
древних зеркал…
Важным результатом интенсивного развития
стеклоделия в начале нашей эры в Римской империи явились маленькие стеклянные
зеркала с оловянной или сурмяной подкладкой, то есть стеклянные зеркала по сути
своей оставались металлическими. Однако широкого распространения такие зеркала
не получили, они постепенно исчезли и появились вновь лишь в XIII столетии.
С этого времени небольшое ручное зеркало стало
обязательной принадлежностью наряда богатой дамы. Его носили на золотой цепочке
на шее или у пояса, вставляли в веер, оправляли рамки из черепаховой или
слоновой кости, украшали позолотой, миниатюрами из эмали и гравировкой. Эта
мода прошла лишь в XVII веке, когда вследствие мощного
подъёма стеклоделия французскими мастерами был разработан метод оливки больших
зеркальных стёкол на медных плитах с последующей их прокаткой. Парадные залы
дворцов знати стали украшаться огромными зеркалами, и необходимость в
постоянном ношении маленьких зеркал отпала.
Начиная с XV века, лучшие
стеклянные зеркала производились в ведущем центре европейского стеклоделия –
Венеции (о. Мурано). Они были небольшими по величине, но весьма дорогими. Их
отражательная поверхность делалась из свинцово-сурьмяного сплава. Однако
последний быстро тускнел и утрачивал необходимые для зеркала свойства. В XVI столетии венецианцы изобрели подводку стеклянных зеркал оловянной
амальгамой. Ртутно-оловянный сплав обладал хорошей отражательной способностью и
относительно высокой устойчивостью. Поэтому, не смотря на страшную вредность
(пары ртути постоянно отравляли наводчиков зеркал), почти до середины XIX
века этот сплав оставался незаменимым в производстве зеркал.
Французский химик Птижан и великий немецкий
учёный Либих изобрели простой способ нанесения на стекло очень тонкого слоя
серебра, и с 1855 года стали появляться серебряные зеркала на стеклянной
основе. Они до сих пор служат людям, однако их стойкость к действию высоких
температур и вызывающих коррозию газов атмосферы невысока. Поэтому в технике их
по возможности заменяют родиевыми. Отражательная способность родия несколько
меньше, чем у серебра (95%), зато родированные поверхности не тускнеют даже в
атмосфере вольтовой дуги. Поэтому родием покрывают рефлекторы прожекторов и
технические зеркала прецизионных измерительных инструментов различного
назначения. Особый блеск и красоту родиевое покрытие придаёт ювелирным
изделиям. Железо и жесть.
В древности железо ценилось очень высоко: в
государстве хеттов в XIV веке до н.э. железо стоило в 5
раз дороже золота, в 20 раз дороже серебра , в 6400 раз дороже меди. Вполне
естественно, что и профессия кузнеца у многих народов относилась к наиболее
уважаемым. Среди богов разных верований почти единственным рабочим был
бог-кузнец: у греков – Гефест, у римлян – Вулкан, у славян – Сварог.
Гефест прославился среди богов тем, что наряду
с изготовлением вещей чисто утилитарных – молний и щита для Зевса, колесницы
для Гелиоса, оружия для греков Троянской войны – он выковывал и художественные
вещи: изящно украшенные кубки, чаши, украшения.
На Руси первыми коваными и достаточно широко
распространёнными художественными изделиями, вероятно, были светцы (подставка
для лучины, освещающей жильё).
Со временем посредством художественной ковки
было создано множество замечательных декоративных вещей: узорными решётками
загораживали окна, украшали камины, фонари и многое другое. К числу лучших
образцов художественной ковки относятся решётки, украшающие набережные и улицы
Санкт-Петербурга. Их общая протяжённость 53570 м. к этому следует прибавить 10830 м литых чугунных решёток. Наиболее замечательная среди них –
решётка летнего сада (архитекторы Ю.М. Фельтен и П.Е. Егоров) со стороны Невы,
выкованная тульскими мастерами в 1771-1784 гг.
Не перечесть все- видов красивых вещей,
которые создавались в старину из железа. Так, во Владимиро-Суздальской Руси
высокого уровня достигло искусство изготовления просечного железа. Для
получения металлического ажурного кружева на железный лист наносили рисунок, а
затем ручным способом мастер просекал его в нужных местах. Далее поверхность
лудили, воронили, иногда покрывали позолотой. Из лент просечного железа делали
карнизы и подзоры крыш и куполов церквей и богатых домов; ими украшали двери,
окна, фонари и т.п. В некоторых древних строениях Великого Устюга до сих пор
сохранились украшения из просечного железа, дошли до нашего времени и сундуки,
шкатулки, иконы, декорированные тем же способом.
Исконно русским способом украшения Ларцев,
шкатулок следует назвать «мороз по жести». Сундуки, обитые жестью золотистого
цвета, имеющей узор, похожий на морозное стекло или листья папоротника, делали
обычно с «затеями»: различными тайниками, музыкальными замками, потайными
стержнями, с помощью которых сундук можно было прочно привинтить к полу или
столу. Для получения жести на золотистых узоров мастер брал царскую водку
(смесь азотной и соляной кислот), к которой добавлял масляный лак, поваренную
соль и немного зелёной или жёсткой краски. Для нанесения смеси на поверхность
жести применяли сухую заячью лапку – её не разъедает царская водка. После
равномерного нанесения смеси жесть прогревали на открытом огне, сбрызгивали
холодной водой, а проявившийся рисунок закрепляли раствором соды. После
остывания лист с появившимся рисунком покрывали лаком и вырезали из него детали
для украшения ларцев. Все эти секреты были безвозвратно утрачены, если бы не
талантливый художник-самоучка Борис Александрович Холмогоров, разгадавший и
возродивший получение «мороза по жести». Благодаря его стараниям в
художественных салонах вновь стали появляться шкатулки, сияющие золотом
узоров.
Всем известны жостовские подносы. Кстати, в
старину подносы украшали по краю тонким просечным кружевом. Впервые подносы,
расписанные по фону и покрытые лаком, появились в Нижнем Тагиле – городе,
основанным тульским кузнецом Никитой Димидовичем Антуфьевым в 1725 году.
Из ковкого кровельного железа уральские
кустари делали столики, ковши, шкатулки и покрывали их лаковой росписью. Каждая
семья бережно хранила секреты своего дела, передавая их по наследству. Оной из
самых знаменитых была семья Худояровых. По преданию, крепостной Демидова
старообрядец Андрей Степанович Худояров изобрёл замечательный, прозрачный как
стекло и очень твёрдый лак, на котором не остаются царапины от ножа. Сверкающая
его поверхность не боялась ни горячего самовара, ни случайно пролитого кипятка
или даже кислоты.
Изготовление каждого подноса состояло из
выполнения множества операций. Начинал работу кузнец: он выкраивал кровельными
ножницами кусок железа нужной формы, подбирал шесть заготовок – одна чуть
меньше другой – и укреплял их на особой чугунной желобитне. Мастер-отковщик
специальным молотком бил по заготовкам до тех пор, пока они не приобретали
форму подноса. Далее подгибал края, по ним просекали прорезное кружево либо
приделывали ручки. Затем шпаклевали, шлифовали, покрывали олифой и лакировали.
Тагильские мастера использовали фоны разных цветов, иногда раскрашивали поднос «под
малахит» или «под черепашку». После сушки поднос вновь тщательно шлифовали и
передавали на роспись. Разнообразие форм, великолепные росписи обеспечили
нижнетагильским подносам огромную популярность.
С 1825 года железные подносы с росписью начали
выпускать в подмосковном селе Жостово. На первых порах роспись была сюжетной:
тройки, чаепития, гулянья, разнообразные ландшафты. Но со временем это
вытеснили цветы, которые были особо уместны для украшения гостиных, трактиров,
чайных.
Подносное дело вновь пережило яркий расцвет,
но только без худоярского лака. Секрет его изготовления строго оберегался, а
затем был утрачен. Зато так сложилось, что многослойная декоративная роспись
жостовских умельцев перешла в Нижний Тагил.
В наше время лаковые подносы делают на
Жостовской фабрике декоративной росписи и нижнетагильском заводе «Эмальпосуда».
На смену желобитням пришли станки, штампующие заготовки 25 размеров и форм;
грунт теперь растирают в механических глиномешалках; «воронение» производят в
электропечах. А роспись по-прежнему создаётся умелыми руками мастеров. Чугун: и волшебство, и вдохновенье.
Чугун сыграл чрезвычайно важную роль в
развитии изобразительно искусства и архитектуры. В России его применение в
архитектуре началось с литых столбов и половых досок, которые в конце XVI
века производили заводы Н. Демидова на Урале. В 1685 году для
устройства полов в возводимых палатках князя В. В. Голицына в Москве было
использовано 616 пудов литых чугунных досок, которые были в 2,5 раза дешевле
кованого железа. Прошло не слишком много времени, и чугун в архитектурных
конструкциях уверенно «поднялся ввысь». Чугунными перекрытиями, опорами и
косяками была впервые укреплена в 1725 году знаменитая Невьянская башня (г.
Невьянск находится на восточном склоне Уральского хребта).
Вторым сооружением, выполненным в 1828 году с
использованием металлических конструкций и оболочки, считается купол романского
«имперского» собора в г. Майнце на реке Рейн (первый в Европе). Третьим крупным
сооружением из чугуна и железа стал Исаакиевский собор. Сначала планировали
возвести обычный кирпичный купол. Однако по ходу строительных работ, которые в
общей сложности продолжались 40 лет (с 1818 по 1858 гг.), архитектор А.А.
Монферан, стремясь сделать купол (при условии сохранения достаточной прочности)
как можно более лёгким, принял решение применить металл. Все технические
расчеты были выполнены инженером П. К. Ломновским. Конструкция купола состоит
из трёх взаимосвязанных сводов, образованных чугунными рёбрами: нижний –
сферический, средний – конусообразный, наружный – параболический. Пространство
между фермами заполнено «гончарами» – пустотелыми горшками конической формы (их
около 100 тыс. штук!). «Гончары» создают теплоизолирующий слой, обеспечивают
куполу лёгкость и дополнительную акустику. В общей сложности на изготовление
купола Исаакия было израсходовано около 490 т железа, 990 т чугуна, 49 т меди
и 30т бронзы.
Чугун стал причиной революции в мостостроении.
Особое значение это имело дл тогдашней столицы России. В 1806 году под
руководством инженера В. И. Гесте из чугунных блоков-кессонов, скрепленных
болтами, был построен Зелёный мост (в последствии Полицейский, затем Народный)
на скрещении реки Мойки и Невского проспекта. Необычно лёгкая конструкция
нового сооружения весьма занимала публику, привыкшую к массивным каменным
мостам. Досужие наблюдатели строительства заключали пари по поводу того, что
тонкие, непрочные на вид опоры нового моста не выдержат нагрузки и рухнут. Пари
были проиграны, и вскоре на Мойке появились новые чугунные мосты: Синий,
Красный, Певческий и другие. Некоторые из них были даже украшены литыми
фигурами из чугуна (например, Львиный мост).
Литьё из чугуна самостоятельный вид искусства.
Особо почётное место в «чугунном кружеве» Санкт-Петербурга принадлежит
Воронихинской решётке у Казанского собора. Отлитая в 1811 году на
Петрозаводском чугунолитейном заводе и установленная в 1812 году, она до сих
пор является неотъемлемым украшением центра города. Из этого же материла
выполнена решётка Летнего сада, установленная по его сюжетной границе.
Замечательные образы художественного литья
выпускал в XVIII – начале XIX в.
Каслинский чугунолитейный завод, основанный ещё в 1747 году купцом Коробовым на
озере Большие Касли в Челябинской губернии. Для получения художественной продукции
использовали чугун как первой плавки, так и вторичной (в этом случае материал
имеет большую однородность и вязкость), но к его химическому составу предъявлялись
особые требования. Металл должен быть текучим и достаточно легкоплавким, таким,
чтобы плотно заполнял форму, не давая пузырьков, и не изменял объёма при
застывании. Такими качествами обладает чугун с максимальным содержанием кремния
(обеспечивает изумительную тонкость отливки, но повышает хрупкость материала)
и фосфора (увеличивает легкоплавкость, способствует получению гладкой
поверхности отливки) и пониженным содержанием серы (усиливает прочность сплава,
его упругость, но делает его слишком густым, что препятствует заполнению
формы).
Разумеется, в распоряжении металлургов XVIII века не было аппаратуры, с помощью которой можно было бы фиксировать
состав сплава, зато в рабочих династиях сохранились и передавались по
наследству рецептуры составления из руд таких шихт, которые обеспечивали чугуну
требуемые свойства. Сталь: от оружия до… ювелирных изделий
Сталь – основа современной техники. Но и в
искусстве этот замечательный материал занял весьма достойное место.
1
Роль металлов в искусстве
2
Художественная обработка металлов известна со времен глубокой древности. Человек, встретив а своем пути золото, был очарован его красотой, поражен способностью в любых условиях сохранять солнечный цвет и блеск, легко поддаваться обработке; использовав эти качества металла в сочетании с гармонией линий и форм, человек создал один из неподражаемых видов народного художественного творчества. Художественная обработка металла включает: фигурное литье, ковка, чеканка, гравировка, высечение ажурных узоров, создание эмалей и других приемы. В декоре успешно применялись чернь, зернь(филигрань), чеканка, резьба, позолота.
3
Ювелирное дело Это искусство по созданию украшений из металлов, таких как, золото, серебро, платина. Это искусство по созданию украшений из металлов, таких как, золото, серебро, платина.
4
Ювелирные украшения
5
Монументальное искусство Наиболее распространённы е металлы для изготовления скульптур: медь, бронза, чугун и т.д. Наиболее распространённы е металлы для изготовления скульптур: медь, бронза, чугун и т.д.
6
Цветные металлы. Медь. Чаще всего применяется для чеканки и изготовления филигранных украшений. Кроме меди используют цинк, олово, свинец, кадмий, никель. Сплавы цветных металлов. Бронза. Широко применяется в художественном литье, изготовлении сувениров, юбилейных значков и медалей. Кроме перечисленных металлов используются также: чугун, сталь, титан, тантал, ниобий. Мельхиор. Пластичный и прочный сплав меди с 20% никеля, обладает красивым серебристым цветом, легко чеканится, штампуется, режется, полируется. Нейзильбер. Сплав меди с 20% цинка и 15% никеля; отличается высокой пластичностью, тягучестью и коррозионной стойкостью. Латунь. Сплав меди с цинком. Латунь.Сплав меди с цинком. Латунь легко поддается пластической деформации, обработке давлением и резанием.
Какие только материалы не используются в искусстве: дерево, глина, листья и солома, стекло. С некоторыми работать легко, а с другими очень тяжело. Один из таких трудных материалов является различный металл. Вот какие металлы используют мастера:
золото и серебро,
платина,
медь,
железо,
бронза.
Берут и многие другие, но эти самые часто применяемые. Используют металлы в разных видах искусства:
Художественная ковка.
Ювелирное дело.
Выполнение гравюр, чеканка.
Литьё.
Ковкой занимаются кузнецы. Раньше кузнечное дело было очень почётной профессией, ею занимались крепкие мужчины, т.к. работа требует большой физической силы. Чаще всего в ковке используют железо, реже медь. Эти металлы доступны и легко поддаются ковке. Кузнецы изготавливают красивые ограды, предметы декора, мебель. Изделия отличаются высокой прочностью, долговечностью и красотой. Но стоят кованные вещи дорого.
В ювелирном деле используют золото, серебро и платину. Самой дорогой считается платина, самое дешёвое – серебро. Для бижутерии используют и дешёвые металлы (железо, медь, бронза). Из драгоценных металлов мастера изготавливают кольца, ожерелья, броши, цепочки, диадемы. Такие украшения всегда востребованы, поэтому ювелирное искусство набирает обороты.
Чеканка – это создание рельефного изображения на листе из металла. Древнейшее искусство, требующее усидчивости и кропотливости. Для обработки и создания изображения применяются специальные молотки и чеканы. Перед началом работ рисунок должен быть нанесён на лист металла Используемый материал: бронза, медь, латунь, мельхиор. Главное условие при выборе металла – чтобы материал легко деформировался, но не разрушался. С помощью чеканки изготавливают изображения на посуде, украшениях, делают картины, гравюры, оклады для икон.
Литьё – это процесс изготовления предметов с помощью готовых форм. Металл плавится до жидкого состояния, затем заливается в форму и остывает, снова становясь твёрдым. Используют для литья многие металлы: золото, серебро, медь, чугун, алюминий и разные сплавы. Самые знаменитые произведения искусства, изготовленное с помощью литья, это Царь-колокол и Царь-пушка. Также делают статуэтки, посуду, вазы.
МЕТАЛЛ В ИССКУСТВЕ.
План.
1.Металл – материал с уникальными свойствами.
2. История открытия металлов и появления понятия «металл».
