TRA DUE FUOCHI

Accademia di Belle Arti di Carrara diploma accademico di II livello

Corso di Scultura Prof. Pier Giorgio Balocchi

Tesi di Specializzazione in Tecniche di Fonderia Artistica

TRA DUE FUOCHI Tra tradizione e sperimentazione, nuove opportunità per l'artista e per la didattica

Tesi di Elena Rondini Relatore prof. Andrea Barsi Co-relatrice Prof.ssa Luisa Fucito

a.a. 2014/2015

Da “De Re Metallica”, Georg Agricola, 1556

Il lavoro manuale deve diventare il valore supremo, non certo per il suo rapporto con ciò che produce, bensì per il suo rapporto con l'uomo che lo esegue; non deve essere oggetto di onori o di ricompense, bensì costituire per ogni essere umano ciò di cui ha bisogno nel modo più essenziale affinché la sua vita assuma per se stessa un senso e un valore ai suoi propri occhi. Simone Weil

INDICE INDICE

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INTRODUZIONE

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CAPITOLO 1 - Le Tecniche

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1.1 Luto o Guscio Ceramico? 1.2 La cera persa

CAPITOLO 2 - Da dove si comincia? 2.1 Caratteristiche del guscio ceramico 2.2 La formatura 2.3 Le cere 2.4 Tirare una copia da calco

CAPITOLO 3 – Il guscio ceramico 3.1 Preparazione della cera 3.2 Sgrassatura delle cere 3.3 Lo stucco 3.4 Il problema della texture e dello scassettamento 3.5 I primi bagni 3.6 Materiali e fattori di rischio

CAPITOLO 4 – Il decero 4.1 I problemi del decero 4.2 Soluzione industriale 4.3 Escamotage 4.5 Shock termico 4.6 Sperimentazione di Tesi:La scoperta dell'acqua calda 4.7 La cottura del refrattario 4.8 Stuccatura del refrattario e ultimi bagni 4.9 Preparazione del Crogiolo Fisso

CAPITOLO 5 – La fusione 5.1 Fusione a guscio ceramico 5.2 Fusione col metodo della Microfusione 5.3 Fusione a Crogiolo Fisso 5.4 Forni e bruciatori 5.5 Fusione a guscio ceramico 5.6 Crogiolo Fisso e sfiato-spia

CAPITOLO 6 – Conclusioni 6.1 Analogie

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Glossario

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Bibliografia

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INTRODUZIONE Non ho altra conoscenza che quella che mi sono guadagnata attraverso i miei stessi occhi. Biringuccio1, Venezia, 1559 Alla radice dello sviluppo di questa tesi ci sono alcune motivazioni, tra cui la ricerca e la sperimentazione, si rilevano chiaramente dalla precedente citazione, tratta da De la Pirotechnia2, il più testo completo sulla tecnologia dei metalli dell'antichità 3. Si considera la sperimentazione come il percorso per la scoperta, il recupero e la messa a punto delle tecniche artistiche. In queste condizioni il fatto di vedere coi propri occhi, studiare, provare, sviluppare varianti, metterle alla prova, è l'unico modo per riuscire a conseguire il tipo di tecnica che si ricerca per ottenere i migliori risultati nel modo specifico utile all'artista. Non è detto infatti che lo scopo dell'utilizzo di una stessa tecnica sia lo stesso per ogni artista, e la sua conoscenza approfondita permette di coniugarla secondo le specifiche necessità. Nel caso presente, l'obiettivo è quello di semplificare la tecnica senza condizionarne i risultati. In tutte le epoche tra le le tante diverse tecniche dei metalli4 gli artisti hanno preferito la fusione a cera persa5 che permette di realizzare opere complesse con libertà di formato e di modellato. Nata con l'età del Bronzo, la cera persa non è sempre rimasta la stessa, nel tempo e nei diversi continenti si è sviluppata in modi differenti. I primi refrattari utilizzati per 1

The Pirotechnia of Vannoccio Biringuccio, Translated by Cyril Stanley Smith and Martha Teach Gnudi, op.cit.

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De la Pirotechnia di Vannoccio Biringuccio del 1540 è il trattato più rappresentativo nelle tecniche di fusione del bronzo sviluppate in Italia, degno di reggere il confronto con il know-how più avanzato dell'epoca rappresentato dal De re metallica di Georg Bauer (latinizzato Georgius Agricola). Il manuale di Biringuccio più di ogni altro rifletteva la complessità e i progressi raggiunti nelle tecniche di fusione, le quali andavano ad incrociarsi ad altre lavorazioni, apparentemente molto lontane, quali erano i filati d'oro ed argento, alla chimica dei metalli per la ceramica, alle tecniche estrattive dei metalli ecc.

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Vannoccio Biringuccio (Siena, 1480 – 1539?) è stato un maestro artigiano nella fusione e nella metallurgia del XV e XVI secolo. Studioso e meccanico, viaggiò in Italia e in Germania, esercitando l'arte di fonditore e di tecnico minerario. Per la repubblica di Firenze fuse il famoso cannone Liofante, poi divenne maestro della fonderia apostolica e dell'artiglieria papale.

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Forgia, pressaggio, sbalzo e cesello, metal-joining, fusione a staffa (verde, a secco, catalizzate), die casting (pressofusione, fusione “a guscio”), floor casting (fusione a terra), le varie tecniche di fusione a cera persa eccetera.

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Tutto il vocabolario tecnico è sviluppato nel glossario in appendice

contenere questo tipo di fusioni erano in materiali ceramici, fu probabilmente in epoca romana imperiale6 che, per aumentare e velocizzare la produzione, si mise a punto un refrattario a base di gesso, il “luto” o “loto” 7 della tecnica all'italiana ancora oggi utilizzatissimo nelle fonderie artistiche. Attualmente in Africa e in America Latina si fonde con refrattari a base ceramica. Sono state le continue sperimentazioni degli artisti nella seconda metà del XX secolo che hanno portato all'utilizzo di materiali tecnologici a base ceramica per la fonderia artistica. Le nuove tecniche cosiddette a guscio ceramico, in particolare quelle qui sperimentate che uniscono il crogiolo alla forma8, possono essere considerate un ponte tra la tradizione più antica9 e la più moderna innovazione data dai materiali. Nella storia delle tecniche artistiche spesso l'impossibilità di reperire un materiale ha spinto a trovare soluzioni tecniche innovative, in altri casi sono stati gli eventi storici che hanno portato ad una rottura con la cultura precedente 10 che hanno spinto a ricominciare da zero a cercare di sviluppare soluzioni innovative o a recuperare quanto ormai caduto nell'oblio. La storia delle tecniche procede anche per passi indietro verso la tradizione, oltre che per balzi in avanti tecnologici. Un esempio illuminante è quello dell'antichissima tecnica orafa della granulazione11. Conosciuta e diffusa in tutto il Mediterraneo dal II millennio a.C. si è persa del tutto col crollo dell'Impero Romano. All'inizio del XX secolo degli orafi inglesi la riscoprirono sperimentandola e facendone uso nella loro produzione, brevettando pezzi creati con la tecnica ritrovata12. 6

É probabile che risalga a quell'epoca tutta al tecnologia della fusione all'italiana come si è protratta fino alla metà del XX secolo senza cambiamenti sostanziali: calchi in gelatina, cera persa, refrattario in gesso e cocciopesto. Steve Hurst Metal Casting, Intermediate Technology Publications (p.67)

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Per tutti i termini tecnici si veda il glossario in conclusione al testo

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“Nonostante delle differenze nel processo [di fusione] siano state trovate in molti paesi visitati dall'autore, il processo generale [è di fusione diretta su base ceramica tradizionale]... Un altro metodo [tipico nel terzo mondo] è di realizzare un crogiolo individuale che è unito direttamente a una forma unica.” Wilbur Feinberg Lost-wax casting, 1983, Pratical Action Publishing

9

“Inizialmente [nell'antica Cina] la fusione del bronzo con tecnica diretta era un'estensione della tecnologia ceramica” Behzad Bavarian , Lisa Reiner Piece Mold, Lost Wax & Composite Casting Techniques of the Chinese Bronze Age, 2006

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Un esempio è quello della caduta dell'Impero Romano e delle sue infrastrutture, che portò al declino delle tecniche artigianali ed artistiche e alla totale perdita di moltissime tecnologie. Queste poi nei secoli sono state lentamente recuperate o ricreate ex novo.

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I più antichi esempi di oreficeria granulata risalgono alla metà del III millennio a.C. e vengono dalle tombe reali di Ur in Mesopotamia

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G. Nestler – E. Formigli Granulazione etrusca, un’antica arte orafa, Nuova immagine ed. Siena, 1994

È di determinante utilità per l'artista essere in grado di padroneggiare la tecnica. Proprio riguardo alle tecniche di fonderia si può ricordare l'episodio del concorso per le porte del battistero di Firenze del 1401, indetto dai mercanti dell’Arte di Calimala. La più potente corporazione della città dopo aver cominciato l'impresa con Nicola Pisano nel secolo precedente, già nel 1330 aveva lasciato in sospeso il progetto di decorazione delle Porte del Battistero a causa della crisi di metà secolo. L'evento fu tanto importante da essere considerato il primo momento del Rinascimento. Il concorso venne vinto da Ghiberti, ma di stretta misura. Eppure la formella del Brunelleschi aveva uno stile più innovativo e ricco, mentre quella del Ghiberti una composizione più tradizionale e scarna, con stilemi ancora gotici. Ma la proposta del Ghiberti era inarrivabile tecnicamente: con una fusione a cera persa il suo Sacrificio

Img. 1: L. Ghiberti, Il Sacrificio di Isacco, 1401 Museo del Bargello, Firenze

Img. 2: F. Brunelleschi, Il Sacrificio di Isacco, 1401, Museo del Bargello, Firenze

di Isacco pesava solo 7,5 kg, contro i 25 kg della formella del Brunelleschi, fusa in tre getti a staffa come la tecnologia dell'epoca in quella parte del mondo permetteva 13. La proposta del Ghiberti in quel momento storico era tecnicamente avanzata e 13

Nonostante la cera persa sia una tecnica antichissima, dopo il crollo dell'Impero Romano in occidente se ne era persa la conoscenza. Era però sopravvissuta in Oriente. Per le prime decorazioni del Battistero di Firenze, opera di Andrea Pisano del 1329, bisognò far arrivare da Venezia il fonditore Leonardo D'Avanzo. S. Rinaldi Storia tecnica dell'arte, 2011, Ed. Carocci.

vantaggiosa per la committenza14: non solo i portali avrebbero avuto un peso molto minore, ma c'era un risparmio significativo per i committenti rispetto alla ripartizione dei costi dell'epoca: basti considerare che al concorso parteciparono i migliori artisti plastici dell'epoca15 e che delle loro prove non ci rimane nulla, perché tutte vennero subito rifuse per approfittare del bronzo per la realizzazione dello stesso portale. Un risparmio di materiale e di numero di fusioni, quindi di mano d'opera, era cruciale. Questo ci dice anche quanto sul piano estetico sia realmente stata apprezzata e considerata importante la formella di Brunelleschi, arrivata integra fino ai giorni nostri. Alla base di questa ricerca quindi si considera di fondamentale importanza per l'Artista la conoscenza in prima persona delle tecniche artistiche che rientrano nella sua attività, dalle più semplici alle più complesse, e di essere in grado di padroneggiarle anche considerando la possibilità di collaborare con artigiani artistici per le proprie creazioni. In un'epoca post-moderna in cui le abilità tecniche dell'artista sono considerate spesso una capacità controproducente, ogni persona può commissionare un manufatto da un'impresa artigianale e firmarla come autore, ignorandone del tutto la tecnica, presentandola in ambito artistico professionale senza incorrere nel ridicolo. Eppure una parte della critica si sta ricredendo rispetto al profilo dell'artista copywriter, e negli ultimi anni torna ad interessarsi anche alla pratica dell'arte ed agli artisti che si compromettono col “fare”, e meglio, col “saper fare”. L'Accademia di Carrara risulta attiva proprio nella tutela della figura dell'artista intesa come intellettuale e creatore: non solo artigiano, non solo intellettuale, ma qualcosa di diverso e complesso. In questa tesi si è voluto ricercare, sviluppare e mettere a punto tecniche di fusione a guscio ceramico che possano rappresentare una valida alternativa individuale ed economica alle fonderie professionali per l'artista e per lo studente di Belle Arti. Si vuole chiarire che lo scopo dello sviluppo di questi sistemi, nella presente ricerca così come nell'autore principale a cui si fa riferimento, il prof. J.C. Albaladejo, non coincide con quelli della fonderia artistica professionale e commerciale. Piuttosto è orientato verso tecniche e materiali che rendano possibile praticare la fonderia artistica nello studio dello scultore o in ambienti didattici, volendo superare un mito 14

"[l'opera del Ghiberti] era in tutte le sue parti perfettissima et era finita con tanta diligenza, che pareva fatta non di getto e rinetto con ferri, ma col fiato". Vasari, Le Vite

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Jacopo della Quercia, Francesco di Valdambrino, Niccolò di Piero Lamberti, Simone da Colle Val d’Elsa, Niccolò di Arezzo

secolare di inconvenienti, difficoltà e costi insuperabili. Concludendo, la ragione specifica che muove in questo tipo di ricerca può venir chiarita nuovamente dalle parole dell'autore cinquecentesco: Il fonditore è sempre come uno spazzacamino, coperto di carbone e disgustoso fumo fuligginoso, i suoi vestiti polverosi e mezzi bruciati dal fuoco, le mani e la faccia ingessati di molle terra motosa. A questo va aggiunto il fatto che per il suo lavoro è richiesta una forzatura violenta e continua di tutta la fatica umana, che porta molto danno al suo corpo e comporta molti rischi specifici alla sua vita. Inoltre quest'arte tiene la mente dell'artefice in sospeso e nel timore riguardo alla sua riuscita e mantiene lo spirito disturbato e quasi continuamente ansioso. Per questa ragione sono chiamati fanatici e disprezzati come pazzi. Ma, nonostante tutto questo, è un'arte razionale e vantaggiosa, in gran parte dilettevole.16

Img. 3: L'estrazione dei metalli, De Re Metallica, G.Agricola

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The Pirotechnia of Vannoccio Biringuccio, op.cit.

