MODELLO creta e gesso
STAMPO
STAMPO A PERDERE
FUSIONE
CESELLATURA RIFINITURA
PATINATURA COLORAZIONE
STAMPO RIUTILIZZABILE
MODELLO IN CERA
APPLICAZIONE MATAROZZI
RICOPERTURA STAMPI
COTTURA STAMPI
FUSIONE
CESELLATURA RIFINITURA
PATINATURA COLORAZIONE
CICLO TECNOLOGICO 1. COSTRUZIONE MODELLO 2.
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STAMPO RIUTILIZZABILE
3.
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MODELLO IN CERA
4.
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STAMPO A PERDERE
5. FUSIONE 6. CESELLATURA/RIFINITURA 7. PATINATURA/COLORAZIONE
1) COSTRUZIONE MODELLO La costruzione del modello della scultura viene fatta dall’artista che commissiona alla fonderia la riproduzione in bronzo. I materiali che normalmente utilizza sono il gesso o la creta (argilla), quest’ultima viene maggiormente preferita in quanto più facile da plasmare. Nel caso la riproduzione in bronzo debba avere dimensioni diverse da quelle del modello prodotto dall’artista, si provvede a “ricostruire” un nuovo modello, sempre in creta, delle dimensioni desiderate.
2) COSTRUZIONE STAMPO RIUTILIZZABILE In questa prima fase si provvede alla realizzazione “a calco” di un negativo dal modello in creta , che viene comunemente chiamato -stampo-, le cui caratteristiche devono essere tali da permettere di realizzare su di esso varie copie in cera della scultura, ma non per la fusione della scultura. Per la sua realizzazione si possono utilizzare alcune tecniche costruttive che sostanzialmente si differenziano per il materiale usato per il “contatto” con il modello in creta, cioè per il materiale che per primo viene applicato al modello e che serve a garantire la riproducibilità dei particolari della scultura. Una delle tecniche usata è quella delle gomme vulcanizzabili a freddo mediante catalizzatore (es. silicone) Questo materiale viene applicato su tutta la superficie del modello, inizialmente utilizzandone un impasto molto fluido applicato con un pennello per garantire una perfetta riproduzione dei particolari; successivamente apponendo direttamente con le mani il materiale più consistente, fino ad uno spessore di circa 1cm. Ad avvenuta vulcanizzazione si ricopre il tutto con una camicia di gesso, di spessore di 610cm. Quando il gesso ha raggiunto il giusto grado di solidificazione si procede all’apertura dello stampo e alla rimozione del modello.
Questo tipo di negativo può essere utilizzato più volte per la produzione di varie copie in cera, in quanto le gomme al silicone garantiscono nel tempo una ottima riproducibilità dei particolari. Altra possibilità per costruire lo stampo è quella di ricorrere all’uso di Gelatina o colla di pesce Il processo è simile a quello visto precedentemente con la sola eccezione dell’uso di colla di pesce o di coniglio al posto della gomma al silicone. La colla viene disciolta mediante acqua calda, con il metodo comunemente detto “a bagno maria”, e quindi applicata sul modello con pennelli ed a mano. Questo sistema ha costi più contenuti ma è utilizzabile solo per un numero limitato di copie (2-3) e non garantisce una durata nel tempo. La grande maggioranza delle fonderie utilizza stampi realizzati con la tecnica delle gomme al silicone, in quanto sono sicuramente quelle che garantiscono la migliore qualità nel tempo. Da entrambe le tecniche si arriva comunque ad avere uno stampo costituito da due materiali: la gomma e il gesso nel primo, la gelatina e il gesso nel secondo, separati e separabili tra loro, dove il materiale “a contatto” (gomma o gelatina) è quello che garantisce la qualità della riproduzione mentre il gesso ha solo una funzione di sostegno per la parte in gomma. Lo stampo normalmente è scomponibile in 2 o 3 parti, ognuna composta dal gesso e dalla gomma, in modo da poterlo aprire senza danneggiare il contenuto, che in questa prima fase è costituito dal modello in creta, mentre in seguito saranno le copie in cera del modello. Nella costruzione di stampi da modelli con superfici particolarmente lisce e semplici da copiare è possibile utilizzare anche esclusivamente il Gesso. Il gesso viene mescolato con l’acqua e quindi disteso sopra il modello dopo averne trattato la superficie con sapone vegetale disciolto in acqua, per facilitarne poi il distacco dal modello stesso. Anche in questo caso si provvede a costruire lo stampo in più parti.