3.Способы изготовления изделий из металлов, их история и связь с искусством:
А. Ковка.
Б. Литье.
В.Чеканка.
4. Список использованной литературы
1. Металл – вещество с уникальными свойствами.
На протяжении длительного времени, несмотря на обилие альтернатив, металл остается одним из наиболее широко употребляемых материалов во всех сферах деятельности человека. Металл используют как в быту (посуда, инструмент и пр.) так и в производстве высокотехнологичных изделий (от автомобиля до космического оборудования).
Почему же человечество с древних времен остается верным металлу? Ответ прост: металлы обладают уникальными свойствами, делающими возможным их применение в любой сфере производства и быта.
Основные свойства и разновидности металлов:
Металлы весьма распространены в природе и встречаются в виде различных соединений в недрах земли, водах рек, озер, морей, океанов, составе тел животных, растений и даже в атмосфере.
По своим свойствам металлы резко отличаются от неметаллов. Впервые это различие металлов и неметаллов определил М. В. Ломоносов. «Металлы, – писал он, – тела твердые, ковкие блестящие».
Причисляя тот или иной элемент к разряду металлов, мы имеем в виду наличие у него определенного комплекса свойств:
1. Плотная кристаллическая структура.
2. Характерный металлический блеск.
3. Высокая теплопроводность и электрическая проводимость.
4. Уменьшение электрической проводимости с ростом температуры.
5. Низкие значения потенциала ионизации, т.е. способность легко отдавать электроны.
6. Ковкость и тягучесть.
7. Способность к образованию сплавов.
Все металлы и сплавы, применяемые в настоящее время в технике, можно разделить на две основные группы. К первой из них относят черные металлы – железо и все его сплавы, в которых оно составляет основную часть. Этими сплавами являются чугуны и стали. В технике часто используют так называемые легированные стали. К ним относятся стали, содержащие хром, никель, вольфрам, молибден, ванадий, кобальт, титан и другие металлы. Иногда в легированные стали входят 5-6 различных металлов. Методом легирования получают различные ценные стали, обладающие в одних случаях повышенной прочностью, в других – высокой сопротивляемостью к истиранию, в третьих – коррозионной устойчивостью, т.е. способностью не разрушаться под действием внешней среды.
Ко второй группе относят цветные металлы и их сплавы. Они получили такое название потому, что имеют различную окраску. Например, медь светло-красная, никель, олово, серебро – белые, свинец – голубовато-белый, золото -желтое. Из сплавов в практике нашли большое применение: бронза – сплав меди с оловом и другими металлами, латунь – сплав меди с цинком, баббит – сплав олова с сурьмой и медью и др.
Это деление на черные и цветные металлы условно.
Наряду с черными и цветными металлами выделяют еще группу благородных металлов: серебро, золото, платину, рутений и некоторые другие. Они названы так потому, что практически не окисляются на воздухе даже при повышенной температуре и не разрушаются при действии на них растворов кислот и щелочей.
Физические свойства металлов:
С внешней стороны металлы, как известно, характеризуются, прежде всего, особым «металлическим» блеском, который обусловливается их способностью сильно отражать лучи света. Однако этот блеск наблюдается обыкновенно только в том случае, когда металл образует сплошную компактную массу. Правда, магний и алюминий сохраняют свой блеск, даже будучи превращенными в порошок, но большинство металлов в мелкораздробленном виде имеет черный или темно-серый цвет. Затем типичные металлы обладают высокой тепло- и электропроводностью, причем по способности проводить тепло и ток располагаются в одном и том же порядке: лучшие проводники – серебро и медь, худшие – свинец и ртуть. С повышением температуры электропроводность падает, при понижении температуры, наоборот, увеличивается.
Очень важным свойством металлов является их сравнительно легкая механическая деформируемость. Металлы пластичны, они хорошо куются, вытягиваются в проволоку, прокатываются в листы и т.п.
Характерные физические свойства металлов находятся в связи с особенностями их внутренней структуры. Согласно современным воззрениям, кристаллы металлов состоят из положительно заряженных ионов и свободных электронов, отщепившихся от соответствующих атомов. Весь кристалл можно себе представить в виде пространственной решетки, узлы которой заняты ионами, а в промежутках между ионами находятся легкоподвижные электроны. Эти электроны постоянно переходят от одних атомов к другим и вращаются вокруг ядра то одного, то другого атома. Так как электроны не связаны с определенными ионами, то уже под влиянием небольшой разности потенциалов они начинают перемещаться в определенном направлении, т.е. возникает электрический ток.
Наличием свободных электронов обусловливается и высокая теплопроводность металлов. Находясь в непрерывном движении, электроны постоянно сталкиваются с ионами и обмениваются с ними энергией. Поэтому колебания ионов, усилившиеся в данной части металла вследствие нагревания, сейчас же передаются соседним ионам, от них – следующим и т.д., и тепловое состояние металла быстро выравнивается; вся масса металла принимает одинаковую температуру.
По плотности металлы условно подразделяются на две большие группы: легкие металлы, плотность которых не больше 5 г/см3, и тяжелые металлы – все остальные.
Химические свойства металлов:
Основным химическим свойством металлов является способность их атомов легко отдавать свои валентные электроны и переходить в положительно заряженные ионы. Типичные металлы никогда не присоединяют электронов; их ионы всегда заряжены положительно.
Легко отдавая при химических реакциях свои валентные электроны, типичные металлы являются энергичными восстановителями.
Способность к отдаче электронов проявляется у отдельных металлов далеко не в одинаковой степени. Чем легче металл отдает свои электроны, тем он активнее, тем энергичнее вступает во взаимодействие с другими веществами.
2.История открытия металлов и появления понятия «металл».
Термин «металл» произошел от греческого слова metallion (от metalleuo – выкапываю, добываю из земли), которое означало первоначально копи, рудники (в этом смысле оно встречается у Геродота, 5 век до нашей эры). То, что добывалось в рудниках, Платон называл mettaleia. В древности и в средние века считалось, что существует только семь металлов: золото, серебро, медь, олово, свинец, железо, ртуть. По алхимическим представлениям, металлы зарождались в земных недрах под влиянием лучей планет и постепенно, крайне медленно совершенствовались, превращаясь в серебро и золото. Алхимики полагали, что металлы – вещества сложные, состоящие из «начала металличности» (ртути) и «начала горючести» (серы). В начале 18 века получила распространение гипотеза, согласно которой металлы состоят из земли и «начала горючести» – флогистона. М.В. Ломоносов насчитывал шесть металлов (Au, Ag, Cu, Sn, Fe, Pb) и определял металл как «светлое тело, которое ковать можно». В конце 18 века А.Л. Лавуазье опроверг гипотезу флогистона и показал, что металлы – простые вещества. В 1789 году Лавуазье в руководстве по химии дал список простых веществ, в который включил все известные тогда семнадцать металлов (Sb, Ag, As, Bi, Co, Cu, Sn, Fe, Mn, Hg, Mo, Ni, Au, Pt, Pb, W, Zn). По мере развития методов химического исследования число известных металлов возрастало. В первой половине 19 века были открыты спутники Pt, получены путем электролиза некоторые щелочные и щелочноземельные металлы, положено начало разделению редкоземельных металлов, открыты неизвестные металлы при химическом анализе минералов. В 1860-1863 годах методом спектрального анализа были открыты Cs, Rb, Tl, In. Блестяще подтвердилось существование металлов, предсказанных Д.И. Менделеевым на основе его периодического закона. Открытие радиоактивности в конце 19 века повлекло за собой поиски природных радиоактивных металлов, увенчавшиеся полным успехом. Наконец, методом ядерных превращений начиная с середины 20 века были искусственно получены радиоактивные металлы, в частности трансурановые элементы.
В конце 19 – начале 20 веков получила физико-химическую основу металлургия – наука о производстве металлов из природного сырья. Тогда же началось исследование свойств металлов и их сплавов в зависимости от состава и строения.
Полиметаллическая руда
3.Способы изготовления изделий из металлов, их история и связь с искусством
А. Ковка
Ковка – один из способов обработки металлов под давлением, при котором инструмент оказывает многократное прерывистое воздействие на заготовку, в результате чего она, деформируясь, постепенно приобретает заданную форму и размеры.
С древности ковка (меди, самородного железа) служила одним из основных способов обработки металла (холодная, а затем горячая ковка в Иране, Месопотамии, Египте в 4-3 тыс. годах да нашей эры; холодная ковка у индейцев Северной и Южной Америки до 16 века нашей эры). Древние металлурги Европы, Азии и Африки ковали сыродутное железо, медь, серебро и золото; кузнецы пользовались особым почетом у народов древности, а их искусство окружалось легендами. В средние века, в том числе и в России, кузнечное дело достигло высокого уровня: вручную отковывались холодное и огнестрельное оружие, инструменты, детали сельскохозяйственных орудий, дверей и сундуков, решетки, светильники, замки, часы и другие изделия всевозможных форм и размеров, часто с тончайшими деталями; кованые изделия украшались насечкой, просечным или рельефным узором, расплющенными в тончайший слой листами сусального золота и бронзовой потали. Традиции средневекового ремесла сохранились в народном искусстве до 19 века (светцы, крюки, и и т.д.). В 15-19 веках выполнены многие замечательные кованые фонари, ограды, решетки, ворота (Версаль, Петербург, Царское Село). Многие города специализировались в различных отраслях кузнечного ремесла: Герат, Мосул славились утварью, Дамаск, Милан, Аугсбург, Астрахань, Тула – оружием, Нотиннгем, Золинген, Павлово на Оке – ножами и инструментами, Нюрнберг, Холмогоры – замками и т.д. В 19 веке ручная ковка была вытеснена штамповкой и литьем, интерес к ней возродился в 20 веке.
Московская ковка XIX век «Шапка ерихонская», 1621 г, Россия
Кованый декор Весминстерского
аббатства, Лондон
Скифия. Меч
с украшенными
ножнами.
Середина IV в. до н.э
Основы теории ковки были разработаны в России: П.П. Аносов в 1831 впервые применил микроскоп для изучения структуры металлов; Д.К. Чернов в 1868 научно обосновал режимы ковки; Большой вклад в теорию ковки сделали советские ученые Н.С.Курнаков, К.Ф. Грачев, С.И. Губкин, К.Ф. Неймайер и др.
Ковку, как правило, производят при нагреве металла до ковочной температуры с целью повышения его пластичности и снижения сопротивления деформированию. Температурный интервал ковки зависит от химического состава и структуры обрабатываемого металла, а также от вида операции или перехода. Для стали температурный интервал 800 – 1100 градусов Цельсия, для алюминиевых сплавов 420-480 градусов Цельсия.
Различают ковку в штампах и без применения штампов – свободную ковку. При ковке в штампах металл ограничен со всех сторон стенками рабочей полости штампа и при деформации приобретает форму, соответствующую этой полости. При свободной ковке металл не ограничен совсем или ограничен с одной стороны. При ручной ковке кувалдой или молотом воздействуют непосредственно на металл или на инструмент. Машинную ковку выполняют на специальном оборудовании – молотах с массой падающих частей от 1 до 5000 кг или гидравлических прессах, развивающих усилия 2-200 Мн., а также на ковочных машинах. Изготовляют поковки массой 100 тонн и более. Для манипулирования с тяжелыми заготовками при ковке используют подъемные краны грузоподъемностью до 350 тонн, кантователи и специальные манипуляторы. Свободную ковку применяют также для улучшения качества и структуры металла. При проковке металл упрочняестся, завариваются несплошности и размельчаются крупные кристаллы, в результате чего структура становится мелкозернистой, приобретает волокнистое строение.
При ковке используют набор кузнечного инструмента, с помощью которого заготовкам придают требуемую форму и размеры. Основные операции ковки: осадка, высадка, протяжка, обкатка, раскатка, прошивка и др.
Ковка является одним из экономичных способов получения заготовок деталей.
Б. Литье.
Литье – технологический процесс изготовления отливок, заключающийся в заполнении форм расплавленным материалом и дальнейшей обработке полученных изделий.
Немного о литье:
Семь наиболее известных шедевров древних культур названы чудесами света. Два из них являются отливками. Это Колосс Родосский работы Хареса из Линдоса (бронза, 292—280 гг. до н. э.) (рис. 1) и статуя Зевса Олимпийского в храме Зевса в Олимпии работы Фидия (золото, 430 г. до н. э.). По некоторым данным они получены хрисоэлефантийским способом.
Труд литейщика, изготавливающего уникальную отливку, по своему характеру творческий. В большей степени это относится к отливкам, отличающимся какими-либо особыми свойствами, размерами или виртуозностью техники их литья. Таким отливкам присваивается титул “царь”.
Знаменитый Царь-колокол Московского Кремля, крупнейший из колоколов когда-либо существовавших в мире, отлит в 1733 — 1735 гг. из бронзы и весит 200 т. Самая большая пушка в мире — Царь-пушка, отлита в 1586 г., весит 40 т, ее калибр 890 мм.
Геродот в главе 81 четвертой книги писал, что один из царей Скифии решил определить, сколько скифов живет на свете, и приказал каждому из них принести по одному бронзовому наконечнику стрелы. Из этих стрел был отлит огромный котел. Диаметр скифского парытотла составлял 2,5 м, а высота — около 3 м, масса превышала 10 т. Котел был украшен характерным орнаментом, литыми фигурками животных.
Древнейшей отливкой, удостоенной титула “царь”, по мнению А. М. Петриченко, является 100-тонный чугунный царь-лев, отлитый в 954 г., его высота 5,5 м, длина более 5 м (Китай). Между ног этой фигуры свободно проезжает лошадь с телегой. Отливка пустотелая, покоится на плите, в настоящее время глубоко осела в грунт.
В XIV в. в Японии был отлит царь-чайник из 3 частей: крышки, ручки и самого сосуда массой 16 т. А еще в 749 г. была отлита статуя Будды массой 250 т (вместе с цоколем 380 т), длина ладони — 3 м. В 1987 г. на озере Тадзаво к северу от Токио установлена самая высокая статуя богини милосердия Канной высотой 133 м.
Самой крупной царь – отливкой является литой шабот молота массой более 650 т, изготовленный в 1875 г. в Перми. Для установления литой формы потребовался кессон глубиной 40 м. Вокруг было размещено 20 крупных вагранок. Заливка длилась 3 ч, остывание металла — более 4 месяцев.
Первыми металлами, с которыми имел дело человек, были самородные медь и золото. Этому способствовало то, что они легко добывались в виде самородков и россыпей, имели невысокую, чуть больше 1000°С, температуру плавления и принимали необходимую форму с использованием метода холодной деформации и литья. Первыми отливками были художественные изделия из золота в виде различных украшений и предметов религиозного культа. Таким образом, можно предположить, что литейное производство началось с художественного литья.
У разных народов зарождение художественного литья приходилось на разные времена. У многих оно было самобытным, другие же опыт заимствовали. Мнения историков и археологов о начале производства литых изделий расходятся. А. М. Петриченко считает, что впервые фасонное литье появилось в IV — III тысячелетиях до н. э. одновременно в Египте, Двуречье, Индии, Южной Туркмении, Закавказье, Молдавии, Юго-Западной Украине, Средней Азии и других местах. В источниках указывается на данные археологических исследований, из которых следует, что в Египте производить художественные отливки из золота начали за 12 тысяч лет до н. э. Изделия из золота, относящиеся к IV тысячелетию до н. э., найдены в Южной Месопотамии, в долине Нила, в Малой и Средней Азии. На Алтае золото начали добывать и перерабатывать за 4,5 тысячи лет до н. э. На Кавказе золотые изделия изготавливались за 3 тысячи лет до н. э.
О высоком мастерстве и художественном вкусе мастеров Шумера свидетельствует литая голова быка из золота с инкрустацией, изготовленная в VI в. до н. э. Египтяне начали отливать медные изделия раньше других народов.
Историки полагают, что колоссальные масштабы строительства из камня пирамид стали возможны лишь благодаря широкому применению медных орудий и инструментов. На росписи гробницы в Фивах XVI — V вв. до н. э. изображены простые приемы работы древних литейщиков (рис. 2). В то время египетские литейщики уже умели получать сложные полые отливки с использованием литейных стержней или восковых выплавляемых моделей. Так что правомерно считать Африку той частью света, где впервые зародилось литейное ремесло, в том числе ремесленное производство художественного литья.
Серебро в отличие от золота редко встречается в виде самородков, поэтому использовать его стали позднее, чем золото. Самая ранняя разработка руд и добыча серебра в крупных масштабах началась в IV в. до н. э. в восточной части Азии, позднее в Армении и Греции.
С середины III в. до н. э. в Месопотамии, а со II в. до н. э. в Египте вслед за примитивной техникой литья в открытые формы появилось литье бронзы в разъемные закрытые формы из глины, в которых отливались мелкие части цепочек, браслетов и др. Эти отливки затем скреплялись оловом и чеканились.
