文 尹 剛
公元前3000 多年埃及出現(xiàn)了鍛焊技術(shù),公元前2000 多年中國的商朝采用鑄焊制造兵器,公元前200 年前,中國已經(jīng)掌握了青銅的釬焊及鐵器的鍛焊工藝。電焊技術(shù)就是電弧焊技術(shù)的簡稱,主要分為電弧焊技術(shù)和電阻焊技術(shù)。電焊是在19 世紀(jì)70 年代的第二次工業(yè)革命,隨著電力工業(yè)的發(fā)展和應(yīng)用而發(fā)展起來的。
電焊是焊條電弧的俗稱,利用焊條通過電弧高溫熔化金屬部件需要連接的地方而實(shí)現(xiàn)的一種焊接操作。電焊的基本工作原理是通過常用的220V 電壓或者380V 的工業(yè)用電,通過電焊機(jī)里的減壓器降低了電壓,增強(qiáng)了電流,并使電能產(chǎn)生巨大的電弧熱量融化焊條和鋼鐵,而焊條熔融使鋼鐵之間的融合性更高。展望未來,一方面是新的電焊方法、電焊設(shè)備和電焊用材料將得到進(jìn)一步開發(fā),焊接工藝性能和焊接質(zhì)量將提高和改善。電焊條的外層藥皮噴出的氣體在藝術(shù)的制作中就像畫素描的調(diào)子一樣,可在作品的表面做一些奇特的肌理或效果處理。另一方面,隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步,焊接過程的機(jī)械化自動化水平將會進(jìn)一步提高,焊接機(jī)器人和焊接機(jī)械手將進(jìn)一步得到推廣。將這一工業(yè)化的技術(shù)運(yùn)用到金屬雕塑藝術(shù)創(chuàng)作中,學(xué)習(xí)和掌握焊接技術(shù)是對金屬直接雕塑探索的基礎(chǔ)。
《草原牧歌》 材質(zhì):鐵、銅 尺寸:120cmx35cmx70cm
隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的空前飛躍發(fā)展和科技的不斷更新進(jìn)步,焊接領(lǐng)域的革命也不斷發(fā)展,金屬焊接設(shè)備和技術(shù)的不斷更新是20 世紀(jì)30 年代時(shí)期的藝術(shù)家所望塵莫及的。西方人的現(xiàn)代金屬直接雕塑,以20 世紀(jì)30 年代岡薩雷斯和畢加索的作品為代表。中國現(xiàn)代金屬直接雕塑受到西方這種藝術(shù)形式的影響。改革開放后 ,隨著西方的文化藝術(shù)(文學(xué)、戲劇、電影、美術(shù)、音樂、舞蹈、流行樂等)、哲學(xué)(尼采、蒙田、丹納、克林伍德、康定斯基、弗洛伊德、貢布里奇等)、古典的和現(xiàn)代的意識形態(tài)的流入,對本土文化產(chǎn)生了很大的沖擊和影響。勞審伯在中國美術(shù)館的展覽拓寬了中國藝術(shù)家的視野,使中國現(xiàn)代藝術(shù)的藝術(shù)家對西方的文化藝術(shù)有了更新一層的認(rèn)識,同時(shí)對中國的現(xiàn)代藝術(shù)來說,它也標(biāo)志著一個(gè)新的時(shí)代的開端。
金屬直接雕塑,一種是使用金屬成品材料直接進(jìn)行雕塑創(chuàng)作,以采用更加直接的方式為主要手段的雕塑形式。另一種是將金屬板、有色金屬板鍛造焊接通過設(shè)計(jì)加工來完成雕塑作品的制作。它的出現(xiàn)是伴隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)與現(xiàn)代雕塑表現(xiàn)形式和理念的產(chǎn)生而產(chǎn)生的。在世界雕塑藝術(shù)史上為雕塑的制作與材料的運(yùn)用開辟了一個(gè)新的領(lǐng)域,也標(biāo)志著一個(gè)新的雕塑藝術(shù)“新鐵器時(shí)代”的來臨。