3) COSTRUZIONE MODELLO IN CERA In questa fase si procede alla realizzazione di una copia in cera (paraffina, cera greca o colofonia, cera naturale) del modello originale servendosi dello stampo realizzato precedentemente. Inizialmente si ricopre l’interno dello stampo con uno strato di cera fusa - liquida- mediante pennello allo scopo di “copiare” perfettamente i dettagli della superficie; quindi lo stampo viene chiuso riunendo le varie parti che lo costituiscono e riempito di cera liquida; si attende poi che questa si raffreddi fino ad ottenere uno strato di cera solidificata dello spessore di 4-5 mm lungo le pareti. La cera rimasta ancora liquida viene tolta capovolgendo il tutto. Poi con molta attenzione viene successivamente aperto lo stampo scomponendolo nelle sue varie parti e la copia in cera formatosi al suo interno viene quindi rimossa. A questo punto si procede alla fase chiamata “ritocco delle cere “, cioè alla copia in cera vengono rimossi tutti i difetti dovuti allo stampo non perfetto o ad altre cause non prevedibili, aggiungendo o togliendo cera tramite l’utilizzo di stecche e spatole (fredde o tiepide). Alla fine di tutte queste operazioni avremo ottenuto una copia in cera perfettamente uguale alla scultura con uno spessore di circa 4-5mm, pronta per essere usata a sua volta per la costruzione degli stampi per la fusione.
4) COSTRUZIONE STAMPO A PERDERE Con questa operazione si costruisce uno stampo da utilizzare poi nella fusione. Questo stampo , comunemente viene chiamato -forma-; dato il materiale (refrattario) con cui viene costruito, può essere utilizzato una sola volta, da cui la denominazione di “stampo a perdere”. E’ ovvio che per ogni copia in bronzo richiesta è necessario costruire una “forma”.
La prima operazione è l’applicazione alla copia in cera delle “colate o materozzi”: vengono cioè fissati attorno al manufatto dei “cannelli di cera” o di “canna dolce” che diverranno poi i canali di colata del bronzo fuso, in maniera che quest’ultimo possa “raggiungere” tutti i punti della forma. Queste colate si riuniscono in uno o più rami principali, terminanti negli “imbuti di colata”.
unzione della quantità della massa fusa. Raggiunto il giusto grado di solidificazione dell’impasto si provvede poi alla cottura delle forme per far acquistare alle stesse la resistenza necessaria a contenere, durante la fusione, il versamento di materiale fuso. La cottura delle forme viene effettuata in fornaci con temperature massime di 700-800°C, che vengono raggiunte gradatamente e molto lentamenete per evitare la rottura delle forme stesse. Questa operazione richiede, tra la cottura delle forme e il loro conseguente raffreddamento, anche 10-12 giorni. La cottura delle forme ha anche come risultato la combustione completa delle canne e della cera, senza alcuna possibilità di recupero di quest’ultima.
5.2 Metodo Shell In questo caso si provvede alla ricopertura del modello in cera, sia internamente che esternamente, attraverso una sua immersione in un miscela refrattaria costituita da silice colloidale e molochite (caolino calcinato). Il modello viene quindi tolto e prima che si sia asciugato completamente viene spolverato mediante letti fluidi di molochite a grana grossolana, in modo da incrementare lo spessore della “camicia “ di refrattario. Il tutto viene asciugato in tunnel ad aria leggermente calda. Questo ciclo di operazioni viene ripetuto alcune volte fino ad ottenere uno spessore del refrattario di circa 8mm. Per far acquistare la giusta consistenza alla forma, questa viene quindi posta in una fornace ad una temperatura variabile da 700 a 900°C. Nella fase iniziale della cottura, 15÷20min, la cera si liquefa e viene recuperata al 95%, mentre nelle successive 10÷15 ore le canne ed i residui di cera bruciano completamente.
All’interno delle forme dopo la loro cottura, qualunque sia stato il metodo scelto, rimarrà comunque uno spazio vuoto; spazio che era occupato dal modello in cera e dalle colate e che verrà riempito poi dal bronzo fuso durante la fusione.
5) FUSIONE Inizialmente si provvede alla fusione dei pani di bronzo, all’interno di appositi crogioli, sottoponendolo a temperature di 1200-1250°C; raggiunto il giusto grado di fusione si effettua la colata del bronzo fuso all’interno delle forme, direttamente dal crogiolo o tramite siviere. Per evitare la possibile rottura delle forme, in modo particolare quelle costruite secondo il metodo shell,, durante il processo di fusione, in conseguenza della pressione metallostatica, queste vengono poste in apposite fosse o in cilindri metallici riempiti di sabbia o altro materiale refrattario.
6) CESELLATURA RIFINITURA Le forme, ormai fredde, vengono rotte ed aperte: il materiale refrattario che le costituisce viene macinato e ridotto in polvere e potrà essere parzialmente riutilizzato, e le sculture in bronzo, che a questo punto sono state liberate, verranno successivamente sottoposte a lavorazioni di pulizia. Inizialmente si effettua una pulizia grossolana della scultura con asportazione del materiale refrattario, poi si provvede alla rimozione delle “colate”, operazione di distaffatura, usando martello e scalpello o anche frullini con disco da taglio, quindi si effettua l’asportazione del materiale refrattario residuo manualmente, con spazzole, o con frullini dotati di spazzole. Per una pulizia più accurata della scultura dal refrattario, in alcuni casi si utilizza anche la tecnica della ” sabbiatura”.
