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简述艺术玻璃的脱腊铸造工艺

发布日期:2016-11-30 10:14:33 256

  自人类无意中发现了玻璃之后,陆陆续续开发出了许多种形形色色的加工方法。不论是实用性或是美观性,都能将玻璃光影之美,尽情地延展于人们的生活之中。随着科技文明的发展,对玻璃的利用与加工更是不断的再创新,大致上仍可分为冷加工、热加工两大门类。玻璃材料成型稳定后,加以切割、喷砂、抛光、镶嵌、磨刻、彩绘......等加工方式,称为冷加工;反之,按不同的加工要求,施予玻璃不同的温度,使之符合加工操作特性,如最低温的烤漆上色、初熔的烤弯玻璃、次高温的熔融玻璃、热塑玻璃、脱蜡铸造、砂模铸造、高温的拉丝玻璃、吹制玻璃等,称为热加工。

 

  脱蜡铸造法是玻璃加工方式中最为困难的一种。但在玻璃艺术创作上,却也是最能随心所欲表现作者艺术理念的手段。古埃及发明脱蜡铸造法,至今已有三千多年的历史。

 

  脱蜡法亦称失蜡法(PATE-DE-VERRE),已广泛应用在金属材料的工业生产艺术创作,而重新应用在玻璃铸造,也不过百来年的时间。中国内地及台湾地区是在这十多年才陆续有玻璃艺术爱好者着手以脱蜡铸造法进行玻璃艺术创作。由于不断的投入,时间虽短,却已获得相当傲人的成果,在个别工艺操作上,已超越欧美同业的水平,引起国际上的重视与交流邀访。

 

  脱蜡铸造法在金属材料精密铸造和艺术创作领域,已是业界相当耳熟能详的一种铸造技法。但在玻璃艺术创作领域中,还是相当新颖的一种技法;脱蜡铸造法首先将“脱蜡”与“铸造”二词分开说明,其工艺流程为:将设计好的作品,不论立体雕塑或半浮雕,雕塑完成之后,以硅胶加硅油按适当比例,用油漆刷均匀分层涂刷在雕塑品上,使雕塑作品平均刷满硅胶。依作品大小不同,硅胶凝固时间不等,一般约在2-4小时,大件作品甚至需要10-24小时。硅胶和硅油必须有适当的比例,才能有良好的轫性与耐用性。反之,急欲完成硅胶模,加了过量的硅油或硬化剂,虽然可大大地缩短硅胶凝固成型时间,却会造成硅胶延展性不够。在拆作品蜡形时,极易拉断作品蜡形,无法做出精细作品。而且硅胶模易脆化、使用次数不多,所以必须有耐心等待硅胶模自然成型。另一个影响硅胶模韧性、延展性的关键因素,是必须分层分次地将调好的硅胶油很平均地刷在粗细不一的雕塑作品四周。虽作品粗细不一,但均须使硅胶模均匀成型,一层干了之后,再刷第二层、第三层,直至达到一定的均匀涂层硅胶模,这才是一个适于创作的、耐用的好模。

 

  雕塑作品我们称之为阳模;而利用硅胶涂布其上成型的,称之为阴模(内部空心)。选择适当分界线,利用美工刀将硅胶局部划开,将雕塑作品拿出来,再将硅胶模分界线对好,形成空心模。此时将达到适当熔点的蜡,适量地倒入硅胶模中,灌满模型,而后静止等待使蜡自然冷却成型。这其中所使用的蜡并非普通蜡烛或石蜡,过硬与过软皆不合适,会无法达到原创作品的细致美感。过硬的蜡会很难修饰,太软的蜡无法成型。而温度不足会使熔蜡不能流到细微处,温度太高也是缺点,所以熔蜡温度需要控制适当。

 