В Греции в V — IV вв. до н. э. для отливки крупных бронзовых статуй применялось литье “по потерянному воску”. При этом способе, который до наших дней является основным для бронзовой монументальной и кабинетной скульптуры, окончательная отделка фигур осуществляется по нанесенному на них воску.
Особого расцвета литье достигло в эпоху Возрождения (XIV — XVI вв.) во многих странах Европы, в том числе и в России. Введенная Бенвенуто Челлини (1500 — 1571) для литья крупных скульптур технология кусковой формовки позволяла получать по несколько точных отливок с одной модели (метод “потерянного воска” — только одну отливку), с которых однако требовалось удалять чеканкой следы от стыков отдельных кусков формы.Со второй трети XIX в. наступает упадок производства художественной бронзы. Ради удешевления бытовых изделий начинают применять низкосортные медные сплавы, гальванические покрытия драгоценными металлами, механические способы обработки (штамповка, накатка и др.).
Новое художественное осмысление бронза получает в последнее десятилетие XIX в. и в начале XX в. в творчестве импрессионистов (О. Роден, П. П. Трубецкой, А. С. Голубкина и др.).
В странах Европы отливки из чугуна начали изготавливать примерно в XIV в. с появлением доменных печей. В Китае чугун известен с VI в. до н. э. В 954 г. была отлита фигура льва массой около 100 т. В те времена в Китае существовали лишь небольшие одноформенные вагранки для плавки чугуна. Они и были использованы при выплавке металла для этой гигантской фигуры. От каждой печи по небольшому каналу выпускался металл, к нему по мере приближения к форме присоединялись ручейки от печей, расположенных по пути к форме. На старинном китайском рисунке (рис. 3) показано, как происходила заливка подобных форм. О том, что именно таким способом отливали льва, свидетельствует устройство чаши в форме, которая так и осталась на отливке. Возможно, чугун в нее наливали из ручных ковшей, принося их из печей, установленных дальше зоны чугунных ручейков.
Значительное развитие чугунное литье получило в Германии, Франции и России (на Каслинском, Каменском, Верх-Исетском, Ушвинском заводах).
В настоящее время для художественных отливок используются практически все широко применяемые сплавы — благородные металлы и сплавы, сплавы на основе железа, меди, алюминия, цинка, легкоплавкие сплавы, при этом применяются разнообразные способы изготовления форм, начиная от одноразовых песчано-глинистых и кончая многократно используемыми металлическими формами
Первая четверть XV в. Москва. Принадлежала Икона «Господь Вседержитель».
игумену Никону. Серебро, литье, гравировка Медный сплав, литье. XIX в.
золочение. 13.3×9.5 см.
В. Чеканка
Чеканка – 1) получение рельефных изображений на листовом металле; выполняется ударами особым молотком по чеканам. Такая чеканка, являющаяся одним из древнейших видов художеств, обработки металла, ведется по поверхности металлического листа, положенного на эластичную подложку из особой смолы, в основном по лицевой стороне. 2) получение рельефных изображений на поверхности монет, медалей и т.п. Производится сильными ударами от руки или на прессе стальными штемпелями – на которых сделаны углубленные изображения и надписи.
Чаша. Грузия, чеканка. Начало XIX века
Щит
Мастерская Йорга Зигмана. Германия, Аугсбург. Середина 16 в.
Медь; золочение, рельефная чеканка.Эрмитаж.
МЕТАЛЛ В ИССКУСТВЕ.
План.
1.Металл – материал с уникальными
свойствами.
2. История открытия металлов и
появления понятия «металл».
3.Способы изготовления изделий из
металлов, их история и связь с искусством:
А. Ковка.
Б. Литье.
В.Чеканка.
4. Список использованной литературы
1. Металл – вещество с уникальными свойствами.
На протяжении длительного времени, несмотря на обилие
альтернатив, металл остается одним из наиболее широко употребляемых материалов во
всех сферах деятельности человека. Металл используют как в быту (посуда,
инструмент и пр.) так и в производстве высокотехнологичных изделий (от
автомобиля до космического оборудования).
Почему же человечество с древних времен остается верным
металлу? Ответ прост: металлы обладают уникальными свойствами, делающими
возможным их применение в любой сфере производства и быта.
Основные свойства и разновидности металлов:
Металлы весьма распространены в природе и
встречаются в виде различных соединений в недрах земли, водах рек, озер, морей,
океанов, составе тел животных, растений и даже в атмосфере.
По своим
свойствам металлы резко отличаются от неметаллов. Впервые это различие металлов
и неметаллов определил М. В. Ломоносов. «Металлы, – писал он, – тела твердые,
ковкие блестящие».
Причисляя тот или иной элемент к разряду
металлов, мы имеем в виду наличие у него определенного комплекса свойств:
1. Плотная кристаллическая
структура.
2. Характерный металлический
блеск.
3. Высокая теплопроводность и
электрическая проводимость.
4. Уменьшение электрической
проводимости с ростом температуры.
5. Низкие значения потенциала
ионизации, т.е. способность легко отдавать электроны.
6. Ковкость и тягучесть.
7. Способность к образованию
сплавов.
Все металлы и сплавы, применяемые
в настоящее время в технике, можно разделить на две основные группы. К первой
из них относят черные металлы – железо и все его сплавы, в которых оно
составляет основную часть. Этими сплавами являются чугуны и стали. В технике
часто используют так называемые легированные стали. К ним относятся стали,
содержащие хром, никель, вольфрам, молибден, ванадий, кобальт, титан и другие
металлы. Иногда в легированные стали входят 5-6 различных металлов. Методом
легирования получают различные ценные стали, обладающие в одних случаях
повышенной прочностью, в других – высокой сопротивляемостью к истиранию, в
третьих – коррозионной устойчивостью, т.е. способностью не разрушаться под
действием внешней среды.
Ко второй группе относят цветные
металлы и их сплавы. Они получили такое название потому, что имеют различную
окраску. Например, медь светло-красная, никель, олово, серебро – белые, свинец
– голубовато-белый, золото -желтое. Из сплавов в практике нашли большое
применение: бронза – сплав меди с оловом и другими металлами, латунь – сплав
меди с цинком, баббит – сплав олова с сурьмой и медью и др.
Это деление на черные и цветные
металлы условно.
Наряду с черными и цветными
металлами выделяют еще группу благородных металлов: серебро, золото, платину,
рутений и некоторые другие. Они названы так потому, что практически не
окисляются на воздухе даже при повышенной температуре и не разрушаются при
действии на них растворов кислот и щелочей.
Физические свойства металлов:
С внешней стороны металлы, как
известно, характеризуются, прежде всего, особым «металлическим» блеском,
который обусловливается их способностью сильно отражать лучи света. Однако этот
блеск наблюдается обыкновенно только в том случае, когда металл образует
сплошную компактную массу. Правда, магний и алюминий сохраняют свой блеск, даже
будучи превращенными в порошок, но большинство металлов в мелкораздробленном
виде имеет черный или темно-серый цвет. Затем типичные металлы обладают высокой
тепло- и электропроводностью, причем по способности проводить тепло и ток
располагаются в одном и том же порядке: лучшие проводники – серебро и медь,
худшие – свинец и ртуть. С повышением температуры электропроводность падает,
при понижении температуры, наоборот, увеличивается.
Очень важным свойством металлов
является их сравнительно легкая механическая деформируемость. Металлы
пластичны, они хорошо куются, вытягиваются в проволоку, прокатываются в листы и
т.п.
Характерные физические свойства
металлов находятся в связи с особенностями их внутренней структуры. Согласно
современным воззрениям, кристаллы металлов состоят из положительно заряженных
ионов и свободных электронов, отщепившихся от соответствующих атомов. Весь
кристалл можно себе представить в виде пространственной решетки, узлы которой
заняты ионами, а в промежутках между ионами находятся легкоподвижные электроны.
Эти электроны постоянно переходят от одних атомов к другим и вращаются вокруг
ядра то одного, то другого атома. Так как электроны не связаны с определенными
ионами, то уже под влиянием небольшой разности потенциалов они начинают
перемещаться в определенном направлении, т.е. возникает электрический ток.
Наличием свободных электронов
обусловливается и высокая теплопроводность металлов. Находясь в непрерывном
движении, электроны постоянно сталкиваются с ионами и обмениваются с ними
энергией. Поэтому колебания ионов, усилившиеся в данной части металла
вследствие нагревания, сейчас же передаются соседним ионам, от них – следующим
и т.д., и тепловое состояние металла быстро выравнивается; вся масса металла
принимает одинаковую температуру.
По плотности металлы условно подразделяются на две большие
группы: легкие металлы, плотность которых не больше 5 г/см3, и
тяжелые металлы – все остальные.
Химические свойства металлов:
Основным химическим свойством металлов является способность
их атомов легко отдавать свои валентные электроны и переходить в положительно
заряженные ионы. Типичные металлы никогда не присоединяют электронов; их ионы
всегда заряжены положительно.
Легко отдавая при химических реакциях свои
валентные электроны, типичные металлы являются энергичными восстановителями.
Способность к отдаче электронов проявляется у
отдельных металлов далеко не в одинаковой степени. Чем легче металл отдает свои
электроны, тем он активнее, тем энергичнее вступает во взаимодействие с другими
веществами.
2.История открытия металлов и появления понятия
«металл».
Термин «металл» произошел от
греческого слова metallion
(от metalleuo – выкапываю,
добываю из земли), которое означало первоначально копи, рудники (в этом
смысле оно встречается у Геродота, 5 век до нашей эры). То, что добывалось в
рудниках, Платон называл mettaleia. В древности и в средние века считалось, что
существует только семь металлов: золото, серебро, медь, олово, свинец, железо,
ртуть. По алхимическим представлениям, металлы зарождались в земных недрах под
влиянием лучей планет и постепенно, крайне медленно совершенствовались,
превращаясь в серебро и золото. Алхимики полагали, что металлы – вещества
сложные, состоящие из «начала металличности» (ртути) и «начала горючести»
(серы). В начале 18 века получила распространение гипотеза, согласно которой
металлы состоят из земли и «начала горючести» – флогистона. М.В. Ломоносов
насчитывал шесть металлов (Au, Ag,
Cu, Sn, Fe,
Pb) и определял металл как «светлое тело, которое
ковать можно». В конце 18 века А.Л. Лавуазье опроверг гипотезу флогистона и
показал, что металлы – простые вещества. В 1789 году Лавуазье в руководстве по
химии дал список простых веществ, в который включил все известные тогда семнадцать
металлов (Sb, Ag, As, Bi, Co, Cu, Sn, Fe, Mn, Hg, Mo, Ni, Au, Pt, Pb, W, Zn).
По мере развития методов химического исследования число известных металлов
возрастало. В первой половине 19 века были открыты спутники Pt,
получены путем электролиза некоторые щелочные и щелочноземельные металлы,
положено начало разделению редкоземельных металлов, открыты неизвестные металлы
при химическом анализе минералов. В 1860-1863 годах методом спектрального
анализа были открыты Cs, Rb, Tl, In. Блестяще подтвердилось существование
металлов, предсказанных Д.И. Менделеевым на основе его периодического закона.
Открытие радиоактивности в конце 19 века повлекло за собой поиски природных
радиоактивных металлов, увенчавшиеся полным успехом. Наконец, методом ядерных
превращений начиная с середины 20 века были искусственно получены радиоактивные
металлы, в частности трансурановые элементы.
В конце 19 – начале 20 веков
получила физико-химическую основу металлургия – наука о производстве металлов
из природного сырья. Тогда же началось исследование свойств металлов и их
сплавов в зависимости от состава и строения.
Полиметаллическая руда
3.Способы изготовления изделий из металлов, их
история и связь с искусством
А. Ковка
Ковка – один из способов обработки металлов под
давлением, при котором инструмент оказывает многократное прерывистое
воздействие на заготовку, в результате чего она, деформируясь, постепенно
приобретает заданную форму и размеры.
С древности ковка (меди, самородного железа) служила одним
из основных способов обработки металла (холодная, а затем горячая ковка в
Иране, Месопотамии, Египте в 4-3 тыс. годах да нашей эры; холодная ковка у
индейцев Северной и Южной Америки до 16 века нашей эры). Древние металлурги
Европы, Азии и Африки ковали сыродутное железо, медь, серебро и золото; кузнецы
пользовались особым почетом у народов древности, а их искусство окружалось
легендами. В средние века, в том числе и в России, кузнечное дело достигло
высокого уровня: вручную отковывались холодное и огнестрельное оружие,
инструменты, детали сельскохозяйственных орудий, дверей и сундуков, решетки,
светильники, замки, часы и другие изделия всевозможных форм и размеров, часто с
тончайшими деталями; кованые изделия украшались насечкой, просечным или
рельефным узором, расплющенными в тончайший слой листами сусального золота и
бронзовой потали. Традиции средневекового ремесла сохранились в народном
искусстве до 19 века (светцы, крюки, и и т.д.). В 15-19 веках выполнены многие
замечательные кованые фонари, ограды, решетки, ворота (Версаль, Петербург,
Царское Село). Многие города специализировались в различных отраслях кузнечного
ремесла: Герат, Мосул славились утварью, Дамаск, Милан, Аугсбург, Астрахань,
Тула – оружием, Нотиннгем, Золинген, Павлово на Оке – ножами и инструментами,
Нюрнберг, Холмогоры – замками и т.д. В 19 веке ручная ковка была вытеснена
штамповкой и литьем, интерес к ней возродился в 20 веке.
Московская ковка XIX
век «Шапка ерихонская», 1621 г, Россия
Кованый декор Весминстерского
аббатства, Лондон
Скифия. Меч
с украшенными
ножнами.
Середина IV в. до н.э
Основы теории ковки были разработаны в России: П.П. Аносов в
1831 впервые применил микроскоп для изучения структуры металлов; Д.К. Чернов в
1868 научно обосновал режимы ковки; Большой вклад в теорию ковки сделали
советские ученые Н.С.Курнаков, К.Ф. Грачев, С.И. Губкин, К.Ф. Неймайер и др.
Ковку, как правило, производят при нагреве металла до
ковочной температуры с целью повышения его пластичности и снижения сопротивления
деформированию. Температурный интервал ковки зависит от химического состава и
структуры обрабатываемого металла, а также от вида операции или перехода. Для
стали температурный интервал 800 – 1100 градусов Цельсия, для алюминиевых
сплавов 420-480 градусов Цельсия.
Различают ковку в штампах и без применения штампов –
свободную ковку. При ковке в штампах металл ограничен со всех сторон стенками
рабочей полости штампа и при деформации приобретает форму, соответствующую этой
полости. При свободной ковке металл не ограничен совсем или ограничен с одной
стороны. При ручной ковке кувалдой или молотом воздействуют непосредственно на
металл или на инструмент. Машинную ковку выполняют на специальном оборудовании
– молотах с массой падающих частей от 1 до 5000 кг или гидравлических прессах,
развивающих усилия 2-200 Мн., а также на ковочных машинах. Изготовляют поковки
массой 100 тонн и более. Для манипулирования с тяжелыми заготовками при ковке
используют подъемные краны грузоподъемностью до 350 тонн, кантователи и
специальные манипуляторы. Свободную ковку применяют также для улучшения
качества и структуры металла. При проковке металл упрочняестся, завариваются
несплошности и размельчаются крупные кристаллы, в результате чего структура
становится мелкозернистой, приобретает волокнистое строение.
При ковке используют набор кузнечного инструмента, с помощью
которого заготовкам придают требуемую форму и размеры. Основные операции ковки:
осадка, высадка, протяжка, обкатка, раскатка, прошивка и др.
Ковка является одним из экономичных способов получения
заготовок деталей.
Б. Литье.
Литье – технологический процесс изготовления отливок,
заключающийся в заполнении форм расплавленным материалом и дальнейшей обработке
полученных изделий.
Немного о литье:
Семь наиболее известных шедевров древних культур
названы чудесами света. Два из них являются отливками. Это Колосс Родосский
работы Хареса из Линдоса (бронза, 292—280 гг. до н. э.) (рис. 1) и статуя Зевса
Олимпийского в храме Зевса в Олимпии работы Фидия (золото, 430 г. до н. э.). По
некоторым данным они получены хрисоэлефантийским способом.
Труд литейщика, изготавливающего уникальную отливку,
по своему характеру творческий. В большей степени это относится к отливкам,
отличающимся какими-либо особыми свойствами, размерами или виртуозностью
техники их литья. Таким отливкам присваивается титул “царь”.
Знаменитый Царь-колокол Московского Кремля,
крупнейший из колоколов когда-либо существовавших в мире, отлит в 1733 — 1735
гг. из бронзы и весит 200 т. Самая большая пушка в мире — Царь-пушка, отлита в
1586 г., весит 40 т, ее калибр 890 мм.