CAPITOLO 1 Le Tecniche 1.1 Loto o Guscio Ceramico? Esistono varie tecniche di fonderia artistica che permettono di ottenere opere in bronzo di ogni forma e dimensione. Queste sono più o meno complesse ed ognuna è particolarmente adatta ad un certo tipo di scultura. Le fonderie artistiche più grandi sono attrezzate per diverse tecniche di fusione diretta e indiretta: l'esperto fonditore avendo a disposizione laboratori attrezzati, maestranze preparate e scelta di materiali, può decidere se sia più utile fondere un pezzo a staffa oppure a cera persa, se a guscio ceramico oppure col metodo rinascimentale “in loto”, o anche, utilizzare una tecnica mista17, secondo convenienza. Tutt'altro discorso possiamo fare per il singolo artista, lo studente di Accademia, o per l'artigiano 18 che abbiano il desiderio di fondere autonomamente un pezzo di piccole o medie dimensioni, con attrezzature e spazi limitati, e magari in economia di materiali. Per questa ragione in queste pagine non c'è la volontà di trattare le tante tecniche più utilizzate, ma si presentano alcuni metodi molto specifici, messi a punto dall'autrice a partire dalle numerose esperienze in diverse fonderie e laboratori, traendo informazioni dai testi in bibliografia, verificati sperimentando personalmente. Si tratta di tecniche che utilizzano i materiali per la fusione a guscio ceramico e, con le sue varianti di Microfusione e Crogiolo Fisso, rendono possibile fondere autonomamente con mezzi limitati pezzi dall'oreficeria fino al medio formato. Già dagli anni '60 alcuni artisti “pionieri” 19 in Inghilterra avevano cominciato ad utilizzare i materiali della fonderia industriale per provare a fondere a cera persa in modo facilitato con refrattario ceramico (molochite, zirconio, allumina o mullite). Negli anni a seguire molti artisti ed alcuni artigiani hanno sviluppato questa tecnica più o meno autonomamente, creando scambio e innovazione. Oggi, nelle sue molte

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Ad esempio forma in guscio ceramico con anima in loto.

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Ovviamente non parliamo di artigiani fonditori, ma di artigiani artistici di altro tipo (cuoio, legno, oreficeria, etc) che si trovino a voler fondere i propri pezzi autonomamente, ad esempio per integrarli nei loro manufatti (fibbie, bigiotteria, trofei, maniglie, etc).

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È da notare che sono stati degli artisti e non artigiani fonditori a sviluppare queste tecniche, proprio perché è prerogativa degli artisti la sperimentazione, così quanto è prerogativa dell'artigiano il perpetrare la tecnica conosciuta e, al limite, approfondirla.

varianti, questo tipo di tecnica viene utilizzata in forma standardizzata 20 in ottime fonderie professionali, in laboratori privati, sia artistici che artigianali, nelle fonderie di alcune Accademie di Belle Arti in Europa e Stati Uniti. Si possono utilizzare altre tecniche per il backyard casting, e infatti esistono innumerevoli pubblicazioni sul tema. Eppure la tecnica sperimentale qui presentata ha i notevoli vantaggi rispetto, ad esempio, alla fusione a staffa o all'italiana, di rendere possibile fondere una scultura ad una sola persona senza la necessità di maestranze, di eliminare grossa parte dei pericoli legati a questa disciplina, di avere grande versatilità ed una certa economicità. I costi ridotti della tecnica sono dovuti soprattutto alla limitata ed economica attrezzatura, alla leggerezza e resistenza delle forme per la colata, e soprattutto alla possibilità di fondere uno o più pezzi separatamente, senza cambiare sostanzialmente il costo del manufatto, per il costo del decero e cottura dello stampo, come vedremo avanti. Questo a regime rende la tecnica più economica in particolar modo per fusioni saltuarie, quali sono quelle dell'artista non fonditore. Le tecniche a cera persa rispetto alle diverse esigenze: Studio dell'artista

Didattica

Grandeproduz. artistica

Produzione artistica artigianale

Produzione industriale

Fusione all'italiana

*** Necessità di maestranze addestrate, necessità di fondere molti pezzi insieme per ammortizzare i costi, necessità di spazi notevoli per cuocere i loti

*** Necessità di maestranze addestrate, pericolosità al momento della colata, possibilità di fare pochi fusioni all'anno per i costi, necessità di spazi adeguati

***** Adeguato

***** Adeguato, necessita di maestranze addestrate

**

Guscio Ceramico standardizzato o industriale

* Inadeguato: strutture molto costose e necessità di maestranze specializzate

* Inadeguato: strutture molto costose e necessità di maestranze specializzate

***** Adeguato se messo a punto per le specifiche necessità dell'arte

*** ***** Necessità di conoscere a Adeguato fondo il sistema che va messo a punto per l'arte, altrimenti strutture costose, necessità di maestranze specializzate

Crogiolo Fisso; Microfusione a Crogiolo Integrato; decero ad acqua

***** Drastica diminuzione dei rischi sul lavoro, si può fondere un solo pezzo senza aumentare i costi, si possono recuperare forme fallate, si può fondere senza maestranze, con spazi molto ridotti

***** * Drastica diminuzione dei rischi, si Inadeguata può fondere un solo pezzo senza aumentare sensibilmente i costi, si possono recuperare forme fallate, si può fondere senza maestranze, con spazi molto ridotti. La fusione è in gran parte visibile e gli studenti la possono seguire personalmente

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**** * Si può fondere anche un Inadeguata solo pezzo rapidamente e senza aumentare i costi, diminuzione dei rischi sul lavoro, non richiede spazi importanti e si può affiancare ad altri metodi anche non ceramici

Solo per nominarne alcune, Fundicion Capa, Madrid, Spagna; Fundicion Bronzo, La Laguna, Spagna; Fonderia Venturi, Bologna; Fonderia Mariani, Pietrasanta (LU) etc moltissime altre.

1.2 La Cera Persa Per realizzare una fusione a cera persa si dovrà costruire un modello identico al pezzo da produrre in bronzo21. Questi modelli, che chiamiamo anche cere, sono realizzati in un materiale che possa venire eliminato col calore a temperature relativamente basse senza lasciare ceneri o residui, normalmente cera da fonderia. Le cere vengono collegate ad un imbuto di colata (bevera o mazzarotta) tramite dei canali (colate), il tutto realizzato sempre in cera. Questa struttura ad albero 22 viene ricoperta di un materiale refrattario, che può essere constituito da gesso più un'inerte (loto), oppure da un materiale ceramico liquido (stucco ceramico) che viene fatto asciugare, solidificare e poi viene cotto. Durante la cottura il refrattario acquisisce resistenza23 e le cere si sciolgono fino a dissolversi completamente, lasciando una forma vuota, in negativo, identica al pezzo da realizzare, con una serie di canali che ne collegano ogni parte alla bevera, anche questa vuota. In un momento successivo si riempirà il sistema con il metallo fuso, si aspetterà che solidifichi, e si potrà aprire la forma (scassettare), ripulire e, finalmente, rifinire il getto 24. Questo a grandi linee è quello che succede sia nella fusione all'italiana dove si usa il loto25 come refrattario, che nelle fusioni a guscio ceramico, dove il refrattario è costituito da materiali ceramici innovativi. Per quasi tutto il resto le due tecniche a cera persa sono completamente diverse, per questo nel testo si troveranno spesso dei riferimenti alle più importanti differenze tra le due. Applicare delle regole per la fusione all'italiana nella fusione a guscio

21

Il testo, parlando di fonderia artistica, considera le leghe del rame (bronzo, ottone, etc), ma con metodi simili si possono realizzare fusioni di altri tipi di metalli e di leghe. Solo per fare un esempio negli Stati Uniti, in ambito universitario, si fonde il ferro a guscio ceramico. http://www.internationalfe14.com/ceramic-shell/

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“Grappolo” di colata, per le tecniche di fusione ceramica

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I loti si asciugano completamente e sinterizzano dopo 48h a 650°, nel caso del guscio ceramico si può dire che il materiale “vetrifica” (o come dicono gli inglesi goes green “passa al verde”) velocemente a 700°

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E' importante chiarire che, al contrario di quanto dichiarato in certi testi di storia dell'arte, il metallo fuso non viene mai in contatto con la cera, e nemmeno con i suoi residui. Se questo avvenisse il bronzo liquido schizzerebbe ovunque e potrebbe far esplodere la forma: si perderebbe l'opera e soprattutto verrebbe messa a repentaglio la vita dei presenti. In generale le forme prima della colata devono essere perfettamente pulite, altrimenti, nel migliore dei casi si rovinerebbe il getto. Fa eccezione il lost foam casting tecnica elementare per la quale si affoga nel refrattario direttamente il modello originale in polistirolo o poliuretano, che sublima al contatto col metallo fuso. Questo produce fumi tossici ma non inficia la riuscita della fusione. E' una tecnica adatta a piccoli volumi o superfici piane per la mancanza di anima nel modello, molto usata per il backyard casting

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Il loto nella ricetta tradizionale è composto da 3 parti di loto vecchio macinato, 1 di scagliola, ½ di coccio pesto (Fonderia Chiurazzi); Altrimenti un primo strato con 2 parti di cocciopesto e una di gesso a pennello, e per il resto 1 di gesso, 1 di cocciopesto e 1 di loto usato (S. Hurst)

ceramico normalmente porta all'insuccesso totale 26. C'è da far notare come la fusione all'italiana in qualche modo abbia più ampi margini di tolleranza, e sia più difficile perdere totalmente un getto se si è fatto “più o meno” quanto necessario. Per il guscio ceramico invece esistono alcune fasi cruciali nelle quali, se non si presta la massima attenzione a seguire per bene le norme e le modalità della tecnica, si rischia con ogni probabilità di perdere tutto il lavoro fatto e sprecare il materiale. Non si tratta di azioni difficoltose ma ne va conosciuta l'importanza. D'altro canto si tratta di tecniche che danno caratteristiche ottime per quel che concerne la finitura di superficie27 e ancora molte possibilità tecniche di sperimentazione, come vedremo.

I mg. 4: Cera persa industriale. Lo schema mostra le differenze macroscopiche esistenti tra il sistema a guscio ceramico industriale e la cera persa industriale, differenze valide anche per il sistema artigianale. Immagine tratta dal sito http://www.metrocast.it

26

In generale è vero anche il contrario, per quanto succeda meno di frequente. Questo è dovuto anche al fatto che i fonditori, mediamente, conoscono tutti per primo il sistema all'italiana, e praticano il sistema a guscio ceramico solo in seguito.

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“...le fusioni "ceramiche" sono contraddistinte da una risoluzione molto elevata fino a ±0,05mm” Luca Pradal Analisi dei costi nei principali processi di fonderia

CAPITOLO 2 da dove si comincia? 2.1 Caratteristiche del guscio ceramico La tecnica a guscio ceramico è comune per tutti i metodi che descriveremo uno ad uno nei capitoli seguenti: fusioni a Guscio Ceramico, Microfusione a Crogiolo Integrato28, fusioni a Crogiolo Fisso29. In questi tre metodi infatti valgono le stesse regole di creazione della forma, decero e cottura, mentre quello che cambia è il metodo di fusione in sé, quindi il montaggio del grappolo di colata e il modo stesso in cui viene colato il metallo. Nel metodo a guscio ceramico standard dopo aver creato le forme vuote, dovremo scaldare e fondere il bronzo in un crogiolo, e poi versare con pinze a mano (o con l'aiuto macchinari) il metallo fuso nella forma attraverso la bevera. Nella gettata questa fusione è molto simile a quella all'italiana, salvo per il fatto che col guscio ceramico è sempre indispensabile tenere la forma molto calda, ad esempio creandole un fornetto improvvisato o dandole calore con un bruciatore fino a poco prima di fondere. Nella fusione all'italiana la gettata ideale è piuttosto in forme appena tiepide. La Microfusione a Crogiolo Integrato, adeguata a piccole forme semplici, prevede che alla forma di refrattario sia integrato il crogiolo stesso: una bevera ovoidale è direttamente collegata alla forma tramite le colate. In questo tipo di fusione, come nell'antica tecnica africana Ashanti30, si mette la forma in forno caricando il bronzo necessario nell'uovo31 di colata. Quando il metallo fonde si deve afferrare la forma con le pinze e girarla rapidamente, in modo che il metallo si versi nella forma ad esso collegata. Appare chiaro il motivo di utilizzare questa tecnica solo con forme piccole e 28

Per essere chiari, useremo il nome Microfusione a Crogiolo Integrato per il metodo sviluppato da Reid e J.C. Albaladejo sulla base delle antiche tecniche Ashanti e messe a punto in questa tesi. Useremo il nome Crogiolo Fisso per il metodo sviluppato J.C. Albaladejo col nome Crisol Fusible e messe a punto in questa tesi.

29

Juan Carlos Albaladejo, Fundicion a la cera perdida - Tecnica de Crisol Fusible, 2003. Ed. Departamento de Pintura y Escultura Universidad de La Laguna

30

Per maggiori informazioni sui collegamenti tra queste tecniche sperimentali e la tecnica Ashanti cfr. Tecniche di Fonderia Artistica - Metodologie sperimentali di fusione a guscio ceramico - Microfusione e Crisol fusible: il metodo J. C. Albaladejo E.Rondini L.Pallini, Editore Artetica

31

L'uovo di colata è il crogiolo nelle microfusioni a crogiolo integrato

maneggevoli. L'idea di sviluppare metodologie con il crogiolo unito alla forma si ispira oggi ad antiche tecniche ancora utilizzatissime nei paesi in via di sviluppo 32, e ora con l'evoluzione delle tecniche a guscio ceramico recuperare questa idea risulta particolarmente vantaggioso. Questo permette tra l'altro di mantenere in ogni momento la forma alla stessa temperatura del metallo, cosa molto importante nelle fusioni a guscio ceramico: se il metallo arrivasse nella forma fredda perderebbe rapidamente temperatura, rallentando lo scorrere del getto e ossidandosi. Per sfruttare il principio del crogiolo unito alla forma J.C. Albaladejo ha sviluppato un metodo che permette con più facilità di fondere pezzi di dimensioni medie e oltre 33, il Crogiolo Fisso. Come nella Microfusione a Crogiolo Integrato la forma è collegata con il crogiolo, ma in questo caso non c'è da maneggiare la forma in forno. Si tratta di un sistema automatico di colata che funziona con il principio dei tempi di fusione delle leghe come vedremo più avanti.

