Введение

Процесс, при котором дубликат металлической скульптуры отливается из оригинальной скульптуры. Литье по выплавляемой модели, также называемое инвестиционным литьем, прецизионным литьем или cire perdue (siʁ pɛʁdy; заимствовано из французского) – это процесс, при котором дубликат скульптуры (часто из металла, такого как серебро, золото, латунь или бронза) отливается из оригинальной скульптуры. С помощью этого метода можно создавать сложные изделия. Самые ранние известные примеры этой техники датируются примерно 6500 годами до н.э. (4550–4450 гг. до н.э.) и связаны с золотыми артефактами, найденными в Варненском некрополе в Болгарии. Медный амулет из Мехергарха, цивилизации долины Инда (Пакистан), датируется приблизительно 4000 г. до н.э. Литые медные предметы, обнаруженные в кладе Нахал Мишмар на юге Израиля, относящиеся к периоду халколита (4500–3500 гг. до н.э.), по данным радиоуглеродного анализа, датируются примерно 3500 г. до н.э. Другие примеры, относящиеся к несколько более позднему периоду, происходят из Месопотамии в третьем тысячелетии до н.э. Литье по выплавляемой модели было широко распространено в Европе до XVIII века, когда процесс литья из кусочков стал преобладающим. Этапы, используемые при литье небольших бронзовых скульптур, в значительной степени стандартизированы, хотя процесс сегодня варьируется от литейной мастерской к литейной мастерской (в современном промышленном использовании этот процесс называется инвестиционным литьем). Вариации процесса включают: "потерянную форму", признающую возможность использования материалов, отличных от воска (таких как животный жир, смола, деготь и текстиль); и "процесс с потерянным воском" (или "литье с потерянным воском"), поскольку форма разрушается для извлечения отливки.

Процесс

Отливки могут быть сделаны из самой восковой модели, прямым методом, или из восковой копии модели, которая не обязательно должна быть из воска, косвенным методом. Это этапы для косвенного процесса (прямой метод начинается с этапа 7):

Изготовление модели. Художник или модельер создает оригинальную модель из воска, глины или другого материала. Воск и масляная глина часто предпочтительнее, поскольку эти материалы сохраняют свою мягкость.

Изготовление формы. Из оригинальной модели или скульптуры делается форма. Жесткие внешние формы содержат более мягкую внутреннюю форму, являющуюся точным негативом оригинальной модели. Внутренние формы обычно изготавливаются из латекса, полиуретановой резины или силикона, поддерживаемого внешней формой. Внешняя форма может быть изготовлена из гипса, но также может быть изготовлена из стекловолокна или других материалов. Большинство форм изготавливаются как минимум из двух частей, и между частями при сборке помещаются направляющие ключи для точной сборки формы. Если из модели выступают длинные тонкие элементы, их часто отрезают от оригинала и отливают отдельно. Иногда для воссоздания оригинальной модели требуется несколько форм, особенно для больших моделей.

Воск. Когда форма готова, в нее заливают расплавленный воск и вращают, пока равномерное покрытие, обычно толщиной около 3 мм (1/8 дюйма), не покроет внутреннюю поверхность формы. Это повторяется до достижения желаемой толщины. Другой способ – заполнить всю форму расплавленным воском и дать ему остыть, пока на поверхности не образуется слой желаемой толщины. Затем остаток воска снова выливают, форму переворачивают, и восковый слой оставляют остывать и затвердевать. При этом методе сложнее контролировать общую толщину воскового слоя.

Удаление воска. Эта полая восковая копия оригинальной модели извлекается из формы. Модельер может повторно использовать форму для изготовления нескольких копий, ограничиваясь только ее долговечностью.

Доводка. Каждая полая восковая копия затем подвергается "доводке": нагретым металлическим инструментом убираются следы от линии разъема формы или облоя, где соединялись части формы. Воск обрабатывается для скрытия любых дефектов. Воск теперь выглядит как готовое изделие. Отдельно отлитые восковые части теперь можно нагреть и прикрепить; литейные цеха часто используют ориентировочные метки для указания точного места их установки.

Литейные каналы. Восковая копия оснащается древовидной структурой из воска, которая в конечном итоге обеспечит пути для течения расплавленного металла и выхода воздуха. Тщательно спланированные литейные каналы обычно начинаются сверху с восковой "чаши", которая прикрепляется восковыми цилиндрами к различным точкам восковой копии. Литейные каналы не обязательно должны быть полыми, так как они будут расплавлены на более позднем этапе процесса.

