Bronzeguss
Auf dieser Seite beschreiben wir unsere Erfahrungen mit der Herstellung von gegossenen Gegenständen aus Bronze. Wir verwenden entweder so genannte „Verlorene Formen“ oder gießen unsere Objekte in Formsand.
Im Wikingermuseum Haithabu steht eine Vitrine die sich ausschließlich dem Guss verschiedener Metalle annimmt. Dort werden auch andere Varianten, wie bspw. der Guss in Formen aus Speckstein, Geweih oder auch Holz beschrieben. Die beiden Letzteren sind aber wohl eher für Metalle mit niedrigerer Schmelztemperatur als Bronze geeignet.
Benötigtes Material
Für Wachsmodell und Gussformen
- Wachs (wir verwenden Bienenwachs weil es sich gut modellieren lässt; es funktioniert aber bspw. auch mit dem Wachs aus Teelichtern
- Messer, evtl. feines Schnitzwerkzeug, Feuerzeug oder Kerze
- Gussrahmen, Formsand, Trennmittel für den Guss in Formsand
- Gips oder Ton (zum Einbetten der Wachsmodelle bei der verlorenen Form)
Für den Schmelzvorgang und den Guss
- Feuerstelle mit sehr guter Luftzufuhr (Blasebalg, Staubsaugergebläse o.ä.)
- Holzkohle
- Schmelztiegel (aus Ton oder Graphit)
- Langstielige Zange (um den Tiegel aus dem Feuer zu holen)
- Vorbereitete Gussformen
- Die Rohstoffe für die Bronzelegierung Kupfer und Zinn
Blasebalge
Nun zu den eigentlichen Arbeitsschritten:
Herstellung des Wachsmodells
Zunächst müssen die Wachsmodelle für den Guss hergestellt werden. Wir gießen in unserem Beispiel eine Ringfibel. Als Ausgangsmaterial haben sich gegossene Wachstafeln bewährt. Wir gießen sie der Einfachheit halber in Schalen aus Alufolie. Das Wachsmodell kann nun aus den Tafeln heraus geschnitzt werden. Man kann es auch direkt aus Wachs modellieren (vorsichtiges Erhitzen über einer Kerze sorgt für die nötige Elastizität). Wenn das Wachsmodell fertig ist, müssen Luftkanäle und ein Eingusskanal angebracht werden, damit sich beim Gießen keine Luftblasen bilden. Diese sind oft dafür verantwortlich, dass die Bronze nicht alle Hohlräume ausfüllt.
Fertiges Wachsmodell
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Formbau
Jetzt gibt es zwei Möglichkeiten weiterzumachen:
- Man kann mit einer verlorenen Form aus Gips aus dem Wachsmodell eine Gussvorlage aus Zinn herstellen. Diese kann anschließend in Formsand mit Bronze gegossen werden.
- Man kann das Modell auch mit dünnflüssigem Ton ummanteln um so eine Gussform für den direkten Guss herzustellen. Diese Form muss vor dem Guss gebrannt werden.
Der Gipsabdruck:
Der Gipsabdruck (bzw. das Zinnmodell) ist nötig, weil wir festgestellt haben dass Modelle aus Bienenwachs im Formsand zu sehr kleben. Beim Trennen des Rahmens brechen dann (trotz Trennmittel) immer Teile der Form ab. Es gibt zwar Wachssorten die weniger kleben (Carnaubawachs, spezielles Wachs für Goldschmiede) aber das haben wir selbst noch nicht getestet.
- Die Wachsmodelle werden in Plastikgefäßen (z.B. große Joghurtbecher) in Gips eingeschossen. Der Gips sollte nicht zu dickflüssig sein damit die Luftkanäle und der Gußkanal beim Eintauchen nicht abbrechen. Nach dem Aushärten wird das Gefäß herunter geschnitten sodass nur noch die Gipsform übrig bleibt. Zum Ausschmelzen des Wachses stellt man die Gipsform kopfüber in den Backofen. Nach 1 Stunde bei 150°C sollte das ganze Wachs aus der Form heraus geschmolzen sein. Das aufgefangene Wachs kann später wieder verwendet werden.
- Die Gipsgussform ist nun fertig. Diese wird jetzt mit Zinn ausgegossen. Vor dem Gießen sollte die Form etwas erhitzt werden damit das Zinn länger flüssig bleibt. Dadurch kann es sich besser verteilen. Wenn das Zinn erkaltet ist kann der Gips vorsichtig abgeschlagen werden. Der Gusskanal und die Luftkanäle werden abgeschnitten. Und nach einigem Schleifen, Feilen und Polieren ist das Zinnmodell fertig.