在科技飛速發(fā)展的今天,焊接工藝技術(shù)與設(shè)備的不斷推陳出新,為金屬直接雕塑的設(shè)計(jì)制作帶來更加便利的工作方式與方法。通過學(xué)習(xí)和實(shí)踐將最新的焊接工藝技術(shù)與設(shè)備運(yùn)用到金屬直接雕塑的制作中,豐富和拓展金屬直接雕塑的創(chuàng)作形式。就像雕塑家用泥土、石頭、木頭等材料制作雕塑一樣,靈活地將焊接工藝技術(shù)運(yùn)用于金屬直接雕塑創(chuàng)作的表現(xiàn)形式。不斷學(xué)習(xí)和實(shí)踐將最新的焊接工藝技術(shù)與設(shè)備運(yùn)用到金屬直接雕塑的制作當(dāng)中,創(chuàng)作出更新穎的作品。如作品《草原牧歌》,雕塑部分為薄鐵板制作,下面的底板為銅板制作,采用鍛造的方法加后期效果處理。焊接技術(shù)是嚴(yán)格的,有嚴(yán)格的技術(shù)指標(biāo)要求,但是將技術(shù)運(yùn)用到藝術(shù)的創(chuàng)作之中,焊接技術(shù)就要從屬于藝術(shù)的創(chuàng)作,如果你有焊工助手,那你就要有一定的要求,如果是自己動手來操作,就要在專業(yè)技工的監(jiān)督和指導(dǎo)下,同時(shí)要以自己的主觀思想來運(yùn)用焊接技術(shù),把金屬玩活。
焊接技術(shù)在雕塑制作中已被雕塑家所廣泛應(yīng)用,焊接技術(shù)與金屬直接雕塑藝術(shù)創(chuàng)作中的制作應(yīng)用,是伴隨著現(xiàn)代藝術(shù)的產(chǎn)生而產(chǎn)生的一種以最直接的方式為主要手段、具有不可復(fù)制性的直接金屬雕塑方式。如不銹鋼城市雕塑,放大泥塑時(shí)使用金屬來構(gòu)建起內(nèi)部骨架,借助于專業(yè)電焊工的幫助使其骨架更加方便和牢固。直接金屬雕塑創(chuàng)作的藝術(shù)家通過親自參與對金屬的切割、重新再組合和焊接,以最直接的方式來進(jìn)行金屬雕塑的創(chuàng)作和制作。但其作品往往是單一的實(shí)體和不同體塊之間的結(jié)合,同時(shí)也是受當(dāng)時(shí)科學(xué)技術(shù)的制約使其在對金屬的加工工藝技術(shù)上受到一定的限制和束縛。
很多藝術(shù)學(xué)院雕塑專業(yè)設(shè)立了金屬直接雕塑工作室,其是將金屬材料與金屬焊接技術(shù)相結(jié)合指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行金屬直接雕塑學(xué)習(xí)和實(shí)踐的工作場所。通過金屬這一最直接成品材料來制作作品,只需借助于焊接材料和焊接設(shè)備來實(shí)現(xiàn)作品最直接的塑造,不需二次的材料轉(zhuǎn)換就可獲得最終的材料作品。作品《急風(fēng)》,所選用的是金屬成品工業(yè)件和廢鋼筋相結(jié)合來制作的作品。作品《唐·吉訶德》是薄鐵板與廢棄金屬成品材料相結(jié)合制作的作品,同時(shí)運(yùn)用了焊接技術(shù)中的反正確焊接技術(shù)的操作方法來實(shí)現(xiàn)作品的創(chuàng)作意圖。
現(xiàn)代金屬直接雕塑的發(fā)展歷史并不長,但已有很多雕塑家在嘗試和探索制作這類材料的作品。其藝術(shù)表現(xiàn)形式、題材的內(nèi)容在此不敢妄言,單就制作技術(shù)方面,大體上是隨形就式地將材料粘接在一起,制造出一些抽象或半抽象的作品。在制作的方式和方法上,對金屬直接雕塑形式與制作技巧的探索都過于簡單。