Шлам. Восковая копия с литейными каналами погружается в суспензию из кремнезема, затем в песчаную штукатурку или сухой кристаллический кремнезем с контролируемым размером зерна. Комбинация шлама и песка называется материалом для керамической формовой оболочки, хотя она и не состоит буквально из керамики. Эта оболочка высыхает, и процесс повторяется до тех пор, пока покрытие толщиной не менее полудюйма не покроет всю деталь. Чем больше деталь, тем толще должна быть оболочка. Только внутренняя часть чаши не покрывается, а плоское дно чаши служит основанием, на котором деталь стоит во время этого процесса. Сердечник также заполняется огнеупорным материалом.

Выжигание воска. Керамическая оболочка с покрытой деталью помещается в печь, где тепло затвердевает кремнеземистые покрытия в оболочку, а воск плавится и вытекает. Расплавленный воск можно собрать и повторно использовать, хотя его часто просто сжигают. Теперь от оригинального произведения искусства остается только негативное пространство, ранее занимаемое воском, внутри затвердевшей керамической оболочки. Литейные каналы, вентиляционные трубки и чаша также теперь полые.

Проверка. Керамическая оболочка охлаждается, затем проверяется, свободно ли вода протекает через литейные каналы и вентиляционные трубки. Трещины или утечки можно заделать толстой огнеупорной пастой. Для проверки толщины в оболочке можно просверлить отверстия, а затем заделать их.

Заливка. Оболочка повторно нагревается в печи для затвердевания заплаток и удаления всех следов влаги, затем помещается чашей вверх в ванну, заполненную песком. Металл плавится в тигле в печи, а затем аккуратно заливается в оболочку. Оболочка должна быть горячей, иначе разница температур ее разрушит. Затем заполненные оболочки охлаждаются.

Извлечение. Оболочка разбивается молотком или подвергается пескоструйной обработке, освобождая грубую отливку. Литейные каналы, также точно воссозданные из металла, отрезаются для повторного использования в другой отливке.

Доводка металла. Как и восковые копии, отливка обрабатывается до удаления следов процесса литья, чтобы отливка выглядела как оригинальная модель. Ямки, оставленные воздушными пузырями в отливке, и обрубки литейных каналов затачиваются и полируются. До использования кремнеземистых форм, они изготавливались из различных других огнеупорных материалов, наиболее распространенным из которых был гипс с добавлением раствора и глины. До использования резиновых форм использовался желатин.

Ювелирные изделия и мелкие детали

Методы, используемые для мелких деталей и ювелирных изделий, несколько отличаются от методов, используемых для скульптуры. Восковые модели получают либо путем литья под давлением в резиновую форму, либо путем ручной резьбы. Воск или воски прикрепляют к литнику и фиксируют на резиновой основе, называемой "базой для литников". Затем металлическая колба, напоминающая короткий отрезок стальной трубы высотой и шириной от 3,5 до 15 сантиметров, надевается на базу для литников и восковые модели. Большинство баз для литников имеют круглое ободок, который фиксирует колбу стандартного размера, удерживая ее на месте. Инвестиционный материал (жаропрочный гипс) смешивается и заливается в колбу, заполняя ее. Он затвердевает, а затем выжигается, как описано выше. Литье обычно производится непосредственно из печи центробежным или вакуумным способом. Метод литья по выплавляемой модели может использоваться с любым материалом, который способен гореть, плавиться или испаряться, оставляя полость формы. Некоторые производители автомобилей используют метод литья по выплавляемой пене для изготовления блоков двигателей. Модель изготавливается из пенополистирола, который помещается в литейную колбу, состоящую из верхней и нижней частей, которая затем заполняется формовочным песком. Пена поддерживает песок, позволяя создавать формы, которые были бы невозможны, если бы процесс зависел только от песка. Металл заливается, испаряя пену своим теплом. В стоматологии золотые коронки, вкладки и накладки изготавливаются методом литья по выплавляемой модели. Первым о применении метода литья по выплавляемой модели для изготовления литых вкладок сообщил Таггарт. Типичный золотой сплав содержит около 60% золота и 28% серебра, а остальное – медь и другие металлы. Для успешного изготовления этого типа реставрации требуется тщательная подготовка зубов, снятие оттисков и соблюдение лабораторной техники. В стоматологических лабораториях также изготавливают другие изделия таким способом.