Геродот в главе 81 четвертой книги писал, что
один из царей Скифии решил определить, сколько скифов живет на свете, и
приказал каждому из них принести по одному бронзовому наконечнику стрелы. Из
этих стрел был отлит огромный котел. Диаметр скифского парытотла составлял 2,5
м, а высота — около 3 м, масса превышала 10 т. Котел был украшен характерным
орнаментом, литыми фигурками животных.
Древнейшей отливкой, удостоенной титула
“царь”, по мнению А. М. Петриченко, является 100-тонный чугунный
царь-лев, отлитый в 954 г., его высота 5,5 м, длина более 5 м (Китай). Между
ног этой фигуры свободно проезжает лошадь с телегой. Отливка пустотелая,
покоится на плите, в настоящее время глубоко осела в грунт.
В XIV в. в Японии был отлит царь-чайник из 3
частей: крышки, ручки и самого сосуда массой 16 т. А еще в 749 г. была отлита
статуя Будды массой 250 т (вместе с цоколем 380 т), длина ладони — 3 м. В 1987
г. на озере Тадзаво к северу от Токио установлена самая высокая статуя богини
милосердия Канной высотой 133 м.
Самой крупной царь – отливкой является литой
шабот молота массой более 650 т, изготовленный в 1875 г. в Перми. Для
установления литой формы потребовался кессон глубиной 40 м. Вокруг было размещено
20 крупных вагранок. Заливка длилась 3 ч, остывание металла — более 4 месяцев.
Первыми металлами, с которыми имел дело человек,
были самородные медь и золото. Этому способствовало то, что они легко
добывались в виде самородков и россыпей, имели невысокую, чуть больше 1000°С,
температуру плавления и принимали необходимую форму с использованием метода
холодной деформации и литья. Первыми отливками были художественные изделия из
золота в виде различных украшений и предметов религиозного культа. Таким образом,
можно предположить, что литейное производство началось с художественного литья.
У разных народов зарождение художественного литья
приходилось на разные времена. У многих оно было самобытным, другие же опыт
заимствовали. Мнения историков и археологов о начале производства литых изделий
расходятся. А. М. Петриченко считает, что впервые фасонное литье появилось в IV
— III тысячелетиях до н. э. одновременно в Египте, Двуречье, Индии, Южной
Туркмении, Закавказье, Молдавии, Юго-Западной Украине, Средней Азии и других
местах. В источниках указывается на данные археологических исследований, из
которых следует, что в Египте производить художественные отливки из золота
начали за 12 тысяч лет до н. э. Изделия из золота, относящиеся к IV тысячелетию
до н. э., найдены в Южной Месопотамии, в долине Нила, в Малой и Средней Азии.
На Алтае золото начали добывать и перерабатывать за 4,5 тысячи лет до н. э. На
Кавказе золотые изделия изготавливались за 3 тысячи лет до н. э.
О высоком мастерстве и художественном вкусе мастеров Шумера
свидетельствует литая голова быка из золота с инкрустацией, изготовленная в VI
в. до н. э. Египтяне начали отливать медные изделия раньше других народов.
Историки полагают, что колоссальные масштабы
строительства из камня пирамид стали возможны лишь благодаря широкому
применению медных орудий и инструментов. На росписи гробницы в Фивах XVI — V
вв. до н. э. изображены простые приемы работы древних литейщиков (рис. 2). В то
время египетские литейщики уже умели получать сложные полые отливки с использованием
литейных стержней или восковых выплавляемых моделей. Так что правомерно считать
Африку той частью света, где впервые зародилось литейное ремесло, в том числе
ремесленное производство художественного литья.
Серебро в отличие от золота редко встречается в
виде самородков, поэтому использовать его стали позднее, чем золото. Самая
ранняя разработка руд и добыча серебра в крупных масштабах началась в IV в. до
н. э. в восточной части Азии, позднее в Армении и Греции.
С середины III в. до н. э. в Месопотамии, а со II
в. до н. э. в Египте вслед за примитивной техникой литья в открытые формы
появилось литье бронзы в разъемные закрытые формы из глины, в которых
отливались мелкие части цепочек, браслетов и др. Эти отливки затем скреплялись
оловом и чеканились.
В Греции в V — IV вв. до н. э. для отливки крупных
бронзовых статуй применялось литье “по потерянному воску”. При этом
способе, который до наших дней является основным для бронзовой монументальной и
кабинетной скульптуры, окончательная отделка фигур осуществляется по
нанесенному на них воску.
Особого расцвета литье достигло в эпоху
Возрождения (XIV — XVI вв.) во многих странах Европы, в том числе и в России.
Введенная Бенвенуто Челлини (1500 — 1571) для литья крупных скульптур
технология кусковой формовки позволяла получать по несколько точных отливок с
одной модели (метод “потерянного воска” — только одну отливку), с
которых однако требовалось удалять чеканкой следы от стыков отдельных кусков
формы.Со второй трети XIX в. наступает упадок производства художественной
бронзы. Ради удешевления бытовых изделий начинают применять низкосортные медные
сплавы, гальванические покрытия драгоценными металлами, механические способы
обработки (штамповка, накатка и др.).
Новое художественное осмысление бронза получает в
последнее десятилетие XIX в. и в начале XX в. в творчестве импрессионистов (О.
Роден, П. П. Трубецкой, А. С. Голубкина и др.).
В странах Европы отливки из чугуна начали
изготавливать примерно в XIV в. с появлением доменных печей. В Китае чугун
известен с VI в. до н. э. В 954 г. была отлита фигура льва массой около 100 т.
В те времена в Китае существовали лишь небольшие одноформенные вагранки для
плавки чугуна. Они и были использованы при выплавке металла для этой гигантской
фигуры. От каждой печи по небольшому каналу выпускался металл, к нему по мере
приближения к форме присоединялись ручейки от печей, расположенных по пути к
форме. На старинном китайском рисунке (рис. 3) показано, как происходила
заливка подобных форм. О том, что именно таким способом отливали льва,
свидетельствует устройство чаши в форме, которая так и осталась на отливке.
Возможно, чугун в нее наливали из ручных ковшей, принося их из печей,
установленных дальше зоны чугунных ручейков.
Значительное развитие чугунное литье получило в
Германии, Франции и России (на Каслинском, Каменском, Верх-Исетском, Ушвинском
заводах).
В настоящее время для
художественных отливок используются практически все широко применяемые сплавы —
благородные металлы и сплавы, сплавы на основе железа, меди, алюминия, цинка,
легкоплавкие сплавы, при этом применяются разнообразные способы изготовления
форм, начиная от одноразовых песчано-глинистых и кончая многократно
используемыми металлическими формами
Первая четверть XV в.
Москва. Принадлежала Икона «Господь Вседержитель».
игумену Никону. Серебро,
литье, гравировка Медный сплав, литье. XIX в.
золочение. 13.3×9.5 см.
В. Чеканка
Чеканка – 1) получение рельефных изображений на
листовом металле; выполняется ударами особым молотком по чеканам. Такая
чеканка, являющаяся одним из древнейших видов художеств, обработки металла,
ведется по поверхности металлического листа, положенного на эластичную подложку
из особой смолы, в основном по лицевой стороне. 2) получение рельефных
изображений на поверхности монет, медалей и т.п. Производится сильными ударами
от руки или на прессе стальными штемпелями – на которых сделаны углубленные
изображения и надписи.
Чаша. Грузия, чеканка.
Начало XIX века
Щит
Мастерская Йорга Зигмана. Германия, Аугсбург. Середина 16 в.
Медь; золочение, рельефная чеканка.Эрмитаж.
МЕТАЛЛ В ИССКУСТВЕ.
План.
1.Металл – материал с уникальнымисвойствами.
2. История открытия металлов ипоявления понятия «металл».
3.Способы изготовления изделий изметаллов, их история и связь с искусством:
А. Ковка.
Б. Литье.
В.Чеканка.
4. Списокиспользованной литературы
1. Металл – вещество суникальными свойствами.
На протяжении длительного времени,несмотря на обилие альтернатив, металл остается одним из наиболее широкоупотребляемых материалов во всех сферах деятельности человека. Металлиспользуют как в быту (посуда, инструмент и пр.) так и в производствевысокотехнологичных изделий (от автомобиля до космического оборудования).
Почему же человечество с древнихвремен остается верным металлу? Ответ прост: металлы обладают уникальнымисвойствами, делающими возможным их применение в любой сфере производства и быта.
Основные свойства и разновидности металлов:
Металлывесьма распространены в природе и встречаются в виде различных соединений внедрах земли, водах рек, озер, морей, океанов, составе тел животных, растений идаже в атмосфере.
По своим свойствам металлырезко отличаются от неметаллов. Впервые это различие металлов и неметалловопределил М. В. Ломоносов. «Металлы, — писал он, — тела твердые, ковкиеблестящие».
Причисляятот или иной элемент к разряду металлов, мы имеем в виду наличие у негоопределенного комплекса свойств:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Все металлы и сплавы, применяемыев настоящее время в технике, можно разделить на две основные группы. К первойиз них относят черные металлы — железо и все его сплавы, в которых оносоставляет основную часть. Этими сплавами являются чугуны и стали. В техникечасто используют так называемые легированные стали. К ним относятся стали,содержащие хром, никель, вольфрам, молибден, ванадий, кобальт, титан и другиеметаллы. Иногда в легированные стали входят 5-6 различных металлов. Методомлегирования получают различные ценные стали, обладающие в одних случаяхповышенной прочностью, в других — высокой сопротивляемостью к истиранию, втретьих — коррозионной устойчивостью, т.е. способностью не разрушаться поддействием внешней среды.
Ко второй группе относят цветныеметаллы и их сплавы. Они получили такое название потому, что имеют различнуюокраску. Например, медь светло-красная, никель, олово, серебро — белые, свинец- голубовато-белый, золото -желтое. Из сплавов в практике нашли большоеприменение: бронза — сплав меди с оловом и другими металлами, латунь — сплавмеди с цинком, баббит — сплав олова с сурьмой и медью и др.
Это деление на черные и цветныеметаллы условно.
Наряду с черными и цветнымиметаллами выделяют еще группу благородных металлов: серебро, золото, платину,рутений и некоторые другие. Они названы так потому, что практически неокисляются на воздухе даже при повышенной температуре и не разрушаются придействии на них растворов кислот и щелочей.
Физические свойстваметаллов:
С внешней стороны металлы, какизвестно, характеризуются, прежде всего, особым «металлическим» блеском,который обусловливается их способностью сильно отражать лучи света. Однако этотблеск наблюдается обыкновенно только в том случае, когда металл образуетсплошную компактную массу. Правда, магний и алюминий сохраняют свой блеск, дажебудучи превращенными в порошок, но большинство металлов в мелкораздробленном виде имеет черный илитемно-серый цвет. Затем типичные металлы обладают высокой тепло- и электропроводностью,причем по способности проводить тепло и ток располагаются в одном и том жепорядке: лучшие проводники — серебро и медь, худшие — свинец и ртуть. Сповышением температуры электропроводность падает, при понижении температуры,наоборот, увеличивается.
Очень важным свойством металловявляется их сравнительно легкая механическая деформируемость.Металлы пластичны, они хорошо куются, вытягиваются в проволоку, прокатываются влисты и т.п.
Характерные физические свойстваметаллов находятся в связи с особенностями их внутренней структуры. Согласносовременным воззрениям, кристаллы металлов состоят из положительно заряженныхионов и свободных электронов, отщепившихся от соответствующих атомов. Веськристалл можно себе представить в виде пространственной решетки, узлы которойзаняты ионами, а в промежутках между ионами находятся легкоподвижные электроны.Эти электроны постоянно переходят от одних атомов к другим и вращаются вокругядра то одного, то другого атома. Так как электроны не связаны с определеннымиионами, то уже под влиянием небольшой разности потенциалов они начинаютперемещаться в определенном направлении, т.е. возникает электрический ток.
Наличием свободных электроновобусловливается и высокая теплопроводность металлов. Находясь в непрерывномдвижении, электроны постоянно сталкиваются с ионами и обмениваются с нимиэнергией. Поэтому колебания ионов, усилившиеся в данной части металлавследствие нагревания, сейчас же передаются соседним ионам, от них — следующими т.д., и тепловое состояние металла быстро выравнивается; вся масса металлапринимает одинаковую температуру.
По плотности металлы условно подразделяются на две большиегруппы: легкие металлы, плотность которых не больше 5 г/см3, итяжелые металлы — все остальные.
Химические свойстваметаллов:
Основным химическим свойством металлов является способностьих атомов легко отдавать свои валентные электроны и переходить в положительнозаряженные ионы. Типичные металлы никогда не присоединяют электронов; их ионывсегда заряжены положительно.
Легкоотдавая при химических реакциях свои валентные электроны, типичные металлыявляются энергичными восстановителями.
Способностьк отдаче электронов проявляется у отдельных металлов далеко не в одинаковойстепени. Чем легче металл отдает свои электроны, тем он активнее, темэнергичнее вступает во взаимодействие с другими веществами.
2.История открытия металлов и появления понятия «металл».
Термин«металл» произошел от греческого слова metallion (от metalleuo –выкапываю, добываю из земли), которое означало первоначально копи, рудники (вэтом смысле оно встречается у Геродота, 5 век до нашей эры). То, что добывалосьв рудниках, Платон называл mettaleia. В древности и в средние века считалось, чтосуществует только семь металлов: золото, серебро, медь, олово, свинец, железо,ртуть. По алхимическим представлениям, металлы зарождались в земных недрах подвлиянием лучей планет и постепенно, крайне медленно совершенствовались,превращаясь в серебро и золото. Алхимики полагали, что металлы – веществасложные, состоящие из «начала металличности» (ртути) и «начала горючести»(серы). В начале 18 века получила распространение гипотеза, согласно которойметаллы состоят из земли и «начала горючести» — флогистона. М.В. Ломоносовнасчитывал шесть металлов (Au,Ag, Cu, Sn, Fe, Pb) и определял металл как«светлое тело, которое ковать можно». В конце 18 века А.Л. Лавуазье опроверггипотезу флогистона и показал, что металлы – простые вещества. В 1789 годуЛавуазье в руководстве по химии дал список простых веществ, в который включилвсе известные тогда семнадцать металлов (Sb, Ag, As, Bi, Co, Cu, Sn, Fe, Mn,Hg, Mo, Ni, Au, Pt, Pb, W, Zn).По мере развития методов химического исследования число известных металловвозрастало. В первой половине 19 века были открыты спутники Pt, получены путем электролиза некоторыещелочные и щелочноземельные металлы, положено начало разделению редкоземельныхметаллов, открыты неизвестные металлы при химическом анализе минералов. В1860-1863 годах методом спектрального анализа были открыты Cs, Rb, Tl, In. Блестяще подтвердилось существованиеметаллов, предсказанных Д.И. Менделеевым на основе его периодического закона.Открытие радиоактивности в конце 19 века повлекло за собой поиски природныхрадиоактивных металлов, увенчавшиеся полным успехом. Наконец, методом ядерныхпревращений начиная с середины 20 века были искусственно получены радиоактивныеметаллы, в частности трансурановые элементы.
Вконце 19 – начале 20 веков получила физико-химическую основу металлургия –наука о производстве металлов из природного сырья. Тогда же началосьисследование свойств металлов и их сплавов в зависимости от состава и строения.
Полиметаллическаяруда
3.Способы изготовления изделий из металлов, их история и связь с искусством
А. Ковка
Ковка – один изспособов обработки металлов под давлением, при котором инструмент оказываетмногократное прерывистое воздействие на заготовку, в результате чего она,деформируясь, постепенно приобретает заданную форму и размеры.
С древности ковка (меди, самородного железа) служила однимиз основных способов обработки металла (холодная, а затем горячая ковка вИране, Месопотамии, Египте в 4-3 тыс. годах да нашей эры; холодная ковка уиндейцев Северной и Южной Америки до 16 века нашей эры). Древние металлургиЕвропы, Азии и Африки ковали сыродутное железо, медь, серебро и золото; кузнецыпользовались особым почетом у народов древности, а их искусство окружалосьлегендами. В средние века, в том числе и в России, кузнечное дело достигловысокого уровня: вручную отковывались холодное и огнестрельное оружие,инструменты, детали сельскохозяйственных орудий, дверей и сундуков, решетки,светильники, замки, часы и другие изделия всевозможных форм и размеров, часто стончайшими деталями; кованые изделия украшались насечкой, просечным илирельефным узором, расплющенными в тончайший слой листами сусального золота ибронзовой потали. Традиции средневекового ремесла сохранились в народномискусстве до 19 века (светцы, крюки, и и т.д.). В15-19 веках выполнены многие замечательные кованые фонари, ограды, решетки,ворота (Версаль, Петербург, Царское Село). Многие города специализировались вразличных отраслях кузнечного ремесла: Герат, Мосулславились утварью, Дамаск, Милан, Аугсбург, Астрахань, Тула – оружием, Нотиннгем, Золинген, Павлово на Оке – ножами и инструментами, Нюрнберг, Холмогоры– замками и т.д. В 19 веке ручная ковка была вытеснена штамповкой и литьем,интерес к ней возродился в 20 веке.
