Металл и пламя. Древнее искусство

«Золотое» начало древней сварки. Загадка древнеримского бронзового литья. Серебро требует нагрева. Рождение железа. Пайка-младшая сестра сварки. Утерянные секреты древней технологии. В зеркале мифа о Гефесте. Культ кузнеца и железа. Сварка разнородных металлов — приоритет древних оружейников. Энергия воды — на обработку металлов. Сварные пушки против хана Тохтамыша. Кастледергский котел из бронзового века. Камни скрепляют свинцом. Промышленное развитие требует новых способов соединений. Царь-кузнец. Крупнейшие металлоконструкции — с помощью клепки.

Металл и пламя. Древнее искусство.
 
 
Из недр первого по времени века цивилизации (по принятой терминологии — каменного) берут начало последующие достижения человечества, в том числе и в области сварочной технологии. Еще в каменном веке каменным орудием (попросту — камнем подходящей формы) из самородков золота, серебра, меди можно было отковать пластинки, острые лезвия, скребки.
 
Тем же технологическим приемом соединяли вместе и несколько кусков металла, например тогда, когда требовалось увеличить размер изделия. А это уже был один из видов сварки — сварка пластичных металлов в холодном состоянии путем приложения деформирующих усилий. Способ холодной сварки совершенствуется до сих пор и находит эффективное применение в наше время для соединения медных и алюминиевых проводов, оболочек кабелей связи и т. п.
 
А в те далекие времена этот способ особенно пригодился для работы над золотом — металлом, обладающим хорошей пластичностью и имеющим тонкую оксидную пленку. Нанося удары по сложенным вместе кускам золота, удавалось добиться их прочного соединения. В Национальном музее в Дублине хранится золотая коробка, изготовленная в эпоху поздней бронзы, стенки и днище которой «скованы» герметичным швом.
 
За несколько тысячелетий до нашей эры некоторые племена уже умели добывать из руды медь и свинец. Но сложной техникой литья они еще не овладели, и, чтобы изготовить мало-мальски крупное изделие, им приходилось прибегать к сварке отдельных холодных или подогретых кусков металла. Подогрев металла до пластического состояния облегчал схватывание, а процесс соединения напоминал ковку. Поэтому он и называется кузнечной сваркой. Таким способом делали медные шилья, долота, амулеты и нашивные бляшки искусники трипольских племен, обитавших на территории юго-западной Украины, Молдавии и Румынии в IV — VI тысячелетиях до н. э.
 
Появление нового материала — бронзы — заставило древних умельцев приняться за разработку новых методов сварки. Дело в том, что этот новый материал обладал несравненно лучшими эксплуатационными свойствами, чем исходные материалы – медь и олово, из которых выплавляли тогда бронзу. Особенно хороши у бронзы были твердость, прочность, сопротивление истиранию. Но природа любит противоречия или, говоря точнее, равновесие. Вот она и уравновесила свойства нового сплава, чем выше была его прочность, тем ниже пластичность.
 
Поэтому сварка методом пластической деформации, даже с подогревом, не давала требуемого качества соединения. Тогдашние потребители (а с их мнением в древности считались) часто браковали продукцию кузнецов-сварщиков. Вдобавок возросли и габариты изделий, труднее стало равномерно их нагревать. Умельцы тех же трипольских племен в III — II тысячелетиях до н. э. для соединения деталей применяли скручивание, фальцовку, паяние и склепывание. Все больше росла потребность в новых методах сварки.
 
При раскопках на землях бывшей Римской империи были обнаружены бронзовые сосуды. Почти цилиндрической формы, высотой 310 мм, они поразили специалистов необыкновенно тонкими стенками. Долгое время археологи считали, что сосуды эти цельнолитые. Смущало лишь то, что даже при современном уровне так уж и чрезвычайно трудно, невозможно отлить сосуд такой высоты с толщиной стенок 0,5 — 0,7 мм: жидкая бронза, заполняя узкую щель в форме, затвердеет гораздо раньше, чем дойдет до ее дна.
 
Тогда была выдвинута новая гипотеза: сосуды изготовлены из тонкого свернутого листа бронзы, кромки «которого сварены между собой (были в другие гипотезы, например об изготовлении сосудов методом центробежного литья или применении супертехнологии космическими пришельцами. Тщательными исследованиями удалась обнаружить на одном из экспонатов очень маленькое утолщение, проходившее по всей образующей цилиндра. Может быть это — остаток сварного шва.
 
Химический и спектральный анализ показали, что сосуд полностью изготовлен из оловянистой бронзы с примесью свинца, но… в месте предполагаемого шва соотношение этих компонентов немного отличается от пропорций в основном материале, причем эта разница чуть-чуть больше ошибки измерения. Окончательное слово сказали сварщики-металловеды: микроструктуры основного металла и места предполагаемого шва различны. Основной металл оказался мелкозернистым, его структура была измельчена в процессе проковки листа, утолщенный же участок имел типичную для сварного шва литую структуру.
 
