艺术铸造小件青铜雕塑的铸造与着色

2017-09-04 02:30胡春良

铸造设备与工艺 2017年4期

关键词：小件铸件着色

胡春良

（山西宇达青铜文化艺术股份有限公司，山西夏县 044402）

·艺术铸造·

艺术铸造小件青铜雕塑的铸造与着色

胡春良

（山西宇达青铜文化艺术股份有限公司，山西夏县 044402）

艺术铸造按产品来分，主要包括艺术铸造雕塑件、艺术铸造响器件、艺术铸造乐器件、艺术铸造首饰件，而雕塑件按体量又可以分为大件雕塑和小件雕塑。小件雕塑一般放置于室内或者架上，所以又被称作室内雕塑或者架上雕塑。由于造型的原因，在实际生产中大都采用熔模精密铸造。本文重点介绍室内青铜雕塑的铸造制作和着色工艺。

小件青铜雕塑；艺术铸造；工艺流程；蜡模制作；型壳制作；冶炼浇注；精整加工；冷着色；热着色

艺术铸造按产品来分，主要包括艺术铸造雕塑件、艺术铸造响器件、艺术铸造乐器件、艺术铸造首饰件，而雕塑件按体量又可以分为大件雕塑和小件雕塑。小件雕塑一般放置于室内或者架上，所以又被称作室内雕塑或者架上雕塑。由于造型的原因，在实际生产中大都采用熔模精密铸造。其特点是铸铸件复印性能好，可不经加工或只经很少加工。

1 小件青铜雕塑的工艺流程

工艺流程：制模、蜡模（倒蜡、精修）、制壳（组树、涂挂、脱蜡）、焙烧浇注（焙烧型壳、熔炼浇注、铸后清理）、打磨精整、着色保护等。

2 制模

制模指的是翻制模具。常用的翻制模具材料为硅橡胶，外套采用石膏或玻璃钢固定。一般均采用对开模，即沿雕塑中心线分型，这种模具便于成型的蜡模从模具中取出。对于特殊的、比较复杂的雕塑则要在不破坏原雕塑文理的原则下进行分块，然后再分别进行对开制模，倒出蜡壳修整后进行复原。

3 蜡模

模具做好以后，通过摇蜡和刷蜡两种方法来取得雕塑蜡壳，实际生产中对模料的熔化温度和凝固区间、耐热性、收缩率、强度和硬度、粘度和流动性及高温焙烧后的残灰要求都很高，以确保最大程度的复原雕塑的艺术性。摇蜡用100℃的液态蜡料注入硅胶模中成型的过程。传统的倒蜡都是用手摇动来完成，这就对操作人员的技术要求很高，必要时可将盛有液体蜡的模具置于真空室内去浸泡，使得倒出的蜡壳既要达到不变形，复印原雕塑艺术造型，又要使得脱出的蜡壳薄厚均匀，表面少缺陷等。对于稍大点的雕塑不好用摇蜡的可采用刷蜡的方法来完成。精修，对从硅胶模中脱出的蜡壳经检验有缺陷的，如表面气孔、制模的分型线、刷蜡的蜡壳等，在生产中就要严格对照原雕塑来进行修复，以达到雕塑的原始风格，符合雕塑创作者的艺术韵律。

4 制壳

室内青铜雕塑铸造采用的铸型称作型壳，型壳的成型过程就是制壳。工艺过程包括组树、涂挂、脱蜡及模料的回收。

4.1 组树

组树就是将检验合格的蜡壳和浇冒口系统的熔模合成整体模组的过程。操作者要严格按照浇注系统的要求进行组树，在生产中要杜绝假焊及焊点出现尖角现象。浇冒口系统设计要本着多点注入，快速成形原则。保证铸件成形，并在铸件收缩时不产生缩孔、缩松，避免产生气孔、冷隔有浇不足，方便制壳时挂浆、撒砂、风干，保证模组具有一定的强度而不易损坏，提高工艺出品率等。

