Proses Pengecoran Cetakan Panas pada Perabot Kuno India Timur dan Bangladesh

*Barnali Mandal and Prasanta Kumar Datta(Department of Metallurgical & Material Engineering, Jadavpur University, Kolkata-700 032, India)

Abstrak : Proses pengecoran perabotan kuno untuk produksi peralatan kuningan atau perunggu dan ikon dibuat dalam cetakan panas menggunakan tanah liat investasi pengecoran dibentuk atau proses bagian cetakan, seperti yang dianggap oleh para arkeolog. Bagian cetakan proses masih tradisional dipraktekkan di banyak bagian Timur India dan Bangladesh bersama dengan proses pengecoran investasi. Kebetulan, Bengal pengrajin yang lebih terbiasa dengan proses sepotong cetakan seperti pengrajin suku yang dipraktekkan investasi proses pengecoran. Ini cetakan sepotong proses pengecoran telah direkonstruksi untuk mendapatkan ide dari logam karakteristik untuk menyelidiki proses pengecoran kuno Bengal dan Bangladesh. Karakterisasi kuno arkeologi-produk logam datang ke jenis cor Cu-Sn-Zn-Pb paduan jenis kuaterner dihasilkan oleh lambat pembekuan proses. Meskipun paduan ini secara fisik berbeda dari paduan cor tradisional biner Cu-Zn kuningan jenis, ciri-ciri fisik yang mirip dengan karakter cor paduan biner. Penelitian ini melempar cahaya pada kesamaan proses produksi dimana pengrajin kuno mungkin memproduksi produk cor logam.

Kata kunci: bagian cetakan pengecoran, karakterisasi, panas-cetakan, tembaga-paduan

Banyak ikon logam Pala % u2013 penyelamat Sena atau Mayurya atau Gupta periode atau genre serupa telah pulih [1] oleh arkeolog di timur India dan Bangladesh. Ikon tersebut telah mendapat bentuk yang rumit, rumit geometri dari berbagai bagian dengan permukaan halus menyelesaikan. Sebagian besar logam ikon yang dibuat oleh proses pengecoran. Semua coran ini diproduksi oleh investasi tanah liat dibentuk atau bagian cetakan proses. Menyelesaikan permukaan hebat dan rumit bentuk coran membawa kita sampai pada kesimpulan ini sebagai coran tersebut sangat sangat sulit untuk menghasilkan menggunakan cetakan pasir proses. Meera Mukherjee [2] telah disebut praktek proses cetakan cetakan dan potongan yang investasi di banyak tempat India. Kedua proses pengecoran konvensional menggunakan cetakan merah panas selama casting. Secara historis, Cina memiliki kejayaan masa lampau (1000

SM) dari cetakan bagian proses pengecoran berat bagian logam [3]. India Timur dan sekarang Bangladesh berada sangat dekat dengan Cina Selatan melalui Burma (sekarang Myanmar) di sana tetap distrik pos

Teknologi tidak tahu perbatasan , tidak seperti perbatasan administratif, seperti yang kita tahu. Oleh karena itu, wilayah ini India mengembangkan proses pengecoran mudah dan murah sepotong cetakan teknologi tanpa lilin, sementara benua India, termasuk India Selatan yang makmur menguasai tanah liat dibentuk investasi casting proses, menggunakan lilin [4]. Clay proses pengecoran dibentuk investasi telah dibahas dalam beberapa artikel [. 5,6] dan di tempat lain, dan dengan demikian proses pengecoran cetakan bagian telah dibahas dalam artikel ini. Proses pengecoran ini telah direkonstruksi di pedesaan Metal Casting laboratorium dari metalurgi & amp;

Teknik material, Universitas Jadavpur memahami karakteristik logam cor. Beberapa coran kuningan yang dihasilkan oleh seniman pedesaan pusat pengecoran distrik diperoleh dan diuji di laboratorium. Kedua coran kemudian telah dibandingkan dengan logam kuno Bangladesh.

