Колокольная бронза. Состав и свойства

Колокольная бронза. Состав и свойства. Очень многих людей интересует из чего же делают настоящие колокола Есть ли в колоколе серебро и сколько Малиновый у него звон или не малиновый Какие такие есть секреты в литье колоколов, которые передаются только посвященным Хотя внешне - это обычная оловянистая бронза, но исторически колокольная бронза предстает одним из самых загадочных из известных человечеству сплавов и окутана клубком мифов и легенд.

С древних времен существует поверье, что колокольный звон повергает в бегство бесов и духов. Пожалуй, никакой другой сплав не был так высоко поэтизирован в искусстве.

С точки зрения физической науки, колокольная бронза - обычный объект для исследований, имеющий свои собственные физические свойства.

Изучая его с помощью современных методов, обнаружилось наличие двух структурных составляющих б- и д- фаз. б-твердый раствор Sn и Cu с решеткой гранецентрического куба мягок и пластичен, поэтому количество б-фазы определяет пластичность сплава. В нем содержится 0,1 15,8 Sn. С увеличением его содержания, этот раствор сменяется двухфазным составом бд - это так называемый эвтектоид механическая смесь двух фаз. В основе д-фазы лежит интерметаллид Сu31Sn18 с очень сложной кубической решеткой 67,4 Cu и 32,6 Sn, при снижении температуры до 350.С она должна распадаться на бе, но из-за малой скорости распада сохраняется при остывании колокола.

В колокольной бронзе д -фаза несет акустические свойства, а б-фаза - механические прочность и пластичность. Относительное количество д-фазы колеблется от 10 до 50. Серебро до 2 не влияет на звук, но уже 5 Ag приводит к появлению в сплаве новых структур смесь эвтектоида и АgзSn. Твердость при этом повышается, увеличивается скорость затухания и снижается скорость звука.

Нельзя сказать, что влияние серебра акустически значимо. Таким образом, главная задача - получить чистый двухкомпонентный Сu-Sn-сплав строго определенного состава. Чем больше в его составе д-фазы, то есть Sn, тем лучше звук. Это достигается повышением содержания Sn до 32,5. Однако колокол, отлитый по такой рецептуре, не выдержал бы и одного удара языком из-за своей исключительной хрупкости. 3.Старинная технолоrия литья колоколов и их профиль Основные эмпирические правила расчета русского профиля колокола следующие.

У нижнего края колокол имеет максимальный диаметр, а в ударном поясе - наибольшую толщину стенки. Нижний диаметр равен 12,5 - 14-кратной толщине в ударном поясе. Высота колокола от 9 до 10-кратной толщины в ударном поясе. Толщина стенок в своде колокола - 13 максимальной толщины, а книзу сходит на нет, образуя острый нижний край колокола. Диаметр верхней части равен половине максимального диаметра.

Есть еще десятка два точных соотношений между размерами функциональных элементов колокола, но сегодня мы остановимся на самых важных. На рисунке показано, как выглядит колокол в разрезе. Неправильно сделанный изукрас портит акустику, приводит к появлению внутренних напряжений, неправильному распределению нагрузок. В разрезе колокола заметны окружности, соединив которые по касательной, литейщик получает необходимый профиль колокола. Диаметры окружностей и расстояния между центрами рассчитывают по формулам.

Если все расчеты выполнены правильно, то полученный колокол будет иметь заданный вес и акустические характеристики. Когда профиль колокола рассчитан, приступают к изготовлению оснастки. Прежде всего это кружало плита, в которую вставлен перпендикулярно металлический или деревянный шест веретено. К нему скобами крепится лекало, повторяющее внутренний или наружный профиль колокола. Лекало делается из твердого дерева, на которое переносятся чертежи. Формуют колокол по способу шаблонной глиняной мазки, как вольную форму без опоки.

Сначала при помощи кружала приготовляют сердечник, повторяющий внутренний профиль колокола болван, ступа. С помощью кружала на него наносят временную рубашку фальшивый колокол, модель из глины. По фальшивому колоколу выделывают кожух. После его высыхания форму разбирают и кожух, повторяющий наружный профиль колокола, прорабатывают изнутри. Форму собирают в обратной последовательности и прокаливают огнем, разводимым внутри сердечника.

К форме прикрепляют верхнюю часть с формой коронки колокола и литниковой системой. В одной или нескольких печах приготовляют колокольную бронзу и направляют ее по литниковой системе в полость формы. Залитая форма остывает до комнатной температуры, после чего ее разбивают для извлечения отливки. Отливку очищают от пригоревших частиц формы, питатели литниковой системы обрубают, доводят внешние поверхности для придания эстетического вида. Подвешивается язык и производятся контрольные удары для определения качества отлитого колокола.

На первый взгляд, все просто. Но если рассмотреть каждый из этих пунктов подробнее, то мы увидим ряд строго регламентированных подготовительно-заключительных этапов. Рассмотрим, например I этап формовки изготовление сердечника. Сердечник состоит из 8 1О слоев различных материалов и имеет внутри полость строго определенной формы в ней разжигают огонь. Каждый слой готовят из различных пород глины, кроме того, меняют наполнители, в роли которых выступают колотый кирпич, песок, навоз, камышовый пух, порошок из сырцового кирпича, пепел.

Каждый из слоев, имеющий в основе глину тощую или жирную в зависимости от назначения слоя, полностью просушивают перед нанесением последующего слоя. Если посмотреть внимательнее, то применение и приготовление самой глины и каждого наполнителя строго регламентированы технологией. Например, применяемый навоз должен быть обязательно свежим, хорошо просушенным и размолотым, а камыши для получения пуха должны быть собраны в строго определенное время года поздней осенью, по перво-ледку.

Пепел же приготовляют из угля или жженых костей по строгой рецептуре. Нарушение любого из перечисленных требований снижает качество колокола. Для некоторых слоев глину разводят водой, для других специально приготовленным крепким квасом, для завершающих же - на мыльной воде или пиве. На самом деле, каждый из слоев имеет свою арматуру где - проволока, где бечевки, где кожа, где - льняное волокно, где - лыко. После прокалки формы некоторые из наполнителей выгорают, оставляя в теле формы причудливые каналы различного сечения систему отвода газов.

Другие же, наоборот, обеспечивают прочность формы. Можно и дальше углубляться в технологические тонкости, но это займет много времени. Скажу лишь одно каждый из перечисленных этапов не менее насыщен тонкостями технологии - ведь чем ближе к завершающим этапам, тем больше ответственность. Если, к примеру, мы бегло разберем приготовление колокольной бронзы, то получится увесистый том на несколько диссертаций.

Чем больше таких секретов знал колокололитейщик, тем выше был его класс Согласитесь, что такой опыт за 3 5 лет передать ученикам было невозможно, на это уходила вся жизнь мастера. 4.