2.2 La formatura Per poter fondere una scultura dobbiamo per prima cosa avere l'opera in cera 34 con degli spessori il più possibile omogenei, che mediamente non superino i 4 mm (circa). Se la scultura ha volumi maggiori a un centimetro (circa), la forma dovrà essere cava. A questo scopo si può realizzare un modello originale direttamente in cera vuota costruendolo a partire da fogli di cera. In questo caso però dovremo ricordare che se la fusione non andasse a buon fine nel procedimento potremmo perdere tutto il lavoro fatto per realizzare la scultura: non per niente si chiama fonderia a “cera persa”. Infatti c'è un momento nel processo, subito dopo il decero, nel quale il nostro modello non esiste più, si è trasformato in un vuoto, una forma negativa nel refrattario. Se il refrattario si rompe, la scultura è persa. 32

Vedi nota 8

33

Fino a 30 kg, ma in una sua pubblicazione si parla di forme fino a 60 kg di metallo. Cfr. “Fundicion a la cera perdida - Tecnica de Crisol Fusible” Juan Carlos Albaladejo, 2003. Ed. Departamento de Pintura y Escultura Universidad de La Laguna. ISBN 8460800296

34

Non è sempre vero, in realtà è possibile fondere direttamente qualsiasi cosa possa bruciare bene in forno (cfr. voce di glossario “bicho perdido”)

Per evitare questi problemi, oppure per sculture in altri materiali, sarà necessario formare, cioè realizzarne un calco da cui poter trarre copie cave in cera. Per opere complesse si possono realizzare calchi flessibili che sono contenuti in una madreforma, un guscio rigido, e sono il negativo perfetto dell'originale. La madreforma può essere in gesso o resina (fibra di vetro), e presenta sempre sul profilo dello spessore delle chiavi in modo che lo stampo possa essere rimontato facilmente e non si sposti durante l'utilizzo. Se l'opera presenta parti molto aggettanti e fine, di solito vengono tagliate via dal modello, segnandone la posizione con una tacca, e formate separatamente, per poi rimontare i getti dopo la fusione. Per sculture molto grandi si fa lo stesso. Dal processo di formatura si possono eseguire copie in ogni materiale che sia possibile colare o inserire in un calco35, ma per il nostro uso la copia dovrà essere vuota e in cera da fonderia. La scultura originale da cui trarre una fusione quindi può essere fatta di qualsiasi materiale che si possa formare: creta, plastilina o gesso, ma anche terracotta, legno, metallo, plastica, eccetera. Potremmo dire che

ogni

opera

in

bronzo

è

praticamente sempre una “copia” di un modello originale. La formatura è un tema quasi sconfinato, quindi lo tratteremo in breve con immagini e cenni ad una specifica

semplice

formatura

in

gomma. Dalla formatura illustrata sono stati prodotti dei getti fusi con il Crogiolo Fisso, così mostrando le varie fasi affronteremo il percorso

Img. 5: E. Rondini "Piccolo Paese" 2012, bozzetto

della tecnica con completezza. Il calco (o negativo, o forma) di figure complesse si realizza in un materiale che, solidificandosi, mantiene l’elasticità e può essere quindi rimosso piegandosi senza 35

Cera, gesso, cemento, argilla, resine, gomme, schiume, etc.

rompersi36. A questo materiale che anticamente era gelatina animale 37 oggi si sono sostituite le gomme siliconiche e poliuretaniche per calchi, liquide, spatolabili o in pastella. Piccolo Paese, la scultura di cui mostriamo le fasi di realizzazione è una composizione con due mani poste a coppa e un piccolo paesaggio che copia le piazze italiane di De Chirico, piccola scultura progettata per un concorso 38. Le “mani” sono state precedentemente realizzate in stucco nero da un calco al vivo in alginato39, mentre le “casette” sono in terra cruda, non fissate alla base. Per maggiore precisione si sono formate le “casette” a parte, con calco in gomma liquida, per immersione. Per far questo si fissano i piccoli oggetti ad Img. 6: Calco in gomma delle “casette” una base, gli si montano intorno quattro pareti di creta (o altro materiale adatto) che le superino in altezza almeno un paio di centimetri; si da un distaccante (ad es. olio spray siliconico) sul piano della base, e se necessario sull'oggetto da formare; si prepara la gomma liquida col catalizzatore nelle proporzioni e con le modalità suggerite dal produttore; si cola la gomma cercando di farla aderire bene alla superficie delle forme da copiare, eventualmente cominciando a passarla a pennello sui punti che presentano sottosquadri o piccole parti nascoste che potrebbero intrappolare bolle d'aria per poi colare tutta la quantità necessaria a riempire le pareti in creta fino a superare di un paio di centimetri l'altezza del modello; si attende finché la gomma ha fatto la sua presa (catalizzazione completa), si tolgono le pareti in creta e si estraggono i modelli dalla gomma, aiutandosi con un piccolo taglio laterale se necessario. Una volta 36

Per figure semplici e senza sottosquadri si può anche fare una formatura in gesso

37

Colla di coniglio o colla forte

38

“Premio ATS Microfound” sul tema del paesaggio italiano. Organizzazione FAI Fondo Ambiente Italiano, Accademia di Belle Arti di Bologna, ATS Microfound. Giuria: Giuseppe Spagnulo, Gianfranco Maraniello (MaMBO), progetto vincitore

39

Tipo di gomma atossica a presa rapida per dentisti

ripulito questo stampo è già utilizzabile. La parte delle “mani” invece è stata fermata sul piano di lavoro con della creta, e gli è stato realizzato tutto intorno un gradino in creta dello spessore di circa 5 cm, all'altezza della linea immaginaria che divide la parte anteriore da quella posteriore dell'oggetto, nel suo punto più esterno. Solo nella zona del polso, che dovrà rimanere aperta per fare gli sciacqui con la cera, si è riempita di creta, seguendo con il muretto tutto il limite superiore del taglio, come a prolungare il polso con delle forme coniche, a formare degli “imbuti” per la

Img. 7: Copertura con la gomma in

colata della cera. A questo punto si è preparata la pastella della prima parte del calco

gomma liquida con il catalizzatore e si è colata su tutta la parte scoperta della scultura, spingendola bene col pennello nei punti più nascosti per evitare bolle d'aria. Con le mani bagnate per evitare che si incollasse, si è ben impastata della gomma in pastella con il suo catalizzatore40, e si è ripassata la scultura (già coperta di gomma liquida) in modo omogeneo con uno spessore tale da non riuscire più a vederla in trasparenza (minimo 1 cm di gomma), e si è creato un “dente” tutto intorno alla forma con un colombino di gomma, e sistemando più meno ogni 6 cm alcune palline della stessa gomma.

Img. 8: preparazione della seconda valva del calco in gomma. Si vede in primo piano il tappo di creta che prolunga i polsi, per creare il vuoto che servirà a versare la cera nella forma 40

Img. 9: strato di gomma liquida sulla seconda parte del calco. Si notano le chiavi nel gesso della madreforma

In questo caso le gomme usate sono state RTV3330 e RTV583 con media durezza (25 shore), catalizzazione al 5% in peso, lavorabilità 60 minuti, sformabilità 12 ore circa

Questi punti eccedenti faranno da “chiave” in modo che la gomma si agganci perfettamente al guscio della madreforma senza scivolarci dentro, e che durante l'utilizzo, quando ci verrà colata la cera dentro, non si deformi. Ottenuta questa prima metà del calco in gomma, si è proceduto a realizzare la corrispondente madreforma: con del gesso abbastanza denso per poterlo lavorare a modine, e si è coperta la gomma creando uno strato regolare sufficientemente spesso per risultare resistente e allo stesso tempo maneggevole, seguendo la soglia in creta alla base del modello. A questo punto si è potuta girare la forma, regolarizzare il gesso della madreforma con raspe e spatole, ripulire il modello dalla creta che era alla base, e procedere con la seconda metà del calco. Anche sul gesso della madreforma, sempre per far combaciare bene due parti del calco, si ricavano delle chiavi incidendo il gesso con la testa tonda di un coltello da formatore. Sulla parte della formatura già realizzata si è passato un distaccante (olio), si è catalizzata la gomma liquida e si è ripetuto lo stesso procedimento già effettuato per la prima valva del calco: gomma liquida, poi gomma in pastella, seguita dalla seconda parte della madreforma, con attenzione a dare una prima mano di gesso a pennello per far andare per bene il gesso nella forma delle chiavi. A questo punto si è rifinito il gesso della madreforma, si sono predisposte le graffe con dei ferri da carpentiere piegati a U, ed infine si è estratto il modello e ripulita la forma. Ecco il calco pronto.

Img. 10: Il calco delle mani finito

2.3 La cera Per ottenere la cera vuota che ci serve per fondere una volta realizzata la formatura dovremo tirare -almeno- una copia in cera da fonderia vuota, quindi per prima cosa dobbiamo creare la nostra cera. Si può trovare in vendita cera microcristallina

in

una

miscela

pronta per la fonderia sia in panetti che in fogli, derivata dall'industria del petrolio. Nonostante questo molte fonderie artistiche tradizionali e artisti la preparano da soli, con materiali tradizionali che, oltre ad Img. 11: bidoni e pentole di cere diverse in fonderia, ognuno con il suo uso specifico

essere meno nocivi per la salute, permettono di conoscere meglio il materiale e gestirlo al meglio variando la ricetta di base per ottenere un prodotto più adeguato alle proprie necessità specifiche. La formulazione della cera giusta infatti è uno dei problemi 41 che finiscono per dissuadere anche i bravi fonditori “classici” dal metodo a guscio ceramico 42. Nella tabella che segue si propongono alcune formulazioni per cere da fonderia classiche o meno.

Ognuno dei componenti dona caratteristiche specifiche alla cera,

conoscendoli si potranno variare le ricette per trovare le proprie formulazioni. Cera vergine: dà tenacità e malleabilità, ammorbidisce la cera rendendola più flessibile e ne migliora la qualità. In passato si è usata anche tal quale (ritocco). Paraffina43: dà alla preparazione rigidità e fluidità nel colaggio, molto friabile se presa 41

Il distacco delle colate, l'incompleta asciugatura delle forme, la totale rottura delle forme durante il decero, l'apertura delle forme in forno durante la fusione, il metallo troppo freddo che non arriva bene nella forma, sono i problemi che un bravo fonditore abituato alle tecniche classiche non si aspetta e che di solito lo portano ad abbandonare la sperimentazione col guscio ceramico o, nel migliore dei casi, ad affidarsi a complessi e costosi sistemi standardizzati. Vedremo che si tratta di questioni che si possono risolvere molto semplicemente e in economia, solo grazie ad alcune conoscenze dei materiali e della tecnica

42

Il sistema di colata nel metodo all'italiana prevede la più complessa colata indiretta e quindi può sembrare più complicato, ma in realtà non dà problemi di solidità perché una volta costruito non viene maneggiato e non porta peso, quindi è sufficiente montare le cere in modo che possano sopportare il proprio carico per non rompersi durante la creazione del loto. Addirittura col loto è possibile che si distacchi una colata e la fusione riesca comunque, mentre col guscio ceramico il problema è ben più serio

43

Paraffina e pece greca sono economici e facili da reperire in ferramenta, la cera vergine si può trovare in negozi di belle arti ben forniti o presso rivenditori per apicultori

da sola ma ottima per rendere più rigida una formulazione. Pece greca: dà alla formulazione della cera durezza e resistenza, se aggiunta in modo spropositato la rende friabile. La pece greca alza la temperatura di fusione della cera preparata. Le cere hanno colori chiari, a volte traslucidi, che non aiutano a mettere a fuoco le forme. Così, per rendere meglio visibili i volumi, far saltare agli occhi le imperfezioni e facilitare il lavoro di ritocco si usa colorare la cera: una volta per questo venivano aggiunti il “rosso grasso”, o il “nerofumo” 44, oggi in mancanza di questi si può dissolvere nella preparazione un pastello a cera del colore desiderato. Alcune ricette per cera da fonderia

Cera Pece Paraffina vergine Greca

Ricetta classica (la più frequente)

7

2

1

F. Lucidi: cera plastica da ritocco

6

3,5

0,5

F. Lucidi: cera dura strato interno

1

3

6

altro

S.Hurst: cera Nepal

2

-

1

D'estate la quantità di pece aumenta per affrontare la temperatura esterna. Questa cera ha la particolarità di diventare più malleabile e plastica maneggiandola

S.Hurst: cera Cuzco

-

3

2

Va aggiunta da 0,5 a 1 parte di vaselina45. Formulazione messa a punto per mancanza di cera d'api

12

3

Va aggiunta 1 parte di polietilene. Formulazione messa a punto per mancanza di cera d'api Rosso grasso (2 gr. per pila)

S.Hurst: cera Bogotà Fonderia Chiurazzi: superficie

2

1

1

Fonderia Chiurazzi: strato interno di armatura

-

1

2

Fonderia Chiurazzi: ritocco e modellato

5

-

1

Rosso grasso (2 gr. per pila)

Escluse le ricette della Fonderia Chiurazzi International che fonde nel modo più classico all'italiana, le ricette delle cere si intendono base per qualsiasi tecnica a cera persa.

44

Attualmente questo tipo di coloranti non si utilizza più perché considerati nocivi per la salute. Continuiamo a trovare presso i fornitori la cera da fonderia (cera microcristallina pronta all'uso) in colori diversi, rosso, verde, blu, etc. Il colore indica le caratteristiche tecniche, la durezza, malleabilità. Il rapporto colore-durezza si ricalca quello della cera per orafi. Tra queste la più adatta alla modellazione per la scultura alla cera persa è quella rossa, ma è possibile mescolare cere di diversi colori per ottenere la durezza desiderata, sperimentando

45

Esistono altre cere e plastiche utilizzabili nella formulazione di una cera in mancanza degli elementi descritti. Esistono anche interessanti esperimenti aggiungendo alle formulazioni: stirene (dà flessibilità e resistenza), polietilene (dà flessibilità, è il materiale che compone le buste di plastica pesanti, trasparenti), polipropilene (dà più durezza, ci si fanno corde). S.Hurst, op.cit.

Per fondere i materiali nel modo migliore bisogna far fondere per prima la pece greca. Questa tra i tre elementi ha più alto punto di fusione e tende a bruciarsi facilmente sulla fiamma viva, quindi l'accompagneremo con la paraffina che è l'elemento col più basso punto di fusione, e può essere utile per non far bruciare la pece. Quando è tutto fuso si aggiunge la cera vergine. L'ideale è utilizzare una ricetta base per variarla a seconda della tecnica e della situazione climatica. Infatti la stessa cera

utilizzata

d'inverno potrebbe risultare poco alla

troppo resistente

temperatura

d'ambiente l'estate. Va tenuto conto in particolare che la cera che ci servirà per le tecniche a guscio dovrà Img 12: La cera viene eliminata da una forma durante il decero per shock termico Foto: Sarah Di Bernardo

ceramico essere

mediamente meno flessibile

e

più

resistente e rigida di quella che utilizzeremmo per una fusione all'italiana, perché sarà proprio la cera del sistema di colata e quella dello stesso modello che sorreggeranno tutto il peso della forma e dell'anima. Una buona cera da fonderia dovrebbe essere resistente e non friabile; dovrebbe avere un punto di fusione alto, per evitare che le cere si affloscino o si storcano; dovrebbe avere una certa flessibilità (le cere si dovrebbero piegare piuttosto che spaccarsi); anche la stabilità (cioè un ridotto indice di espansione46) ha la sua importanza, ma di questa qualità possiamo fare a meno se decidiamo di utilizzare il 46