Вероятно, древние металлурги-кузнецы не раз наблюдали, как перегретые капельки расплавленной бронзы, попадая на бронзовые пластины, иногда и примерзали намертво и портили изделие. Вот этим свойством — примерзать привариваться — воспользовался безвестный изобретатель литейной сварки.
 
Несколько тысяч лет тому назад в недрах медно-бронзового века с появлением металлурги зарождаются и другие методы получения соединений. В местах древних цивилизаций найдено множество сваренных золотых и бронзовых предметов быта. Особого искусства достигла сварка серебра. Были разработаны сложение технические приемы, в частности, нагрев до 500 С и поддержание этой температуры во время сварки. Судя по большим листам серебра (на которых сварные швы удалось обнаружить только с помощью рентгенографии), датируемым V — IVвв. до н. э., древние мастера прекрасно владели такой технологией сварки.
 
В начале железного века кузнецы уже умели делать оружие и предметы домашнею обихода из железа. При этом масса изделий намного превышала та количество металла, которое за одну плавку могли выдать металлурги. Значит, отдельные заготовки соединяли в монолит. Даже сам процесс получения железа-заготовки наполовину состоял из кузнечной сварки. делалось это в такой последовательности. Куски железной руды (оксиды и другие соединения железа) нагревали вместе с углем, в результате чего получали комки, в которых были перемешаны частицы железа, шлака и остатков угля.
 
Затем эти комки (крицы) проковывали в горячем состоянии. Частицы шлака и угля выдавливались, а отдельные частиц» железа соединялись между собой — сваривались, образуя плотный металл. Нагрев и ковку-сварку повторяли неоднократно, железо становилось чище и плотнее. Двум молотобойцам за рабочий день удавалось получить несколько килограммов железа. Труд был, конечно, не из легких, но зато очень нужный. Железо становилось поделочным материалом. Вез кузнечной сварки железный век начаться не мог. В то же время возникла и такая технология получения соединений, как пайка.
 
Рано или поздно древние ювелиры должны были обнаружить, что для соединения металлов и сплавов методом заливки можно применять такие сплавы, которые плавятся при меньшем нагреве, чем основной соединяемый металл. Например, стоило только в золото добавить медь или серебро, как образовался сплав с меньшей, чем у исходных «компонентов, температурой плавления. Спустя тысячи лет металловеды исследуют влияние составов сплавов на температуру плавления, начертят диаграммы состояний всевозможных комбинаций металлов и не металлов и, в частности, установят, что сплав 20% золота с 80% меди плавится при температуре 886 С (тогда как температуры плавления технически чистого золота 1064 ‘С, а меди — 1083 ‘С), сплав 70% серебра с 30% меди — при 780′С (температура плавления чистого серебра 961 ‘С).
 
Это свойство сплавов и была использовано для пайки между частями, которые нужно было соединить целое изделие, закладывали кусочки сплава-припоя и собранное таким образом изделие нагревали да температуры, достаточной для расплавления припоя, но не основного металла. Припой растекался по зазору, смачивая кромки, диффундировал в металл и после остывания схватывал кромки. Искусство пайки совершенствовалось методом проб и ошибок, появлялись новые припои, начали применять флюсы, снимающие, растворяющие и связывающие оксиды, которые мешали припою диффундировать.
 
Многие золотые украшения и предметы быта, найденные в скифских курганах, сделаны с помощью пайки. Своей поразительной красотой шедевры древнего искусства обязан не только таланту художников, но и мастерству умельцев, осуществивших микропайку деталей. Причем на таких изделиях невозможно даже заметить шов. Как и в странах Древнего Востока, в скифском государстве паяли твердыми тугоплавкими материалами: золотом, серебром, их сплавами с медью. А кузнецы аланских племен, владевшие технологией кузнечной сварки стали и железа, уже  в VII—Х вв.использовали для пайки деталей из бронзы, серебра и золота легкоплавкий свинцово-оловянистый припой.
 
О металлах и металлообработке в древние времена можно судить не только по археологическим находкам. Кое-что можно обнаружить в преданиях и мифах многих народов мира. Так, в апокрифической Книге Емоха (П век до н.э.) сказано:«Азазель (ангел — А. К.) научил людей делать мечи, ножки, щиты, панцири…». В еще более ранней книге Бытия — первой книге Библии — рассказывается об «отце» всех кузнецов Тувал-Каине. Он был ремесленником, искусным в обработке меди и железа.
 