Московская ковка XIXвек «Шапка ерихонская»,1621 г, Россия
Кованыйдекор Весминстерского
аббатства, Лондон
Скифия. Меч
с украшенными
ножнами.
Середина IV в. до н.э
Основы теории ковки были разработаны в России: П.П. Аносов в1831 впервые применил микроскоп для изучения структуры металлов; Д.К. Чернов в1868 научно обосновал режимы ковки; Большой вклад в теорию ковки сделалисоветские ученые Н.С.Курнаков, К.Ф. Грачев, С.И.Губкин, К.Ф. Неймайер и др.
Ковку, как правило, производят при нагреве металла доковочной температуры с целью повышения его пластичности и снижения сопротивлениядеформированию. Температурный интервал ковки зависит от химического состава и структурыобрабатываемого металла, а также от вида операции или перехода. Для сталитемпературный интервал 800 – 1100 градусов Цельсия, для алюминиевых сплавов420-480 градусов Цельсия.
Различают ковку в штампах и без применения штампов –свободную ковку. При ковке в штампах металл ограничен со всех сторон стенкамирабочей полости штампа и при деформации приобретает форму, соответствующую этойполости. При свободной ковке металл не ограничен совсем или ограничен с однойстороны. При ручной ковке кувалдой или молотом воздействуют непосредственно наметалл или на инструмент. Машинную ковку выполняют на специальном оборудовании– молотах с массой падающих частей от 1 до 5000 кг или гидравлических прессах,развивающих усилия 2-200 Мн., а также на ковочных машинах. Изготовляют поковкимассой 100 тонн и более. Для манипулирования с тяжелыми заготовками при ковкеиспользуют подъемные краны грузоподъемностью до 350 тонн, кантователии специальные манипуляторы. Свободную ковку применяют также для улучшениякачества и структуры металла. При проковке металл упрочняестся,завариваются несплошности и размельчаются крупныекристаллы, в результате чего структура становится мелкозернистой, приобретаетволокнистое строение.
При ковке используют набор кузнечного инструмента, с помощьюкоторого заготовкам придают требуемую форму и размеры. Основные операции ковки:осадка, высадка, протяжка, обкатка, раскатка, прошивка и др.
Ковка является одним из экономичных способов получениязаготовок деталей.
Б. Литье.
Литье – технологическийпроцесс изготовления отливок, заключающийся в заполнении форм расплавленнымматериалом и дальнейшей обработке полученных изделий.
Немного о литье:
Семь наиболее известных шедевров древних культурназваны чудесами света. Два из них являются отливками. Это Колосс Родосскийработы Хареса из Линдоса(бронза, 292—280 гг. до н. э.) (рис. 1) и статуя Зевса Олимпийского в храмеЗевса в Олимпии работы Фидия (золото, 430 г. до н. э.). По некоторым данным ониполучены хрисоэлефантийским способом.
Труд литейщика, изготавливающего уникальную отливку,по своему характеру творческий. В большей степени это относится к отливкам,отличающимся какими-либо особыми свойствами, размерами или виртуозностьютехники их литья. Таким отливкам присваивается титул «царь».
Знаменитый Царь-колокол Московского Кремля,крупнейший из колоколов когда-либо существовавших в мире, отлит в 1733 — 1735гг. из бронзы и весит 200 т. Самая большая пушка в мире — Царь-пушка, отлита в1586 г., весит 40 т, ее калибр 890 мм.
Геродот в главе 81 четвертой книги писал, чтоодин из царей Скифии решил определить, сколько скифовживет на свете, и приказал каждому из них принести по одному бронзовомунаконечнику стрелы. Из этих стрел был отлит огромный котел. Диаметр скифского парытотла составлял 2,5 м, а высота — около 3 м, массапревышала 10 т. Котел был украшен характерным орнаментом, литыми фигуркамиживотных.
Древнейшей отливкой, удостоенной титула«царь», по мнению А. М. Петриченко, является 100-тонный чугунныйцарь-лев, отлитый в 954 г., его высота 5,5 м, длина более 5 м (Китай). Междуног этой фигуры свободно проезжает лошадь с телегой. Отливка пустотелая,покоится на плите, в настоящее время глубоко осела в грунт.
В XIV в. в Японии был отлит царь-чайник из 3частей: крышки, ручки и самого сосуда массой 16 т. А еще в 749 г. была отлитастатуя Будды массой 250 т (вместе с цоколем 380 т), длина ладони — 3 м. В 1987г. на озере Тадзаво к северу от Токио установленасамая высокая статуя богини милосердия Канной высотой 133 м.
Самой крупной царь — отливкой является литойшабот молота массой более 650 т, изготовленный в 1875 г. в Перми. Дляустановления литой формы потребовался кессон глубиной 40 м. Вокруг было размещено20 крупных вагранок. Заливка длилась 3 ч, остывание металла — более 4 месяцев.
Первыми металлами, с которыми имел дело человек,были самородные медь и золото. Этому способствовало то, что они легкодобывались в виде самородков и россыпей, имели невысокую, чуть больше 1000°С,температуру плавления и принимали необходимую форму с использованием методахолодной деформации и литья. Первыми отливками были художественные изделия иззолота в виде различных украшений и предметов религиозного культа. Таким образом,можно предположить, что литейное производство началось с художественного литья.
У разных народов зарождение художественного литьяприходилось на разные времена. У многих оно было самобытным, другие же опытзаимствовали. Мнения историков и археологов о начале производства литых изделийрасходятся. А. М. Петриченко считает, что впервые фасонное литье появилось в IV— III тысячелетиях до н. э. одновременно в Египте, Двуречье,Индии, Южной Туркмении, Закавказье, Молдавии, Юго-Западной Украине, СреднейАзии и других местах. В источниках указывается на данные археологическихисследований, из которых следует, что в Египте производить художественныеотливки из золота начали за 12 тысяч лет до н. э. Изделия из золота,относящиеся к IV тысячелетию до н. э., найдены в Южной Месопотамии, в долинеНила, в Малой и Средней Азии. На Алтае золото начали добывать и перерабатыватьза 4,5 тысячи лет до н. э. На Кавказе золотые изделия изготавливались за 3тысячи лет до н. э.
О высоком мастерстве ихудожественном вкусе мастеров Шумера свидетельствует литая голова быка иззолота с инкрустацией, изготовленная в VI в. до н. э. Египтяне начали отливатьмедные изделия раньше других народов.
Историки полагают, что колоссальные масштабыстроительства из камня пирамид стали возможны лишь благодаря широкомуприменению медных орудий и инструментов. На росписи гробницы в Фивах XVI — Vвв. до н. э. изображены простые приемы работы древних литейщиков (рис. 2). В товремя египетские литейщики уже умели получать сложные полые отливки с использованиемлитейных стержней или восковых выплавляемых моделей. Так что правомерно считатьАфрику той частью света, где впервые зародилось литейное ремесло, в том числеремесленное производство художественного литья.
Серебро в отличие от золота редко встречается ввиде самородков, поэтому использовать его стали позднее, чем золото. Самаяранняя разработка руд и добыча серебра в крупных масштабах началась в IV в. дон. э. в восточной части Азии, позднее в Армении и Греции.
С середины III в. до н. э. в Месопотамии, а со IIв. до н. э. в Египте вслед за примитивной техникой литья в открытые формыпоявилось литье бронзы в разъемные закрытые формы из глины, в которыхотливались мелкие части цепочек, браслетов и др. Эти отливки затем скреплялисьоловом и чеканились.
В Греции в V — IV вв. до н. э. для отливки крупныхбронзовых статуй применялось литье «по потерянному воску». При этомспособе, который до наших дней является основным для бронзовой монументальной икабинетной скульптуры, окончательная отделка фигур осуществляется понанесенному на них воску.
Особого расцвета литье достигло в эпохуВозрождения (XIV — XVI вв.) во многих странах Европы, в том числе и в России.Введенная Бенвенуто Челлини(1500 — 1571) для литья крупных скульптур технология кусковой формовки позволялаполучать по несколько точных отливок с одной модели (метод «потерянноговоска» — только одну отливку), с которых однако требовалось удалятьчеканкой следы от стыков отдельных кусков формы.Совторой трети XIX в. наступает упадок производства художественной бронзы. Радиудешевления бытовых изделий начинают применять низкосортные медные сплавы,гальванические покрытия драгоценными металлами, механические способы обработки(штамповка, накатка и др.).
Новое художественное осмысление бронза получает впоследнее десятилетие XIX в. и в начале XX в. в творчестве импрессионистов (О.Роден, П. П. Трубецкой, А. С. Голубкина и др.).
В странах Европы отливки из чугуна началиизготавливать примерно в XIV в. с появлением доменных печей. В Китае чугунизвестен с VI в. до н. э. В 954 г. была отлита фигура льва массой около 100 т.В те времена в Китае существовали лишь небольшие одноформенныевагранки для плавки чугуна. Они и были использованы при выплавке металла дляэтой гигантской фигуры. От каждой печи по небольшому каналу выпускался металл,к нему по мере приближения к форме присоединялись ручейки от печей,расположенных по пути к форме. На старинном китайском рисунке (рис. 3)показано, как происходила заливка подобных форм. О том, что именно такимспособом отливали льва, свидетельствует устройство чаши в форме, которая так иосталась на отливке. Возможно, чугун в нее наливали из ручных ковшей, приносяих из печей, установленных дальше зоны чугунных ручейков.
Значительное развитие чугунное литье получило вГермании, Франции и России (на Каслинском, Каменском,Верх-Исетском, Ушвинскомзаводах).
В настоящее время дляхудожественных отливок используются практически все широко применяемые сплавы —благородные металлы и сплавы, сплавы на основе железа, меди, алюминия, цинка,легкоплавкие сплавы, при этом применяются разнообразные способы изготовленияформ, начиная от одноразовых песчано-глинистых и кончая многократноиспользуемыми металлическими формами
Первая четверть XV в. Москва. Принадлежала Икона«Господь Вседержитель».
игумену Никону. Серебро, литье, гравировка Медный сплав, литье. XIX в.
золочение. 13.3×9.5 см.
В. Чеканка
Чеканка – 1)получение рельефных изображений на листовом металле; выполняется ударами особыммолотком по чеканам. Такая чеканка, являющаяся одним из древнейших видовхудожеств, обработки металла, ведется по поверхности металлического листа,положенного на эластичную подложку из особой смолы, в основном по лицевойстороне. 2) получение рельефных изображений на поверхности монет, медалей ит.п. Производится сильными ударами от руки или на прессе стальными штемпелями –на которых сделаны углубленные изображения и надписи.
Чаша. Грузия, чеканка. Начало XIXвека
Щит
Мастерская Йорга Зигмана. Германия,Аугсбург. Середина 16 в.
Медь; золочение, рельефная чеканка.Эрмитаж.
?
МЕТАЛЛ В ИССКУСТВЕ.
План.
1.Металл – материал с уникальными свойствами.
2. История открытия металлов и появления понятия “металл”.
3.Способы изготовления изделий из металлов, их история и связь с искусством:
А. Ковка.
Б. Литье.
В.Чеканка.
4. Список использованной литературы
1. Металл – вещество с уникальными свойствами.
На протяжении длительного времени, несмотря на обилие альтернатив, металл остается одним из наиболее широко употребляемых материалов во всех сферах деятельности человека. Металл используют как в быту (посуда, инструмент и пр.) так и в производстве высокотехнологичных изделий (от автомобиля до космического оборудования). Почему же человечество с древних времен остается верным металлу? Ответ прост: металлы обладают уникальными свойствами, делающими возможным их применение в любой сфере производства и быта.
Основные свойства и разновидности металлов:
Металлы весьма распространены в природе и встречаются в виде различных соединений в недрах земли, водах рек, озер, морей, океанов, составе тел животных, растений и даже в атмосфере.
По своим свойствам металлы резко отличаются от неметаллов. Впервые это различие металлов и неметаллов определил М. В. Ломоносов. “Металлы, – писал он, – тела твердые, ковкие блестящие”.
Причисляя тот или иной элемент к разряду металлов, мы имеем в виду наличие у него определенного комплекса свойств:
1. Плотная кристаллическая структура.
2. Характерный металлический блеск.
3. Высокая теплопроводность и электрическая проводимость.
4. Уменьшение электрической проводимости с ростом температуры.
5. Низкие значения потенциала ионизации, т.е. способность легко отдавать электроны. 6. Ковкость и тягучесть.
7. Способность к образованию сплавов.
Все металлы и сплавы, применяемые в настоящее время в технике, можно разделить на две основные группы. К первой из них относят черные металлы – железо и все его сплавы, в которых оно составляет основную часть. Этими сплавами являются чугуны и стали. В технике часто используют так называемые легированные стали. К ним относятся стали, содержащие хром, никель, вольфрам, молибден, ванадий, кобальт, титан и другие металлы. Иногда в легированные стали входят 5-6 различных металлов. Методом легирования получают различные ценные стали, обладающие в одних случаях повышенной прочностью, в других – высокой сопротивляемостью к истиранию, в третьих – коррозионной устойчивостью, т.е. способностью не разрушаться под действием внешней среды.
Ко второй группе относят цветные металлы и их сплавы. Они получили такое название потому, что имеют различную окраску. Например, медь светло-красная, никель, олово, серебро – белые, свинец – голубовато-белый, золото -желтое. Из сплавов в практике нашли большое применение: бронза – сплав меди с оловом и другими металлами, латунь – сплав меди с цинком, баббит – сплав олова с сурьмой и медью и др.
Это деление на черные и цветные металлы условно.
Наряду с черными и цветными металлами выделяют еще группу благородных металлов: серебро, золото, платину, рутений и некоторые другие. Они названы так потому, что практически не окисляются на воздухе даже при повышенной температуре и не разрушаются при действии на них растворов кислот и щелочей.
Физические свойства металлов:
С внешней стороны металлы, как известно, характеризуются, прежде всего, особым “металлическим” блеском, который обусловливается их способностью сильно отражать лучи света. Однако этот блеск наблюдается обыкновенно только в том случае, когда металл образует сплошную компактную массу. Правда, магний и алюминий сохраняют свой блеск, даже будучи превращенными в порошок, но большинство металлов в мелкораздробленном виде имеет черный или темно-серый цвет. Затем типичные металлы обладают высокой тепло- и электропроводностью, причем по способности проводить тепло и ток располагаются в одном и том же порядке: лучшие проводники – серебро и медь, худшие – свинец и ртуть. С повышением температуры электропроводность падает, при понижении температуры, наоборот, увеличивается.
Очень важным свойством металлов является их сравнительно легкая механическая деформируемость. Металлы пластичны, они хорошо куются, вытягиваются в проволоку, прокатываются в листы и т.п.
Характерные физические свойства металлов находятся в связи с особенностями их внутренней структуры. Согласно современным воззрениям, кристаллы металлов состоят из положительно заряженных ионов и свободных электронов, отщепившихся от соответствующих атомов. Весь кристалл можно себе представить в виде пространственной решетки, узлы которой заняты ионами, а в промежутках между ионами находятся легкоподвижные электроны. Эти электроны постоянно переходят от одних атомов к другим и вращаются вокруг ядра то одного, то другого атома. Так как электроны не связаны с определенными ионами, то уже под влиянием небольшой разности потенциалов они начинают перемещаться в определенном направлении, т.е. возникает электрический ток.
Наличием свободных электронов обусловливается и высокая теплопроводность металлов. Находясь в непрерывном движении, электроны постоянно сталкиваются с ионами и обмениваются с ними энергией. Поэтому колебания ионов, усилившиеся в данной части металла вследствие нагревания, сейчас же передаются соседним ионам, от них – следующим и т.д., и тепловое состояние металла быстро выравнивается; вся масса металла принимает одинаковую температуру.
По плотности металлы условно подразделяются на две большие группы: легкие металлы, плотность которых не больше 5 г/см3, и тяжелые металлы – все остальные.
Химические свойства металлов:
Основным химическим свойством металлов является способность их атомов легко отдавать свои валентные электроны и переходить в положительно заряженные ионы. Типичные металлы никогда не присоединяют электронов; их ионы всегда заряжены положительно. Легко отдавая при химических реакциях свои валентные электроны, типичные металлы являются энергичными восстановителями.
Способность к отдаче электронов проявляется у отдельных металлов далеко не в одинаковой степени. Чем легче металл отдает свои электроны, тем он активнее, тем энергичнее вступает во взаимодействие с другими веществами.
2.История открытия металлов и появления понятия “металл”.