La cera d'api (come altre cere) aumenta di volume col calore. Il suo indice d'espansione è un aspetto critico per condurre il decero per shock termico. Per questo la tecnica industriale che non utilizza il decero per shock termico ma in forni a lento riscaldamento, prevede esclusivamente l'uso di cere microcristalline con indice d'espansione zero

decero in acqua secondo il metodo sviluppato in questa tesi. Secondo David Reid: Una cera adatta per il metodo ceramico deve essere quanto più resistente possibile, ma non deve dar segni di friabilità a temperatura ambiente: queste qualità sono necessarie perché poi la cera deve essere forte abbastanza da costruirci sopra il guscio ceramico senza che si deformi o si spacchi. […] Mentre il loto fa presa intorno alla cera e la supporta fisicamente fino al momento del decero, nel caso del guscio ceramico succede il contrario. È la cera stessa in questo caso che deve supportare i delicati strati pre-ceramici mentre la forma viene incrementata. Alla fine ovviamente la forma ottiene

la

sua

forza

meccanica

dalla

trasformazione in una vera ceramica nelle fasi di cottura.47 Un metodo per determinare se la cera che abbiamo preparato possa essere adeguata è di realizzare una cannetta in cera del diametro di circa 2 cm, aspettare che sia completamente

fredda,

eventualmente

lasciandola immerso in acqua per un po', provando al tocco della pelle del polso che sia realmente ben freddato, e provare a piegarlo lentamente. Se si spacca, la cera non è adatta, perché troppo friabile e poco flessibile, e dovremo rifonderla e aggiustare la ricetta. Rimanendo sul fuoco per molto tempo, come succede durante la lavorazione in fonderia, la cera perde grassi e diventa friabile, fragile, poco plastica. Col metodo ceramico la cera con il decero si può recuperare praticamente

Img 13: Nella pentola centrale si nota il vuoto

tutta, e si può riutilizzarla da capo. Se conico dovuto al ritiro della cera (diminuzione del scegliamo il decero per shock termico, la cera 47

http://home.c2i.net/metaphor/index.html sgg.

volume al momento del raffreddamento). Foto: Sarah Di Bernardo

bruciando perde parte dei suoi grassi e tende ancora di più a indurirsi e diventare fragile (img. 10): possiamo rifonderla ed aggiungere gli additivi adeguati 48 che le facciano recuperare le caratteristiche che ci servono. La cera e poi il bronzo, in particolare se fuso con le tecniche a guscio ceramico, sono materiali che garantiscono un notevole registro della superficie, tanto fine da copiare un'impronta digitale. Inoltre la temperatura ideale per lavorare la cera è mediamente 32°, per cui è possibile, interessante e piacevole modellarla a mano, non solo con gli attrezzi. L'utilizzo dell'acqua come distaccante può essere molto utile. I calchi in gesso prima di venir utilizzati si faranno saturare d'acqua lasciandoli in ammollo finché non rimanga un velo d'acqua sul gesso quando la forma viene scolata. Questo eviterà che la cera si attacchi al gesso; così se si ritiene utile si può lavorare su una piastrella di terracotta o di gesso satura d'acqua. Per lo stesso principio e tenere le mani in ammollo per una decina di minuti prima di lavorare la cera fa assorbire acqua alla pelle, e ci permette poi di lavorare la cera liquida senza scottarsi e senza che si attacchi a pelle e unghie. 2.4 Tirare una copia da calco Per ottenere una copia in cera adatta alla fusione dal nostro calco in gomma dobbiamo per prima cosa fondere la cera che avremo preparato (o recuperato da precedenti lavorazioni). Se ci troviamo con una pentola di cera solida sarà importante

metterla

sul

fuoco

inizialmente inclinata, in modo da far sciogliere per prima una zona di cera sul lato della pentola e creare un passaggio di sfiato tra la base della pentola e la

Img. 14: Si dà il distaccante alla forma

superficie. Infatti la cera sul fondo della pentola fondendo aumenta di volume, e per evitare che faccia saltare il tappo di cera ancora solida schizzando ovunque, bisogna creare una via di uscita alla cera sul fondo, che possa fuoriuscire liberamente. 48

Possiamo reintegrare una parte di cera vergine oppure aggiungere vaselina, olio vegetale, olio di semi vari,etc.

Questo

è

importante

ancora se

più

abbiamo

lavorato la cera con acqua: infatti

se

dell'acqua

si

trovasse intrappolata sotto un tappo di cera solida e cominciasse a scaldarsi e a bollire

l'effetto

esplosivo

sarebbe anche più rapido e forte.

Quindi

faremo

sciogliere completamente la cera

e

nel

frattempo

metteremo la madreforma del calco in gesso in acqua a saturare. A questo punto potremo rimontare le gomme con la loro madreforma. La gomma andrà per prima Img. 15: Prima mano di cera liquida sul calco in gomma

cosa ripulita dalla polvere

Img. 16: Dopo aver dato la cera a pennello si rifinisce la cera dalle sbavature

Img. 17: La cera che comincia a rapprendersi ai lati della pentola. Accanto la forma correttamente chiusa. Img 18: La colata della cera per lo sciacquo

con un pennello ben asciutto, e poi unta con olio siliconico o con un comune olio vegetale. Il grasso farà da distaccante quindi è importante passarlo con un pennello ovunque per ungere anche i punti più nascosti della gomma. Bisognerà fare attenzione a non lasciare troppo olio sulla gomma altrimenti perderemmo il registro della superficie. A questo punto possiamo passare la cera calda a pennello,

Img. 19: Quando la cera è fredda il calco viene aperto

velocemente

e

cercando di non dare pennellate separate ma di

coprire

l'intera

superficie a partire da un punto in avanti. Per la prima passata la cera dev'essere ben calda, poi se ne darà una seconda con la cera tiepida

creando

delle

rugosità che facilitino la resa

della

cera

successiva, cercando di Img. 20: La scultura in cera estratta dal calco può presentare bave e altri difetti che devono venire rifiniti.

rinforzare di più i punti sottili della gomma, che riscaldandosi non fanno

aderire bene la cera. Finito con i due passaggi di cera sulle due parti del calco dovremo ripulire tutta la cera che avrà sporcato i bordi della gomma, e poi richiudere il calco con le grappe dopo aver sigillato il bordo con creta o plastilina per evitare eventuali fuoriuscite di cera durante lo sciacquo (img. 17, 18). Allo stesso tempo si sarà atteso che la cera che avevamo fatto sciogliere sul fuoco completamente arrivi ad una temperatura giusta per lo sciacquo, né troppo calda (perché scioglierebbe lo strato di cera appena dato a pennello) né troppo fredda, perché creerebbe uno strato di cera troppo spesso, non adatto alla fusione. Il metodo empirico per capire se la cera è alla temperatura giusta è che stia cominciando a fare un velo solido sulla superficie della pentola, come si nota nell'immagine 18 dalla linea di cera chiara che inizia a rapprendersi sul bordo della pentola. A questo punto possiamo versare la cera nella forma e attendere 30 secondi, durante i quali la cera dovrebbe creare sulla bevera una pellicola, pari più o meno allo spessore interno che avrà assunto la scultura in quel momento. Vuotiamo la cera di

nuovo nella pentola e attendiamo che la copia della scultura si freddi completamente nel suo stampo, eventualmente riempendola d'acqua per accelerare i tempi. Riaprendo lo stampo troveremo una cera ancora da rifinire, probabilmente con delle bave lungo tutta la giunta tra le due valve della gomma, e possibili bolle d'aria. La rifinitura si esegue con attrezzi di metallo (da scaldare sulla fiamma o meno), cera da ritocco, e per lisciare la superficie si può utilizzare un panno di lana o di jeans unto d'olio e leggermente scaldato sulla fiamma.

Img. 21: La copia vuota in cera rifinita per la fusione

CAPITOLO 3 Il guscio ceramico 3.1 Preparazione della cera

Img. 22: Albero di colata nella "colata indiretta" (fusione all'italiana) e nella "colata diretta" (guscio ceramico)

Alla

cera

pronta

per

la

fusione

collocheremo le colate per una fusione a colata

diretta.

semplificazioni

Infatti che

una

richiede

il

delle guscio

ceramico è quella che il metallo fuso deve arrivare ben caldo molto rapidamente in tutte le parti della forma, e che tende a raffreddarsi

proprio

per

l'alto

valore

refrattario del materiale ceramico. Per questo la fusione avverrà con la forma ben riscaldata e per colata diretta. L'albero di colata andrà unito alla bevera, sempre realizzata in cera (piena o vuota, ma che in ogni caso dovrà rimanere pulita dal refrattario). Nel caso di una normale fusione a guscio ceramico si tratterà di un bicchierino o di una forma simile (immagine 23).

Img. 23: Cera per la fusione a guscio ceramico. Alla base il bicchierino che servirà da bevera per la gettata in bronzo

Img. 24: Cera montata per Microfusione. Si notino l'inclinazione del sistema di colata e la base appiattita

Nel caso della Microfusione o del Crogiolo Fisso la bevera dovrà essere della dimensione adeguata al peso del bronzo che andremo a colare. Questo equivale per il bronzo e l'ottone

Img. 25: La cera del crogiolo per Crogiolo Fisso da 10 kg, con il fondente (dieci lastrine di rame saldate alla bocca)

a circa il peso della cera moltiplicato per dieci. Ovviamente vanno considerate nel peso anche le colate, per aiutare la fusione con la forza metallostatica, e evitare il rischio di non essere in grado di riempire bene la forma, anche solo per una piccola frattura nel refrattario, o troppe scorie nel metallo etc. Nel caso della Microfusione quindi monteremo alla cera un uovo di colata della dimensione adeguata a contenere volume del metallo che servirà per la scultura, con i canali di colata che abbiano origine dalla metà del diametro del crogiolo indirizzati circa a 30°/45° verso l'alto. L'inclinazione servirà a fare in modo che il metallo una volta fuso non cominci a fluire Img. 26: I crogioli della Microfusione (a sin.) e

da solo nella forma, ma rimarrà liquido raccolto per Crogiolo Fisso (a ds.) già decerati Foto: Mauro Porri nell'uovo-bevera fino al momento in cui lo

Img. 27: Fissaggio del crogiolo alla forma, tecnica del Crogiolo Fisso

manovreremo, prendendolo con le pinze e facendolo roteare in modo che il bronzo scorra tutto di colpo nella forma al momento del getto. Per agevolare queste operazioni faremo in modo che l'uovo di colata abbia una base vagamente pianeggiante, per aiutare a tenerla in piedi nel forno durante la fusione. Per una fusione a Crogiolo Fisso invece dovremo montare un crogiolo della forma di un lungo imbuto. La bocca di uscita della bevera per una fusione a Crogiolo Fisso dovrà avere una base quadrata di circa 2,5 cm di lato. Su questa base andranno fissate delle lastrine di rame da 10/10, in numero variabile, una per ogni chilo di bronzo che intendiamo fondere: un crogiolo da 10 kg quindi verrà montato con 10 lastrine sovrapposte (immagine 25). Il crogiolo viene costruito apposta per il singolo pezzo da fondere, a partire da semplici calchi di portata diversa, quindi si adatta alla dimensione e alla quantità di metallo richiesta per riempire la forma specifica. La forma e il crogiolo una volta decerate verranno stuccate insieme con il materiale ceramico e fibra di vetro, e le lastrine di rame che verranno a trovarsi incastrate nel

refrattario (immagine 27). Questo sistema crogiolo/forma unito andrà in forno caricato col bronzo necessario a riempire tutta la forma. Solo quando il sistema sarà a temperatura tale che il bronzo sia del tutto fuso e pronto per la gettata le lastrine fonderanno e daranno il via alla colata “automatica”. Per le fusioni a Crogiolo Fisso quindi, al momento di montare le colate e preparare la cera per la fusione, la bevera-crogiolo ancora non andrà montata alla forma: si devono preparare separatamente la forma con le colate da una parte49, e la bevera-crogiolo dall'altra, con le lastrine di rame fissate. Queste due parti, crogiolo e forma, una volta preparati i primi strati di guscio ceramico, andranno decerarti da soli. Si unirà il crogiolo-bevera alla forma dopo il decero e i bagni di rinforzo di materiale ceramico, subito prima della fusione (immagine 27).

3.2 Sgrassatura delle cere Una volta preparate le cere, prima di effettuare i bagni di refrattario, dovremo sgrassarle in modo che il refrattario possa far presa. Per far questo si può passare una mano di gommalacca sulla cera che vogliamo coprire di refrattario (quindi escludendo l'interno dei crogioli). In alternativa si può passare uno sgrassatore spray sulla cera, anche o in alcol50. L'unico inconveniente di questo secondo metodo è che, trattandosi di una soluzione incolore, se non si fa bene attenzione c'è il rischio di non potersi rendere conto bene dei punti dove lo sgrassatore non è riuscito ad arrivare, e quindi di non avere una buona presa del refrattario in ogni punto. Questo darebbe vita a difetti notevoli nella costruzione del refrattario. Una volta sgrassata la forma si può cominciare a dar corpo al refrattario con vari bagni ripetuti di materiali ceramici.

49

facendo attenzione che il piano superiore del punto di unione delle colate, che poi verrà saldato al crogiolobevera, sia un quadrato di almeno 2,5 cm di lato e parallelo al piano di base della forma 50

È sufficiente Isopropanolo o qualsiasi spirito metilato con lo 0,05% di detergente liquido. Steve Hurst Metal Casting, op.cit.

3.3 Lo stucco I cosiddetti “bagni di refrattario” si effettueranno con i materiali ceramici come previsto dalla tecnica classica a guscio ceramico. Nel nostro caso specifico abbiamo utilizzato come refrattario sabbie di molochite51 e silice colloidale come agglutinante. È possibile utilizzare anche altri materiali refrattari, silice elettrofusa, zirconio, allumino-silicati (mullite, remasol, chamotte), allumina e unfused silica sand. A seconda della loro reperibilità nelle diverse zone del mondo, e delle loro prerogative specifiche i fonditori scelgono il refrattario a loro più conveniente: lo zirconio o l'allumina assicurano un ottimo registro della superficie, ma risultano più duri da eliminare, o più rigidi, altri meno gas permeabili, ma ognuno ha i suoi vantaggi e svantaggi e vanno provati personalmente. Come nel nostro caso, anche in ambito accademico spesso si preferisce utilizzare molochite, che risulta più facile da scassettare e offre comunque un buon registro. La silice colloidale è l'agglutininante che utilizziamo sotto forma di sospensione di particelle fini di silice in acqua, in proporzione del 30 per cento di silice disciolta in acqua. La molochite è silicato d'allumina prodotto per calcinazione di caolino a 1525 C°, che come risultato si trasforma in mullite e silice amorfa.

