69. Колокольный металл (394 стр. – 397 стр.)
Бросив взгляд на историю колоколов, небезынтересно будет познакомиться и с отливкой их.
Как уже было сказано выше, главное достоинство всякого колокола – его благозвучность, но отлить колокол в требуемый тон и нужного веса не так легко, хотя и существуют различные правила постройки колоколов, но все же даже и опытному мастеру не всегда удается вполне удовлетворить всем требованиям. Многое зависит здесь и от состава металла. Мастеру очень часто предъявляются требования, чтобы с наименьшим количеством металла достичь нужного тона колокола, благозвучности и его прочности.
Как известно, для отливки идет сплав из меди и олова в определенной пропорции, т.е. бронза, которую называют и «колокольная бронза», и «колокольный металл». Неправильность в составе ведет иногда к быстрой порче колокола, т.е. колокол разбивается. Впрочем, часто колокола разбиваются и по другим причинам, как, например, от низко спустившегося языка или от излишнего усердия звонаря, желающего посильнее выколотить звук.
Колокольный сплав должен быть составлен таким образом, чтобы вместе с приятным звуком соединял достаточную жесткость и крепость. Обыкновенно для сплава берут 80 частей меди и 20 частей олова, хотя эти цифры часто колеблются, смотря по чистоте металлов.
Ходящий в народе взгляд, будто бы примесь серебра улучшает звук, совершенно ошибочен. Известные по своему приятному звуку колокола, в которых предполагалось значительное количество серебра, не дали при химическом анализе ни малейших следов серебра. Так, например, знаменитый колокол «Roneni», который, как предполагали, должен содержать золото и серебро, дал при анализе следующие результаты: меди – 71 %, олова – 26%, железа – 1,2%, цинка – 1,2%.
В Руане также находится колокол, долгое время считавшийся серебряным.
Жирарден, анализировавший его, говорит, что присутствие в больших колоколах драгоценного металла сомнительно. Он думает, что литейщики вместо того, чтобы бросать приносимые им драгоценные металлы в тигли, заставляли жертвователей бросать их прямо в огонь. «Благодаря этому серебряная масса вместо того, чтобы быть прибавленной к бронзе, оставалась в золе, откуда литейщики и вытаскивали ее, как только церемония кончалась и мастерская пусте- ла» 1).
Народная молва о прибавлении серебра к колоколу имеет свою историю. В старину, церкви, нуждавшиеся в колоколах, отправляли особых сборщиков на телегах, переезжавших из села в село, и остановившись на торговой площади, сборщик звонил и собирал мирские гроши и серебряные рубли от щедрых жертвователей, чтобы колокол был звонче и лучше. Обычай этот сохранился в некоторых губерниях Поволжья.
Кроме того, хороший колокольный металл имеет в изломе серебристый блеск, что также давало повод думать, что в колокол было вплавлено серебро.
Случается, что крестьяне, доставив на колокололитейный завод разбитый колокол и предполагая в нем серебро, просят перелить, а новый не покупают.
Медь для литья колоколов должна быть чистая без каких-либо примесей, тогда легче сделать колокол благозвучным, легче рассчитать правильное соотношение меди с оловом. В обществе наилучшая медь для отливки считается демидовская и заказчики охотно переплачивают лишнее лишь бы иметь колокол из демидовской меди. Медь эта наиболее чистая из всех сортов встречающейся русской меди. Появившаяся в последнее время электролитическая медь по своей чистоте выше, но литейные мастера, не имея с ней опыта, все же предпочитают первую.
Сам металл имеет характерный красный цвет, плавится при температуре 1084°Ц; расплавленная медь жидка и обладает цветом морской воды. При температуре вольтовой дуги, медь летит и окисляясь, дает зеленоватое пламя.
Второй металл для сплава бронзы это олово; белый довольно мягкий с серебристым блеском, имеет кристаллическое сложение и плавится при 228°Ц. Накаленный на воздухе он сгорает ярким белым цветом. Сплавленная вместе медь с оловом, в известной пропорции, дает бронзу. Оба мягкие металла в сплаве делаются твердыми и цвет меди от олова резко изменяется. Цвет сплава в изломе серовато стальной, вид однородный, плотно-мелкозернистый. Неоднородность вида показывает нехорошее перемешивание сплава.
Точка плавления колокольной бронзы около 880°Ц. Бронза при переплавке делается хуже. Она становится густой и ее хрупкость растет с каждой переливкой; это объясняется поглощением сплавом кислорода и переходом при этом металлического олова в оловянную кислоту. Исправление сплава возможно прибавлением к сплаву фосфора, который расплавляясь совместно с бронзой, как бы растворяется в ней и восстанавливает оловянную кислоту.
Были произведены опыты со сплавом, содержащим 9,6% олова и после каждой переплавки % содержания олова падал почти на 1 %.
Жидкий сплав, переходя из расплавленного состояния в твердое, распадается на составные части; явление это называется ликвацией и степень ее зависит от того, насколько сплав был нагрет перед выливанием в форму и насколько быстро он охладился. Для колокольного сплава желательно относительно быстрое охлаждение, чтобы в середине отливки не появились белые пятна, представляющие собой сплав меди с большим содержанием олова.
Точно также в нижней части колокола, меди замечается больше, чем в верхней. Анализ одного старого колокола показал, что взяв три пробы из разных мест колокола: верха, середины и ударной части, получили разные составные части: олово и свинец как легкоплавкие собрались вверху колокола.
На поверхности колокола наблюдается выделение тонкого слоя сплава с большим содержанием олова.
Найденное практикой наилучшее отношение меди к олову в колокольном сплаве, вполне совпало с лабораторными опытами определения свойств бронзы в зависимости от содержания олова и меди.
Диаграмма подобного исследования показала, что наилучшая совместимость свойств бронзы для колокола как-то, ковкость, твердость и вязкость имеются в сплаве меди с оловом при содержании олова около 20%.
Бронза при нагревании расширяется, а при охлаждении сильно сжимается, отчего и получается на поверхности нечистая отливка. Коэффициент осадки для бронзы равен 1/65; знание его для литейщика необходимо, чтобы рассчитать правильно размеры модели.
Колокольная бронза на воздухе покрывается зеленым основным углекислым порошком меди – патиной, слой этот и предохраняет металл от дальнейшего влияния атмосферы.
Обыкновенно для продажи не на заказ колокола изготовляются не из новых металлов. Отливают их из старых, бывших в употреблении металлов и часто анализ показывает в колокольном сплаве присутствие посторонних металлов, вредных для качества колокола.
Вредными примесями к сплаву являются цинк, свинец и железо. В небольшом количестве цинк допустим, хотя дает хрупкость колоколу и резкий звук. Свинец же и железо совсем не желательны для колокола, – свинец понижает звонкость и твердость сплава.
Чем чище олово и медь, тем лучше выходит звук.
Хороший колокольный сплав имеет мелкозернистый излом, большие же кристаллы излома указывают на недостаток олова, а чуть заметные кристаллы – излишек олова.
Избыток олова делает колокол очень хрупким, но с более приятным звуком, а малое количество олова дает противоположные результаты.