1. Rekonstruksi Proses Pengecoran Cetakan Sepotong

Bagian cetakan proses mengikuti tahapan sebagai berikut (Fig.1). Mari kita asumsikan contoh casting vas bunga kecil. Vas bunga kecil casting [gambar 2(a)] telah diproduksi di pedesaan Metal Casting laboratorium dari metalurgi & amp; Teknik material, Universitas Jadavpur yang menggunakan Cu 65/35 Zn kuningan. Cetakan-clay dan inti-tanah liat dicampur dalam bentuk adonan sesuai fl ow lembar yang diberikan dalam Fig.1. Pada pertama, hijau cetakan clay telah disisipkan atas pola untuk mendapatkan awal Bagian cetakan. Alur dibuat pada permukaan cetakan mana berikutnya setengah cetakan akan fi xed. Ketika cetakan bagian awal dikembangkan penanganan kekuatan, kemudian cetakan berdekatan sepotong bekerja. Demikian pula, bagian atas dan bawah Bagian cetakan sudah siap. Cetakan lengkap potongan yang terpisah kering dan kemudian potongan cetakan berkumpul tanpa pola. Penggerbangan dan risering adalah ulang di bagian atas cetakan. Void ruang cetakan berkumpul dikemas dengan inti tanah liat agregat. Inti hijau dirilis dari cetakan berkumpul dan dikeringkan. Kulit luar dihapus dari inti untuk mendapatkan ketebalan pengecoran

pekerjaan. Semua cetakan bagian ini berkumpul bersama-sama dengan inti di dalam menjaga seragam kekosongan bebas ketebalan logam masa depan. Cetakan lengkap dipanaskan di tungku panci pada suhu sekitar 1.000 & amp; #8451; dan kuningan meleleh dalam wadah dalam tungku panci. Logam cair dituangkan ke dalam cetakan merah panas. Ketika cetakan didinginkan, setelah fettling biasa dan finishing, casting [gambar 2(a)] menjadi siap. Casting perkakas segelas air minum [Gambar 3(a)] yang terbuat dari kuningan dikumpulkan oleh seorang penulis dari Nabadwip, distrik Nadia (23 25'0 'N, 88 22' 0'E), Benggala barat di mana sama jenis bagian cetakan casting proses secara tradisional dilakukan.

2. Karakterisasi Pengecoran

Fragmen kecil pengecoran dua spesimen yang diambil untuk karakterisasi logam. Analisis kimia dan kekerasan diukur [gambar 2(b), 2(c) dan gambar 3(b), 3(c)] dan keduanya menampilkan kuningan Cu 65/35 Zn dengan kotoran kecil. Kekerasan coran sebanding dengan pasir cast kuningan, olah kation Nos. C85700 dan C85800 ketik paduan yang diberikan oleh ASM handbook [7]. Analisis kimia brasses jatuh di bawah grup-saya pendek pembekuan berbagai paduan (beku rentang datang dalam 50 K) [8]. Struktur SEM (OXFORD % JEOL JSM-6360 penyelamat mikroskop elektron Scanning) laboratorium sampel [Gbr 4 ()]menunjukkan fase α-Cu tunggal dendrit kasar sebagai matriks(abu-abu berwarna). Sejumlah kecil β-Cu fase terlihat dalam dendrit.

Bagian dendrit primer kasar yang diukur,bervariasi dari 80/120 - 60/100 pM. Ini fase α-Cu adalah padatlarutan Zn di Cu dan mendominasi struktur. putihpartikel bulat [ditandai dengan lingkaran pada Gambar. 4 (a)] ada di seluruhstruktur mikro, sebagai timbal-kaya konstituen.The SEM struktur sampel kuningan dikumpulkan

[Gambar. 4(b)] juga menggambarkan fase α-Cu tunggal dendrit kasar, sepertimatriks. Beberapa jumlah fase timbal dan β-Cu yang hadir dalamwilayah interdendritik. Ukuran diukur dari dendrit miripdengan sampel laboratorium dapat dilihat pada mikrograf.