Текстиль

В этом процессе как воск, так и текстиль заменяются металлом в ходе литья, при этом тканевое упрочнение позволяет создать более тонкую модель, что снижает расход металла при заливке формы. Свидетельством этого процесса служит рельеф текстиля на обратной стороне изделий, который иногда называют методом "утраченного воска и текстиля". Этот текстильный рельеф заметен на золотых украшениях из погребальных курганов южной Сибири, принадлежавших древним кочевым племенам, например, на характерной группе ажурных золотых пластин, хранящихся в Эрмитаже в Санкт-Петербурге. Подобная техника могла применяться и при изготовлении некоторых овальных брошей эпохи викингов, о чем свидетельствуют многочисленные экземпляры с отпечатками ткани, такие как найденные в Кастелтауне (Шотландия).

Скульптуры из стекла

Процесс литья по выплавляемой модели также может использоваться при создании литых стеклянных скульптур. Изначально скульптура изготавливается из воска. Затем скульптура покрывается формовочным материалом (например, гипсом), за исключением дна формы, которое должно оставаться открытым. После затвердевания формы скульптура, заключенная внутри, удаляется путем нагрева дна формы. Это приводит к выплавлению воска (воск "теряется") и разрушению исходной скульптуры. Форма помещается в печь вверх дном, сверху устанавливается воронкообразный стакан, наполненный небольшими кусочками стекла. Когда печь нагревается до температуры 1450–1530 градусов по Фаренгейту, стекло плавится и стекает в форму. Время отжига обычно составляет 3–5 дней, а общее время пребывания в печи – 5 дней и более. После извлечения формы из печи формовочный материал удаляется, обнажая скульптуру внутри.

Черное море

Золотые костяшки, бусы и браслеты, найденные в могилах болгарского Варненского некрополя, датируются приблизительно 6500 лет назад. Считается, что они являются одними из самых древних известных изделий из золота, а также самыми старыми объектами, изготовленными по технологии литья по выплавляемой модели. Более поздние примеры из северо-восточной Месопотамии и Анатолии включают Великий курган в Гордионе (конец VIII века до н.э.), а также другие типы урартских насадок для котлов.

Южная Азия

Самый старый известный образец применения технологии литья по выплавляемой модели для меди датируется 6000-летним (ок. 4000 г. до н.э.) медным амулетом в форме колеса, найденным в Мехергархе, Пакистан. Две медные фигурки, обнаруженные на хараппском поселении Лотал в округе Ахмедабад штата Гуджарат, и браслеты, изготовленные методом литья по выплавляемой модели, типичны для северо-восточного Таиланда.

Египет

Египтяне практиковали технику литья по выплавляемой модели (cire perdue) с середины 3-го тысячелетия до нашей эры, что подтверждается раннединастическими браслетами и золотыми украшениями. Изделия с вставными носиками для сосудов-лейников (медные водоносные сосуды) из Четвертой династии (Древнего царства) были изготовлены методом литья по выплавляемой модели. Полые отливки, такие как статуэтка из Лувра, найденная в Файюме, появились в период Среднего царства, за ними последовали цельнолитые статуэтки (например, сидящая кормящая мать из Бруклина) Второго переходного периода / раннего Нового царства. Полые отливки становились более детализированными и продолжали использоваться в XVIII династии, что демонстрирует черная бронзовая статуэтка коленопреклоненного Тутанхамона (Музей Университета Пенсильвании). Техника литья по выплавляемой модели применялась в массовом производстве в Поздний период и в греко-римское время, когда отливались фигуры божеств для личного поклонения и в качестве приношений в храмах. Это была важная технология обработки металла, широко использовавшаяся в древнем Средиземноморье, особенно в классический период Греции для создания крупномасштабных бронзовых статуй, а также в Римской империи. Прямые имитации и местные вариации восточных, сиро-палестинских и кипрских фигурок встречаются на Сардинии в эпоху поздней бронзы, с местным производством фигурок с 11-го по 10-й век до нашей эры. Этрусские образцы, такие как бронзовый антропоморфный ручка из коллекции Бокки (Национальный археологический музей Адрии), датируемые 6-5 веками до нашей эры, были изготовлены с использованием техники литья по выплавляемой модели. Большинство ручек из коллекции Бокки, а также некоторые бронзовые сосуды, найденные в Адрии (Ровиго, Италия), были изготовлены этим методом. Геометрические бронзовые изделия, такие как четыре медные лошади собора Святого Марка в Венеции (вероятно, II век), являются другими яркими примерами статуй, отлитых из нескольких частей. Примеры работ, выполненных с использованием техники литья по выплавляемой модели в Древней Греции, сохранились в небольшом количестве из-за распространенной практики переплавки изделий в более поздние периоды для повторного использования материала. Большая часть свидетельств о существовании этих изделий поступает с затонувших кораблей. С развитием подводной археологии артефакты, утраченные в море, стали более доступными для изучения. На некоторых поселениях эпохи поздней бронзы на Кипре были найдены отлитые из бронзы фигуры людей и животных. Примером является мужская фигура, обнаруженная в Энкоми. Три предмета с Кипра (хранящиеся в Музее Метрополитен в Нью-Йорке) были отлиты по технологии литья по выплавляемой модели в XIII и XII веках до нашей эры: ободок амфоры, треножник с прутьями и литой треножник. К другим ранним примерам, демонстрирующим сборку отлитых по выплавляемой модели частей, относятся бронзовая голова Аполлона из Чатсворта и бронзовая голова Афродиты из Саталы (Турция) из Британского музея.