《唐·吉訶德》 材質(zhì):鐵 尺寸:120cmx130cmx30cm
《急風(fēng)》 尺寸:85cmx47cmx4cm
單就焊接技術(shù)而言,認(rèn)識和了解材料、技術(shù)和設(shè)備,對于藝術(shù)家在金屬直接雕塑的制作技巧的探索上有益而無害。然而嚴(yán)格按焊接技術(shù)要求操作,對藝術(shù)的創(chuàng)作必然產(chǎn)生一定的約束,這就產(chǎn)生了技術(shù)與藝術(shù)的矛盾。筆者認(rèn)為不能為技術(shù)而技術(shù),也不能為藝術(shù)而不要技術(shù)。焊接的主要對象是鋼材,掌握一定的焊接知識,就可以正確地選用鋼材和焊接工藝,從而在實(shí)踐中了解、分析、總結(jié)一些焊接過程中的規(guī)律性,以便更好地在作品中發(fā)揮。將技術(shù)和藝術(shù)兩者很好地相互融合是我們要探索的一個(gè)新的課題。英國羅賓·喬治·科林伍德的《藝術(shù)原理》一書對藝術(shù)概念進(jìn)行了考證和辨析,他嚴(yán)格區(qū)分了藝術(shù)與技藝,駁斥了藝術(shù)的技巧論,他有關(guān)藝術(shù)與技藝之間的差別的種種說法雖然詳細(xì)地在書中進(jìn)行了論述,但未能把握藝術(shù)與技術(shù)的真正區(qū)別。例如,一切技藝同藝術(shù)一樣,都包含著創(chuàng)造和探索,而一切藝術(shù)也都包含著技藝類似的創(chuàng)作目的和技巧手段,它們的區(qū)別主要在于程度和具體內(nèi)容方面。工業(yè)產(chǎn)品的加工有其檢驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn),藝術(shù)產(chǎn)品就不能用標(biāo)準(zhǔn)化的準(zhǔn)則來檢驗(yàn)。運(yùn)用不同的手段去達(dá)到一個(gè)目的,只能是技藝的而非藝術(shù)的特征,應(yīng)將技藝的把握靈活地運(yùn)用到藝術(shù)創(chuàng)作中,既不能不學(xué)技術(shù),又不能被技術(shù)所局限。
《老鳥》 尺寸:65cmx35cmx35cm
《千年的期盼》 材質(zhì):鐵尺寸:100cmx40cmx60cm
《獨(dú)奏者》 材質(zhì):鐵尺寸:60cmx37cmx30cm
《安居》 材質(zhì):鐵
尺寸:40cmx40cmx70cm
一般來說,低碳鋼作為金屬直接雕塑的材料在焊接時(shí)能夠得到較為滿意的焊接,其材質(zhì)本身的硬度適中,韌性與延展性都比較理想。只要正確地選擇金屬材料和正確地使用焊條,焊接技術(shù)工藝都會得到比較好的焊接效果。低碳鋼的焊接性較好,一般在操作過程中不需預(yù)熱,除非兩個(gè)焊接面的厚度不同,或材料過厚、環(huán)境溫度過低時(shí)才需要采取一定的預(yù)熱處理。溫度過低時(shí)采取預(yù)熱處理是為防止焊接處出現(xiàn)裂紋及脆性斷裂,同時(shí)要采取加大焊電流、放慢焊接速度連續(xù)焊接的措施。
1.低碳鋼的焊接
低碳鋼的焊接性較好,焊接性是指金屬材料在一定的焊接工藝條件下能夠有很好的焊接力。但要正確選擇焊接材料和焊接工藝。
2.焊接低碳鋼的焊條選擇
低碳鋼的焊接材料的選擇使用,通常使用Q235鋼材(GB 700 - 88)(國家鋼材標(biāo)準(zhǔn)),抗拉強(qiáng)度平均值為417.5N/mm2(42.5kgf/mm2)等系列焊條,金屬的抗拉強(qiáng)度不應(yīng)小于420N/mm2(43kgf/mm2),在力學(xué)性能上正好相互匹配。這一系列的焊條有多種牌號,應(yīng)根據(jù)具體情況來正確選擇使用。
