文 尹 刚
公元前3000 多年埃及出现了锻焊技术,公元前2000 多年中国的商朝采用铸焊制造兵器,公元前200 年前,中国已经掌握了青铜的钎焊及铁器的锻焊工艺。电焊技术就是电弧焊技术的简称,主要分为电弧焊技术和电阻焊技术。电焊是在19 世纪70 年代的第二次工业革命,随着电力工业的发展和应用而发展起来的。
电焊是焊条电弧的俗称,利用焊条通过电弧高温熔化金属部件需要连接的地方而实现的一种焊接操作。电焊的基本工作原理是通过常用的220V 电压或者380V 的工业用电,通过电焊机里的减压器降低了电压,增强了电流,并使电能产生巨大的电弧热量融化焊条和钢铁,而焊条熔融使钢铁之间的融合性更高。展望未来,一方面是新的电焊方法、电焊设备和电焊用材料将得到进一步开发,焊接工艺性能和焊接质量将提高和改善。电焊条的外层药皮喷出的气体在艺术的制作中就像画素描的调子一样,可在作品的表面做一些奇特的肌理或效果处理。另一方面,随着科学技术的不断进步,焊接过程的机械化自动化水平将会进一步提高,焊接机器人和焊接机械手将进一步得到推广。将这一工业化的技术运用到金属雕塑艺术创作中,学习和掌握焊接技术是对金属直接雕塑探索的基础。
《草原牧歌》 材质:铁、铜 尺寸:120cmx35cmx70cm
随着现代科学技术的空前飞跃发展和科技的不断更新进步,焊接领域的革命也不断发展,金属焊接设备和技术的不断更新是20 世纪30 年代时期的艺术家所望尘莫及的。西方人的现代金属直接雕塑,以20 世纪30 年代冈萨雷斯和毕加索的作品为代表。中国现代金属直接雕塑受到西方这种艺术形式的影响。改革开放后 ,随着西方的文化艺术(文学、戏剧、电影、美术、音乐、舞蹈、流行乐等)、哲学(尼采、蒙田、丹纳、克林伍德、康定斯基、弗洛伊德、贡布里奇等)、古典的和现代的意识形态的流入,对本土文化产生了很大的冲击和影响。劳审伯在中国美术馆的展览拓宽了中国艺术家的视野,使中国现代艺术的艺术家对西方的文化艺术有了更新一层的认识,同时对中国的现代艺术来说,它也标志着一个新的时代的开端。
金属直接雕塑,一种是使用金属成品材料直接进行雕塑创作,以采用更加直接的方式为主要手段的雕塑形式。另一种是将金属板、有色金属板锻造焊接通过设计加工来完成雕塑作品的制作。它的出现是伴随着现代科学技术与现代雕塑表现形式和理念的产生而产生的。在世界雕塑艺术史上为雕塑的制作与材料的运用开辟了一个新的领域,也标志着一个新的雕塑艺术“新铁器时代”的来临。
在科技飞速发展的今天,焊接工艺技术与设备的不断推陈出新,为金属直接雕塑的设计制作带来更加便利的工作方式与方法。通过学习和实践将最新的焊接工艺技术与设备运用到金属直接雕塑的制作中,丰富和拓展金属直接雕塑的创作形式。就像雕塑家用泥土、石头、木头等材料制作雕塑一样,灵活地将焊接工艺技术运用于金属直接雕塑创作的表现形式。不断学习和实践将最新的焊接工艺技术与设备运用到金属直接雕塑的制作当中,创作出更新颖的作品。如作品《草原牧歌》,雕塑部分为薄铁板制作,下面的底板为铜板制作,采用锻造的方法加后期效果处理。焊接技术是严格的,有严格的技术指标要求,但是将技术运用到艺术的创作之中,焊接技术就要从属于艺术的创作,如果你有焊工助手,那你就要有一定的要求,如果是自己动手来操作,就要在专业技工的监督和指导下,同时要以自己的主观思想来运用焊接技术,把金属玩活。
焊接技术在雕塑制作中已被雕塑家所广泛应用,焊接技术与金属直接雕塑艺术创作中的制作应用,是伴随着现代艺术的产生而产生的一种以最直接的方式为主要手段、具有不可复制性的直接金属雕塑方式。如不锈钢城市雕塑,放大泥塑时使用金属来构建起内部骨架,借助于专业电焊工的帮助使其骨架更加方便和牢固。直接金属雕塑创作的艺术家通过亲自参与对金属的切割、重新再组合和焊接,以最直接的方式来进行金属雕塑的创作和制作。但其作品往往是单一的实体和不同体块之间的结合,同时也是受当时科学技术的制约使其在对金属的加工工艺技术上受到一定的限制和束缚。