Иногда археологам попадаются совершенно удивительные находки. Даже с помощью самых совершенных технологических приемов сейчас едва удается воспроизвести то, что было сделано в глубокой древности. Правда, современные сварщики могут делать не только все то, что делали их далекие коллеги, но и намного больше!
 
И все же трудно согласиться с тем, что в древние времена были известны технические средства, подобные тем, что разработаны только сейчас на основе самых последних научных достижений. Иные секреты остаются неразгаданными. Так, на Перуанском нагорье найдены украшения времен империи инков. Они отлиты из платины. Расплавить же такую массу платины (температура ее плавления 1730 ‘С) без современного оборудования, только теплотой сгорания угля или дров сейчас невозможно.
 
Пламя — материя осязаемая, и люди в древности владели этим источником теплоты не хуже, чем мы. Однако об электротехнологии еще каких-нибудь двести лет назад не мечтал даже самый большой мастер, серебряные изделия покрыты ровным тончайшим слоем золота. Гробница китайского полководца Чжоу Чжу, умершего III веке, покрыта орнаментом из алюминиймедномагниевого сплава. Со всем нашим арсеналом научно-технических средств, идей и разработок не могли бы ни напылить тонким своем, ни наплавить алюминиевый сплав, не используя для этого электроэнергию.
 
Правда, ученый никогда не должен обольщаться мыслью о том, что он «выбранный путь единственно верный. Возможно, что тонкий и прочный слой золота шумеры наносили без помощи гальваностегии, а алюминий и магний получали без помощи электролита способами, которые современная цивилизация еще не открыла. Возможно, в развалинах древнего города селенния (в Передней Азии) были обнаружены гальванические элементы многотысячелетней давности. 
 
Химический и спектральный анализ показали, что сосуд полностью изготовлен из оловянистой бронзы с примесью свинца, но… в месте предполагаемого шва соотношение этих компонентов немного отличается от пропорций в основном материале, причем эта разница чуть-чуть больше ошибки измерения. Окончательное слово сказали сварщики-металловеды: микроструктуры основного металла и места предполагаемого шва различны. Основной металл оказался мелкозернистым, его структура была измельчена в процессе проковки листа, утолщенный же участок имел типичную для сварного шва литую структуру.
 
Вероятно, древние металлурги-кузнецы не раз наблюдали, как перегретые капельки расплавленной бронзы, попадая на бронзовые пластины, иногда и примерзали намертво и портили изделие. Вот этим свойством — примерзать привариваться — воспользовался безвестный изобретатель литейной сварки.
 
Несколько тысяч лет тому назад в недрах медно-бронзового века с появлением металлурги зарождаются и другие методы получения соединений. В местах древних цивилизаций найдено множество сваренных золотых и бронзовых предметов быта. Особого искусства достигла сварка серебра. Были разработаны сложение технические приемы, в частности, нагрев до 500 С и поддержание этой температуры во время сварки. Судя по большим листам серебра (на которых сварные швы удалось обнаружить только с помощью рентгенографии), датируемым V — IVвв. до н. э., древние мастера прекрасно владели такой технологией сварки.
 
В начале железного века кузнецы уже умели делать оружие и предметы домашнею обихода из железа. При этом масса изделий намного превышала та количество металла, которое за одну плавку могли выдать металлурги. Значит, отдельные заготовки соединяли в монолит. Даже сам процесс получения железа-заготовки наполовину состоял из кузнечной сварки. делалось это в такой последовательности. Куски железной руды (оксиды и другие соединения железа) нагревали вместе с углем, в результате чего получали комки, в которых были перемешаны частицы железа, шлака и остатков угля.
 
Затем эти комки (крицы) проковывали в горячем состоянии. Частицы шлака и угля выдавливались, а отдельные частиц» железа соединялись между собой — сваривались, образуя плотный металл. Нагрев и ковку-сварку повторяли неоднократно, железо становилось чище и плотнее. Двум молотобойцам за рабочий день удавалось получить несколько килограммов железа. Труд был, конечно, не из легких, но зато очень нужный. Железо становилось поделочным материалом. Вез кузнечной сварки железный век начаться не мог. В то же время возникла и такая технология получения соединений, как пайка.
 
Рано или поздно древние ювелиры должны были обнаружить, что для соединения металлов и сплавов методом заливки можно применять такие сплавы, которые плавятся при меньшем нагреве, чем основной соединяемый металл. Например, стоило только в золото добавить медь или серебро, как образовался сплав с меньшей, чем у исходных «компонентов, температурой плавления. Спустя тысячи лет металловеды исследуют влияние составов сплавов на температуру плавления, начертят диаграммы состояний всевозможных комбинаций металлов и не металлов и, в частности, установят, что сплав 20% золота с 80% меди плавится при температуре 886 С (тогда как температуры плавления технически чистого золота 1064 ‘С, а меди — 1083 ‘С), сплав 70% серебра с 30% меди — при 780′С (температура плавления чистого серебра 961 ‘С).
 