3.4 Il problema della texture e dello scassettamento Questi materiali assicurano una buona risposta allo shock termico prodotto sia dal decero che dal contatto con il metallo fuso. Sia la molochite che la silice colloidale in prima cottura hanno una curva di dilatazione molto irregolare, mentre in seconda cottura si produce una curva di dilatazione regolare e costante. Per questo è tanto difficile la fase del decero, e l'innovazione portata da questa tesi può essere considerata cruciale nella semplificazione della metodologia. Negli Stati Uniti si utilizza l'allumina per costruire il guscio ceramico: dopo essere stato riscaldato la struttura molecolare di questo materiale cambia nuovamente, questo lo rende più fragile. Questo fatto facilita normalmente l’apertura dello stampo e la pulizia del pezzo. Per ottenere un risultato simile con la molochite alcuni aggiungono una piccola quantità di borace nei bagni del refrattario. 51

Caolino calcinato in tre diverse granulometrie, -200 (farina), 30/80 (media), 16/30 (fine)

Img. 27: Passaggio dello stucco alla grafite a pennello

Questo però potrà far risultare il refrattario abbastanza debole, soprattutto per pezzi medio grandi. Si tratta di una questione fondamentale perché nelle fusioni a guscio ceramico il problema principale è proprio la scassettatura del pezzo: il guscio in molochite risulta molto fortemente aderente al bronzo52, richiedendo forti sabbiature oppure la pulizia con l'acido fluoridrico o in bagno di soda caustica bollente. Mentre la prima soluzione rischia di far perdere la parte più fine della superficie, le seguenti prevedono dei seri rischi, in quanto il fluoridrico andrebbe usato esclusivamente sotto campana di vetro e i vapori della soda caustica sono ugualmente molto pericolosi. Una strategia che aiuta in questa prima fase e che ha il vantaggio di dar miglior registro alle fusioni, utile soprattutto per i piccoli particolari della Microfusione, è quella di dare una primo strato di refrattario alla scultura preparato solamente con silice colloidale (agglutinante), talco e grafite in polvere (disossidante) (immagine 27). Oltre ad essere un materiale finissimo che garantisce ottimo registro e molto facile da 52

E ben più dura del metallo, che rischia di intaccarsi con manovre meccaniche si scassettamento troppo forti

ripulire anche con una spazzola, la grafite è costituita da carbonio, e in forno permette di creare una zona di ossido-riduzione sulla superficie del bronzo53 secondo trasformazioni chimiche del tutto simili a quelle messe in atto nelle fusioni arcaiche54. Questo

tipo

di

reazione

disossidante fa in modo che sullo strato superficiale del bronzo non si formino notevoli quantità di ossidi di fusione, difficoltosi da eliminare perché più duri del bronzo, e che sottraggono texture

materiale

superficiale.

addirittura

di

microfusioni Img. 28: Apertura della forma di una Microfusione in ammiragliato. Scultura di Emanuela Camacci

ceramico

Capita

aprire dal

e

alla delle guscio

trovarle

già

praticamente pulite (immagine

28). Una seconda soluzione alternativa per favorire lo scassettamento e favorisce anche l'eliminazione dei gas di fusione prevede che il primo bagno, ed eventualmente anche per il secondo, possano essere realizzati con una diluizione di silice colloidale ed acqua deionizzata al 50%. Il refrattario liquido sarà nei primi bagni più denso e nei seguenti via via meno denso. Una volta mescolati silice e farina di molochite andranno lasciati riposare per alcune ore per eliminare eventuali bolle d'aria nella miscela. Per semplificare i calcoli delle proporzioni, complicati dal peso della silice colloidale, potremmo dire che in volume è possibile mescolare 2 parti di farina per 1 parte di silice. I bagni da dare ai pezzi (immagine 29) sono almeno tre prima del decero ed almeno cinque in tutto. La molochite con cui vanno cosparsi i pezzi dopo i bagni (immagine 30) sarà quella di granulometria fine per il primo, il secondo e il quarto bagno, e quella 53

Dove si riduce il bronzo e si ossida la grafite

54

Tra le quali la tecnica Ashanti, che prevede l'utilizzo di polvere di carbone finissima e materiale ceramico nel primo strato di refrattario http://iweb.tntech.edu/cventura/lostwaxcasting.htm

di granulometria media per il terzo, il quinto ed eventuali seguenti. A parte i primi due bagni con granulometria fine, le sabbie di molochite si alternano tra fine e media per creare adesione al seguente strato.

Img. 29: Il primo bagno di stucco ceramico ad una microfusione. E' importante rimestare attentamente lo stucco prima dell'aspersione, che altrimenti tende a sedimentare Img. 30: Appena coperto di stucco ceramico il pezzo si cosparge rapidamente di sabbia ceramica e poi si lascia ad asciugare in ambiente fresco e asciutto per almeno 8h Questa parte della prassi è variabile a seconda del pezzo e delle sue necessità o problematiche specifiche di dimensione, volume, peso, forma. In termini generali le forme per la colata a Crogiolo Fisso possono avere meno colate e più corte di quelle per la fusione a guscio ceramico semplice55, come anche la Microfusione, e che per il Crogiolo Fisso il guscio ceramico va costruito più spesso, e quindi più robusto, per sopportare il peso del crogiolo caricato. Tra un bagno e l'altro è necessario far asciugare bene le forme all'aria. I tempi di asciugatura tra un bagno e l'altro ovviamente variano a seconda della temperatura e dell'umidità dell'aria. 55

Per fusione a guscio ceramico semplice si intende con gettata da crogiolo nella forma in modo tradizionale

Img. 31: I due tipi di stucco ceramico: a sinistra solo con silice colloidale, a destra con acqua deionizzata 50% e silice colloidale 50%

Possiamo dare dei tempi medi che in realtà sono altamente variabili a seconda della zona geografica e delle condizioni atmosferiche. Si dovranno attendere almeno 24 ore per l'asciugatura della camicia in grafite, 16 ore per quella del primo bagno e almeno 8 ore per i seguenti. Si fa notare che i tempi riportati si riferiscono a climi asciutti primaverili, e che è necessario creare uno spazio d'asciugatura in luogo arieggiato, se necessario sotto ventilatore industriale o deumidificatore. Lo stucco ceramico può sembrare rapidamente asciutto, ma dare nuovi bagni di refrattario prima che il precedente strato si sia completamente asciugato in ogni parte e abbia fatto bene presa56 può essere motivo di rottura della forma. Dobbiamo avere molta cautela nell'effettuare i bagni, facendo in modo che la forma venga bagnata per bene e rapidamente in ogni suo punto. Questo servirà ad avere degli strati di refrattario di uno spessore uniforme in ogni punto della forma, agevolando la resistenza della stessa al momento della fusione. 3.6

56

Materiali e fattori di rischio

Prima che sia al “green state”, “al verde”. Steve Hurst Metal Casting op.cit.

Tralasciando i rischi dovuti a fiamme libere,

cera bollente, e ogni altro

rischio connesso alla cera ed alla fonderia in genere, trattiamo qui dei rischi connessi esclusivamente alla tecnica del guscio ceramico. Proprio per la loro natura di materiali ceramici, i fattori di rischio in questo tipo di tecnica sono simili a quelli della ceramica Raku. La silice colloidale caduta in terra asciugandosi lascia degli aloni bianchi, costituiti da silice che sul pavimento di un laboratorio al passaggio possono mettere in circolo polveri. La polvere di silice può causare silicosi, quindi è importante fare in modo di mantenere il Img. : Tra le azioni ovvie per tutelarsi dai rischi troviamo l'utilizzo di tutte le possibili protezioni dal calore e dalla proiezione di scintille e scorie metalliche, la presenza di un estintore, etc

laboratorio pulito durante i bagni di stucco, ad esempio dedicando una zona del laboratorio solo ai bagni in

refrattario, da tener ben pulita, oppure coprire il pavimento con un telo di plastica da rimuovere finito il lavoro. Lo stucco ceramico quindi contiene lo stesso tipo di rischio, ma essendo coerente non fa polvere, così anche come i refrattari che creano lo stucco, che sono generalmente elementi venduti dal produttore come materiali fuori polvere57. Il guscio ceramico è in tutto una ceramica, quindi allo stesso modo contiene silicio, e pensare di scassettare un pezzo con delle mole (a parte rovinare le mole, sempre comunque più tenere del guscio ceramico) sarebbe deleterio per la salute, creando polveri finissime. A parte tutti i suggerimenti dati nei precedenti capitoli, per favorire un facile scassettamento l'ideale è sempre attendere che il bronzo sia solidificato nella forma e poi gettare la forma nell'acqua fredda. La forma di ceramica ancora molto calda 57

Cfr. scheda tecnica Molochite -200

tenderà a spaccarsi da sola, potremo seguire martellando sulle colate e liberandola dal guscio ceramico nell'acqua, per evitare di mettere in circolo polveri. I materiali ceramici derivati dallo scassettamento invece non hanno caratteristiche nocive sull'ambiente, addirittura alcune ditte li rivendono come materie seconde refrattarie per l'isolamento termico, e in laboratorio spesso si riutilizzano insieme a cemento refrattario per costruire nuovi forni. In ogni casi sono smaltibili come qualsiasi altro materiale ceramico.

CAPITOLO 4 Il decero 4.1

I problemi del decero

Il decero di norma si effettua dopo il terzo bagno di refrattario, ma si può considerare bisognerà

di

farlo

più

comunque

avanti:

scegliere

il

momento in cui si è ottenuto uno spessore adeguato proporzionale alla grandezza e peso del pezzo perché la forma, liberata dalla sua struttura in cera, non ceda alle sue dimensioni durante la manipolazione necessaria ai seguenti bagni in refrattario. Come già accennato all'inizio del testo il decero nella tecnica del guscio ceramico (in generale) è completamente diverso da quello nella tecnica all'Italiana per i problemi tecnici

legati

alle

caratteristiche

tecniche dei materiali. Il

refrattario

qualità:

è

ceramico

ha

altamente

ottime

poroso

e

permette la fuoriuscita dei gas di fusione, è tanto robusto da essere autoportante garantisce

in

piccoli

ottimo

spessori,

registro

di

superficie, ma allo stesso tempo ha lo svantaggio notevole di non essere

Img. 32: Costruzione del forno da decero per shock

affatto resistente al suo stato “in termico (flash dewax) verde” (green state)58, e cioè, prima 58

S. Hurst Metal Casting op.cit.;

della cottura a 700° circa (al rosso) è molto fragile e quasi per nulla flessibile. Il più grande problema quindi consiste nel decero. Per togliere la cera da un refrattario infatti, l'unico modo è quello di scaldarla, ma la cera ha un indice di dilatazione ben diverso da quello del refrattario ceramico59, e una volta riscaldata, prima della sua completa fusione aumenta di volume. Cercando quindi di decerare una forma con dei forni per il decero dei loti per la fusione all'italiana, che hanno un lentissimo aumento di temperatura fino circa a 700/730°, si ritrovano alla fine del ciclo di cottura le forme sbriciolate60. Questo succede perché scaldando lentamente le forme, prima di arrivare alla temperatura in cui il guscio sinterizza (e indurisce) la cera si dilata e poi, aumentando la temperatura, fonde. In questi momenti il guscio ceramico è ancora come una terra cruda, non ha vetrificato ed è molto fragile. La cera quindi fa forza in tutto il suo volume, ed ovunque non trovi vie d'uscita si espande e spacca il guscio ceramico. Quali soluzioni sono possibili allora per eliminare la cera dal refrattario correttamente? 4.2

Soluzione industriale

Come abbiamo avuto modo di introdurre, le tecniche di fonderia a guscio ceramico sono state sviluppate in primo luogo per la fonderia industriale di precisione, con la produzione di armi, parti meccaniche, industria aeronautica etc. In questo contesto la soluzione al problema del decero è data dall'utilizzo di particolari “cere” sintetiche, in realtà materiali plastici, che hanno un indice di dilatazione molto basso. Questi materiali possono essere utilizzati al posto delle cere per fonderia nella creazione dei modelli, così che al momento del decero non si crei tensione o frattura dovuta all'aumento dei volumi del modello. Questi materiali plastici però hanno vari inconvenienti e per l'arte non si prestano bene. Per prima cosa quando sottoposti a riscaldamento passano dallo stato solido allo stato liquido immediatamente, e viceversa quando si raffreddano passano dallo stato liquido a quello solido senza fasi intermedie apprezzabili: questo impedisce di lavorare la cera o rifinirla secondo le necessità dell'artista; rende impossibile tirare una copia da calco dando la cera a pennello, ma prevede solo calchi per iniezione, o riempimento e 59

S. Hurst Metal Casting op.cit.; J.C. Albaladejo Fundicion a la cera perdida - Tecnica de Crisol Fusible op.cit.; P. Clerin Manuale di scultura op.cit.

60

Testimonianza della fonderia Bronzarte di Pietrasanta (LU)

sciacquo (comunque difficoltoso); rende necessario rifinire eventuali lacune nella superficie con un altro apposito materiale della stessa natura, della consistenza del grasso, che si dà a spalmaggio. Inoltre questi materiali al riscaldamento producono fumi tossici, e anche essendo possibile scaldare la cera sotto cappa d'aspirazione, lavorare la cera per tirare una copia da calco o per rifinirla, così come si fa normalmente con le opere d'arte, risulta ben più dannoso per la salute che con le normali cere sintetiche microcristalline. Nella fonderia industriale per evitare problemi in fase di decero il modello viene studiato a fondo per capire i punti in cui inserire le colate in modo che durante il decero la resina che compone il modello possa uscire facilmente dalle stesse. Questa azione, che in ambito artistico si attua “ad occhio”, in ambito

industriale

è

supportata

da

programmi

di

simulazione.

Tutto questo rende la soluzione industriale inapplicabile agli interessi dichiarati per la presente tesi.

Img. 33: Riscaldo del forno per il decero per shock termico

4.3

Shock termico

Si tratta del tipico decero per guscio ceramico effettuato in ambito artistico, dall'ambito privato a quello professionale, anche detto flash dewax. L'idea è quella di evitare le maggiori tensioni alla forma sfruttando la resistenza agli

Img. 34: Prima fase del decero per shock termico. Si notano pezzetti di cera cadere dalla forma, e il nerofumo vicino alla bocca della bevera

sbalzi termici e la velocità di sinterizzazione 61 del guscio ceramico, la velocità di liquefazione della cera, ed il montaggio di colate voluminose e ben direzionate, che evitino punti di ristagno della cera. Si deve costruire un forno adeguato, isolato con fibra ceramica in modo che possa arrivare ad alte temperature, posizionato su una base ad altezza uomo con la bocca a circa 150 cm da terra e una vasca in metallo da posizionare a terra sotto la struttura (immagine 32). Questo forno va riscaldato per circa 15 minuti con un torcione a gas a forte potenza, fino al rosso ciliegia delle pareti interne. A questo punto, ben protetti dal calore62, si prende la forma da decerare, e aprendo velocemente il forno si inserisce con la bocca della bevera rivolta verso il basso, poi immediatamente si richiude il forno. Per questa tecnica di decero i punti fondamentali sono la rapidità di esecuzione, la temperatura del forno già a 700°/730°, il corretto e rapido posizionamento della forma nel forno63, la fiamma diretta sulla bocca della bevera, e lasciar cuocere in atmosfera fortemente ossidante per almeno 15 minuti e comunque fino alla sparizione di eventuali macchie di nerofumo64. In questo modo il guscio ceramico diventerà immediatamente molto caldo e lo strato di cera più esterno e a contatto con il refrattario passerà subito dallo stato solido a liquido. Nel frattempo la cera ancora non liquida, più lontana dalla superficie del guscio ceramico, scaldandosi lentamente tenderà ad aumentare di volume. A questo punto però non si troverà più incastrata nel guscio, perché lungo tutta la superficie del refrattario la cera sarà già liquida e funzionerà da lubrificante. La forza dirompente dell'aumento di volume della cera quindi aiuterà ad espellere di colpo la cera dal guscio e vedremo interi pezzi di cera che troveranno libera la via per dilatarsi cadendo dalla bevera rapidamente ancora prima di fondere e bruciare. La fiamma puntata sulla bocca della bevera infatti tenderà a “stappare” di colpo e velocemente l'imboccatura della forma, lasciando cadere liquidi o solidi grosse parti di 61

Il processo in cui il guscio ceramico, proprio come una ceramica, arriva ad una sorta di “vetrificazione” e acquisisce le caratteristiche necessarie per resistere alla fusione

62

Con maschera, grembiule e copribraccia di cuoio, scarpe antinfortunistiche, guanti da forgia e abbondanti pezzi di fibra ceramica per maneggiare la forma in forno

63

Il posizionamento ideale è quello che possa permettere alla cera di scivolare fuori dalla forma senza difficoltà, e varia da forma a forma.