4.2 涂挂

即将模组浸涂到涂料中，取出、滴去多余涂料，撒砂，经干燥硬化，如此反复多次，使型壳达到一定厚度为止。优质型壳是获得优质铸件的前提，而优质的型壳又与涂挂时所用耐火材料、粘结剂等以及操作有密切关系。根据制壳所使用粘结剂不同可分为水玻璃型壳制壳工艺、硅溶胶型壳制壳工艺、硅酸乙酯型壳制壳工艺及其三者的复合型型壳制壳工艺。一般的雕塑可采用水玻璃型壳制壳工艺来完成，因其制壳过程对环境要求较低，速度快而被广泛应用于艺术铸造制壳中。对于雕塑表面文饰要求严格、杜绝细加工的雕塑则要采用硅溶胶－水玻璃复合型壳制壳工艺或硅酸乙酯－水玻璃复合型型壳制壳工艺来完成，必要时可采用石膏型精密铸造来完成。

4.3 型壳脱蜡

熔失熔模的过程称为脱蜡，是熔模铸造的主要工序之一。过去水玻璃型壳多采用热水脱蜡法，现大多数生产企业都使用高压蒸汽脱蜡法。熔模铸造脱蜡的要点是高温快速脱蜡，以确保型壳在脱蜡过程中不开裂。从经济和环境方面考虑，对型壳中脱出的蜡模料从中去除水分、粉尘、砂粒和皂化物的工艺过程为模料回收。并对回收模料进行性能回复进行模料再生利用。

5 铸造

5.1 焙烧浇注

就是对脱蜡后的型壳进行高温焙烧，熔炼雕塑所要求的合金溶液，并在适当的温度下注入型腔中成型的过程。

型壳焙烧的目的，首先是去除型壳中的挥发物，其次是提高型壳强度，第三是提高型壳温度，减少金属液与型壳的温度差，从而防止气孔、漏壳、浇不足等缺陷的产生。对水玻璃型壳，因其型壳高温强度低，一般温度为850℃~900℃，保温时间0.5 h ~2 h.焙烧良好的型壳表面呈白色或浅色，出炉时不冒黑烟。

5.2 熔炼烧注

一般的艺术铸造厂家采用200 kg的快速中频熔炼炉进行冶炼，冶炼过程加入福士科产的除渣剂、覆盖剂，配方一般采用ω（Sn）6%，ω（Zn）4%，ω（Cu）90%左右的配方。对于薄而精细的小型铸件必要时采取真空吸铸。浇注时要确保浇注温度一般达到1 100℃左右，浇注速度要快，铸型温度一般为400℃以上，从而获得优质的铸件。

6 铸造缺陷

室内青铜雕塑铸造容易产生缺陷的有缩松、气孔、夹杂、热裂、偏析等，但最常见的是缩松，披缝、浇不足，也是不容易解决的难题。

6.1 缩松

缩松铸造缺陷的产生，既是艺术铸件造型的原因，造成散热困难，又受到铸造工艺方面影响。在挂壳时，不易散热的部位要减薄涂挂层，即图挂到加固层时，用刀具刮去1/2涂挂层再进行下一遍的制壳。

在具体的生产实践中，也可以采用浇水冷却工艺，以减少缩松，即当浇铸完第一个型壳，开始浇第二个时用接好的管子开始浇水第一个铸件，先浇铸件的凹槽处，四角及文饰复杂部位，再浇其它部位，不能浇浇道与铸件的接点处，否则铸件得不到补缩。水不能过大，水大会造成铜液在没有凝固时水进入型壳的铜液中使铸件变成蜂窝状。

6.2 披缝

披缝缺陷的产生主要发生在一些浮雕件和产品的大平面上，同时伴随着胀型。为了减少或避免这些缺陷，要在制壳环节进行了以下改进：首先采用雨淋式浇注系统。第二型壳涂挂到加固层后，型壳内外再用细钢筋加固，增加强度。第三在具体制壳工艺方面特别注意以下操作，待面层涂料自然干燥8 h后，进行硬化，硬化时间为8 m i n~10 m i n，然后从硬化池中捞出型壳，再晾干20 m i n，进行清水冲洗表面残留硬化液，再晾干30 m i n后涂挂第二层。

6.3 浇不足

一些复杂造型的艺术铸件经常有浇不足的铸造缺陷产生。这既是浇注温度掌握不好造成的，也和浇注系统有关。

对于一些造型复杂、纹饰细密，或者局部造型特别细小的艺术铸件，在浇注时，要适当提高浇注温度，浇注速度也要匀速合理。

浇道的设置可以采用直浇道式，让铜合金液从底部依次向上部充型。也可以有效减少浇不足现象。

7 铸后清理

铸后清理是小件青铜雕塑重要的工艺环节，包括清除铸件组上的型壳、切除浇冒口、磨削浇冒口余根、清除铸件表面和内腔的粘砂和氧化皮、清除铸件表面毛刺等。

7.1 清除型壳和切浇冒口

为了保证铸件造型的完整何不变形，小件青铜雕塑型壳清除，主要靠手工来完成。近年来高压水枪进行清砂应用后，大大地降低了手工清壳的劳动强度，提高了效率，而且防止了手工清壳因敲击而造成的铸件损伤或变形。