  冷却成型的蜡模要从硅胶模中拿出,亦要小心拆模。在开硅胶模时需要逐步拉下,遇到枝节细微处,需要慢慢翻开,使蜡模完整。一不小心扯断了,需要重接,有时会使蜡模角度不对称,丧失美感。顺利拿出的蜡模和雕塑作品一模一样,即为阳模。此时的蜡模表面略有瑕疵,需要借助工具修补。将分模线、气孔等修好补平,若有断裂,亦在此时用蜡修补好,此工序为修蜡。修蜡完成的蜡模,即可进行灌石膏模型。通常铸造用的石膏,不是一般石膏,而是依造不同材料,选用专用的耐火石膏。用错了很难完成作品创作,甚至铸不出来,或敲不开。除此之外,水分的比例也相当关键。水分加少了,蜡模细致处未包满时石膏已凝固,无法作出好作品;水分加多时,石膏太松强度不够,尚未进炉烧结,表面纹路和枝节石膏脱落,亦无法操作。所以,需要按适当比例加水调配石膏,灌好耐火石膏,放在阴凉处自然风干。

 

  将风干包好耐火石膏的蜡模,浆口朝下放在蒸气桶中,将门关紧,以防高温蒸气喷出伤人。调好气阀,将蒸气导入,利用蒸气的高温,将耐火石膏中的蜡模逐步熔化,慢慢排出,直至耐火石膏模内完全没有残蜡,即可停止。大小作品不同,操作时间也不相同。如上所述,更需注意耐火石膏的调水比例,若比例不当,在蒸气的高温作业下,很容易崩裂模而无法使用。

 

  如能够按照标准操作完成,将蜡从耐火石膏模中完全熔出,使石膏模依蜡型形成中空,此为阴模,此工艺称为“脱蜡”。至此工序,在金属材料精密脱蜡铸造,已完成约80%的工序。只要再将金属材料完全熔化成液体,倒入中空的耐火石膏模中,自然冷却就算大功告成,失败率极低。但在玻璃艺术创作工艺中,脱好蜡的工序才算完成整个工序的30%。

 

  “铸造”二字,从字面上解释,就是熔铸而成。依任何金属或非金属材料,密度比重大于1者,利用其完全熔化后,自然垂流的物理特性,而有了重力铸造、机压铸造、离心铸造、砂模铸造、脱蜡铸造......等。这里简单介绍上述几种铸造方式之间的差别。重力铸造是以全铁模或半铁模为模型(使用材料有铝合金......等),自上面浇铸材料,让材料自然向下垂流,满灌成型。以中件铸造为主机压铸造,以钢模为主,使用材料有铝合金、锌合金、铜合金、普通玻璃等。材料熔化后,以油压机快速送汤液至钢模内,瞬间冷却成型,适合中大型铸造件。

 

  离心铸造,通常以低温材料为多,如铝锡合金等,模具为钢模、橡胶类等。利用马达转速,将材料自模心向四周离心甩开铸造成型,适用小件物品。砂模铸造,是以普通细纱混合为铸模,使用材料有钢铁合金、铝合金、铜合金、锌合金、玻璃等,将材料熔化后,浇铸至砂模中,冷凝成型即可,适合中、大件或特大件铸件。而脱蜡铸造使用材料有金银、铜铝、不锈钢、钢铁或其他贵重金属合金和玻璃等。以耐火石膏为铸模、也是利用铸物材料熔化完全后,自然垂流成型。所不同的在于,一般金属材料只要自然或不自然冷凝成型即可。而玻璃不论是机压成型、砂模铸造、脱蜡铸造,均需在铸造成型后,立即脱模放入徐冷炉内,按铸件大小予以不同徐冷降温时间,让玻璃材料内部应力完全释放,才不致造成铸造冷凝成型后,突然崩裂。

 