64

Macchie di nerofumo sulla forma indicano la presenza di cera non completamente combusta

cera nella vasca d'acqua sottostante65 In questi stessi momenti il guscio si trasforma chimicamente, e passa dal suo stato verde allo stato ceramico con un processo di sinterizzazione, paragonabile al processo della vetrificazione della ceramica. Per acquisire tutta la sua tipica forte resistenza, capace anche di contenere il bronzo in fusione dovremo portarlo fino a fine cottura. E' importante lasciare il refrattario in forno finché non sia incandescente e sia sparita ogni macchia scura: si tratta di cera non completamente combusta e che va bruciata. Nei punti in cui vediamo la persistenza del nerofumo per tempi più lunghi dovremo controllare una volta decerato: è lì che si annidano probabili fratture capillari da stuccare. 4.4

Escamotage

Sviluppando la tecnica per le fonderie artistiche professionali sono stati messi a punto sistemi che di fatto limitano al minimo le possibilità di fallimento dovute alla rottura del guscio ceramico in fase di decero. Come nella generalità della tecnica a guscio ceramico, alcune di queste sono state prese in prestito per l'utilizzo artistico artigianale. Una di queste è di piazzare dei piccoli “sfiati” che servano per la cera in uscita piuttosto che per i gas. Piazzeremo queste cannette nei punti del modello in cera che, allo studio del montaggio della forma, sembrano poter rimanere più nascosti, meno accessibili. Come nel montaggio delle colate dobbiamo pensare al bronzo fuso che dall'alto deve arrivare in ogni punto della forma, così per montare eventuali sfiati dobbiamo pensare alla forma rovesciata con la bocca della bevera verso il basso, e alla cera che deve poter defluire rapidamente e direttamente fuori della forma. Anche con un'ottima costruzione del sistema di colata, la fuga della cera durante il decero non sempre è agevole. Per questo si aggiungeranno dei piccoli e brevi sfiati nei punti più critici. Nei diversi bagni della forma questi canali si copriranno completamente di refrattario quindi, subito prima di decerare il pezzo, andranno aperti per creare le vie d'uscita “d'emergenza) alla cera. 65

La caduta di pezzi di cera interi dalla forma è segnale di un ottimo decero, ma un decero che vede cadere solo cera liquida dalla forma può essere comunque buono. Con questi sistemi di decero la cera non è realmente “persa” ma si recupera in seguito dalla vasca d'acqua posta sotto al forno per il decero

Questo si fa tagliando il guscio ceramico con una smerigliatrice angolare con lama da taglio. Rispetto a questo bisogna ricordare che il materiale ceramico tagliato o smerigliato crea polveri finissime contenenti anche silicio (rischio silicosi), e che quindi è necessario compiere queste operazioni solo se necessario ed in totale sicurezza protetti da adeguate maschere antipolvere con filtri professionali. 4.5

Altri tipi di sperimentazione

Nell'ambito della fonderia artistica per la didattica a guscio ceramico le innovazioni più importanti dalla ricerca degli ultimi anni riguardano i due momenti pericolosi del processo. Sono quelli che rendono complesso il processo di fonderia a guscio ceramico: il momento della gettata del metallo ed il decero per shock termico, che è altrettanto complesso e pericoloso. I punti fondamentali su cui si sviluppa l'innovazione sono il montaggio del crogiolo unito alla forma e il momento del decero, Tra queste tecniche in fase di sperimentazione esistono tecniche di decero per pezzi piccoli e medio-piccoli con la magnetite ed il microonde, un procedimento di fusione per l'orificeria dove lavora solamente la forza di gravità, un sistema di decero e colata automatica gestita da computer66 e molto altro. Nessuna di queste tecniche sembra semplificare definitivamente i problemi visti finora, piuttosto si tende a risolvere una questione e complicarne varie altre in tema di complicazioni tecniche, attrezzature, costi, quando il nostro scopo è in realtà rendere accessibile la tecnica a chiunque. 4.5

Sperimentazione di Tesi: la scoperta dell'acqua calda

I materiali ceramici che costituiscono il guscio reagiscono per molti versi come la ceramica, tant'è che i ceramisti sono spesso più facilitati a comprendere alcune questioni cruciali della tecnica più dei fonditori abituati alla fusione all'italiana o altre. Eppure questo materiale continua a stupire per le sue caratteristiche tecniche, come dimostra lo Sheffield Case descritto da Steve Hurst nel suo testo Metal Casting 67

66

http://www.agenciasinc.es/Noticias/Disenan-un-nuevo-sistema-para-la-fundicion-de-piezas-escultoricas-en-bronce

67

Op.cit. p.74 sgg

Img. : Decero in acqua di un refrattario. Si nota l'acqua bollente, il refrattario intatto e la cera sciolta a galla sul pelo dell'acqua

Infatti allo stato verde il guscio ceramico ancora non sinterizzato (non cotto), nonostante la sua delicatezza, resiste perfettamente alla cottura in acqua bollente senza sciogliersi, senza rompersi, senza indebolirsi. La cera invece in acqua bollente si scioglie con una certa lentezza e con molta costanza, e scivola fuori dalla forma a cominciare dalla parte più a contatto con il guscio ceramico e con l'acqua, creando una situazione simile a quella del decero per shock termico dove si liberano per prima cosa le pareti del refrattario creando spazio per la dilatazione della cera e lubrificazione per la sua fuoriuscita. Si tratta del principale tema di sperimentazione della presente tesi, in quanto a innovazione della tecnica. Per questa tecnica dovremo mettere una grande pila d'acqua a bollire, e inserire le forme con le pinze, in modo che abbiano la bocca della bevera in alto e che non possano cadere sul fondo, rotolare o urtarsi. L'acqua calda presto si coprirà di uno strato di cera, spesso tanto quanto è il volume delle sculture e delle colate inserite nelle forme poste al decero. Quando si noterà che le forme non rilasciano più cera le potremo estrarre, e poi cuocere a parte.

Questo

metodo

riduce

notevolmente le tensioni tra cera e refrattario in fase di riscaldamento e quindi tendere ad eliminare i problemi di fratture del guscio durante il decero. Ma soprattutto ha i notevoli vantaggi di semplificare le attrezzature necessarie per il decero, eliminare la pericolosità del flash dewax ed eliminare la necessità di avere più operatori per maneggiare il forno di decero, Img. : Per decerare forme di piccole-medie dimensioni oggetto della tesi abbiamo utilizzato una pila d'acqua posta su mattoni refrattari e scaldata col torcione a gas. Si maneggiano le forme con le pinze. Sul pelo dell'acqua lo strato di cera che fuoriesce dalle formerapidamente decerate

sicuramente

rendendolo il

metodo

di

eliminazione della cera più adeguato alla didattica ed allo studio dell'artista.

4.6

Cottura del refrattario

Nel forno per il decero industriale dopo i 200° per eliminare la cera si arriva lentamente ai 730°, e nel decero per shock termico la forma arriva subito a 730° e ci rimane per almeno 15 minuti: nei due casi la forma durante le operazioni di decero viene cotta, e ne esce già “ceramica”, tanto resistente da tenere il bronzo in colata. Nel caso del decero ad acqua invece avremo una forma che ha subìto una cottura in acqua a 100° e quindi è assolutamente cruda, anche se aveva già raggiunto il suo stato verde. In questo caso ci troveremo a dover effettuare a parte, in seguito, la cottura della forma. Non avendo più problemi di espansione della cera la cottura delle forme diventa un'operazione elementare. Si possono tranquillamente cuocere le forme in un fornetto mandato a 700°/730° per 15 minuti, o mettere le forme in un qualsiasi forno per

ceramica con una cottura che arrivi a 730° per 15 minuti. La cottura può essere così breve date le ottime caratteristiche refrattarie del materiale. 4.7

Stuccatura del refrattario e ultimi bagni

Con qualsiasi sistema di decero è possibile che si vengano a produrre delle fratture nel guscio ceramico. Una volta cotto questo tipo di refrattario è impermeabile come può esserlo una brocca di terracotta, per questo si può approfittare per capire se abbia subito fratture riempendolo d'acqua e osservando attentamente eventuali perdite e gocciolamenti, e capire da dove provengano per ripararle.

Img. : Riparazioni con stucco a pennello e fibra di vetro o fibra ceramica Nel caso ci siano fratture subito dopo la cottura della forma provvederemo a stuccarle con stucco ceramico e fibra di vetro o fibra ceramica bagnata nello stesso stucco. Per rendere effettiva la stuccatura è necessario “fissarla” portandola a incandescenza. Dovremo fare attenzione a non irrobustire troppo gli spessori del guscio, perché essendo le stuccature dei punti rinforzati con refrattario, c'è il rischio che in quel punto della forma arrivi meno calore e produca difetti nel getto.

Img. : La stuccatura viene portata al rosso con la torcia a gas, perchè diventi effettiva A questo punto si possono effettuare gli ultimi bagni di refrattario, i cosiddetti bagni di rinforzo, con grande attenzione a non far cadere stucco, sabbia refrattaria o altro nella forma. Per sinterizzare questi ultimi strati di refrattario non è necessario ricuocere il pezzo, che si ricuocerà rapidamente da solo all'interno del forno all'inizio della fusione. La forma, con la cottura dei primi strati di refrattario infatti già ha la robustezza necessaria per entrare in forno per la gettata. 4.8

Preparazione del Crogiolo Fisso

Per quanto riguarda il Crogiolo Fisso, con la stessa tecnica con cui si sono riparate eventuali fessure, dopo aver effettuato i bagni di rinforzo, si procede a saldare il crogiolo-bevera alla forma. Per ultimo si fa un bagno a tutto il pezzo intero, crogiolo e stampo uniti. Un errore comune consiste nell'ispessire in eccesso la saldatura tra crogiolo e forma:

con questo isoleremo termicamente il tappo di fondente (rame) dal resto della forma. Anche se questo fonde principalmente per effetto del calore del bagno di colata, ha comunque bisogno della temperatura generale del forno per non rallentare eccessivamente la fusione.

Img. , , : Le diverse fasi della stuccatura del crogiolo per la tecnica del Crogiolo Fisso. Si regolarizzano i bordi delle due forme, si uniscono, si incollano con stucco ceramico e fibra di vetro -img sotto- e infine si ferma la stuccatura con la fiamma

Img. : La stuccatura del crogiolo alla forma nella tecnica del crogiolo fisso è molto importante. Non deve essere troppo spessa perchè impedirebbe al calore di arrivare al fondente e non si realizzerebbe la fusione, né deve essere troppo fina, né irregolare o inclinata perchè potrebbe non sostenere il peso del bronzo in forno. Si nota sul lato destro in basso il foro-spia, per il controllo dello stato della fusione.

CAPITOLO 5 La fusione 5.1

Fusione a guscio ceramico

La gettata in una normale fusione a guscio ceramico non ha caratteristiche molto diverse da una qualsiasi altra fusione con altre tecniche. È importante però mantenere le forme al caldo durante la fusione, ma d'altra parte il guscio ceramico non risente del prolungato riscaldamento. Per getti con spessori sottili la gettata andrà fatta con forme al rosso, per pezzi di spessori maggiori basterà un principio di incandescenza della forma, per spessori molto sottili o metalli con alta conduttività (come l'argento ad esempio) è sempre il caso di mettere il pezzo in un fornetto creato all'impronta e tenere la forma direttamente riscaldata. 5.2

Il metodo della Microfusione

Come abbiamo visto nei primi capitoli la Microfusione consiste nel montare la scultura a colata diretta unita al crogiolo aperto solo per un quarto. Questo ha anche funzione di bevera. È un sistema di fusione semplice che, come il Crogiolo Fisso, non necessita meccanismi di apertura, pompa di vuoto, centrifuga, o qualsiasi altro dispositivo meccanico per il suo funzionamento. Infatti il crogiolo a forma di uovo grazie alla sua forma tondeggiante permette che la gettata si realizzi sfruttando anche la debole spinta centrifuga che si Img. : Forma per microfusione decerata produce a rivoltare a mano la forma durante la fusione, oltre che alla pressione metallostatica. Per fusioni fino a 1-1,5 kg di bronzo, la modesta quantità di metallo permette di fondere anche con un cannello da riscaldo e una bombola di gas che garantisca sufficiente pressione. Si può utilizzare il forno a campana descritto più avanti per la tecnica del Crogiolo Fisso, oppure crearne

un forno “volante”, più piccolo, con mattoni refrattari e fibra ceramica. Quando la forma in refrattario è pronta per la fusione caricheremo l'uovo con il bronzo necessario a realizzare la scultura (dieci volte il peso in cera del modello montato68). A questo punto lo inseriremo nel forno con la parte della scultura rivolta verso l'alto, in modo che il metallo durante la fusione non possa entrare nella forma prima del momento desiderato,cioè quello

della

fusione

completa

del

metallo. Per far questo si può rialzare la parte della forma con un pezzo di mattone refrattario. Controlleremo lo stato del bronzo69 e, quando sarà arrivato al suo punto di fusione, prenderemo la forma con le pinze curve, la estrarremo dal forno e la rivolteremo su un letto di sabbia. Questo tipo di fusione dà luogo ad un alto livello di precisione, e dà la possibilità di realizzare forme anche Img. : Caricamento del crogiolo per microfusione dopo il calcolo e la pesaura del metallo necessario, in questo caso ottone

notevolmente sottili. Si tratta ovviamente di una metodologia fortemente limitata per l'ambito artistico

tout court, prevedendo pezzi piccoli e soprattutto forme dai volumi contenuti. Infatti, per una scultura con una superficie molto estesa, anche fosse di un peso inferiore al kg, non sarebbe comunque la tecnica più adatta, perché il metallo non avrebbe la forza di arrivare in punti significativamente lontani dalla bevera. Per questo la ricerca è andata verso lo sviluppo del Crogiolo Fisso. 68

Per ogni metallo esiste un diverso coefficente di moltiplicazione del peso per tradurre la cera in metallo. Ad esempio per il bronzo si moltiplica il peso in cera per 10, per l'argento per 7, eccetera

69

Si prova il bronzo inserendo un ferro da carpentiere nel bronzo fuso. Se è pronto per la fusione non attacca al ferro. Per far questo tipo di controllo è sempre importante che il ferro che andiamo a infilare nel bagno di fusione sia ben pulito.