很多艺术学院雕塑专业设立了金属直接雕塑工作室,其是将金属材料与金属焊接技术相结合指导学生进行金属直接雕塑学习和实践的工作场所。通过金属这一最直接成品材料来制作作品,只需借助于焊接材料和焊接设备来实现作品最直接的塑造,不需二次的材料转换就可获得最终的材料作品。作品《急风》,所选用的是金属成品工业件和废钢筋相结合来制作的作品。作品《唐·吉诃德》是薄铁板与废弃金属成品材料相结合制作的作品,同时运用了焊接技术中的反正确焊接技术的操作方法来实现作品的创作意图。
现代金属直接雕塑的发展历史并不长,但已有很多雕塑家在尝试和探索制作这类材料的作品。其艺术表现形式、题材的内容在此不敢妄言,单就制作技术方面,大体上是随形就式地将材料粘接在一起,制造出一些抽象或半抽象的作品。在制作的方式和方法上,对金属直接雕塑形式与制作技巧的探索都过于简单。
《唐·吉诃德》 材质:铁 尺寸:120cmx130cmx30cm
《急风》 尺寸:85cmx47cmx4cm
单就焊接技术而言,认识和了解材料、技术和设备,对于艺术家在金属直接雕塑的制作技巧的探索上有益而无害。然而严格按焊接技术要求操作,对艺术的创作必然产生一定的约束,这就产生了技术与艺术的矛盾。笔者认为不能为技术而技术,也不能为艺术而不要技术。焊接的主要对象是钢材,掌握一定的焊接知识,就可以正确地选用钢材和焊接工艺,从而在实践中了解、分析、总结一些焊接过程中的规律性,以便更好地在作品中发挥。将技术和艺术两者很好地相互融合是我们要探索的一个新的课题。英国罗宾·乔治·科林伍德的《艺术原理》一书对艺术概念进行了考证和辨析,他严格区分了艺术与技艺,驳斥了艺术的技巧论,他有关艺术与技艺之间的差别的种种说法虽然详细地在书中进行了论述,但未能把握艺术与技术的真正区别。例如,一切技艺同艺术一样,都包含着创造和探索,而一切艺术也都包含着技艺类似的创作目的和技巧手段,它们的区别主要在于程度和具体内容方面。工业产品的加工有其检验的标准,艺术产品就不能用标准化的准则来检验。运用不同的手段去达到一个目的,只能是技艺的而非艺术的特征,应将技艺的把握灵活地运用到艺术创作中,既不能不学技术,又不能被技术所局限。
《老鸟》 尺寸:65cmx35cmx35cm
《千年的期盼》 材质:铁尺寸:100cmx40cmx60cm
《独奏者》 材质:铁尺寸:60cmx37cmx30cm
《安居》 材质:铁
尺寸:40cmx40cmx70cm
一般来说,低碳钢作为金属直接雕塑的材料在焊接时能够得到较为满意的焊接,其材质本身的硬度适中,韧性与延展性都比较理想。只要正确地选择金属材料和正确地使用焊条,焊接技术工艺都会得到比较好的焊接效果。低碳钢的焊接性较好,一般在操作过程中不需预热,除非两个焊接面的厚度不同,或材料过厚、环境温度过低时才需要采取一定的预热处理。温度过低时采取预热处理是为防止焊接处出现裂纹及脆性断裂,同时要采取加大焊电流、放慢焊接速度连续焊接的措施。
1.低碳钢的焊接
低碳钢的焊接性较好,焊接性是指金属材料在一定的焊接工艺条件下能够有很好的焊接力。但要正确选择焊接材料和焊接工艺。
2.焊接低碳钢的焊条选择
低碳钢的焊接材料的选择使用,通常使用Q235钢材(GB 700 - 88)(国家钢材标准),抗拉强度平均值为417.5N/mm2(42.5kgf/mm2)等系列焊条,金属的抗拉强度不应小于420N/mm2(43kgf/mm2),在力学性能上正好相互匹配。这一系列的焊条有多种牌号,应根据具体情况来正确选择使用。
3.正确焊接与规范
在焊接前对焊条要进行以下常规的烘干处理。通常还要清除待焊处的油迹、污垢、锈迹,以防止在焊接时产生裂纹和气孔等缺陷,对深或窄的焊口要避免夹渣或未焊透等。同时要注意控制焊接处的热影响区域温度,不宜过高,停留时间也不能够太长久,不然易出现粗大晶粒,应采用短弧焊。多层焊接时每层金属的厚度不大于5mm 为宜,但最后一层要连续完成。