  玻璃铸造系利用“窑烧铸造”,亦即在高温炉内完成浇铸,而非一般在室温下浇铸成型。窑炉铸造有煤气炉、天然气炉、电热炉等加温方式,其中以电热炉最为干净和易于控制。前述提到,在玻璃艺术创作完成脱蜡工序只占全工序的30%,进炉窑烧铸造,到徐冷成品完整出炉,也只是完成全工序的70%左右。当然全工序关键在窑铸过程,这才是真正的重头戏,考验着玻璃艺术创作的智慧和耐心。就好象恋爱的感觉,神秘、期许、变幻莫测。有时打开炉门,会让你大失所望,希望落空,满满一炉的作品、石膏、玻璃通通不见了,它们破碎了,躺在炉底,无声地哀嚎。此时你也只能无言以对,数天的汗水辛劳,全幻灭了。不过,有时成功的窑烧创作出炉后,那七彩变幻的作品,会让你兴奋莫名,满是丰收成功的喜悦。这就是玻璃艺术中脱蜡铸造法窑烧的难度和甘苦,非你亲自尝试,很难用笔墨言语形容。

 

  窑烧的难度在于温度控制,稍有计算错误即可能功亏一篑,失败率极大。此工序重点在于对升温曲线和降温(徐冷)曲线控制。根据耐火石膏模的大小,经过精密计算将,电热炉自室温开始加热升温,逐步升高温度,使石膏和水晶玻璃同时受温,让水晶玻璃随着温度的提高,有节奏地熔化。而后顺着中空石膏模弯曲的曲线,缓缓流入模内底部。按照玻璃艺术创作者的设计,熔铸满每一个枝节角落,不论是简易的半浮雕、砖形、块状或是高难度的倒角、镂空、交叉缠绕,此时透过窑铸工艺,尽情演绎玻璃脱蜡铸造工法的神妙,将创作作品的巧思一一延展开来。

 

  细致小巧的耳环、坠饰小品,可将纹路、锐角、圆滑面,按原型雕塑细腻地表现出来。中型作品的镂空内雕、枝节交叉,一样是顺手掂来毫不费力。此工法更可表现出特大件作品的那种豪迈磅礴气势,如古铸钟鼎或大块浮雕面墙......等。这也是为何在所有玻璃加工工艺中,脱蜡铸造法是最为艰难的,而且也是最能将其他冷、热加工技法,所达不到的领域,充分表现出来。脱蜡铸造与玻璃艺术创作者结合一体,正似天马行空,尽情挥洒。

 

  除了上述的脱蜡环节外,耐火石膏质量、玻璃料的适用性,也是影响窑铸玻璃成败的重要因素。普通钠钙玻璃、钾玻璃等比重较轻,所以不合适窑铸。英国人GeorgeRavenscvoft于1676年发明含氧化铅(PbO)的玻璃,称为水晶,也就是铅玻璃,统称水晶玻璃。随着金属氧化物的配比不同,所呈现的效果亦不同。如加入氧化钴,用以制造蓝色;二氧化锰,使玻璃呈现紫色;加入重铬酸钾,玻璃会呈现绿色;加入氧化钛、氧化铈呈现黄色等。水晶玻璃的折射率高,易于烧铸,硬度较软,适合加工。更利于后续切割、研磨、抛光等冷工艺制作,除水晶玻璃的适用性之外,还需注意玻璃料的“间容性”。从玻璃石英砂产地的不同,或所添加的金属氧化物配比不同,其内部的膨胀系数亦即应力就可能不同,也就会产生排斥作用。一旦熔铸在一起,即使你窑铸的升温曲线和降温曲线都计算得相当准确,作品仍有可能在开炉时从内部崩裂,或在拆模、冷加工过程崩裂,甚至作品加工完成、后摆在室内时,突然无声无息地再从内部崩裂,这是需要特别注意的。

 

  若是技术不纯熟,轻者所熔铸出的作品内部颜色混淆不清,间有杂质、经纹、白线,或是作品外表由创作者费心雕塑的纹路、肌理不明,千疮百孔,惨不忍睹;重者会出现断裂、破碎,使玻璃尸骨无存。因此必须充分掌握水晶玻璃料的特性和每一种色料的配比、相生或是相克,进而利用其物理特性。只有这样,才能类似古代习武者,人剑合一,随心所欲,真正将玻璃艺术创作者的理念毫无制约地展现出来。

 

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