Nelle immagini che seguono una serie di fasi della microfusione.

Img. :La forma in forno. Si tratta di un piccolo forno di costruzione elementare, refrattari e sabbia sul fondo, refrattari ai lati, e tetto in fibra ceramica Img. , , : La forma nel forno carica in bronzo nella fase di riscaldo Img :Dopo la fusione del metallo la forma viene presa con le pinze, estratta dal forno e girata Img. : La fusione effettuata, con la forma rivoltata sulla sabbia nell'attesa che il metallo si solidifichi

5.3

Fusione a Crogiolo Fisso

Fondere un chilo di bronzo [con la Microfusione] è semplice e non richiede molta energia né forni sofisticati, anche se necessita una certa manipolazione. Manipolare un chilo di bronzo 1100 gradi è delicato, ma sicuro. Maneggiare 5 chili non lo è assolutamente, quindi la nostra tecnica di Microfusione per rovesciamento si ferma al crogiolo da 1 kg come massimo volume possibile. Questa limitazione è quello che rende la tecnica di fusione per Crisol fusible [Crogiolo Fisso] il passo seguente [nella ricerca].70 Juan Carlos Albaladejo La tecnica del Crogiolo Fisso sviluppa l'idea di fondere metallo e colarlo nel suo refrattario direttamente dentro al forno stesso e, allo stesso momento senza manipolazioni del crogiolo. Si tratta in pratica di un sistema di colata automatica, basato sulla possibilità di montare in un pezzo unico il crogiolo e la forma. Se pensiamo ad un sistema con un crogiolo bucato alla sua base, caricato di bronzo e infornato, potremmo supporre che al riscaldarlo fino al punto di fusione il metallo cadrà nel buco e riempirà lo stampo, ma non è così. L'idea è interessante ma nella pratica sperimentale non funziona. Proprio perché abbiamo a che fare con una lega, avremo una fase di riscaldamento con dei punti e dei momenti in cui non tutto il metallo diviene immediatamente liquido, ma coesiste materiale in fase liquida e fase solida. Molto probabilmente avremo anche pezzi di dimensioni diverse all'interno del crogiolo, quindi si fonderanno prima i pezzi più piccoli che i grandi, oppure ancora, se il crogiolo viene caricato con rottami di leghe anche leggermente differenti ognuna di queste fonderà in tempi diversi. Il risultato sarà che il bronzo gocciolerà all'interno del foro, freddandosi e bloccando la colata. Da queste ed altre più complesse sperimentazioni (che prevedevano anche colate assistite da computer), è derivata l'idea di creare una chiusura che fondesse in maniera autonoma giusto nel momento in cui la lega di metallo contenuta nel crogiolo fosse completamente liquida e calda al punto giusto per cadere nella forma prendendo 70

J.C. Albaladejo Fundicion a la cera perdida - Tecnica de Crisol Fusible op.cit.

correttamente il registro. Per far questo si è pensato al rame, che essendo il maggior componente sia del bronzo che dell'ottone, ed essendo metallo puro ha un unico punto di fusione, sempre maggiore di quello di qualsiasi sua lega eutettica71. Dopo

varie

prove

e

sperimentazioni si è giunti alla conclusione

che

un

tappo

formato da una lastra di rame di un millimetro per ogni chilo di bronzo caricato nel crogiolo è il necessario per realizzare una fusione corretta che impedisca al bronzo di cadere nella forma prima del tempo o passata la temperatura giusta per la colata. Img. : Il forno per Crogiolo Fisso viene calato sulla forma. Il forno, molto semplice, è stato realizzato con un bidone di metallo e due strati di fibra ceramica. La base è di mattoni refrattari e coperta di sabbia. I giri di mattoni refrattari permettono di variarne la capienza a seconda delle diverse forme da fondere.

I due pezzi in refrattario quindi vanno uniti attraverso il condotto di uscita della bevera che sarà chiuso con un “tappo fondente”

determinato, adeguato al tipo di lega impiegata. Il punto di fusione del fondente sarà quello della temperatura di colata del metallo. Così metallo e refrattario si troveranno quasi alla stessa temperatura: il metallo avrà una fluidità ottimale e si riuscirà ad ottenere una qualità di registro ineguagliabile a qualsiasi tradizionale colata per gravità. Questo si potrà ottenere solo con la forza 71

Il bronzo è una lega eutettica. Eutettico: [agg. (pl.m. -ci) e s.m. Der. del gr. ey´tektos "facile a fondersi", comp. di eu- "bene" e tema di téko "fondere"] Miscuglio di due o più sostanze che presenta un punto di fusione o di solidificazione (temperatura eutettica) più basso di quello dei singoli componenti.

esercitata dal peso stesso della carica del crogiolo, senza la necessità di forze complementari tipiche delle tecniche di Microfusione convenzionali. Img. : Si tratta di un forno semplice, che viene sollevato tramite due pali montati trasversalmente. Più tipicamente questo tipo di forno si collega ad una struttura a carrucola (come il forno per decero flashdewax dell'immagine 32), in modo che lo possa comandare un solo operatore. In questo caso invece il forno viene manovrato da due persone che lo sollevano o lo calano all'unisono.

Questo procedimento è applicabile a qualsiasi metallo o lega utilizzato per la fusione a cera persa o a “modello perso”. Va considerato che per ogni tipo di lega o metallo ci sarà

bisogno

di

un

fondente

di

un

materiale

specifico

adeguato.

Alla tecnica di fusione a Crogiolo Fisso non serve alcun intervento o manipolazione del metallo o del forno dall'accensione fino alla fine della colata: il fonditore può lavorare anche solo col forno freddo. Non prevede nemmeno interventi ausiliari per operare sulla fusione: colata, pulizia del crogiolo o controllo del bagno di fusione non sono necessari: la colata sarà automatica, le scorie del metallo rimarranno in alto nel crogiolo mentre il bronzo scorrerà dal punto più basso, e il fondente aprirà automaticamente il percorso alla colata quando il bagno di fusione sarà pronto. In questo modo si eliminano i rischi, si ottiene pulizia del metallo colato e semplicità del processo. Nonostante la tecnica sia stata messa a punto per fusioni fino a 60 kg di metallo, si può lavorare bene con questo metodo nei laboratori individuali con crogioli fino a 25 kg di carico, perché per superare questa soglia sarebbero richieste installazioni generali più complesse. Una volta colato il bronzo è necessario aprire il forno per evitare l'eccessivo surriscaldamento della forma e la rottura del refrattario dovuta all'eccessivo calore accumulato. Questo potrebbe cedere, fratturandosi quando il bronzo è ancora liquido. Per questo è fondamentale controllare il passaggio del bronzo. Si tratta in ogni caso di manovre semplici e sicure.

La forma andrà inserita nel forno e poi caricata con il metallo

necessario.

È

importante che il metallo non sporga lateralmente oltre la bocca del crogiolo per non colare fuori dalla bevera, e anche che sia posto nel crogiolo in modo ordinato per non sbilanciare la forma una volta in forno, nel momento in cui il bronzo comincerà a liquefare. 5.5 Forni e bruciatori Questa

è

semplice quanto

la del

parte

più

metodo,

in

qualsiasi

forno

di

fusione adattabile alle misure della

nostra

forma

sarà

adeguato. La necessità di lavorare con forme e dimensioni diverse di refrattari ci obbliga piuttosto a disporre Img. : Il bruciatore Venturi indirizzato al terzo inferiore del crogiolo, lateralmente. Questo serve a non riscaldare prematuramente il fondente e a far girare la fiamma all'interno del forno correttamente

di

particolarmente

un

forno versatile.

Normalmente si tratta di un bidone di metallo rivestito di fibra ceramica, a volte anche

ricoperto di collanti refrattari e polvere di vecchi gusci ceramici, ma è possibile anche costruirsi un forno di mattoni refrattari, o altro. Il bidone si adatta ovviamente bene, soprattutto a fusioni piccole e con forme contenute.

Nella creazione di un forno è importante il centramento della forma in refrattario, oltre al fatto di poter dare un percorso a spirale al calore, dalla bocca fino al tiraggio. Per le fusioni a Crogiolo Fisso è importante che il calore non si concentri nella parte inferiore del crogiolo perché avremo il rischio di fondere il tappo. La parte che deve approfittare di più della vicinanza della fiamma è il crogiolo, di solito a circa un terzo di distanza tra il tappo fusibile e la sommità del crogiolo. Per questo il principio del forno per Crogiolo Fisso si basa nella possibilità di mobilità del bruciatore (più o meno alto, inclinato...) e dello stesso forno (più o meno grande, alto). Il forno si appoggia su dei mattoni refrattari col fine di tenerlo più freddo nella zona inferiore e con questo evitare vuoti di metallo, i cosiddetti “risucchi”. Se non fosse così la base del forno apporterebbe calore sufficiente per invertire la direzione di raffreddamento del pezzo uguagliando la funzione regolatrice del metallo rimasto nel crogiolo, e si produrrebbero vuoti nelle parti equidistanti tra il crogiolo e la base del forno. Infatti si considera che il metallo nel crogiolo faccia da riserva di bronzo e calore: nei punti in cui il bronzo si comincia a raffreddare il metallo si contrae e riesce a tirare a sé la parte di metallo ancora liquido72. Per questo il punto in cui rimane il calore più a lungo che nel resto del pezzo rischia di presentare dei fori, perché il bronzo ancora liquido può cedere metallo alle parti che già si stanno freddando contraendosi. Per gli stessi motivi quando si carica il forno è utile mettere alcuni pezzi di refrattario sotto alla forma per tenerla sopraelevata dal piano Img. : Orientamento e controllo del bruciatore Venturi (su un trespolo improvvisato saldando scarti metallici). Sullo sfondo si vede la bombola di GPL assicurata in acqua per prevenirne il congelamento, e a debita distanza dal bruciatore) 72

Vedi voce di glossario “risucchi”

del forno ed evitarne il surriscaldamento. È possibile usare vari tipi di gas e di bruciatori, sicuramente è necessaria potenza di fiamma per fondere il bronzo ma questo dipenderà anche dalla quantità di metallo da dover

impiegare. Se per una Microfusione possiamo arrivare a fondere anche con una grossa torcia da riscaldo, per un Crogiolo Fisso dovremo avere più potenza di fiamma. Per questo tipo di fusioni è stato messo a punto il bruciatore “Turbo” per gas propano o butano di notevole potenza, rapido e controllabile in portata di gas, pressione, e mescola dell'aria attraverso una turbina con regolatore di potenza. La mescola gas aria si produce nella camera del bruciatore, mentre il forno stesso funziona come camera di combustione. Si tratta praticamente di un bruciatore Venturi con l'ingresso dell'aria favorito da una ventola elettrica, che ne aumenta la potenza e ne migliora i consumi. Il bruciatore Turbo si considera utile per le fusioni a Crogiolo Fisso, ma non è una scelta obbligata. Infatti durante questa stessa sperimentazione è stato facile fondere fino a 15 kg di ottone con una bombola di GPL da 15 kg e un semplice bruciatore Venturi, entrambi attrezzature di facile reperimento. Durante la fusione va vigilato lo stato del bronzo e la sua evoluzione (tramite specchietto e tondino in ferro) finché si produca la colata, momento nel quale va spento il bruciatore. Questo è importante : Questa immagine mostra la difficoltà di per evitare l'infragilimento della forma in Img. verificare il passaggio del bronzo dal crogiolo molochite a bronzo ancora caldo o liquido. alla forma (soprattutto lavorando con metalli non nuovi, ricchi di scorie o di dubbia lega). Nella

Infatti il guscio ceramico se passa il tempo foto si mostra un crogiolo che appare pieno, ed

il

calore

potrebbe

cominciare

mentre in realtà il metallo è già passato nella

a forma. Si può notare solo un avvallamento al centro, e in superficie un crostone di ossidi e

deformarsi e cedere (oltre i 1350° per scorie. Il metallo pulito è passato già nella e lo era verificato con specchio e ferro, tempi sostenuti), e il bronzo fuso potrebbe forma, tramite il cambio del colore della forma, e dallo uscire dalla forma.

sfiato-spia

5.6

Crogiolo fisso e sfiato-spia

Altra innovazione proposta da questa tesi è un semplice sistema di controllo del passaggio del metallo nella forma. Per limitare i controlli da dover effettuare al bronzo sul pezzo in forno si è studiato un modo semplice per avere la certezza del passaggio del bronzo dal crogiolo alla forma. Infatti, anche se sembra chiaro questo passaggio, non sempre riesce ad esserlo, ad esempio se il crogiolo era molto carico o se era presente molta scoria sulla superficie o ancora se tra crogiolo e colate non c'era molto spazio libero. In tal caso la prova del fondente col ferro durante la fusione può dar esiti non chiari. Per questo metodo è importante caricare bene il crogiolo col metallo necessario a riempire tutta la forma e le colate. In fase di montaggio della cera monteremo uno sfiato-spia che colleghi la base della scultura con un punto che sia subito superiore al punto più alto della scultura, e lasceremo questo canale aperto alla sommità. Posizioneremo la forma in forno in modo che la testa dello sfiato-spia rimanga visibile. Al momento della colata automatica vedremo apparire del bronzo alla testa dello sfiato e sapremo per certo che la nostra forma è completamente piena e dobbiamo subito spegnere il bruciatore.

Img. : Al centro dell'immagine si vede lo sfiatospia ancora “non attivato”. La fusione non è avvenuta ancora, e si può ancor notare dal colore della forma ancora troppo scura. Img. : Dalla bocca del forno si vede la spia che segnala che il passaggio del bronzo nella forma è avvenuto.