4.低温焊接时,注意防止焊接裂纹或脆性断裂,要在工艺上采取一些预热措施,加大焊接电流,降低焊接速度,并连续焊接。
钢在固态下加热到一定热度,同时保温一定的时间,然后以一定的速度冷却到常温状态,称之为钢的热处理。热处理的目的是为得到所需要的力学性能和显微组织。
1.淬火
将低碳钢或中碳钢加热到一定温度并保持一段时间使钢的组织改变,然后在水中或油中急速冷却,使奥氏体来不及转变成铁素体和珠光体,而形成马氏体组织,称为淬火。淬火后钢的硬度、强度高,脆性大,但塑性和韧性降低。在焊接中碳钢和合金钢时,近缝区可能产生淬火现象,出现不同程度冷裂纹,可根据焊接钢材的质量选取适当的焊前预热,采取较大的电流和慢速焊接措施避免产生淬火组织。在雕塑的制作中也可以灵活地改变淬火的办法进行局部淬火处理、局部退温淬火处理、局部油退温淬火处理、喷水退温淬火处理等。
2.回火
回火后的金属降低淬火钢的硬度,提高金属的塑性和韧性,减少内应力,调整显微组织。回火,分低温回火和高温回火。低温回火150℃~250℃,硬度不降低,韧性提高;高温回火500℃~650℃,可消除金属的内应力,提高塑性和韧性,但强度和硬度会相对有所降低。
3.调质处理
淬火后随即进行高温回火,可以使金属保持高韧性,又可得到高强度。
4.退火
加热到600℃~650℃保持一定时间后,在自然条件下或在有一定的温度的炉中冷却,也可叫低温退火。退火可降低金属的硬度,使金属便于切削和焊接。金属的晶粒细化,消除内应力。
5.正火
金属加温30℃~50℃在空气中冷却的方法。碳素钢和低合金钢经正火后更加适合金属直接雕塑的制造,对焊缝的质量有显著的改善。
6.双层焊接的定型
铁金属与有色金属的混合材料叠加焊接等。在制作一件作品时,不仅需要对同一种金属进行焊接,同时也需要不同类金属的焊接,不同金属焊接是化学成分、性能和金属组织均不相同的材料之间的焊接。不同金属材料焊接结构,能使材料的应用更加合理,并满足于不同设计要求的作品对材质提出的不同要求。金属材质的物理性能、化学性能、金属的分子结构组织等差别一般较大,因此不同金属的焊接比同种金属焊接的难度要大得多,其复杂程度也增加了焊接的复杂性。
7.焊接速度
焊接的速度可根据焊接作品的具体情况灵活掌握,原则是必须保证焊缝具有所要求的外形尺度,确保熔合良好。在焊接过程中,应随时调整焊接的速度,以保证焊缝的高低和宽窄的一致性。如不是特殊效果的需要,速度太慢则焊接部位会出现过高或过宽,外形不整齐,对于焊接薄板时很容易烧穿;速度过快,焊接的部位易产生因未焊透而出现的根裂纹。对于焊接结构的不同,最常用也最有效的接头形式,如对接接头、角接接头、T型接头和搭接接头,这些接头在作品的内部起到结构框架作用时,就要十分严格地把握焊接缝的焊接速度,确保其牢固。
8.金属材质的肌理效果处理
肌理效果的处理方法多种多样,对后期整体效果的处理,每个人都有着自己不同的处理方法。可以在制作前或制作后对金属材料进行肌理的处理,保留采取不同方式分割金属时产生的分割断面的肌理。焊接线的焊接肌理以及采用不同焊接电流在金属表面制作肌理,如多层焊和多层多道焊。多层焊和多层多道焊的接头显微组织较细,热影响区较窄,因此有利于提高焊接的可塑性和韧性,特别是对于易淬火的金属,后焊道对前焊道有回火作用,可改变焊接接触的接头组织和性能。但对于普通低合金钢的焊接层数的焊接接触组织的质量影响不大,如果焊接层数过少,每层焊接的焊缝厚度过大时,对焊接的焊缝金属的可塑性有一定的影响。其他钢种的多层多道焊接一般每层的焊缝厚度不应太大(不大于4mm 为最佳厚度)。
《鱼》 材质:铁 尺寸:120cmx30cmx75cm
《家园的未来》 材质:铁 尺寸:50cmx50cmx55cm