- Das Zinnmodell dient nun dazu im Formsand den Abdruck zum Bronzeguss herzustellen.
Zinnmodell
Gießen in Formsand
Nachdem das Zinnmodell fertig ist, folgt der nächste Schritt: Das Erstellen eines Abdrucks im Formsand. Das Zinnmodell ist übrigens nur notwendig wenn etwas „Neues“ gegossen werden soll. Bestehende Objekte (Aus Bronze o.ä.) lassen sich im Formsand problemlos replizieren. Der Formsand selbst ist ein tonhaltiger leicht öliger Sand (Bentonit) der sich deshalb schön verdichten lässt und die Form behält.
Erstellen eines Formsandabdrucks:- Der Formkasten besteht aus zwei Hälften (nach beiden Seiten offene Metallrahmen) die mittels zweier Bolzen gegen seitliches Verrutschen gesichert werden. An einer Seite befindet sich die beidseitige Aussparung die dann als Loch zum Eingießen der flüssigen Bronze dient.
- Die beiden Hälften des Formkastens werden nun zusammengesteckt und mit Formsand gefüllt. Der Sand wird in diesem Arbeitsschritt nur mit dem Handballen festgedrückt (ein paar Mal wiederholen und Sand Nachlegen bis die Form voll ist). Der Sand muß noch flexibel genug sein um sich an alle Feinheiten des Werkstücks anzuschmiegen.
- Jetzt werden die beiden Hälften des Formkastens mit einer dünnen Messerklinge oder einem gespannten Draht auseinander geschnitten. Da dabei meistens die Oberfläche des Sandes etwas aufreißt muss nach dem Trennen der beiden Hälften der Sand etwas glatt gestrichen werden.
- Anschließend kommt das Trennmittel auf beide Innenseiten des Formsandes. Als Trennmittel kann man Sägemehl von Speckstein, Staub von ungebranntem feinen Ton oder spezielles Trennmittel verwenden. Davon braucht man nur eine hauchdünne Schicht auf dem Formsand auftragen (einfach mit dem Finger verteilen und alles überschüssige wegpusten)
- Nachdem das Trennmittel beidseitig aufgetragen wurde, wird das zu gießende Objekt vorsichtig auf eine der Hälften des Formkastens gelegt (horizontal mittig und im unteren Drittel der Form) und etwas festgedrückt damit es nicht mehr verrutschen kann. Dann kommt die zweite Hälfte wieder drauf und wird ebenfalls vorsichtig mit der Ersten zusammengedrückt.
- Nun werden beide Hälften erst einmal fest mit den Handballen zusammengedrückt. Anschließend mit einem Hammer (nicht zu kleiner Kopf) das ganze richtig fest komprimieren. Dadurch passt sich der Formsand ganz genau dem Objekt an.
- Nun werden beide Hälften wieder auseinander genommen. Das Zinnmodell kann nun herausgeklopft werden. Mit einem Messer schneidet man dann behutsam auf beiden Hälften den Gusskanal bis zum Abdruck (Oben schön breit).
- Als letztes kann man mit einer Nadel an gefährdeten Stellen einen Luftkanal nach Außen durch den Formsand stechen (an der zukünftigen Hinterseite des Objekts).
- Die beide Hälften werden nun vorsichtig wieder aufeinander gelegt und fixiert (dicker Gummi, Lederband o.ä.). Dann ist alles bereit für den Guss.
1. Formsand Ausrüstung
2. Füllen der Form mit Formsand
3. Teilen des Formsandkastens
4. Zwei Hälften der Gussform
5. Form mit Trennmittel
6. Gussform mit Positiv
7. Zwei Hälften mit Abdruck
8. Zwei fertige Hälften
9. Bronzeguss in Formsand
10. Geöffnete Form
Bronzeschmelzen und Guss
Nachdem die Formen für den Guss vorbereitet sind kann man sich ans Schmelzen und an den eigentlichen Guss machen.
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Die Feuerstelle: Am besten auf einer Wiese. Also erst mal ein kleines Loch ausheben. Dieses muss unten und seitlich ausgekleidet werden. Wir machen das mit gewöhnlichen, flachen Steinen. In Frage kommen bspw. auch Ziegel, Ton/Lehm oder Schamottsteine. Der Innenraum des ausgekleideten Lochs muss nicht viel größer sein als der Tiegel selbst. Ansonsten braucht man Unmengen an Holzkohle.