Это свойство сплавов и была использовано для пайки между частями, которые нужно было соединить целое изделие, закладывали кусочки сплава-припоя и собранное таким образом изделие нагревали да температуры, достаточной для расплавления припоя, но не основного металла. Припой растекался по зазору, смачивая кромки, диффундировал в металл и после остывания схватывал кромки. Искусство пайки совершенствовалось методом проб и ошибок, появлялись новые припои, начали применять флюсы, снимающие, растворяющие и связывающие оксиды, которые мешали припою диффундировать.
 
Многие золотые украшения и предметы быта, найденные в скифских курганах, сделаны с помощью пайки. Своей поразительной красотой шедевры древнего искусства обязан не только таланту художников, но и мастерству умельцев, осуществивших микропайку деталей. Причем на таких изделиях невозможно даже заметить шов. Как и в странах Древнего Востока, в скифском государстве паяли твердыми тугоплавкими материалами: золотом, серебром, их сплавами с медью. А кузнецы аланских племен, владевшие технологией кузнечной сварки стали и железа, уже  в VII—Х вв.использовали для пайки деталей из бронзы, серебра и золота легкоплавкий свинцово-оловянистый припой.
 
О металлах и металлообработке в древние времена можно судить не только по археологическим находкам. Кое-что можно обнаружить в преданиях и мифах многих народов мира. Так, в апокрифической Книге Емоха (П век до н.э.) сказано:«Азазель (ангел — А. К.) научил людей делать мечи, ножки, щиты, панцири…». В еще более ранней книге Бытия — первой книге Библии — рассказывается об «отце» всех кузнецов Тувал-Каине. Он был ремесленником, искусным в обработке меди и железа.
 
Иногда археологам попадаются совершенно удивительные находки. Даже с помощью самых совершенных технологических приемов сейчас едва удается воспроизвести то, что было сделано в глубокой древности. Правда, современные сварщики могут делать не только все то, что делали их далекие коллеги, но и намного больше!
 
И все же трудно согласиться с тем, что в древние времена были известны технические средства, подобные тем, что разработаны только сейчас на основе самых последних научных достижений. Иные секреты остаются неразгаданными. Так, на Перуанском нагорье найдены украшения времен империи инков. Они отлиты из платины. Расплавить же такую массу платины (температура ее плавления 1730 ‘С) без современного оборудования, только теплотой сгорания угля или дров сейчас невозможно.
 
Пламя — материя осязаемая, и люди в древности владели этим источником теплоты не хуже, чем мы. Однако об электротехнологии еще каких-нибудь двести лет назад не мечтал даже самый большой мастер, серебряные изделия покрыты ровным тончайшим слоем золота. Гробница китайского полководца Чжоу Чжу, умершего III веке, покрыта орнаментом из алюминиймедномагниевого сплава. Со всем нашим арсеналом научно-технических средств, идей и разработок не могли бы ни напылить тонким своем, ни наплавить алюминиевый сплав, не используя для этого электроэнергию.
 
Правда, ученый никогда не должен обольщаться мыслью о том, что он «выбранный путь единственно верный. Возможно, что тонкий и прочный слой золота шумеры наносили без помощи гальваностегии, а алюминий и магний получали без помощи электролита способами, которые современная цивилизация еще не открыла. Возможно, в развалинах древнего города селенния (в Передней Азии) были обнаружены гальванические элементы многотысячелетней давности. После ремонта они дали электрический ток.
 

Рекомендуем почитать!

darit-tsvety
Что означает число цветов и цветков в букете?   При...ДАЛЕЕ .....447
skolko-stoit-samoe-dorogoe-ozherele-v-mire
«Несравненное» - название самого дорогого ожерелья....ДАЛЕЕ .....1236
kak-bystro-vyuchit-anglijskij-yazyk
Изучаем английский просто и...ДАЛЕЕ .....931
kto-takie-byuti-blogery
Часто в интернете появляются новые слова и словосочетания....ДАЛЕЕ .....1021
prazdnovanie-ivana-kupaly-yarkij-letnij-ritual-aktualnyj-po-sej-den
При безграничном разнообразии праздников одновременно радует...ДАЛЕЕ .....603
kupola-izobretenie-parashyuta
Изобретение настоящего парашюта приписывают Котельникову. На...ДАЛЕЕ .....1022
obshchaya-kharakteristika-fermentov
Катализ повсеместно распространен в биохимии; весь...ДАЛЕЕ .....523
ozero-vostok-ost-chto-nakhoditsya-v-antarktide-yavlyaetsya-sterilno-chistym
Исследованием озера в Антарктиде занимается работник...ДАЛЕЕ .....944
Яндекс.Метрика