Восточная Азия

В Восточной Азии существует значительная вариативность в использовании метода литья по выплавляемой модели. Метод литья для изготовления бронзы до ранней фазы Восточной Чжоу (770–256 гг.) почти повсеместно представлял собой литье в секционных формах. Начиная примерно с 600 г., наблюдается явный рост использования литья по выплавляемой модели в центральных равнинах Китая, впервые зафиксированный в культурной сфере Чу. Однако дальнейшие исследования показали, что это не совсем так, поскольку стало ясно, что метод литья в кусовых формах был основной техникой, используемой для изготовления бронзовых сосудов в Китае. Метод литья по выплавляемой модели не появился в северном Китае до VI века до н.э. В Японии литье по выплавляемой модели известно как рогата и датируется периодом Яёи, ок. 200 г. до н.э. Сложная канделябр из Глостера (1104–1113 гг.) была изготовлена из цельной восковой модели, после чего была разработана сложная система литников и вентиляционных каналов, прежде чем модель была заключена в форму. С помощью литья по выплавляемой модели изготавливались типичные для региона золотые проволоки и изящные проволочные украшения, такие как тонкие серьги. Этот процесс применялся в доиспанское время в культурных зонах Муиска и Сину в Колумбии. Две формы для литья по выплавляемой модели – одна целая и одна частично разбитая – были обнаружены в шахтной и камерной гробнице в верде Пуэбло-Тападо, в муниципалитете Монтенегро (департамент Киндио), датируемые приблизительно доколумбовым периодом. Метод литья по выплавляемой модели появился в Мексике только в X веке и впоследствии использовался в западной Мексике для изготовления широкого спектра форм колоколов.

Косвенные доказательства

Некоторые ранние литературные произведения упоминают литье по выплавляемой модели. Колумелла, римский писатель I века н.э., в трактате «О сельском хозяйстве» упоминает переработку воска из ульев, возможно, для литья, как и Плиний Старший, который подробно описывает сложную процедуру изготовления пунического воска. Одна греческая надпись относится к оплате мастеров за работу над Эрехтейоном в Афинах (408/7–407/6 гг. до н.э.). Модельеры могли использовать глиняные формы для создания терракотовых негативов для литья или для получения восковых позитивов. Плиний также упоминает использование свинца, который, как известно, облегчает заполнение расплавленной бронзой всех областей и деталей сложных форм. Квинтилиан описывает литье статуй по частям, для которых формы могли быть изготовлены с использованием технологии литья по выплавляемой модели. Сцены на кубке Берлинской литейной мастерской начала V века до н.э. изображают процесс создания бронзовых статуй, вероятно, косвенным методом литья по выплавляемой модели.

Индия

Метод потерянного воска хорошо задокументирован в древних индийских литературных источниках. Шилпа-шастры, текст периода Гупта (ок. 320–550 гг. н.э.), содержит подробную информацию о литье изображений из металла. Вишнусамхита V века н.э., приложение к Вишну Пуране, прямо упоминает моделирование воска для изготовления металлических предметов в главе XIV: «если изображение должно быть сделано из металла, его сначала следует изготовить из воска». Глава 68 древнесанскритского текста Манасара-Шилпа подробно описывает литье идолов из воска и называется Мадуччхиста-Видханам, или «метод потерянного воска». Текст Манасолласа XII века, предположительно написанный королем Сомешварой III Западной империи Чалукья, также содержит подробное описание метода потерянного воска и других процессов литья, включая оригинальные работы и скопированную информацию из других источников, таких как Mappae clavicula и Эраклий, De doloribus et artibus Romanorum.

Америка

Испанский писатель Релей (1596) в кратком описании упоминает об отливке у ацтеков.