CAPITOLO 5 Conclusioni 5.1

Analogie

Con ogni probabilità molti sistemi di Microfusione nell'antichità utilizzavano un sistema basato nell'unione del crogiolo con la forma in refrattario in un solo gruppo. Tuttora in molte parti dell'Africa gli artigiani utilizzano l'antichissimo metodo Ashanti, rimasto invariato nei millenni, che prevede sia il sistema del crogiolo incorporato al modello, e la spinta centrifuga realizzata a mano, nonché la copertura del registro della scultura con un refrattario speciale composto di polvere di carbone finemente tritata e materiale ceramico. Entrambe le tecniche viste qui, Crogiolo Fisso e Microfusione a guscio ceramico, derivano direttamente dalle tecniche standardizzate di fonderia a guscio ceramico, che dall'industria sono arrivate alla fonderia artistica, ma presentano alcune notevoli ed interessanti novità tecniche. Le innovazioni sulle quali si segue a sperimentare oggi, sembrano ispirate a metodologie arcaiche qual è il metodo Ashanti ancora oggi in uso presso gli artigiani del Ghana e della Costa d'Avorio. Pare chiaro che tali popolazioni avessero il problema di maneggiare il metallo fuso senza pericoli e senza troppi problemi tecnici, e che abbiano sviluppato ben prima di noi tecniche semplici che li aiutassero nel loro lavoro. Fino all'epoca dell'antica Roma il refrattario dello stampo era ceramico, poi la tecnica si è sviluppata e nel Rinascimento era ormai definitivamente trasformata con il refrattario in gesso e coccio pesto che oggi conosciamo come loto. Oggi dallo sviluppo di nuovi materiali per la tecnologia aereospaziale sono derivati refrattari ceramici che di nuovo possono mettere in discussione la tecnica, aiutando a semplificarla nei casi in cui ce ne sia la necessità: torniamo ad utilizzare lo stampo caldo, la colata diretta, il materiale di sempre con aspetti tecnologici nuovi, e il crogiolo unito alla forma. 5.2

Conclusioni

Dalle le tecniche proposte, tramite le esperienze positivamente concluse, si può determinare che fusioni a Crogiolo Fisso e Microfusioni con metodo Albaladejo, unite

alle soluzioni aggiuntive messe a punto dall'autrice, primo tra tutti il decero ad acqua, ma anche l'utilizzo della spia per il Crogiolo Fusibile e le altre piccole soluzioni alle complesse problematiche viste nel testo, danno vita ad una metodologia di radicale semplificazione e messa in sicurezza delle tecniche di fusione fondamentale per la didattica e per gli artisti ed artigiani che vogliano fondere in autonomia. Non è certamente un'alternativa di alcun interesse per il fonditore professionale, anzi questo tipo di tecniche sono state studiata precisamente per chi non lo è, sviluppandole senza complicare i processi, senza la necessità di macchinari complessi, rendendo possibile fondere ad un solo operatore, eliminando (mettendo in sicurezza/semplificando) tutte le fasi pericolose della fusione classica e di quella a guscio ceramico, dal flash dewax alla gettata. Si ritiene di aver sperimentato un metodo che allo stato dell'arte permette di effettuare una fusione in bronzo con rischi e complicanze possibili simili73 e talvolta inferiori74 ad una cottura di ceramica Raku. Questo si è ottenuto senza macchinari o infrastrutture, con attrezzature di autocostruzione e materiali di facile, o comunque possibile,75 reperibilità. Le capacità degli operatori non devono essere di alta specializzazione, ma è sufficiente che abbiano delle capacità artigianali medio basse, date anche solo dalla pratica ceramica o di istruzione artistica. Per questo si ritiene ottenuto il risultato di ricerca sperato dalla tesi, di messa a punto di un sistema pratico, sicuro ed economico per le tecniche di fonderia artistica per lo studio dell'artista e per la didattica, dalle scuole superiori alle Accademie.

73

Microfusione

74

Crogiolo Fisso

75

I materiali più difficili da reperire sono i diversi tipi di refrattario ceramico. La fibra ceramica si compra in qualsiasi negozio di prodotti per ceramisti (serve a costruire forni) o presso costruttori di forni industriali. La molochite in grosse quantità si può ordinare al produttore, altrimenti esistono rivenditori specializzati.

GLOSSARIO

Immagine tratta dal trattato De la Pirotechnia, Vannuccio di Biringuccio, 1540

All'Italiana, fusione – (a la chamota, a la italiana) [investment block casting, Italian casting]: o fusione Rinascimentale, fusione con la tecnica del loto tratta direttamente dalla tecnica italiana rinascimentale. Albero di colata (arbol de colada, arbol de fundicion) [sprue system]: Tutto il sistema che riunisce la scultura in cera montata con le colate, gli sfiati e la bevera o mazzarotta. Allumina (Alumina) [Aluminium clorhide?] Cloruro di alluminio, materiale refrattario che può venire utilizzato per preparare lo stucco ceramico che costituisce il guscio ceramico Anima (macho) [core]: Per fondere una scultura che presenti volumi rilevanti è necessario che venga svuotata. Si dovrà quindi realizzare un a.- in refrattario per poterla fondere cava. L'a.- serve a creare una cavità interna nella fusione che non avrebbe potuto essere modellata dalla forma. Bevera o Tazza di colata (Mazarota) [Cup? Button?] Termine del centro-nord Italia per Mazzarotta. Imbuto di colata. Si chiama così sia l'ingresso per versare una sostanza liquida in un calco (tipo cera, gesso etc) sia, soprattutto importante anche come riserva di metallo liquido in fase di raffreddamento Calco: negativo - forma - stampo di una scultura; Calco al vivo: da soggetto vivente

Cera (cera) [wax] Quando parliamo di cera in fonderia possiamo riferirci a vari significati: 1. (più comune) cera da fonderia, cioè un miscuglio di cere naturali o sintetiche realizzata apposta perla fonderia. 2 cera come finish 3. cera d'api 4.modello in cera Modelli, vedi cere. Il modello è in cera da fonderia, secondo le varie formulazioni possibili. Cera persa (cera perdida) [lost wax, investment casting] E' una tecnica indiretta. Un modello in cera viene ricoperto di refrattario, poi viene cotto facendo liquefare la cera per eliminarla dalla forma, e in una fase seguente si cola del metallo nella forma vuota. Il metallo prenderà la forma del vuoto, che sarà quello della scultura di cera andata “persa”. Si parla di cera persa sia per le fusioni col luto (all'Italiana o Shaw casting) che per le fusioni a guscio ceramico, in quanto nonostante le grandi differenze metodologiche tra le due tecniche, si tratta sempre di tecniche che prevedono che il modello venga perduto lasciando la forma vuota pronta per la colata. Chiodi distanziatori [draft, taper] On the vertical sides of a pattern or corebox that permits the core or pattern to be removed without distorting or tearing of the sand. Colate, Cannelli, Cannette (Bebederos) [sprues, feeders]: insieme a sfiati (respiraderos) [risers,vents] fanno parte del sistema di colata, sono i canali in cera che collegano il modello alla bevera, e che una volta decerata la forma, permetteranno al bronzo di entrare nello spazio lasciato vuoto dal modello. Colata diretta/indiretta: vedi fusione diretta/indiretta Crogiolo Fusibile (Crisol fusible): tecnica inventata dal Prof. Juan Carlos Albaladejo. Decero (decero) [dewaxing]: E' il processo per il quale si elimina la cera dal refrattario. Spesso coincide con la cottura stessa del refrattario. Nella fusione all'italiana e nel decero a guscio ceramico per shock termico va effettuata a 700°/740°C. Farina di molochite

(harina de moloquita) [molochite flour]: molochite a

granulometria -200 Fondente (fusible): Nella tecnica del Crogiolo Fusibile è il metallo di sacrificio che si inserisce tra il crogiolo e la forma, e funziona da “tappo” finché la forma non arriva a temperatura, il fondente fonde ed il metallo nel crogiolo può passare a riempire la forma realizzando la colata.

Formatura, formare (moldeado, sacar un molde) [mouldmaking, casting]: I procedimenti necessari per creare una copia di un modello. Da un modello dato si deve realizzare un negativo rigido in gesso oppure flessibile in gomma o in gelatina, dal quale si estrarrà il modello e dal quale potremo “tirare” una o più copie in cera per poterle fondere. Fusione diretta (tecnica di): Le fusioni a tecnica “diretta” (tipo staffa o sabbia) sono quelle in cui il modello può essere in un qualsiasi materiale rigido (legno, metallo, plastica etc). Il modello viene calcato direttamente nel refrattario e poi tolto. Se necessario (per modelli non piani, che vanno fusi cavi) si crea l'anima inserendo altro refrattario nel vuoto lasciato dal modello, e se ne consuma una parte uguale a quella che vorremo ottenere in metallo. “In alcuni casi si può fondere direttamente il pezzo a tre fondamentali condizioni: che il materiale di cui è composto possa bruciare e quindi dissolversi a una temperatura non superiore a 650 gradi senza lasciare troppi residui incombusti, che l’opera finale sia piena e che non siano necessari altri esemplari poiché il modello di partenza sarà distrutto. Si possono quindi ipotizzare materiali molto diversi tra loro ivi compresi quelli vegetali e animali.” (vedi modello perso) Fusione indiretta: vedi anche fusione diretta, cera persa. Le fusioni a tecnica “indiretta” (a cera persa ad es.) prevedono che il modello sia realizzato in un materiale combustibile, normalmente cera, che questo poi venga ricoperto di refrattario (la formatura del modello). Getto: il metallo fuso che viene colato nel refrattario, per estensione anche la scultura in bronzo. Gettata: La colata del metallo nel refrattario. Anche, il momento stesso della colata. Grappolo di colata: In fonderia a guscio ceramico indica una struttura che collega le cere tra loro. Guscio ceramico (cascarilla ceramica) [ceramic shell]: Il refrattario dell'omonima tecnica di fonderia costituito da silice colloidale e materiale refrattario ceramico (molochite, mullite, zirconio, allumina...) Loto, luto (chamota) [lodo, ludo]: si tratta del nome del refrattario su cui si basa la tecnica della cera persa all'italiana, ed è costituito da gesso alabastrino o gesso ceramico che funziona da legante, più inerte che può essere cocciopesto o chamotte, oppure terra rossa per campi da tennis, polvere di mattone, grog (polvere di argilla

cotta), eccetera. Di solito la natura dell'inerte varia a seconda della sua reperibilità: ad es. nelle isole Canarie si usa anche il “picon”, sabbia lavica. Nelle fonderie storiche italiane di solito la ricetta prevede l'utilizzo di un primo strato fatto da 2 parti di cocciopesto e una di gesso, ed il restante formato da 1 di cocciopesto oppure loto usato macinato, 1 parte di loto usato, ed una di gesso. Madreforma (madreforma) [outer mould]: Il guscio esterno di una formatura in gomma o a tasselli, che contiene la forma in gomma o i tasselli a contatto con il modello e li rende maneggevoli e fermi nella loro sede. Mazzarotta (Mazarota) [Cup] Termine del centro-sud Italia per bevera Metallostatica: la spinta m.- spinge il metallo a percorrere il refrattario grazie alla forza di gravità. È strettamente legata al peso del metallo coinvolto nel getto. Modello/i (modelo) [model] vedi anche Cere Modello perso (modelo perdido) [lost model]: Per creare piccoli oggetti di oreficeria o piccole sculture si usa inserire nel refrattario direttamente un oggetto facilmente combustibile che non abbia grossi spessori (un fiore, una foglia, un origami, un insetto, eccetera).

Questo brucerà durante la cottura del refrattario e ci lascerà la sua

impronta precisa, dando vita a pezzi di grande precisione di superficie e notevole impatto visivo. Nel caso di oggetti troppo sottili o flessibili sarà necessario rinforzarli con della cera da fonderia. Per questo tipo di tecnica è importante in questi casi fare in modo che il modello bruci completamente e pulire la forma accuratamente prima della fusione, perché questi materiali non lasciano la forma pulita come la cera, e la colata non deve trovare nel suo percorso impurità non completamente combuste o pezzi di carbone etc, perché si comprometterebbe il risultato finale. Modine (dare il gesso a-): Lavorare il gesso abbastanza solido da poterlo modellare con la spatola, è una tecnica che necessita molta velocità nell'esecuzione perché il gesso va lavorato subito prima del momento della presa Molochite (moloquita) [molochite]: Caolino calcinato, uno dei possibili refrattari per la fusione a guscio ceramico Negativo: calco o forma o stampo di una scultura Pece greca (colofonia) [rosin]: La resina del pino sottratta della trementina (parte liquida volatile) e ridotta in cristalli. Refrattario (refractario) [refractary]: materiale con caratteristiche di resistenza al calore. In fonderia risulta adeguato un r. adeguato a prendere la forma del modello,

resistere al calore della fusione ed alla spinta della massa del metallo liquido, ma anche di facile scassettamento. Risucchi, tracchie (Rechupes): Lacuna nel metallo in un getto dovuta a problemi nella solidificazione del metallo. Ecco una descrizione dei risucchi fatta da Leonardo riguardo al monumento equestre a Francesco Sforza. Allo studio di questa fusione monumentale da oltre 7 metri d'altezza per un getto unico da realizzare con due fornaci, Leonardo dedicò 16 anni di studio, con appunti riuniti nel cosiddetto Codice sulla fusione del cavallo Sforza allegato al Manoscritto Madrid II (Pedretti 1977, Kemp 2004, Bernardoni 2009): Prova e conclusione che il cavallo non si gitti a giacere. Se l'cavallo si gittassi a giacere le gambe che vanno massicce terrebbono assai più il bronzo fonduto che le bocche che porgano a quella, onde accaderebbe che le bocche sarebbono già congielate e avrebbono fatto il loro calo che le gambe sarebbono ancora in acqua e volendo nel congielarsi fare nel restringersi il suo debito calo, non avrebbono chi le porgesse il riempimento e ristoro del calato bronzo e le gambe rimarrebbero imperfette e mancato una parte per tutta la sua lunghezza. (Ms. Madrid II 148b) Scassettare – scassettamento (descascarillado) Eliminazione del refrattario per liberare il getto dopo la fusione. Sciaquo (volteo) [slush casting] Versare un materiale liquido in uno stampo perché ne prenda la forma una volta solidificato (gesso, cera etc) Shaw casting: fusione all'italiana con la “botticella”. Sistema di colata: vedi albero di colata Sottosquadro (enganche) [undercut]: Un incavo, incisione obliqua, che forma con il piano di fondo un angolo acuto che va oltre il piano ortogonale. Staffa o sabbia -fusione a- (fundicion a la arena) [sand casting]: adatta solo a forme piane o senza sottosquadri importanti, vedi anche fusione diretta Stucco ceramico (estuco ceramico) [ceramic slurry]: il materiale per la creazione del guscio ceramico miscelato per l'utilizzo. Tazza di colata: vedi Bevera Verde, al verde (al verde) [at green state]: Indica la catalizzazione del refrattario. Utilizzato di norma per le fusioni a staffa in sabbia verde, il termine viene utilizzato soprattutto in inglese per intendere che il refrattario ha raggiunto il suo stato di

solidificazione, ma non è stato cotto e non ha ancora sinterizzato. Nel caso del guscio ceramico è ben asciutto ma non ha ancora effettuato una cottura al rosso ciliegia (oltre i 700°).

BIBLIOGRAFIA

Immagine tratta dal trattato De la Pirotechnia, Vannuccio di Biringuccio, 1540

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Ringraziamenti

Entre todos, tengo que agradecer al Prof. Juan Carlos Albaladejo, el primero que me enseñó a fundir. El interés en la investigación y la mayoría de los conocimientos utilizados para desarrollar esta tesis se deben a su influencia sobre mi trabajo.

Questa tesi è stata possibile grazie ai buoni Maestri incontrati durante il mio cammino artistico sulla via dei metalli, conosciuti personalmente e attraverso il loro lavoro. Tra tutti Juan Carlos Albaladejo, Andrea Barsi, Steve Hurst, i Maestri della Fonderia Chiurazzi International di Napoli, e la cara Luisa Fucito, esempio femminile di passione per la fonderia e l'arte. Un particolare ringraziamento va al prof. Balocchi che ha reso possibile e sostenuto la mia volontà di sviluppare questa tesi fin dall'inizio.

Le foto nel testo, se non dell'autrice o non diversamente specificato sono di:

Sarah Di Bernardo, Mauro Porri.