Gambar. 4: (a) α-Cu tunggal ph e dendrit sangat kasar (abu-abu) mendominasi mikro total pengecoran kuningan,dihasilkan oleh proses bagian cetakan dalam cetakan panas merah. Sejumlah kecil β-Cu fase hadir dalam interdendritik inidaerah sebagai konstituen terakhir ke-freeze. Perhatikan fase bantalan didistribusikan secara luas memimpin seluruh metallograph tersebutsebagai gelembung-gelembung putih. (300 X) (Etsa: FeCl3 dalam HCl);(b) Tahap α-Cu tunggal dendrit kasar lagi menutupi seluruh struktur pengecoran kuningan yang dihasilkan oleh desapengrajin.

Sejumlah kecil fase timbal dan β-Cu di wilayah interdendritik juga dapat dilihat. (300 X) (Etsa: FeCl3dalam HCl)

Untuk konfirmasi fase, X-ray analisis difraksi(Rigaku ULTIMA-III, membuat, Cu-target, Ni-absorber) menggunakanDebye - Scherrer metode yang digunakan untuk menguji spesimen logam.The difraktogram dari spesimen laboratorium pengecoran [Gambar.5 (a)] confi rms fase utama sebagai α-Cu fase (FCC) dari Cu - Znpadat solusi (Tabel 1). Tahapan minor β-Cu fase(BCC) dan sedikit larut (FCC) hadir memimpin dalam sistem.The XRD hasil sampel kuningan dikumpulkan (Gambar 5 (b))sama diidentifi es fase utama sebagai α-Cu fase Cu-Znpadat solusi dengan minor β-Cu fase dan memimpin larut sebagairesidu (Tabel 2). Semua fase ini disebutkan telahdibandingkan dan diidentifi kasi oleh JCPDS9 fi le, Nos 4-0.686 4-0.836,8-0.349, 19-0.179 dan 25-322, masing-masing.

Gambar. 5: (a) X-ray difraktogram dari spesimen kuningan diproduksi di Laboratorium. Tahap utama adalah α-Cu fase (FCC).(b) X-ray difraktogram sampel kuningan dikumpulkan diproduksi oleh pengrajin pedesaan. Mirip dengan Gambar. 5 (a) utamaα-Cu fase dengan memimpin β-Cu minor fase dan unsur, dapat dilihat.

K. Hapkki dan J. Miettinen [10] berkorelasi SekunderArm Dendritic Spasi - SDA (d, pM) dari kuningan cor denganpendinginan tingkat (T, K / s) coran kuningan sebagai:

d = 56 (T) -0.33 (1)

The jarak lengan dendrit sekunder dari kedua kuningan, memilikitelah diukur dari mikro dan menggunakan model ini,tingkat pendinginan dari mereka coran telah dihitung (Tabel 3).Rata-rata T (K / s) dari kedua spesimen cor kuningan pesanandari satu digit, membenarkan tingkat pemadatan yang sangat lambatcoran, umumnya diharapkan dari paduan tembaga yang didinginkanmerah cetakan tanah liat panas [11]. Tanda tangan dari sangat lambatTingkat pendinginan memanifestasikan dalam dendritik sekunder yang sangat besarlengan jarak (50-100 pM) dari mikro.

3 Karakterisasi corandiproduksi pada periode arkeologi

Spesimen arkeologi diselidiki diperoleh daripenggalian di Mahasthan atau Mahasthangarh, Bangladeshsitus pada tahun 2004 dan 2005. Spesimen pertama [Gambar. 6 (a)] adalah logam artefak Gupta 4-5th AD periode Abadkedua spesimen, [Gambar. 6 (b)] sepotong pecahan sandarandari gambar logam, diperoleh dari situs yang sama, dari Pala-Senaperiode 10-abad ke-12 MBahan kimia komposisi [Gambar. 6 (a) & 6 (b)] mengindikasikanpaduan sebagai kombinasi Cu-Sn-Zn-Pb seperti Cu-Znpaduan yang digunakan

