Развитие отливки колоколов

Министерство образования и науки РФ Омский Государственный Технический Университет Кафедра литейного производства РЕФЕРАТ Развитие отливки колоколов Выполнил Студент гр. ТМ 234 Диденко A. C. Проверил Герасимов И. Я. Омск, 2005г. Содержание. 1.История колокольного литья в

России. 2.Колокольная бронза. Состав и свойства. 3.Старинная технология литья колоколов и их профиль. 4.Виды современных технологий. 1.История колокольного литья в России. Первое летописное свидетельство о литье колоколов на Руси относится к 1259г, Первые колокола отливали в Киевской Руси в середине XIII в а уже с XIV в. Россия славилась своими мастерами.

1342 г московский мастер Борис отливает колокол для Новгородской Софии 100 пудов 1,5 т. 1346 г он же отлил три больших и два маленьких колокола в Москве. 1503 г большой колокол в Москве 437 пудов 7 т. 1532 г колокол на 500 пудов. 1533 г 1000-пудовый благовестник в Кремль. В XVI - XVII вв. число мастеров быстро увеличивалось.

Обычно мастера лили как колокола, так и пушки, специализации не было. Появление национальной школы колокололитейных традиций привело к расцвету литья колоколов в ХVII в. Уже при Борисе Годунове, по словам архиепископа Елассонского Арсения, были отлиты два колокола Подобной величины колоколов и такой красоты нельзя найти в другом царстве во всем миреИ.Забелин. В 1653 1654 гг. по

Указу царя был отлит замечательный колокол. По словам Мейерберга, были вызваны австрийские мастера, но они запросили на изготовление 5 лет. Тогда русский мастер, человек малого роста, невидный собою, слабосильный обещал отлить колокол лишь за один год, а сделал это скорее. Царь предложил ему в награду 500 крестьянских дворов, но он отказался Я бедный человек. Для меня достаточно ежемесячной милостыни.

В 24 года он умер от моровой язвы. В 1884г. Генрих Отте Германия писал В отношении колоколов Россия удерживает первенство перед всеми странами земли. Вершиной колокольного искусства стал Царь-колокол. Голландский путешественник Ван-Кленк посетил Москву и писал о нем так Раскачивают его 50 человек и звонят только по праздникам да во время приема послов, тогда от его звона

дрожит и трясется земля. Он висел на деревянных подмостках близ колокольни Ивана Великого и разбился при пожаре 1701г. Надпись на Царь-колоколе гласит, что его предшественник Большой Успенский имел вес 8000 пудов 128 т, был отлит в 1654г начал благовестить в 1668г. и звонил до 1701г когда был поврежден пожаром и оставался безгласен до1731 г.

В 1731г. императрица Анна Иоанновна поручила воссоздание этого колокола, но еще больших размеров, мастеру Ивану Моторину с сыном Михаилом. Расчетная масса 9000 пудов 144 т. Первая плавка не удалась, так как потекли печи и медь ушла под под, а для второй было добавлено 498 пудов 6 фунтов олова, и вышел колокол массой 13 327 пудов 19 фунтов213 т. Понадобилось 1 214 000 шт. кирпича, в том числе 330 000 шт на строительство печей.

Для безопасности плавки рядом находились 400 полицейских с пожарными трубами. С момента получения отливки в 1735г. и до 1737г. колокол находился в кессонной яме или был поднят над ней, а 29 мая упомянутого года во время Троицкого пожара он был поврежден. Из чего же отливают колокола Это классический Сu-Sn-сплав 80 Cu и 20 Sn. В ХVI - ХVII вв. Россия испытывала большие проблемы с этими металлами.

Их импортировали из Европы вплоть до конца ХVII в. Доставляли медь англичане, датчане, шведы и голландцы, а олово - датчане и англичане. Металлы свозились на Архангельскую ярмарку, где и покупались у купцов промышленниками и государственными людьми. Иностранцы, пользуясь острым дефицитом в этих металлах, продавали их в деле, т.е. в изделиях, что было им выгоднее. России же приходилось брать металл в любом виде.

Медь и олово были объявлены на Руси заповедными товарами, но уже к концу XVII в. медь разрешили экспортировать, так как ее добыча резко увеличилась. Олово в России так и не было найдено до конца XVII в. Особое внимание к колокололитейному делу и взвешенная промышленная политика правительства позволили выйти на большие объемы добычи меди, что и помогло

Российскому государству к концу XVII в. занять лидирующие позиции в мировом колокольном производстве, которые она прочно удерживала вплоть до событий 1917 г. Среди мастеров прославились Федько-Пушечник 1488 г. Монахи Паисий и Сергий 1666 г Александр Григорьев 1667 г Моторины отец и сын Царь-Колокол 1731 г Семен Можжухин 1766 г.

Колокола отливали на заводах Никифора Калинина 1791 г. Оловянишникова, в Ярославле Х1Х в. братьев Самгиных, в Москве XIX в. Орлова XIX в Финляндского XIX в. Фелициана Бартошевича, в МинскеXIX в 2.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.Виды современных технологий Рассмотрев мельком традиционную технологию колокололитейщиков прошлых веков, взглянем на современные способы формовки и литья колоколов. Основа технологии не изменилась. Некоторые мастера и сейчас в точности повторяют дедовские методы, но многие нашли новые материалы, инструменты, энергоносители.

Если в старину металл плавили исключительно на огне из дров хвойных деревьев в подовых печах, то сейчас промышленность предлагает нам печи, различающиеся по способу нагрева - тигельные печи, печи накала, индукционные, дуговые, газовые и т.д и т.п. по конструкции канальные, подовые, вращающиеся, вакуумные. Используют и современные процессы изготовления форм, такие как б-set и фуран-процессы с продувкой газами. Модель колокола можно изготовить не из глины и воска, а из современных материалов сотен модельных составов

на основе воска, использовать выжигаемые и испаряемые моде ли, формопласты и т.п. Мастера тех времен и не мечтали об электроинструменте, аргоновой сварке, координатных станках высокой точности. Но экспериментируя, нужно не забывать о цели экспериментов. Главное не нарушить суть технологии, не выхолостить гармонию, заложенную боговдохновенными мастерами ушедших эпох в каждом этапе технологической цепочки.

Главное - чтобы колокол звучал чисто, насыщенно и долговечно, чего не скажешь о современных колоколах некоторых производителей, сдаваемых нам в переплавку. Библиографический спилок. Журнал Литейное производство 5 2000г.