Термин “металл” произошел от греческого слова metallion (от metalleuo – выкапываю, добываю из земли), которое означало первоначально копи, рудники (в этом смысле оно встречается у Геродота, 5 век до нашей эры). То, что добывалось в рудниках, Платон называл mettaleia. В древности и в средние века считалось, что существует только семь металлов: золото, серебро, медь, олово, свинец, железо, ртуть. По алхимическим представлениям, металлы зарождались в земных недрах под влиянием лучей планет и постепенно, крайне медленно совершенствовались, превращаясь в серебро и золото. Алхимики полагали, что металлы – вещества сложные, состоящие из “начала металличности” (ртути) и “начала горючести” (серы). В начале 18 века получила распространение гипотеза, согласно которой металлы состоят из земли и “начала горючести” – флогистона. М.В. Ломоносов насчитывал шесть металлов (Au, Ag, Cu, Sn, Fe, Pb) и определял металл как “светлое тело, которое ковать можно”. В конце 18 века А.Л. Лавуазье опроверг гипотезу флогистона и показал, что металлы – простые вещества. В 1789 году Лавуазье в руководстве по химии дал список простых веществ, в который включил все известные тогда семнадцать металлов (Sb, Ag, As, Bi, Co, Cu, Sn, Fe, Mn, Hg, Mo, Ni, Au, Pt, Pb, W, Zn). По мере развития методов химического исследования число известных металлов возрастало. В первой половине 19 века были открыты спутники Pt, получены путем электролиза некоторые щелочные и щелочноземельные металлы, положено начало разделению редкоземельных металлов, открыты неизвестные металлы при химическом анализе минералов. В 1860-1863 годах методом спектрального анализа были открыты Cs, Rb, Tl, In. Блестяще подтвердилось существование металлов, предсказанных Д.И. Менделеевым на основе его периодического закона. Открытие радиоактивности в конце 19 века повлекло за собой поиски природных радиоактивных металлов, увенчавшиеся полным успехом. Наконец, методом ядерных превращений начиная с середины 20 века были искусственно получены радиоактивные металлы, в частности трансурановые элементы. В конце 19 – начале 20 веков получила физико-химическую основу металлургия – наука о производстве металлов из природного сырья. Тогда же началось исследование свойств металлов и их сплавов в зависимости от состава и строения.
Полиметаллическая руда
3.Способы изготовления изделий из металлов, их история и связь с искусством
А. Ковка
Ковка – один из способов обработки металлов под давлением, при котором инструмент оказывает многократное прерывистое воздействие на заготовку, в результате чего она, деформируясь, постепенно приобретает заданную форму и размеры.
С древности ковка (меди, самородного железа) служила одним из основных способов обработки металла (холодная, а затем горячая ковка в Иране, Месопотамии, Египте в 4-3 тыс. годах да нашей эры; холодная ковка у индейцев Северной и Южной Америки до 16 века нашей эры). Древние металлурги Европы, Азии и Африки ковали сыродутное железо, медь, серебро и золото; кузнецы пользовались особым почетом у народов древности, а их искусство окружалось легендами. В средние века, в том числе и в России, кузнечное дело достигло высокого уровня: вручную отковывались холодное и огнестрельное оружие, инструменты, детали сельскохозяйственных орудий, дверей и сундуков, решетки, светильники, замки, часы и другие изделия всевозможных форм и размеров, часто с тончайшими деталями; кованые изделия украшались насечкой, просечным или рельефным узором, расплющенными в тончайший слой листами сусального золота и бронзовой потали. Традиции средневекового ремесла сохранились в народном искусстве до 19 века (светцы, крюки, и и т.д.). В 15-19 веках выполнены многие замечательные кованые фонари, ограды, решетки, ворота (Версаль, Петербург, Царское Село). Многие города специализировались в различных отраслях кузнечного ремесла: Герат, Мосул славились утварью, Дамаск, Милан, Аугсбург, Астрахань, Тула – оружием, Нотиннгем, Золинген, Павлово на Оке – ножами и инструментами, Нюрнберг, Холмогоры – замками и т.д. В 19 веке ручная ковка была вытеснена штамповкой и литьем, интерес к ней возродился в 20 веке.
Московская ковка XIX век “Шапка ерихонская”, 1621 г, Россия Кованый декор Весминстерского аббатства, Лондон
Скифия. Меч с украшенными
ножнами. Середина IV в. до н.э
Основы теории ковки были разработаны в России: П.П. Аносов в 1831 впервые применил микроскоп для изучения структуры металлов; Д.К. Чернов в 1868 научно обосновал режимы ковки; Большой вклад в теорию ковки сделали советские ученые Н.С.Курнаков, К.Ф. Грачев, С.И. Губкин, К.Ф. Неймайер и др. Ковку, как правило, производят при нагреве металла до ковочной температуры с целью повышения его пластичности и снижения сопротивления деформированию. Температурный интервал ковки зависит от химического состава и структуры обрабатываемого металла, а также от вида операции или перехода. Для стали температурный интервал 800 – 1100 градусов Цельсия, для алюминиевых сплавов 420-480 градусов Цельсия. Различают ковку в штампах и без применения штампов – свободную ковку. При ковке в штампах металл ограничен со всех сторон стенками рабочей полости штампа и при деформации приобретает форму, соответствующую этой полости. При свободной ковке металл не ограничен совсем или ограничен с одной стороны. При ручной ковке кувалдой или молотом воздействуют непосредственно на металл или на инструмент. Машинную ковку выполняют на специальном оборудовании – молотах с массой падающих частей от 1 до 5000 кг или гидравлических прессах, развивающих усилия 2-200 Мн., а также на ковочных машинах. Изготовляют поковки массой 100 тонн и более. Для манипулирования с тяжелыми заготовками при ковке используют подъемные краны грузоподъемностью до 350 тонн, кантователи и специальные манипуляторы. Свободную ковку применяют также для улучшения качества и структуры металла. При проковке металл упрочняестся, завариваются несплошности и размельчаются крупные кристаллы, в результате чего структура становится мелкозернистой, приобретает волокнистое строение.
При ковке используют набор кузнечного инструмента, с помощью которого заготовкам придают требуемую форму и размеры. Основные операции ковки: осадка, высадка, протяжка, обкатка, раскатка, прошивка и др.
Ковка является одним из экономичных способов получения заготовок деталей. Б. Литье.
Литье – технологический процесс изготовления отливок, заключающийся в заполнении форм расплавленным материалом и дальнейшей обработке полученных изделий.
Немного о литье:
Семь наиболее известных шедевров древних культур названы чудесами света. Два из них являются отливками. Это Колосс Родосский работы Хареса из Линдоса (бронза, 292-280 гг. до н. э.) (рис. 1) и статуя Зевса Олимпийского в храме Зевса в Олимпии работы Фидия (золото, 430 г. до н. э.). По некоторым данным они получены хрисоэлефантийским способом.
Труд литейщика, изготавливающего уникальную отливку, по своему характеру творческий. В большей степени это относится к отливкам, отличающимся какими-либо особыми свойствами, размерами или виртуозностью техники их литья. Таким отливкам присваивается титул “царь”.
Знаменитый Царь-колокол Московского Кремля, крупнейший из колоколов когда-либо существовавших в мире, отлит в 1733 – 1735 гг. из бронзы и весит 200 т. Самая большая пушка в мире – Царь-пушка, отлита в 1586 г., весит 40 т, ее калибр 890 мм.
Геродот в главе 81 четвертой книги писал, что один из царей Скифии решил определить, сколько скифов живет на свете, и приказал каждому из них принести по одному бронзовому наконечнику стрелы. Из этих стрел был отлит огромный котел. Диаметр скифского парытотла составлял 2,5 м, а высота – около 3 м, масса превышала 10 т. Котел был украшен характерным орнаментом, литыми фигурками животных.
Древнейшей отливкой, удостоенной титула “царь”, по мнению А. М. Петриченко, является 100-тонный чугунный царь-лев, отлитый в 954 г., его высота 5,5 м, длина более 5 м (Китай). Между ног этой фигуры свободно проезжает лошадь с телегой. Отливка пустотелая, покоится на плите, в настоящее время глубоко осела в грунт.
В XIV в. в Японии был отлит царь-чайник из 3 частей: крышки, ручки и самого сосуда массой 16 т. А еще в 749 г. была отлита статуя Будды массой 250 т (вместе с цоколем 380 т), длина ладони – 3 м. В 1987 г. на озере Тадзаво к северу от Токио установлена самая высокая статуя богини милосердия Канной высотой 133 м.
Самой крупной царь – отливкой является литой шабот молота массой более 650 т, изготовленный в 1875 г. в Перми. Для установления литой формы потребовался кессон глубиной 40 м. Вокруг было размещено 20 крупных вагранок. Заливка длилась 3 ч, остывание металла – более 4 месяцев.
Первыми металлами, с которыми имел дело человек, были самородные медь и золото. Этому способствовало то, что они легко добывались в виде самородков и россыпей, имели невысокую, чуть больше 1000°С, температуру плавления и принимали необходимую форму с использованием метода холодной деформации и литья. Первыми отливками были художественные изделия из золота в виде различных украшений и предметов религиозного культа. Таким образом, можно предположить, что литейное производство началось с художественного литья.
У разных народов зарождение художественного литья приходилось на разные времена. У многих оно было самобытным, другие же опыт заимствовали. Мнения историков и археологов о начале производства литых изделий расходятся. А. М. Петриченко считает, что впервые фасонное литье появилось в IV – III тысячелетиях до н. э. одновременно в Египте, Двуречье, Индии, Южной Туркмении, Закавказье, Молдавии, Юго-Западной Украине, Средней Азии и других местах. В источниках указывается на данные археологических исследований, из которых следует, что в Египте производить художественные отливки из золота начали за 12 тысяч лет до н. э. Изделия из золота, относящиеся к IV тысячелетию до н. э., найдены в Южной Месопотамии, в долине Нила, в Малой и Средней Азии. На Алтае золото начали добывать и перерабатывать за 4,5 тысячи лет до н. э. На Кавказе золотые изделия изготавливались за 3 тысячи лет до н. э.
О высоком мастерстве и художественном вкусе мастеров Шумера свидетельствует литая голова быка из золота с инкрустацией, изготовленная в VI в. до н. э. Египтяне начали отливать медные изделия раньше других народов.
Историки полагают, что колоссальные масштабы строительства из камня пирамид стали возможны лишь благодаря широкому применению медных орудий и инструментов. На росписи гробницы в Фивах XVI – V вв. до н. э. изображены простые приемы работы древних литейщиков (рис. 2). В то время египетские литейщики уже умели получать сложные полые отливки с использованием литейных стержней или восковых выплавляемых моделей. Так что правомерно считать Африку той частью света, где впервые зародилось литейное ремесло, в том числе ремесленное производство художественного литья.
Серебро в отличие от золота редко встречается в виде самородков, поэтому использовать его стали позднее, чем золото. Самая ранняя разработка руд и добыча серебра в крупных масштабах началась в IV в. до н. э. в восточной части Азии, позднее в Армении и Греции.
С середины III в. до н. э. в Месопотамии, а со II в. до н. э. в Египте вслед за примитивной техникой литья в открытые формы появилось литье бронзы в разъемные закрытые формы из глины, в которых отливались мелкие части цепочек, браслетов и др. Эти отливки затем скреплялись оловом и чеканились.
В Греции в V – IV вв. до н. э. для отливки крупных бронзовых статуй применялось литье “по потерянному воску”. При этом способе, который до наших дней является основным для бронзовой монументальной и кабинетной скульптуры, окончательная отделка фигур осуществляется по нанесенному на них воску.
Особого расцвета литье достигло в эпоху Возрождения (XIV – XVI вв.) во многих странах Европы, в том числе и в России. Введенная Бенвенуто Челлини (1500 – 1571) для литья крупных скульптур технология кусковой формовки позволяла получать по несколько точных отливок с одной модели (метод “потерянного воска” – только одну отливку), с которых однако требовалось удалять чеканкой следы от стыков отдельных кусков формы.Со второй трети XIX в. наступает упадок производства художественной бронзы. Ради удешевления бытовых изделий начинают применять низкосортные медные сплавы, гальванические покрытия драгоценными металлами, механические способы обработки (штамповка, накатка и др.).
Новое художественное осмысление бронза получает в последнее десятилетие XIX в. и в начале XX в. в творчестве импрессионистов (О. Роден, П. П. Трубецкой, А. С. Голубкина и др.).
В странах Европы отливки из чугуна начали изготавливать примерно в XIV в. с появлением доменных печей. В Китае чугун известен с VI в. до н. э. В 954 г. была отлита фигура льва массой около 100 т. В те времена в Китае существовали лишь небольшие одноформенные вагранки для плавки чугуна. Они и были использованы при выплавке металла для этой гигантской фигуры. От каждой печи по небольшому каналу выпускался металл, к нему по мере приближения к форме присоединялись ручейки от печей, расположенных по пути к форме. На старинном китайском рисунке (рис. 3) показано, как происходила заливка подобных форм. О том, что именно таким способом отливали льва, свидетельствует устройство чаши в форме, которая так и осталась на отливке. Возможно, чугун в нее наливали из ручных ковшей, принося их из печей, установленных дальше зоны чугунных ручейков.
Значительное развитие чугунное литье получило в Германии, Франции и России (на Каслинском, Каменском, Верх-Исетском, Ушвинском заводах).
В настоящее время для художественных отливок используются практически все широко применяемые сплавы – благородные металлы и сплавы, сплавы на основе железа, меди, алюминия, цинка, легкоплавкие сплавы, при этом применяются разнообразные способы изготовления форм, начиная от одноразовых песчано-глинистых и кончая многократно используемыми металлическими формами
Первая четверть XV в. Москва. Принадлежала Икона “Господь Вседержитель”. игумену Никону. Серебро, литье, гравировка Медный сплав, литье. XIX в. золочение. 13.3×9.5 см.
В. Чеканка
Чеканка – 1) получение рельефных изображений на листовом металле; выполняется ударами особым молотком по чеканам. Такая чеканка, являющаяся одним из древнейших видов художеств, обработки металла, ведется по поверхности металлического листа, положенного на эластичную подложку из особой смолы, в основном по лицевой стороне. 2) получение рельефных изображений на поверхности монет, медалей и т.п. Производится сильными ударами от руки или на прессе стальными штемпелями – на которых сделаны углубленные изображения и надписи.
Чаша. Грузия, чеканка. Начало XIX века
Щит
Мастерская Йорга Зигмана. Германия, Аугсбург. Середина 16 в.
Медь; золочение, рельефная чеканка.Эрмитаж.
7
В конце 19 – начале 20 веков получила физико- химическую основу металлургия – наука о производстве металлов из природного сырья. Тогда же началось исследование свойств металлов и их сплавов в зависимости от состава и строения.
8
Способы изготовления изделий из металлов Ковка – один из способов обработки металлов под давлением, при котором инструмент оказывает многократное прерывистое воздействие на заготовку, в результате чего она, деформируясь, постепенно приобретает заданную форму и размеры.
9
Кованные изделия из металла Московская ковка XIX век «Шапка ерихонская», 1621 г, Россия
10
Кованные изделия из металла
11
Скифия. Меч с украшенными ножнами. Середина IV в. до н.э Кованый декор Весминстерского аббатства, Лондон Кованные изделия из металла
12
Кованная древность
13
Металлический вернисаж
14
15
Мосты
16
Литье технологический процесс изготовления отливок, заключающийся в заполнении форм расплавленным материалом и дальнейшей обработке полученных изделий
17
Литье
18
19
Роспись различных железных изделий
20
Чеканка Щит Мастерская Йорга Зигмана. Германия, Аугсбург. Середина 16 в. Медь; золочение, рельефная чеканка.Эрмитаж. Чаша. Грузия, чеканка. Начало XIX века
21
Чеканные монеты
22
Медали
23
Ювелирные изделия
24
Металлы в искусстве.
Широко применяются с глубокой древности в различных видах художественного творчества. Металлы используются либо для изготовления отдельной украшающей предмет детали, либо для создания самостоятельного произведения искусства. Разработана техника изготовления и отделки художественных предметов из металла. Их форма создастся литьем, ковкой, штамповкой, чеканкой, резьбой, гальванопластикой (замечательное русское изобретение в области обработки металла электричеством), сваркой, спайкой или склепкой деталей. Отделка поверхности металлов производится расчеканкой, полировкой, золочением или серебрением, патинировкой и т.д.; узоры наносятся гравировкой, травлением, насечкой или наводкой, инкрустацией (татушировкой), черныо или эмалью и т.д. Железо и сталь подвергаются воронению (особенно при украшении оружия). Поверхность изделий из серебра, меди и других металлов обрабатывается путем оксидирования. Появление художественных изделий из металлов восходит к IV – III тысячелетиям до н.э. Со II-I тысячелетия до н.э. они распространяются на территории Евразии. С железного века развивается ювелирное искусство, в котором используются драгоценные металлы. В странах Древнего Востока и античного мира оружие, утварь и другие изделия из металлов украшались высокохудожественной отделкой; с древности металлы начали применяться также для создания монументальной и камерной скульптуры. Особенно большую роль в скульптуре играет бронза. Высокого совершенства литая скульптура из бронзы достигает в Италии в эпоху Возрождения, в России в XVIII – XIX вв.