dalam beberapa waktu terakhir oleh pengrajin. Paduan kombinasi adalah penyimpangan dari 90Cu-10Sn perunggu mana mengarahdan seng ditambahkan untuk mengurangi kelemahan-Cu Sncor paduan. Seperti setiap orang tahu 90Cu-10Sn paduan merupakan suatu longfreezingberbagai paduan Kelompok-III berbagai paduan cor (disebutkandalam kation spesifik ASM [13]), memiliki rentang pembekuan 170 K [14],dan menderita besar mikro-porositas dan menerapkan diffi cultydalam pembekuan terarah karena dendritik acaksolidifi kation [15]. Seng dan timah leleh rendah masuk ke dalamvoid wilayah interdendritik meningkatkan tingkat kesehatandan tekanan keketatan dari coran. Arkeologis, yangkombinasi Cu-Sn dengan Zn dan Pb dapat ditemukan juga dibanyak coran Romawi kuno [16]. The East India kunopekerja pengecoran mengadopsi teknologi sepotong cetakan dari Timur Jauhdari China dan meningkatkan paduan perunggu dengan penambahanseng dan timah. Dari struktur SEM [Gambar. 7 (a)] dari GuptaPeriode pengecoran, dendrit kasar dari fase α-Cu tunggal(Abu-abu berwarna) dapat dilihat. EDX analisis fase α-Cu,sebagai matriks, menentukan komposisi Cu:, 82.02 Zn:4.35, Sn: 9,98, Seperti: 0,86 dan Pb: 2,79 (semua berada dalam% berat.) Dalammateri. Analisis EDX dari gelembung-gelembung kecil mengkonfirmasi leadrichkonstituen yang memiliki komposisi Pb: 71.19, Cu: 22.26,Sn: 3.40, Seperti: 0.3 (semua di% berat.). Mikrostruktur terlihatseperti metallograph Gun-Metal dari 85-5-5-5 (Cu-Sn-Zn-Pb)cor paduan [17]. Tentu casting ini sangat

berintikan dandaerah interdendritik diisi oleh timah berbentuk bulat, atau sisaseng atau timah yang kaya terakhir ke-freeze fase. Kekerasan yangmateri [Gambar. 6 (a)] datang sangat dekat dengan paduan C83600 [18]kation spesifik dan mikro-kekerasan α-Cu fase tampaknyacukup tinggi seperti yang diharapkan dari Cu-Sn paduan.Sampel kedua Pala-Sena periode datang dekat dengansampel periode Gupta dalam komposisi kimia [Gambar. 6 (b)].EDX analisis menentukan komposisi kimia α-Cufase sebagai, Cu:, 77,80 Zn: 9.22, Sn: 9,58, Al: 3.40 (semua berada dalamwt%) dan fase β-Cu sebagai interdendritik, Cu:. 10.44, Zn: 4,47,Sn: 63.31, Pb: 10,55, Sb: 3,86, Ni: 2.83, Seperti: 2,00, Al: 2,54(Semua di% berat.). The SEM struktur sampel [Gambar. 7 (b)]meskipun mengandung fase α-Cu tunggal dendrit kasar sebagaimatriks (larutan padat Zn dan Sn di Cu), namun memilikiPerbedaan yang berbeda. Dendrit dalam bahan cor terlihat sangatbatas yang berbeda dan biji-bijian baik digambarkan. Oleh karena itu,beberapa jenis anil atau pelunakan pengobatan diterapkan padacasting. Hal ini confi rmed oleh kekerasan materialsebagai 53,5 HV 5/10 dan menunjukkan beberapa perbaikan teknologiproduksi logam cor. Bahan ini meskipun memiliki Gun-aKarakter logam tetapi secara alami jauh lebih ulet ketimbangsebelumnya salah satu periode Gupta.XRD hasil sampel periode Gupta [Gambar. 8 (a)] menunjukkanutama α-Cu (FCC) fase Cu-Zn larutan padat. Yang kecilfase β "-Cu, β1-Cu dan memimpin larut juga terlihatdi difraktogram tersebut (Tabel