3.正確焊接與規(guī)范
在焊接前對焊條要進(jìn)行以下常規(guī)的烘干處理。通常還要清除待焊處的油跡、污垢、銹跡,以防止在焊接時(shí)產(chǎn)生裂紋和氣孔等缺陷,對深或窄的焊口要避免夾渣或未焊透等。同時(shí)要注意控制焊接處的熱影響區(qū)域溫度,不宜過高,停留時(shí)間也不能夠太長久,不然易出現(xiàn)粗大晶粒,應(yīng)采用短弧焊。多層焊接時(shí)每層金屬的厚度不大于5mm 為宜,但最后一層要連續(xù)完成。
4.低溫焊接時(shí),注意防止焊接裂紋或脆性斷裂,要在工藝上采取一些預(yù)熱措施,加大焊接電流,降低焊接速度,并連續(xù)焊接。
鋼在固態(tài)下加熱到一定熱度,同時(shí)保溫一定的時(shí)間,然后以一定的速度冷卻到常溫狀態(tài),稱之為鋼的熱處理。熱處理的目的是為得到所需要的力學(xué)性能和顯微組織。
1.淬火
將低碳鋼或中碳鋼加熱到一定溫度并保持一段時(shí)間使鋼的組織改變,然后在水中或油中急速冷卻,使奧氏體來不及轉(zhuǎn)變成鐵素體和珠光體,而形成馬氏體組織,稱為淬火。淬火后鋼的硬度、強(qiáng)度高,脆性大,但塑性和韌性降低。在焊接中碳鋼和合金鋼時(shí),近縫區(qū)可能產(chǎn)生淬火現(xiàn)象,出現(xiàn)不同程度冷裂紋,可根據(jù)焊接鋼材的質(zhì)量選取適當(dāng)?shù)暮盖邦A(yù)熱,采取較大的電流和慢速焊接措施避免產(chǎn)生淬火組織。在雕塑的制作中也可以靈活地改變淬火的辦法進(jìn)行局部淬火處理、局部退溫淬火處理、局部油退溫淬火處理、噴水退溫淬火處理等。
2.回火
回火后的金屬降低淬火鋼的硬度,提高金屬的塑性和韌性,減少內(nèi)應(yīng)力,調(diào)整顯微組織?;鼗?,分低溫回火和高溫回火。低溫回火150℃~250℃,硬度不降低,韌性提高;高溫回火500℃~650℃,可消除金屬的內(nèi)應(yīng)力,提高塑性和韌性,但強(qiáng)度和硬度會相對有所降低。
3.調(diào)質(zhì)處理
淬火后隨即進(jìn)行高溫回火,可以使金屬保持高韌性,又可得到高強(qiáng)度。
4.退火
加熱到600℃~650℃保持一定時(shí)間后,在自然條件下或在有一定的溫度的爐中冷卻,也可叫低溫退火。退火可降低金屬的硬度,使金屬便于切削和焊接。金屬的晶粒細(xì)化,消除內(nèi)應(yīng)力。
5.正火
金屬加溫30℃~50℃在空氣中冷卻的方法。碳素鋼和低合金鋼經(jīng)正火后更加適合金屬直接雕塑的制造,對焊縫的質(zhì)量有顯著的改善。
6.雙層焊接的定型
鐵金屬與有色金屬的混合材料疊加焊接等。在制作一件作品時(shí),不僅需要對同一種金屬進(jìn)行焊接,同時(shí)也需要不同類金屬的焊接,不同金屬焊接是化學(xué)成分、性能和金屬組織均不相同的材料之間的焊接。不同金屬材料焊接結(jié)構(gòu),能使材料的應(yīng)用更加合理,并滿足于不同設(shè)計(jì)要求的作品對材質(zhì)提出的不同要求。金屬材質(zhì)的物理性能、化學(xué)性能、金屬的分子結(jié)構(gòu)組織等差別一般較大,因此不同金屬的焊接比同種金屬焊接的難度要大得多,其復(fù)雜程度也增加了焊接的復(fù)雜性。
7.焊接速度