В архитектуре металлы используются в конструктивно-технических целях и издавна служат материалом для декоративной отделки: решётки дверные и оконные, ворота, двери, дверные приборы, осветительная арматура, балконы, перила и пр. Высоким художественным качеством отличаются железные кованые русские решётки (ограда Летнего сада, церкви Спаса-на-крови), бронзовые литые двери (Исаакиевского и Казанского соборов). Используются железные и медные фигурные кровли, шпили, флюгеры, подзоры. Особую отрасль применения металлов в архитектуре Петербурга составляют ограды, перила мостов, главным образом, из копаного железа или литого чугуна, вытесняющего ковку с начала XIX в. Из бронзы и чугуна выполняются фонарные столбы, фонтаны, декоративные вазы, различные парковые павильоны, садовая мебель.
Метопа (гр. metopon)
Первоначально в Др. Греции название промежутка между торцами потолочных балок, выходивших на фасад здания. В дальнейшем в каменной архитектуре метопой стали называть прямоугольные плиты (обычно почти квадратные), которые, чередуясь с ТРИГЛИФАМИ, образуют фриз дорического ордера. Иногда метопы украшались рельефами, реже – росписью. Метопы имели размер обыкновенно 1,5 модуля на 1,5.
Изучение химического состава древней живописи в
инфракрасных лучах.
До сих пор точно неизвестно, какими красками
писали античные художники: пользовались ли они воском или расписывали стены домов
в технике фрески – без связующего. Искусствоведы спорят об этом около двухсот
лет. Химические исследования помпейской живописи, проведённые в конце XIX – начале XX веков, показали, что в росписи
внутренних помещений воска нет, но он есть в красках наружных стен. Однако опыт
последнего десятилетия вновь запутал проблему: и во внутренних помещениях были
обнаружены краски на воске, а также на растительных клеях – растворах камедей.
Восковые краски внешне почти не отличаются от масляных. Но энкаустическая
живопись сохраняет цвет, яркость, первоначальную чистоту исполнения в течение
нескольких столетий. Исследования показали, что для неё опасны только
механические повреждения, так как восковая краска мягкая. Воск – это вещество
растительного или животного происхождения. По химической природе он близок к
жирам и в основном состоит из сложных эфиров высших жирных кислот и высших
спиртов.
Археологи передали нам фрагменты росписей I
века до нашей эры из раскопок Пантикапея – города, находившегося
на месте современной Керчи. Это были толстые куски штукатурки с красной или
жёлтой раскраской. Поверхность их оказалась ровной и блестящей, но был ли
обусловлен этот блеск воском?
Счищенную краску проэкстрагировали хлороформом
(пигменты в нём не растворялись, в древние времена пользовались минеральными
пигментами). Растворённое вещество исследовали и с помощью инфракрасной
спектроскопии. Спектр поглощения вещества, если нём отсутствуют существенные
примеси, очень специфичен, его трудно спутать с другим и легко сопоставить с
известными. Спектр вещества оказался знакомым: это был спектр пчелиного воска.
Для сравнения проэкстрагировали кусочек краски византийской иконы VI века «Сергий и Вакх», написанной восковыми красками. Спектры оказались
очень похожими. Единственное отличие между ними – присутствие в спектре
византийской живописи дополнительной полосы поглощения, которая характерна для
солей жирных кислот. Это значит, что для иконы применяли воск, проваренный с
морской водой и содой (так называемый пунический), а для стенной живописи –
просто воск.
Исследовали также росписи, открытые в
развалинах среднеазиатских городов. Внешне эта живопись выдержана в традициях
буддийского искусства, но о том, как работали художники, ничего не было
известно. Начало биохимическому изучению живописи положил ещё в 1927 году
профессор И.И. Андреев. Он предположил, что средневековые росписи в Хара-Хото –
заброшенном городе, открытом в начале века в пустыне Гоби,- написаны красками,
замешанными на яичном желтке. Андреев для доказательства привёл опыт с
сывороткой кроликов. Специфические антитела, вырабатывающиеся в организме
кроликов, реагировали на присутствие в красках желтка, раствор сильно мутнел
(реакция преципитации).
Уже в наши дни американские исследователи М.
Джонсон и Э.Паккард воспользовались реакцией преципитации с более совершенными
сыворотками, способными выявлять только определённые виды веществ, то есть
уточняющими результаты исследований.
Металлы – материал для создания шедевров мирового
искусства.
Металлы – химические элементы, образующие в
свободном состоянии простые вещества с металлической химической связью. В
основе структуры металлов лежит кристаллическая решётка из положительно
заряженных ионов, погруженных в плотный «газ» подвижных электронов. Такое
строение и обусловливает важнейшие физические свойства металлов: пластичность,
электропроводность, теплопроводность, металлический блеск, прочность, которые
широко используются как в народном хозяйстве, так и в искусстве.
О меди и бронзе.
Смена эпох разных народов, в разных точках
земного шара происходила неравномерно, и их хронологические рамки могут быть
названы лишь приблизительно.
Историками установлено, что в период Древнего
царства в Египте (2960-2270 гг. до н.э.), в эпоху постройки египетских пирамид,
ремесленники применяли исключительно медные инструменты (каменный
инвентарь делали из гранита и долерита). Некоторые из них отличались
поразительной твердостью. Это позволило египтологам предположить, что уже в 3-м
тысячелетии до н.э. египтяне владели секретами закаливания меди.
Учёным удалось расшифровать письменные
источники периода Нового царства (1550-1090 гг. до н.э.), из которых стало
известно, что на важнейшей государственной службе Древнего Египта –
строительство гробниц фараон в Дель эль Медине – среди представителей разных
профессий были и медники.
В то время не знали о совмещении профессий,
например живописец никогда не выполнял работы скульптора. Труд художников
оценивался так же, как труд любого ремесленника: эстетическая ценность
созданного при этом в расчёт не принималась. Профессиональное разделение
осуществлялось не по уровню мастерства или творчества, а по материалу и
характеру применяемых инструментов. Труд медника в период Древнего царства был
весьма уважаем, хотя и менее престижен, чем работа мастера по золоту или
дереву. Однако с течением времени к тяжёлой профессии медника и её обладателям
стали относиться с меньшим почтением, а в период Нового царства – и с
откровенным презрением. Конкретным проявлением изменившегося положения стал
перевод медников в низшее сословие, называемое «люди». Исключённые из ранга
мастеров медники подчинялись «хранителям». Роль последних состояла в следующем:
для каждого изготовленного медного орудия делалась гиря, точно
соответствовавшая его массе. Инструменты со специальным «доверенным»
отправлялись на строительство, а гиря сохранялась в особой кладовой. Когда
орудие изнашивалось, с помощью гири определяли процент потери меди. Хранитель
выдавал меднику недостающее количество металла, и инструмент шёл в перековку.
Современным историкам известна даже норма выработки медника: в течение рабочего
дня он должен был обработать 3 кг металла. Орудия, прошедшие многократную
перековку и отслужившие несколько сроков, хранились в строжайшем порядке с
пометкой «старая медь».
Таким образом, во 2-м тысячелетии до н.э.
медники занимались в основном переплавкой и перековкой инструментов из меди,
которая благодаря механической обработке приобретала высокую твёрдость «близкую
к … некоторым сортам стали». Это даёт основание заключить, что древнеегипетские
химики обладали знаниями, которые были бы небезынтересны сегодняшним учёным.
Поистине история Египта – одна из самых таинственных страниц развития мировой
цивилизации.
Медь шла не только на изготовление
инструментов. Египетское войско того времени было вооружено копьями с
наконечниками из меди. Из неё же делались ювелирные изделия.
Исследователи полагают, что в Древнем Египте в
период Нового царства в ходу было более 10 тыс. тонн меди, что соответствует
годовому объёму добычи металла в 1800 году во всём мире.
Распространение в передовых культурных центрах
металлургии бронзы началось с конца 4-го тысячелетия до н.э. – в Китае и
Европе. В Америке бронзовый век охватывает период с VI по X вв. н.э. Здесь ведущие металлургические центры располагались на
территории современных Перу и Боливии.
Наряду с изготовлением орудий труда и изделий
культового назначения уже в глубокой древности из бронзы начали отливать
скульптуру. Первая бронзовая скульптура появилась в 3-м тысячелетии до н.э. в
Месопотамии, затем литейным искусством овладели в Египте и Китае. Для получения
металлической отливки специальную форму изнутри покрывали слоем воска и
заполняли глиной. Затем расплав бронзы вытапливал воск, занимая его место.
В V-IV вв. до н.э. в Греции появилась сохранившаяся до сих пор техника отливки
с «потерей восковой формы». Согласно этому способу окончательная моделировка
статуи ведётся по воску. Который затем покрывается огнеупорным материалом.
Бронзовое изображение получается идеально точным, но можно получить лишь одну
отливку, ведь восковая модель утрачивается безвозвратно.
Этот классический способ создания литой
скульптуры заслуживает того, чтобы познакомиться с ним поближе. Поэтому
обратимся к классикам и воспользуемся описанием порядка работ, оставленных нам
Джорджо Вазари (1511-1574 гг.) – флорентийским искусствоведом, живописцем и
архитектором, автором «Жизнеописаний наиболее известных живописцев, ваятелей и
зодчих»: «Хорошие мастера, намереваясь отлить из металла большие фигуры,
вначале обычно делают статую из глины такой же величины, какую хотят отлить из
металла, и доводят её в глине до того совершенства, какого только могут
достигнуть». Затем по частям делается гипсовая форма. Из полученных полых
кусков собирают модель. Смесь мягкой глины, навоза и пакли накручивают на
железный прут, получая мягкую сердцевину, которую тщательно обжигают для
удаления влаги. По гипсовой форме отливают модель из жёлтого воска. Куски
восковой модели монтируют на обожженной глиняной сердцевине, тщательно их
подгоняют и соединяют, неровности воска сглаживают, удаляют натеки. Всю фигуру
покрывают мокрой золой, замешивают тонкую смесь глины с паклей и навозом и из
неё поверх воска делают тончайшую оболочку. Когда первый слой высохнет,
покрывают снова и снова, «пока не нарастёт корка толщиной с полпяди». Далее
тщательно скрепляют железный каркас сердцевины с глиняной оболочкой, и все
обжигают до полного удаления воска. Чтобы убедиться в том, что ничего не
осталось, даже взвешивали. «И следует знать, что в удалении этого воска и
состоит мастерство и сноровка художника!» Затем форму зарывают близ горна, где
будет плавится бронза. По итальянскому обычаю, для статуй брали сплав,
состоящий из двух третей меди и одной трети латуни.
Именно этим методом были отлиты статуи великих
древнегреческих скульпторов IV-V вв.
до н.э. Мирона, Лисиппа, Поликлета и других, а много позже им пользовались
европейские, в том числе российские мастера. Появление же его в древнегреческом
искусстве неслучайно: творения скульпторов особенно ценились в Элладе. Греки
любили скульптуру и украшали ей свои города. В Родосе – столице небольшого
острова – насчитывалось более 30 статуй из бронзы и мрамора. Не меньшее число
скульптур было в Афинах, «… а больше того в Олимпии и Дельфах, и без числа – в
Коринфе, и все они были прекраснейшими и ценности необычайной».
В России литьё достигло весьма высокого уровня
развития в XVI столетии. В 1586 году русский литейщик
Андрей Чохов отлил знаменитую Царь-пушку, а в XVII веке
наступил подлинный расцвет колокольного дела. В 1655 году пушечным и
колокольным мастером Александром Григорьевым был отлит большой успенский
колокол – «редкость, превосходящая силы человеческие». К русским мастерам
обращались и иностранные заказчики: колокол Вестминстерского аббатства в
Лондоне был изготовлен в России.
О секретах свойства бронз, обеспечивающих
«малиновый звон», написано немало. Известно, что в лучших колокольных бронзах
содержится от 5 до 25 % олова (при избытке последнего сплав становится слишком
хрупким) и не более 1% свинца и мышьяка. При плавлении кусков бронзы происходит
окисление олова до оловянной кислоты за счёт кислорода воздуха. Для
восстановления олова добавляют фосфор. Содержание в сплаве до 2% последнего
повышает прочность без снижения пластичности и вязкости. Избыток фосфора делает
бронзу хрупкой.
Особые акустические свойства бронзы связывают
и содержанием в его структуре твёрдого интерметаллида Cu Sn . к числу акустически вредных примесей исследователи относят алюминий,
мышьяк. Магний, висмут, цинк, железо, серу.
Одной из вершин русского литейного искусства
явилось создание скульптором Э.-М. Фальконе статуи Петра I,
впоследствии получившей название «Медный всадник». Сложность работы состояла в
огромных размерах фигуры, её очень сложной конфигурации, а также в том, что
толщина статуи в передней части меньше, чем в задней, поскольку скульптура
имеет всего три точки опоры.
Отливка была произведена 24 августа 1774 года.
Из-за трещины в литейной форме возник пожар. Струя металла подожгла мусор на
полу в мастерской. Дело спас возглавивший работы мастер Емельян Михайлович
Хайлов. Однако верхняя часть фигуры была испорчена. Для новых подготовительных
работ потребовалось время, и недостающая часть статуи была выполнена лишь в
июле 1777 года. В следующем году работа была завершена, и статую водрузили на
железные Пирроны, закреплённые в гранит на глубину одного метра.
XX век подарил человечеству бронзовые
скульптуры П. Трубецкого, А. Майоля, О. Родена…
Позолота.
Кубическая гранецентрированная кристаллическая
решётка золота обусловливает его исключительную тягучесть и пластичность: из
этого металла можно изготовить проволоку в тысячу раз более тонкую, чем
человеческий волос. Два километра такой проволоки веся всего 1 г!
Золотобойное искусство очень древнее. Ещё 5000
лет назад мастера умели изготавливать из драгоценного металла тончайшие
пластинки. До нашего времени дошли египетские папирусы и предметы, украшенные
позолотой толщиной 6 мкм.
Согласно Плинию Старшему, древнеримские
мастера из 1 унции золота (23,3 г) могли получить 750 квадратных листиков
шириной в 4 пальца. Расчёты показывают, что толщина этих листков была меньше
4мкм.
В Киевской Руси X-XI
вв. для позолоты куполов и шпилей пользовались фольгой, толщина
которой составляла 0,1 мкм.
Дж. Вазари так оценил успехи золотобойного искусства:
«Поистине открытием прекраснейшим изобретением хитроумнейшим оказался способ
ковки из золота листочков… тонких. Однако не меньшей изобретательности требовал
способ накладывать золото на гипс, чтобы покрытое им дерево или другой
материал казался сплошной массой».
Помимо золочения с помощью фольги исстари
применялся и так называемый огневой способ, о котором заслуженно писали
следующее: «… едва ли есть другое искусство более опасное для жизни и здравия
людей, как золочение меди и бронзы…». Дело в том, что в данном случае медные
листы покрывались тонким слоем раствора золота в ртути (амальгамы), а затем их
прогревали на жаровнях с раскалёнными углями. Ртуть испарялась, а золото
осаждалось на поверхности листа тончайшей плёнкой всего в 3-3,5 мкм. С помощью
амальгамы были позолочены купола Успенского собора московского Кремля, купол
(самый большой золочёный купол в Европе) и кресты Исаакиевского собор, шпиль
Адмиралтейства в Санкт-Петербурге. Из-за вредности огневое золочение не
применяется уже более ста лет, и для позолоты используют либо легко
разлагающиеся при нагревании соединения золота (например, «жидкое золото» –
сложное органическое соединение, приготавливаемое с помощью тетрахлораурата
калия KAuCl ), либо фольгу. Толщина фольги очень мала: для
отделки фрагментов интерьеров – 3 мкм; для наружных работ (при золочении
статуй, дворцовых решёток, шпилей, куполов) – 7 мкм.
Позолотой украшали не только статуи и купола.
Золото широко применяли в русской иконописи, где оно являлось символом
божественной энергии, божественного света. Русские изографы владели разными
приёмами золочения.
Расскажем об одном из них. Заранее готовили
особый клей: очищенные головки чеснока или отстои пива до полугода томились в
глиняных горшках в горячей печи до получения клейкой золотистой массы, которую
при употреблении разводили до такой вязкости, чтобы ею можно было чертить
тонкие линии. Выполняя золочение, соответствующее место будущего изображения
прокрашивали очень тонко размолотым мелом, а сверху – раствором клея. Затем кусочком
смятого мякиша хлеба брали маленькие кусочки тончайшей пластинки золота и
прикладывали к покрытой клеем поверхности. Далее золото полировали волчьим или
коровьим зубом.
Примерно также в наше время поступают
палехские художники, перенёсшие в создании лаковых миниатюр многие приёмы
древнерусской иконописи.