Feuerstelle -
Die so entstandene Feuerstelle verbinden wir nun mittels eines Eisenrohres mit unseren beiden Blasebalgen. Die Öffnung des Rohres sollte mittig und relativ weit unten in der Feuerstelle liegen. So wird die Kohle (und der Tiegel) rundherum genug Luft bekommen.
Gesamte Feuerstelle mit Blasebalgen - Unsere „Zutaten“ Kupfer und Zinn werden jetzt im richtigen Mischverhältnis abgewogen und in den Schmelztiegel gegeben. Wir verwenden zum Gießen normalerweise ein Mischungsverhältnis 1/9 Zinn/Kupfer. Die ungefähre Schmelztemperatur liegt bei ca. 1000°C. Das Ganze schmilzt schneller je höher der Zinnanteil ist, aber der sollte 20% nicht übersteigen sonst kann die Legierung silberfarben werden (und nicht golden). Wenn man Bronze (in Barrenform o.ä.) herstellen möchte die danach schmiedbar sein soll (für bspw. die Dorne für Fiebeln, Gürtelschnallen usw) dann ist das Verhältniss 5/95 Zinn/Kupfer ideal da bei mehr Zinn die Bronze zu brüchig ist.
- Nun kommt der Schmelztiegel in die Feuerstelle (evtl. mit einem flachen Stein abdecken). Er wird mit Holzkohle umschlossen. Das Ganze anzünden (mit einem Stückchen glühender Kohle aus dem Lagerfeuer) und dann heißt es ran an die Blasebalge.
- Ab und zu in den Tiegel schauen ob Kupfer und Zinn schon geschmolzen sind. Wenn alles geschmolzen ist mit einem Metallstab umrühren und weiter tüchtig blasebalgen. Achtung! Wenn über dem Tiegel grüne Flammen auftauchen wird es höchste Eisenbahn...denn dann verbrennt die Legierung.
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Wenn also dann nach langem Pumpen die Bronze im Tiegel komplett flüssig ist wird gegossen.
Flüssige Bronze
Flüssige Bronze kurz vor dem Guss -
Mit einer Zange den Tiegel vorsichtig aus der Feuerstelle heben und die Bronze zügig in die Gussformen gießen. Entweder in die aus Formsand oder in die Tonform (Tonformen solltem vor dem Gießen erhitzt werden).
Entnahme des Tiegels aus der Feuerstelle -
Überschüssige geschmolzene Bronze kann in einen (feuerfesten) Eimer mit kaltem Wasser gegossen werden. Dabei entstehen kleine Bronzekügelchen, die sehr komfortabel beim nächsten Bronzeguss wieder geschmolzen werden können.
Guss in Speckstein
Guss in verlorene Form aus Ton
Das Gröbste hätten wir nun geschafft. Jetzt geht es an die Nachbearbeitung:
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Je nach Gussmethode werden die Objekte entweder aus dem Gußrahmen geholt oder aus der Tonform herausgebrochen. Vorsicht! Die Formen werden sehr heiß. Wenn alles geklappt hat haben wir nun die fast fertigen Objekte (aber noch mit Gusskanal und Luftkanälen)
Verlorene Tonform nach dem Guss
Nach dem Guss mit Kanal und Luftkanälen - Mit Feile, Eisensäge u.ä. werden nun die groben Sachen abgeschnitten bzw. abgefeilt (Gusskanal, Luftkanäle und diverse Gräte). Ggf. können noch Muster o.ä. nachpunziert werden.
- Zur Feinbearbeitung nimmt man am Besten sehr feines Schleifpapier ab Körnung 300 bis 1000 (Naßschleifpapier) und Metallpolierpaste (auf einem Lappen oder mit Polieraufsatz für die Bohrmaschine o.ä.).
Und mit der nötigen Portion Glück, hält man nun das fertige Bronzeteil in Händen und hat sich keine ernsthaften Verletzungen zugezogen.
Fertige Ring-Fiebeln
Ich hoffe diese Informationen können dem Ein oder Anderen bei eigenen Versuchen helfen. Über Anregungen, Kritik und Meinungen freuen wir uns immer.
Liebe Grüße,
Ketill Harvardsson.