焊接的速度可根據(jù)焊接作品的具體情況靈活掌握,原則是必須保證焊縫具有所要求的外形尺度,確保熔合良好。在焊接過程中,應(yīng)隨時(shí)調(diào)整焊接的速度,以保證焊縫的高低和寬窄的一致性。如不是特殊效果的需要,速度太慢則焊接部位會出現(xiàn)過高或過寬,外形不整齊,對于焊接薄板時(shí)很容易燒穿;速度過快,焊接的部位易產(chǎn)生因未焊透而出現(xiàn)的根裂紋。對于焊接結(jié)構(gòu)的不同,最常用也最有效的接頭形式,如對接接頭、角接接頭、T型接頭和搭接接頭,這些接頭在作品的內(nèi)部起到結(jié)構(gòu)框架作用時(shí),就要十分嚴(yán)格地把握焊接縫的焊接速度,確保其牢固。
8.金屬材質(zhì)的肌理效果處理
肌理效果的處理方法多種多樣,對后期整體效果的處理,每個(gè)人都有著自己不同的處理方法??梢栽谥谱髑盎蛑谱骱髮饘俨牧线M(jìn)行肌理的處理,保留采取不同方式分割金屬時(shí)產(chǎn)生的分割斷面的肌理。焊接線的焊接肌理以及采用不同焊接電流在金屬表面制作肌理,如多層焊和多層多道焊。多層焊和多層多道焊的接頭顯微組織較細(xì),熱影響區(qū)較窄,因此有利于提高焊接的可塑性和韌性,特別是對于易淬火的金屬,后焊道對前焊道有回火作用,可改變焊接接觸的接頭組織和性能。但對于普通低合金鋼的焊接層數(shù)的焊接接觸組織的質(zhì)量影響不大,如果焊接層數(shù)過少,每層焊接的焊縫厚度過大時(shí),對焊接的焊縫金屬的可塑性有一定的影響。其他鋼種的多層多道焊接一般每層的焊縫厚度不應(yīng)太大(不大于4mm 為最佳厚度)。
《魚》 材質(zhì):鐵 尺寸:120cmx30cmx75cm
《家園的未來》 材質(zhì):鐵 尺寸:50cmx50cmx55cm
金屬直接雕塑后期效果的處理有多種方法,在后期的整體效果處理上,每個(gè)人都有著自己的不同處理方法。在金屬直接雕塑材料的選擇上,一件雕塑作品最好是用同一種型號的材料制作,便于整體加工制作,從而使得作品從視覺的觀賞角度來看較為完整。在作品制作前事先設(shè)計(jì)好對材料的選擇和后期的最終效果。之后進(jìn)行材料的處理與分割,冷淬火處理、噴燈熱淬火處理、局部自然退溫淬火處理、油退溫淬火處理、噴水退溫淬火處理、燃燒增溫處理、加工后熱加溫噴油、加工前油漆噴涂后加熱處理、加工后油漆噴涂后加熱處理、弱酸處理、強(qiáng)酸處理、酸堿綜合處理、酸沙混合處理等。還有最簡便的方法泥埋腐蝕、熏制、清漆噴涂、繪畫上光油以及皮鞋油等。
1.氣孔
氣孔是由母材溶化到焊縫中,使焊縫的含碳量增加,熔池脫氧不足,熔池結(jié)晶產(chǎn)生的一氧化碳、氫氣未能從焊縫中散去形成氣孔。避免氣孔可采取的辦法是減少焊縫金屬的含碳量,減少母材的熔化,同時(shí)還要注意保證母材熔透,用小的焊接電流,放慢速度,避免產(chǎn)生夾渣,焊條藥皮用脫氧劑處理,減少熔池氧氣的侵入。
2.裂紋
隨母材的含碳量增加容易產(chǎn)生裂紋。
3.熱裂紋
在焊接過程中,焊縫和熱影響讓金屬冷卻到附近的高溫區(qū)產(chǎn)生的焊接裂紋。
4.冷裂紋
焊件較厚或剛性較大或所選用的焊條不正確時(shí),焊接接合處冷卻到較低溫度產(chǎn)生的焊接裂紋。
5.熱應(yīng)力裂紋
焊縫區(qū)收縮受應(yīng)力的作用產(chǎn)生的變形,因金屬的塑性低而產(chǎn)生的裂紋。
6.裂紋的防止措施
正確選用焊條;采取正確的預(yù)熱措施;采取焊后緩冷措施;采取中間熱處理和焊后熱處理措施;規(guī)范正確焊接;盡量采用U 形坡口;焊接時(shí)采取降低焊接應(yīng)力的措施;減少或控制母材的熔化量。
7.焊接裂紋
焊接低合金鋼用含硫量高的焊條時(shí)在寒風(fēng)中會產(chǎn)生熱裂紋,低合金鋼產(chǎn)生熱裂紋的情況并不十分嚴(yán)重,主要是容易產(chǎn)生冷裂紋。