Немного о старинной профессии златокузнеца. Из
европейских мастерских златокузнецов выходили великолепные ювелирные изделия.
Во многих странах золотых дел мастера были весьма влиятельными людьми. Английский
король Эдуард III особой хартией, подписанной в 1327 году,
дал им ряд привилегий. Однако это далеко не всегда сулило богатство. Например,
известный в Нюрнберге златокузнец Альбрехт Дюрер (отец великого художника), как
и многие его коллеги, до конца жизни не смог выкупить каменный дом, в котором
долгие годы жила его семья и располагалась мастерская.
Средневековые мастера виртуозно владели
приёмами обработки драгоценных металлов. Вот, например, как изготовляли золотой
кубок.
Золото для будущего кубка или пластины плавили
в графитовом тигле под слоем угольного порошка. Расплав переливали в чугунную
форму будущего изделия, смазанную внутри домашним салом. Мастерская при этом,
разумеется, наполнялась страшным чадом! Для получения нужного цвета сплава в золото
добавляли металл: медь – для получения тёплого, красноватого оттенка, серебро –
для зеленоватого, железо – для холодно-синего цвета. По остывании металла
драгоценную заготовку вынимали из формы. Отдельные отлитые части сложных
изделий припаивали друг к другу. После пайки вещь оказывалась почерневшей,
покрытой неровными потеками. Для их удаления проводили травление – проваривание
изделия в сосуде со слабым раствором серной кислоты. Затем вещь полировали
смесью порошков дорогой привозной пемзы, особой «английской» земли и пахучего
льняного масла. После чего следовала окончательная отделка щётками и наждаком.
Металлический блеск в зеркалах.
К числу общих физических свойств металлов,
обусловленных особенностями структуры металлической кристаллической решётки,
относится металлический блеск. Одним из наиболее известных способов применения
металлического блеска является изготовление зеркал.
Первые металлические зеркала из бронзы и
серебра люди начали изготовлять в 3-м тысячелетии до н.э. они были широко
распространены у народов Древнего Востока, а позже – у древних греков и римлян.
Последнее подтверждает большое количество полированных металлических пластинок,
найденных при раскопках Помпеи.
При исследовании резиденции египетских
фараонов в окрестностях Каира был обнаружен неглубокий бассейн, дно которого
некогда было залито слоем жидкой ртути. Возможно, это также один из образцов
древних зеркал…
Важным результатом интенсивного развития
стеклоделия в начале нашей эры в Римской империи явились маленькие стеклянные
зеркала с оловянной или сурмяной подкладкой, то есть стеклянные зеркала по сути
своей оставались металлическими. Однако широкого распространения такие зеркала
не получили, они постепенно исчезли и появились вновь лишь в XIII столетии.
С этого времени небольшое ручное зеркало стало
обязательной принадлежностью наряда богатой дамы. Его носили на золотой цепочке
на шее или у пояса, вставляли в веер, оправляли рамки из черепаховой или
слоновой кости, украшали позолотой, миниатюрами из эмали и гравировкой. Эта
мода прошла лишь в XVII веке, когда вследствие мощного
подъёма стеклоделия французскими мастерами был разработан метод оливки больших
зеркальных стёкол на медных плитах с последующей их прокаткой. Парадные залы
дворцов знати стали украшаться огромными зеркалами, и необходимость в
постоянном ношении маленьких зеркал отпала.
Начиная с XV века, лучшие
стеклянные зеркала производились в ведущем центре европейского стеклоделия –
Венеции (о. Мурано). Они были небольшими по величине, но весьма дорогими. Их
отражательная поверхность делалась из свинцово-сурьмяного сплава. Однако
последний быстро тускнел и утрачивал необходимые для зеркала свойства. В XVI столетии венецианцы изобрели подводку стеклянных зеркал оловянной
амальгамой. Ртутно-оловянный сплав обладал хорошей отражательной способностью и
относительно высокой устойчивостью. Поэтому, не смотря на страшную вредность
(пары ртути постоянно отравляли наводчиков зеркал), почти до середины XIX
века этот сплав оставался незаменимым в производстве зеркал.
Французский химик Птижан и великий немецкий
учёный Либих изобрели простой способ нанесения на стекло очень тонкого слоя
серебра, и с 1855 года стали появляться серебряные зеркала на стеклянной
основе. Они до сих пор служат людям, однако их стойкость к действию высоких
температур и вызывающих коррозию газов атмосферы невысока. Поэтому в технике их
по возможности заменяют родиевыми. Отражательная способность родия несколько
меньше, чем у серебра (95%), зато родированные поверхности не тускнеют даже в
атмосфере вольтовой дуги. Поэтому родием покрывают рефлекторы прожекторов и
технические зеркала прецизионных измерительных инструментов различного
назначения. Особый блеск и красоту родиевое покрытие придаёт ювелирным
изделиям.
Железо и жесть.
В древности железо ценилось очень высоко: в
государстве хеттов в XIV веке до н.э. железо стоило в 5
раз дороже золота, в 20 раз дороже серебра , в 6400 раз дороже меди. Вполне
естественно, что и профессия кузнеца у многих народов относилась к наиболее
уважаемым. Среди богов разных верований почти единственным рабочим был
бог-кузнец: у греков – Гефест, у римлян – Вулкан, у славян – Сварог.
Гефест прославился среди богов тем, что наряду
с изготовлением вещей чисто утилитарных – молний и щита для Зевса, колесницы
для Гелиоса, оружия для греков Троянской войны – он выковывал и художественные
вещи: изящно украшенные кубки, чаши, украшения.
На Руси первыми коваными и достаточно широко
распространёнными художественными изделиями, вероятно, были светцы (подставка
для лучины, освещающей жильё).
Со временем посредством художественной ковки
было создано множество замечательных декоративных вещей: узорными решётками
загораживали окна, украшали камины, фонари и многое другое. К числу лучших
образцов художественной ковки относятся решётки, украшающие набережные и улицы
Санкт-Петербурга. Их общая протяжённость 53570 м. к этому следует прибавить 10830 м литых чугунных решёток. Наиболее замечательная среди них –
решётка летнего сада (архитекторы Ю.М. Фельтен и П.Е. Егоров) со стороны Невы,
выкованная тульскими мастерами в 1771-1784 гг.
Не перечесть все- видов красивых вещей,
которые создавались в старину из железа. Так, во Владимиро-Суздальской Руси
высокого уровня достигло искусство изготовления просечного железа. Для
получения металлического ажурного кружева на железный лист наносили рисунок, а
затем ручным способом мастер просекал его в нужных местах. Далее поверхность
лудили, воронили, иногда покрывали позолотой. Из лент просечного железа делали
карнизы и подзоры крыш и куполов церквей и богатых домов; ими украшали двери,
окна, фонари и т.п. В некоторых древних строениях Великого Устюга до сих пор
сохранились украшения из просечного железа, дошли до нашего времени и сундуки,
шкатулки, иконы, декорированные тем же способом.
Исконно русским способом украшения Ларцев,
шкатулок следует назвать «мороз по жести». Сундуки, обитые жестью золотистого
цвета, имеющей узор, похожий на морозное стекло или листья папоротника, делали
обычно с «затеями»: различными тайниками, музыкальными замками, потайными
стержнями, с помощью которых сундук можно было прочно привинтить к полу или
столу. Для получения жести на золотистых узоров мастер брал царскую водку
(смесь азотной и соляной кислот), к которой добавлял масляный лак, поваренную
соль и немного зелёной или жёсткой краски. Для нанесения смеси на поверхность
жести применяли сухую заячью лапку – её не разъедает царская водка. После
равномерного нанесения смеси жесть прогревали на открытом огне, сбрызгивали
холодной водой, а проявившийся рисунок закрепляли раствором соды. После
остывания лист с появившимся рисунком покрывали лаком и вырезали из него детали
для украшения ларцев. Все эти секреты были безвозвратно утрачены, если бы не
талантливый художник-самоучка Борис Александрович Холмогоров, разгадавший и
возродивший получение «мороза по жести». Благодаря его стараниям в
художественных салонах вновь стали появляться шкатулки, сияющие золотом
узоров.
Всем известны жостовские подносы. Кстати, в
старину подносы украшали по краю тонким просечным кружевом. Впервые подносы,
расписанные по фону и покрытые лаком, появились в Нижнем Тагиле – городе,
основанным тульским кузнецом Никитой Димидовичем Антуфьевым в 1725 году.
Из ковкого кровельного железа уральские
кустари делали столики, ковши, шкатулки и покрывали их лаковой росписью. Каждая
семья бережно хранила секреты своего дела, передавая их по наследству. Оной из
самых знаменитых была семья Худояровых. По преданию, крепостной Демидова
старообрядец Андрей Степанович Худояров изобрёл замечательный, прозрачный как
стекло и очень твёрдый лак, на котором не остаются царапины от ножа. Сверкающая
его поверхность не боялась ни горячего самовара, ни случайно пролитого кипятка
или даже кислоты.
Изготовление каждого подноса состояло из
выполнения множества операций. Начинал работу кузнец: он выкраивал кровельными
ножницами кусок железа нужной формы, подбирал шесть заготовок – одна чуть
меньше другой – и укреплял их на особой чугунной желобитне. Мастер-отковщик
специальным молотком бил по заготовкам до тех пор, пока они не приобретали
форму подноса. Далее подгибал края, по ним просекали прорезное кружево либо
приделывали ручки. Затем шпаклевали, шлифовали, покрывали олифой и лакировали.
Тагильские мастера использовали фоны разных цветов, иногда раскрашивали поднос «под
малахит» или «под черепашку». После сушки поднос вновь тщательно шлифовали и
передавали на роспись. Разнообразие форм, великолепные росписи обеспечили
нижнетагильским подносам огромную популярность.
С 1825 года железные подносы с росписью начали
выпускать в подмосковном селе Жостово. На первых порах роспись была сюжетной:
тройки, чаепития, гулянья, разнообразные ландшафты. Но со временем это
вытеснили цветы, которые были особо уместны для украшения гостиных, трактиров,
чайных.
Подносное дело вновь пережило яркий расцвет,
но только без худоярского лака. Секрет его изготовления строго оберегался, а
затем был утрачен. Зато так сложилось, что многослойная декоративная роспись
жостовских умельцев перешла в Нижний Тагил.
В наше время лаковые подносы делают на
Жостовской фабрике декоративной росписи и нижнетагильском заводе «Эмальпосуда».
На смену желобитням пришли станки, штампующие заготовки 25 размеров и форм;
грунт теперь растирают в механических глиномешалках; «воронение» производят в
электропечах. А роспись по-прежнему создаётся умелыми руками мастеров.
Чугун: и волшебство, и вдохновенье.
Чугун сыграл чрезвычайно важную роль в
развитии изобразительно искусства и архитектуры. В России его применение в
архитектуре началось с литых столбов и половых досок, которые в конце XVI
века производили заводы Н. Демидова на Урале. В 1685 году для
устройства полов в возводимых палатках князя В. В. Голицына в Москве было
использовано 616 пудов литых чугунных досок, которые были в 2,5 раза дешевле
кованого железа. Прошло не слишком много времени, и чугун в архитектурных
конструкциях уверенно «поднялся ввысь». Чугунными перекрытиями, опорами и
косяками была впервые укреплена в 1725 году знаменитая Невьянская башня (г.
Невьянск находится на восточном склоне Уральского хребта).
Вторым сооружением, выполненным в 1828 году с
использованием металлических конструкций и оболочки, считается купол романского
«имперского» собора в г. Майнце на реке Рейн (первый в Европе). Третьим крупным
сооружением из чугуна и железа стал Исаакиевский собор. Сначала планировали
возвести обычный кирпичный купол. Однако по ходу строительных работ, которые в
общей сложности продолжались 40 лет (с 1818 по 1858 гг.), архитектор А.А.
Монферан, стремясь сделать купол (при условии сохранения достаточной прочности)
как можно более лёгким, принял решение применить металл. Все технические
расчеты были выполнены инженером П. К. Ломновским. Конструкция купола состоит
из трёх взаимосвязанных сводов, образованных чугунными рёбрами: нижний –
сферический, средний – конусообразный, наружный – параболический. Пространство
между фермами заполнено «гончарами» – пустотелыми горшками конической формы (их
около 100 тыс. штук!). «Гончары» создают теплоизолирующий слой, обеспечивают
куполу лёгкость и дополнительную акустику. В общей сложности на изготовление
купола Исаакия было израсходовано около 490 т железа, 990 т чугуна, 49 т меди
и 30т бронзы.
Чугун стал причиной революции в мостостроении.
Особое значение это имело дл тогдашней столицы России. В 1806 году под
руководством инженера В. И. Гесте из чугунных блоков-кессонов, скрепленных
болтами, был построен Зелёный мост (в последствии Полицейский, затем Народный)
на скрещении реки Мойки и Невского проспекта. Необычно лёгкая конструкция
нового сооружения весьма занимала публику, привыкшую к массивным каменным
мостам. Досужие наблюдатели строительства заключали пари по поводу того, что
тонкие, непрочные на вид опоры нового моста не выдержат нагрузки и рухнут. Пари
были проиграны, и вскоре на Мойке появились новые чугунные мосты: Синий,
Красный, Певческий и другие. Некоторые из них были даже украшены литыми
фигурами из чугуна (например, Львиный мост).
Литьё из чугуна самостоятельный вид искусства.
Особо почётное место в «чугунном кружеве» Санкт-Петербурга принадлежит
Воронихинской решётке у Казанского собора. Отлитая в 1811 году на
Петрозаводском чугунолитейном заводе и установленная в 1812 году, она до сих
пор является неотъемлемым украшением центра города. Из этого же материла
выполнена решётка Летнего сада, установленная по его сюжетной границе.
Замечательные образы художественного литья
выпускал в XVIII – начале XIX в.
Каслинский чугунолитейный завод, основанный ещё в 1747 году купцом Коробовым на
озере Большие Касли в Челябинской губернии. Для получения художественной продукции
использовали чугун как первой плавки, так и вторичной (в этом случае материал
имеет большую однородность и вязкость), но к его химическому составу предъявлялись
особые требования. Металл должен быть текучим и достаточно легкоплавким, таким,
чтобы плотно заполнял форму, не давая пузырьков, и не изменял объёма при
застывании. Такими качествами обладает чугун с максимальным содержанием кремния
(обеспечивает изумительную тонкость отливки, но повышает хрупкость материала)
и фосфора (увеличивает легкоплавкость, способствует получению гладкой
поверхности отливки) и пониженным содержанием серы (усиливает прочность сплава,
его упругость, но делает его слишком густым, что препятствует заполнению
формы).
Разумеется, в распоряжении металлургов XVIII века не было аппаратуры, с помощью которой можно было бы фиксировать
состав сплава, зато в рабочих династиях сохранились и передавались по
наследству рецептуры составления из руд таких шихт, которые обеспечивали чугуну
требуемые свойства.
Сталь: от оружия до… ювелирных изделий
Сталь – основа современной техники. Но и в
искусстве этот замечательный материал занял весьма достойное место.
1
Роль металлов в искусстве
2
Художественная обработка металлов известна со времен глубокой древности. Человек, встретив а своем пути золото, был очарован его красотой, поражен способностью в любых условиях сохранять солнечный цвет и блеск, легко поддаваться обработке; использовав эти качества металла в сочетании с гармонией линий и форм, человек создал один из неподражаемых видов народного художественного творчества. Художественная обработка металла включает: фигурное литье, ковка, чеканка, гравировка, высечение ажурных узоров, создание эмалей и других приемы. В декоре успешно применялись чернь, зернь(филигрань), чеканка, резьба, позолота.
3
Ювелирное дело Это искусство по созданию украшений из металлов, таких как, золото, серебро, платина. Это искусство по созданию украшений из металлов, таких как, золото, серебро, платина.
4
Ювелирные украшения
5
Монументальное искусство Наиболее распространённы е металлы для изготовления скульптур: медь, бронза, чугун и т.д. Наиболее распространённы е металлы для изготовления скульптур: медь, бронза, чугун и т.д.
6
Цветные металлы. Медь. Чаще всего применяется для чеканки и изготовления филигранных украшений. Кроме меди используют цинк, олово, свинец, кадмий, никель. Сплавы цветных металлов. Бронза. Широко применяется в художественном литье, изготовлении сувениров, юбилейных значков и медалей. Кроме перечисленных металлов используются также: чугун, сталь, титан, тантал, ниобий. Мельхиор. Пластичный и прочный сплав меди с 20% никеля, обладает красивым серебристым цветом, легко чеканится, штампуется, режется, полируется. Нейзильбер. Сплав меди с 20% цинка и 15% никеля; отличается высокой пластичностью, тягучестью и коррозионной стойкостью. Латунь. Сплав меди с цинком. Латунь.Сплав меди с цинком. Латунь легко поддается пластической деформации, обработке давлением и резанием.