Stopy miedzi w rzeźbiarstwie

W czasach starożytności pierwszymi metalami znanymi ludziom były miedź i złoto. Obydwa miały atrakcyjne barwy i dawały się łatwo kształtować. Miedź była stapiana z cyną dla otrzymania pierwszego stopu – brązu. Znacznie później pojawił się mosiądz, który prawdopodobnie powstał przypadkowo, przez wytapiane bogatych w cynk rud miedzi. Stopy te są używane w postaci odlewów i wyrobów obrabianych plastycznie w produkcji szerokiego zakresu narzędzi i wyróżniających się pięknem przedmiotów dekoracyjnych.

Proporcje miedzi i cyny w brązie zmieniają się w zależności od zastosowania stopu. W przypadku rzeźby, jest to zwykle 90% miedzi 10% cyny. Brąz jest odporny na korozję, bardzo twardy i wytrzymały. Rzeźbiarze nie mogą pracować z brązem w taki sam sposób jak z kamieniem. Brąz należy najpierw stopić, a następnie wlać do formy. Ten proces to odlewanie.

Powyższe wykresy kołowe ukazują składy czterech stopów miedzi. Do odlewania rzeźb z brązu przez wiele lat był używany brąz armatni, obecnie został on zastąpiony brązami bezołowiowymi i brązem krzemowym.

Odlewanie rzeźb z brązu

Wykonanie formy
Formy dla małych rzeźb są zwykle wykonane z materiału ceramicznego. Formy dla dużych rzeźb, takich jak rzeźba The Meeting Place, czyli Miejsce spotkań, na dworcu kolejowym St. Pancras w Londynie, wykonuje się z piasku.

(Dzięki uprzejmości LCR/ Paul Day)

Do sporządzenia formy rzeźby posłużył model polistyrenowy. Dla nadania ostatecznego kształtu formie odlewniczej autor, Paul Day, pozował razem ze swą żoną , Catherine. Polistyrenowy model jest wykonany z warstw, na fotografii widoczne są linie łączeń.

Autor Paul Day wyjaśnia, w jaki sposób rzeźba ta została wykonana:

“Model [polistyrenowy] został pocięty na możliwe do wykonania sekcje i przekazany do odlewni. Na podstawie tych sekcji wykonano formy odlewnicze z piasku, do których w celu utwardzenia, wstrzykiwano CO2, tak że piasek stał się twardy jak kamień. Następnie usunęliśmy model zastępując go rdzeniem, a w przestrzeń pomiędzy rdzeniem i formą został wlany brąz. W ten sam sposób tworzyliśmy [puste wewnątrz] sekcje z brązu, które zespawane ze sobą, utworzą ostateczny kształt rzeźby”.

Tygiel odlewniczy
Brąz topi się w temperaturze około 1000⁰C. Temperatura ta zmienia się w zależności od rodzaju i składu brązu. Brąz jest wlewany w wyższej temperaturze, wynoszącej 1150⁰C. Tygiel odlewniczy musi  być wykonany z materiału o znacznie wyższej temperaturze topnienia. Wyższa temperatura odlewania zapobiega przedwczesnemu krzepnięciu w węższych częściach formy i obniża lepkość płynnego brązu. Tygle są wykonywane z materiałów mineralnych, takich jak węglik krzemu, który topi się w temperaturze powyżej 2700⁰C.

(Courtesy of artworksfoundry.com.)

Około 30% brązu użytego do wykonania rzeźby Miejsce spotkań pochodziło z recyklingu. Całkowity ciężar rzeźby wynosi około dziewięciu ton.

Odlewanie
Roztopiony brąz zostaje wlany do przestrzeni między formą i rdzeniem, w ten sposób powstaje pusta wewnątrz sekcja rzeźby. Proces ten nie zmienił się od tysięcy lat. Ostygnięcie brązu w sekcjach tak dużej rzeźby zajmuje około trzech godzin. Stygnięcie jest procesem bardziej złożonym niż mogłoby się wydawać, ponieważ brąz zmienia swoją postać z ciekłej w stałą. Powierzchnia ukończonej, zmontowanej rzeźby jest czysta i lśniąca.

(Dzięki uprzejmości LCR/Paul Day)

Patynowanie
Nowy, lśniący brąz pozostawiony na otwartym powietrzu, będzie reagował pod wpływem czynników atmosferycznych, tworząc ciemną patynę. Ponieważ brąz nie jest materiałem silnie reaktywnym, proces ten może trwać przez dziesięciolecia. Rzeźbiarze przyspieszają patynowanie przez ogrzewanie powierzchni i natryskiwanie rzeźby substancjami chemicznymi. Rzeźba jest pokryta patyną jeszcze przed jej dostarczeniem.

(Dzięki uprzejmości LCR/Paul Day)

Patynowana rzeźba przybywa na dworzec kolejowy St. Pancras. Stopy postaci ukazują pustą strukturę rzeźby. (Dzięki uprzejmości LCR/Paul Day)

W chwili dostarczenia na dworzec kolejowy St. Pancras powierzchnia rzeźby jest ciemno brązowa. Końcowym procesem jest woskowanie, które nada połyski i będzie chronić rzeźbę.

Nagrania wideo tych procesów są dostępne na stronie www.morrissinger.co.uk. Rzeźba Miejsce spotkań została odlana w odlewni brązu Morris Singer.

Pytania

1. Dlaczego rzeźba jest wewnątrz pusta?
2.
Dlaczego rzeźba była wstępnie patynowana?

Odpowiedzi

1. Dlaczego rzeźba jest wewnątrz pusta?

Rzeźba w postaci litej bryły byłaby bardzo ciężka, a zatem trudna do przewiezienia lub ustawienia. Odlanie nie byłoby możliwe ze względu na ciśnienie w formie i wewnętrzne naprężenia w czasie stygnięcia. Mogłaby także być strukturalnie niestabilna.

2. Dlaczego rzeźba była wstępnie patynowana?

Naturalne patynowanie brązu trwa dziesięciolecia, ponieważ jego reaktywność jest niska. Patyna może także ulegać zmianom, co dla artysty może być niepożądane. Wstępne patynowanie nadaje jednolitą barwę dzięki różnorodnym tlenkom i solom, które są chemicznie stabilne. Wosk nadaje połysk i chroni rzeźbę przed oddziaływaniem miejskich zanieczyszczeń.

Roztapianie brązu w tyglu odlewniczym (Dzięki uprzejmości principlearttalk.com)