Nel caso che la scultura abbia dimensioni notevoli e sia stata fusa in più parti, prioritariamente si deve effettuare l’assemblaggio dei vari pezzi costituenti l’opera, tramite l’utilizzo di saldatrici ad arco elettrico. La rifinitura e la successiva patinatura, sono le fasi di lavoro che hanno come obbiettivo quello di dare alla superficie esterna della scultura il suo aspetto definitivo. La fase di rifinitura è comprensiva di varie operazioni e richiede parecchio tempo per il suo completamento; tempo notevolmente superiore a quello necessario per l’espletamento di tutte le altre operazioni fin qua viste. Come prima operazione si asportano i resti di “colate” o comunque tutte quelle piccole appendici indesiderate che si possono essere formate durante la fusione utilizzando frullini con disco da taglio o semplicemente martello e scalpello. Successivamente si provvede a ripristinare parti mancanti o difetti creatisi sempre durante la fusione o raffreddamento tramite saldatura. A seconda delle caratteristiche che deve assumere la superficie del manufatto (liscia, con asperità, particolarmente cesellata, ecc) si procede alla fase di levigatura e/o cesellatura. Per queste operazioni viene utilizzata una tipologia varia di strumenti portatili come frullini con materiale abrasivo, flessibili, smerigliatrici orbitali ed altri, e di utensili manuali come lime , scalpelli, frese, piccoli trapani, lame da taglio e ferri da cesello. Tutte queste operazioni richiedono tempi diversi per la loro realizzazione, comunque quelle in cui vengono usati gli strumenti portatili comportano la maggior durata e la maggior produzione di polveri.
7) PATINATURA COLORAZIONE
L’ultima fase di lavoro consiste nel “colorare” la superficie dell’opera finita ossidandola. L’ossidazione si effettua sia a caldo che a freddo e si possono utilizzare ossidi, nitrati e solfati di rame o di ferro diluiti e applicati a pennello. Nella ossidazione a caldo si provvede a riscaldare la superficie con una torcia a gas. Per dare una protezione finale all’opera si ricopre il tutto con cere naturali ed industriali.
NOTE
BRONZO Le leghe sono soluzioni solide di due o più metalli, ottenute di solito per fusione, le cui proprietà differiscono dai metalli che le costituiscono. A seconda del numero dei componenti si distinguono in binarie, ternarie, quaternarie, ecc. Dall’unione di metalli facilmente fusibili come piombo , stagno e cadmio, risultano leghe fusibili a basse temperature. Con il nome bronzo, nella terminologia pratica italiana, vengono indicati vari tipi di leghe di Rame (Cu), completamente diverse fra loro per composizione, caratteristiche tecnologiche ed impiego; anche se il termine “bronzo” dovrebbe essere riservato solo alle leghe costituite principalmente da Rame e Stagno (Sn) con possibili aggiunte di Zinco (Zn), Piombo e Nikel (Ni). I bronzi comuni presentano una percentuale di Sn variabile dal 3% al 20%; quelli contenenti titolo di Sn fino al 10% presentano buone caratteristiche di lavorabilità per deformazione plastica e pertanto possono essere laminati, stampati, trafilati; quelli a maggior contenuto di Sn sono sempre meno tenaci col crescere della percentuale di Sn e quindi più fragili e non lavorabili plasticamente. Il Piombo viene aggiunto alle leghe Cu-Sn in quantità variabili che vanno dal 1% al 30%, esso non entra in soluzione in queste leghe ma rimane nella matrice come fase separata in forma più o meno suddivisa. A questo fatto sono da attribuire le migliori caratteristiche di lavorabilità alle macchine utensili e di tenuta a pressione nei bronzi nei quali le aggiunte di Pb sono dell’1-5%. Lo Zinco viene aggiunto alle leghe per migliorarne la lavorabilità per deformazione plastica, la fluidità allo stato liquido e la loro qualità, per l’azione disossidante e di degassaggio durante la fusione della lega stessa. Il bronzo utilizzato nelle fonderie artistiche versiliesi, unificato secondo norme UNI, ha come denominazione commerciale “85-5-5-5”, e si può definire lega di tipo quaternaria in quanto
costituita da Cu per l’84-86%, da Sn per il 4,5÷5,5%, da Zn per il 4,5÷5,5% e da Pb per il 4,5÷5,5%. Questo bronzo è caratterizzato da una buona colabilità, da una buona attitudine alla tenuta idraulica e da un’ottima lavorabilità.