金属直接雕塑后期效果的处理有多种方法,在后期的整体效果处理上,每个人都有着自己的不同处理方法。在金属直接雕塑材料的选择上,一件雕塑作品最好是用同一种型号的材料制作,便于整体加工制作,从而使得作品从视觉的观赏角度来看较为完整。在作品制作前事先设计好对材料的选择和后期的最终效果。之后进行材料的处理与分割,冷淬火处理、喷灯热淬火处理、局部自然退温淬火处理、油退温淬火处理、喷水退温淬火处理、燃烧增温处理、加工后热加温喷油、加工前油漆喷涂后加热处理、加工后油漆喷涂后加热处理、弱酸处理、强酸处理、酸碱综合处理、酸沙混合处理等。还有最简便的方法泥埋腐蚀、熏制、清漆喷涂、绘画上光油以及皮鞋油等。
1.气孔
气孔是由母材溶化到焊缝中,使焊缝的含碳量增加,熔池脱氧不足,熔池结晶产生的一氧化碳、氢气未能从焊缝中散去形成气孔。避免气孔可采取的办法是减少焊缝金属的含碳量,减少母材的熔化,同时还要注意保证母材熔透,用小的焊接电流,放慢速度,避免产生夹渣,焊条药皮用脱氧剂处理,减少熔池氧气的侵入。
2.裂纹
随母材的含碳量增加容易产生裂纹。
3.热裂纹
在焊接过程中,焊缝和热影响让金属冷却到附近的高温区产生的焊接裂纹。
4.冷裂纹
焊件较厚或刚性较大或所选用的焊条不正确时,焊接接合处冷却到较低温度产生的焊接裂纹。
5.热应力裂纹
焊缝区收缩受应力的作用产生的变形,因金属的塑性低而产生的裂纹。
6.裂纹的防止措施
正确选用焊条;采取正确的预热措施;采取焊后缓冷措施;采取中间热处理和焊后热处理措施;规范正确焊接;尽量采用U 形坡口;焊接时采取降低焊接应力的措施;减少或控制母材的熔化量。
7.焊接裂纹
焊接低合金钢用含硫量高的焊条时在寒风中会产生热裂纹,低合金钢产生热裂纹的情况并不十分严重,主要是容易产生冷裂纹。
8.夹渣
刨削时速度太快触及铁水或未熔化的金属上形成夹渣。
9.粘渣
碳弧气刨时吹出来的铁水为“渣”,表面是一层氧化铁内部是含碳量较高的金属,渣粘在被焊接的材料两侧为粘渣。
我们虽然对焊接材料、焊接技术、工具等方面有所了解,但还是所知甚少,因为我们不是专业的焊工,对焊接的国家等级标准完全不熟悉。
我们是非专业的焊接技术人员,必要时要有专业的技师指导监督。虽然通过学习和实践能够掌握和使用这一项技术,并能够将这一技术运用到金属直接雕塑艺术之中,创作出各种各样的作品。然而我们在制作金属直接雕塑时,对于严格的国家标准要求的焊接技术还存在着相当大的距离。在标准的技术要求中,出现像气孔、裂纹、热裂纹、冷裂纹、热裂纹应力、夹渣等,但可以将这些焊接之中的错误充分发挥,使我们的雕塑创作得到特殊的效果,将错误作为金属直接雕塑表现方式的一种特殊处理手法、肌理效果或形式语言。
雕塑一般来说,是以统一的金属材料对应其金属材质的焊条,或是相近的金属材料作为母材使用焊条焊接。但大多的情况下是将一些不同类型的钢、铁或机器零件组成一件作品,这样对我们的焊接技术就是一个考验。艺术家在工作时很少去考虑,在亲自动手焊接金属雕塑时,由于不是专业的焊接技术人员,所以往往在焊接金属时出现很多不正确的焊接方法。但是交给专业的焊接操作技术人员又达不到自己想要的效果,所以还是自己亲自来动手完成制作,在初步地掌握一些焊接技术的同时,不妨将错就错,把专业焊接技术中的错误发扬光大。在确保坚固、安全、实用、有效的前提下,将焊接技术的瑕疵变成自己的艺术表现形式和作品的艺术语汇,从而达到所要的、最终理想的、完美的作品。
总之,金属直接雕塑的探索伴随着现代科学技术日新月异的发展,不断地充实着雕塑家对新技术和新材料的认识和使用。由于这一形式的雕塑没有完备的理论体系、专业的设备,且有工作条件的限制,所以说金属直接雕塑的焊接技术与雕塑艺术的表现形式是一种既对立又统一的辩证关系,在艺术品的表达中,技术与艺术的相互促进所表现的形式、语汇、题材、目的和手段,受到一定的制约和限制,并只能借助于工业技术设备。在进行金属直接雕塑时,对技术的学习和掌握是非常值得探索的一个新课题,这样一来就要求在这一领域的探索者们必须要先掌握一定的工业焊接技术,对技术和所使用的材料把握和认识之后,再去工作去实践。