8.夾渣
刨削時(shí)速度太快觸及鐵水或未熔化的金屬上形成夾渣。
9.粘渣
碳弧氣刨時(shí)吹出來的鐵水為“渣”,表面是一層氧化鐵內(nèi)部是含碳量較高的金屬,渣粘在被焊接的材料兩側(cè)為粘渣。
我們雖然對焊接材料、焊接技術(shù)、工具等方面有所了解,但還是所知甚少,因?yàn)槲覀儾皇菍I(yè)的焊工,對焊接的國家等級標(biāo)準(zhǔn)完全不熟悉。
我們是非專業(yè)的焊接技術(shù)人員,必要時(shí)要有專業(yè)的技師指導(dǎo)監(jiān)督。雖然通過學(xué)習(xí)和實(shí)踐能夠掌握和使用這一項(xiàng)技術(shù),并能夠?qū)⑦@一技術(shù)運(yùn)用到金屬直接雕塑藝術(shù)之中,創(chuàng)作出各種各樣的作品。然而我們在制作金屬直接雕塑時(shí),對于嚴(yán)格的國家標(biāo)準(zhǔn)要求的焊接技術(shù)還存在著相當(dāng)大的距離。在標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)要求中,出現(xiàn)像氣孔、裂紋、熱裂紋、冷裂紋、熱裂紋應(yīng)力、夾渣等,但可以將這些焊接之中的錯(cuò)誤充分發(fā)揮,使我們的雕塑創(chuàng)作得到特殊的效果,將錯(cuò)誤作為金屬直接雕塑表現(xiàn)方式的一種特殊處理手法、肌理效果或形式語言。
雕塑一般來說,是以統(tǒng)一的金屬材料對應(yīng)其金屬材質(zhì)的焊條,或是相近的金屬材料作為母材使用焊條焊接。但大多的情況下是將一些不同類型的鋼、鐵或機(jī)器零件組成一件作品,這樣對我們的焊接技術(shù)就是一個(gè)考驗(yàn)。藝術(shù)家在工作時(shí)很少去考慮,在親自動手焊接金屬雕塑時(shí),由于不是專業(yè)的焊接技術(shù)人員,所以往往在焊接金屬時(shí)出現(xiàn)很多不正確的焊接方法。但是交給專業(yè)的焊接操作技術(shù)人員又達(dá)不到自己想要的效果,所以還是自己親自來動手完成制作,在初步地掌握一些焊接技術(shù)的同時(shí),不妨將錯(cuò)就錯(cuò),把專業(yè)焊接技術(shù)中的錯(cuò)誤發(fā)揚(yáng)光大。在確保堅(jiān)固、安全、實(shí)用、有效的前提下,將焊接技術(shù)的瑕疵變成自己的藝術(shù)表現(xiàn)形式和作品的藝術(shù)語匯,從而達(dá)到所要的、最終理想的、完美的作品。
總之,金屬直接雕塑的探索伴隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)日新月異的發(fā)展,不斷地充實(shí)著雕塑家對新技術(shù)和新材料的認(rèn)識和使用。由于這一形式的雕塑沒有完備的理論體系、專業(yè)的設(shè)備,且有工作條件的限制,所以說金屬直接雕塑的焊接技術(shù)與雕塑藝術(shù)的表現(xiàn)形式是一種既對立又統(tǒng)一的辯證關(guān)系,在藝術(shù)品的表達(dá)中,技術(shù)與藝術(shù)的相互促進(jìn)所表現(xiàn)的形式、語匯、題材、目的和手段,受到一定的制約和限制,并只能借助于工業(yè)技術(shù)設(shè)備。在進(jìn)行金屬直接雕塑時(shí),對技術(shù)的學(xué)習(xí)和掌握是非常值得探索的一個(gè)新課題,這樣一來就要求在這一領(lǐng)域的探索者們必須要先掌握一定的工業(yè)焊接技術(shù),對技術(shù)和所使用的材料把握和認(rèn)識之后,再去工作去實(shí)踐。