切除浇冒口有砂轮切割、气割、锯切等。

7.2 铸件的精整打磨

铸件的精整包括清除铸件表面和内腔的粘砂、氧化皮，方法有机械清理和化学清理两种。同时一些铸件由于是分体铸造，精整的另一面是要将铸造按照原模型焊接组装起来，并对焊缝进行肌理处理，与周围保持一致。

铸件的打磨主要是获得适合着色精品铸件。打磨分为毛面产品的打磨和光面产品的打磨。毛面的产品一般打磨干净表面的氧化层、油污、耐火材料残留，以及纹饰间的铜豆等夹杂。

对于光面的产品，加工需要有针对性的选择打磨抛光设备。打磨的设备一般有气动刻磨机、角向磨光机等，采用的打磨工具有牙科砂轮、砂布片及砂带等等，对于一些要求十分严格中等人物像系列，打磨时可采用进口的带软底托的砂布片来加工，以防止产品打磨走形，杜绝表面打磨凹凸来平现象产生，避免失去雕塑的原本风格。

对于打磨精精整经检验合格的铸件，采用湿喷砂或光饰的方法，去除铸件表面的油污，交由着色员来完成雕塑的着色。

8 着色

着色可根据雕塑家或创作者的创作要求或者雕塑的风格，采用化学或物理方法进行着色，并适时保护。

8.1 冷着色

冷着色指的是在室温环境下，采用化学或物理着色处理的表处工艺。也可以是物理和化学着色相结合。

分别配制硫化钠和硫酸铜溶液，采用浸泡或喷洒的方式对雕塑表面进行操作，而后用请水冲洗并用擦洗沙擦拭，以上程序根据着色要求可进行一遍或数遍，形成均匀的深古铜色和浅古铜色；若在古铜色基础上加绿锈液，可形成古铜间绿色或绿色。最后的封闭保护采用上光蜡，稍后用软布快擦，使表面温润通透。

8.2 热着色

热着色是近些年才流行的一个技术术语，是相对于冷着色而言的。具体指的是在青铜雕塑或工件表面采用边加热边喷涂各种化学试剂溶液，反应生成各种色彩的工艺。这种着色工艺是国际前沿的一种表面处理工艺。其特点是可以根据铸件的情感表达和题材要求，做出丰富的色彩。

采用液化气喷火枪对雕塑表面加热至适当温度，而后将配制的溶液采用喷壶喷洒或用毛笔等点的方式在雕塑表面进行操作，所用化学试剂有硝酸铁、硝酸铜等，喷洒或用笔点以及各种着色液的具体运用，可根据雕塑风格，雕塑表面肌理和作者的要求分开或搭配使用，形成均匀的单一色或丰富的套色。最后的封闭保护一般采用上光蜡，稍后用软布快擦，使表面温润通透；也可根据作者的要求，先用喷漆再上上光蜡的方式封闭保护。

8.3 着色缺陷

冷着色产品的着色缺陷主要有，产品表面产生红斑绿锈，者多数情况下是由于铸造的缩松和砂眼缺陷造成的，解决的办法是提高铸件质量。

对于热着色产品，着色主要缺陷是颜色不均匀，焦糊，产品表面掉皮。

热着色主要是火候和温度的把握，如果温度过低，就会上色困难而且不均匀。喷涂或者涂刷化学试剂不均匀，也会造成着色不均匀。如果温度过高，着色就会有焦糊的感觉，影响视觉效果。

热着色产品一般表面采用清漆保护或者蜡保护。清漆保护的产品如果保护时温度过高或者保护时受潮，产品表面保护层就会起泡掉皮，从而造成返工重新着色。所以一定掌握好清漆封闭保护的时机。

用蜡（主要是地板蜡）保护的产品也会产生蜡堆积或者起蜡晕的质量问题。所以保护时，一定要在工件的温度略高于或接近室温时保护，毛刷刷均匀，用棉布擦拭。如果出现蜡晕，可以用液化气喷火枪略微烘烤产品表面，用毛刷刷均匀，再用棉布擦拭。