4). Kompleksitas dari kecilfase muncul karena sistem kuaterner dari tembaga paduan.The difraktogram X-Ray dari Pala-Sena sampel periode [Gambar.8 (b)] sama menunjukkan adanya dominan α-Cu fase.Tahap minor β "-Cu Zn, Sn larutan padat Cu danmemimpin larut dapat ditemukan di difraktogram (Tabel 5).Para Analisis Thermal Diferensial (DTA) dilakukan di PyrisBerlian TG / DTA analyzer di Material Metalurgi &Jurusan Teknik, Universitas Jadavpur, Kolkata. DiGambar. 9 (a) hasil DTA dari spesimen periode Gupta menunjukkankehadiran sejumlah puncak endo, yang tampaknya menjadiindikasi kompleks rendah leleh konstituen titik diharapkandari sistem kuartener. The DTA hasil Pala-Sena periodespesimen menunjukkan

perubahan fase 873 K (600 ℃) ditunjukkan padaGambar. 9 (b). Sebagian besar low-leleh unsur mungkin dijinakkandalam fase α-Cu utama selama anil dan mungkin adakemungkinan meningkatkan paduan dengan penghapusan lowmeltingtitik konstituen.

Gambar. 6: (a) logam non-artefak dari periode Gupta. Komposisi kimia signifikan es perunggu Cu-Sn dengan penambahan timbaldan seng. Dihitung Zn-sama [12] menempatkan materi dalam α-kuningan kategori. Kekerasan material sebanding denganpasir cor perunggu.(b) Sebuah fragmen kecil dari lingkaran rusak dari backrest dari Pala-Sena periode. Komposisi kimia terlihat mirip denganartefak sebelumnya. Juga Zn-sama menempatkan materi menjadi α-kuningan kategori.

Gambar. 7: (a) dendrit kasar dari α-Cu, sebagai fase utama (grey area) dan sejumlah kecil β-Cu fase (bercak putih) kayaZn dan Sn, yang hadir dalam mikrograf. Di beberapa daerah dari mikrostruktur gumpalan putih timbal dapat dilihat.Beberapa bercak-bercak hitam bulat hitam mikro-porositas menghuni struktur. (450 X) (Etsa: FeCl3 dalam HCl).(b) dendrit Jelas terlihat dengan batas butir baik ditandai dapat diamati dalam struktur mikro.Dendrit terdiri dari α-Cu fase (berwarna abu-abu) sebagai fase utama. Batas butir yang jelas dan bulat bersifatfase kedua, seperti β-Cu fase, memberikan informasi tentang posting anil pengobatan ini logam cor. ituindikasi difusi disediakan oleh koalesensi daerah batas butir dalam bentuk biji-bijian bulatdi banyak daerah. (200 X) (Etsa: FeCl3 dalam HCl).

Gambar. 8: (a) X-ray difraktogram sampel periode Gupta. Tahap utama adalah α-Cu dan fase minor β "-Cu,β1-Cu, dll memimpin Elemental juga hadir menunjukkan tdk dpt timbal di Cu-paduan.(b) X-ray difraktogram gambar Pala-Sena menunjukkan konstituen utama sebagai α-Cu fase dan minorkonstituen sebagai β "-Cu, β1-Cu fase. Peaks timbal larut juga terlihat.

Arm Spacing Dendritic (λ, pM) mengikuti hubungan

λ = 101 × r - 0.42 (2)

Dimana, r adalah tingkat pendinginan (K / s). Menggunakan hubungan ini,spacings lengan dendritik dari kedua perunggu, telahdiukur dari mikro dan tingkat pendinginan merekadihitung dengan menggunakan persamaan (2), telah ditunjukkan pada Tabel 6.Tingkat pendinginan coran yang ditemukan sangat lambatuntuk kedua proses tersebut. Dendrit kasar menunjukkan lagisolidifi kation waktu dan ini juga mengidentifikasi tuang untuk memilikitelah diproduksi dalam cetakan panas merah.

Gambar. 9: (a) DTA analisis sampel cor periode Gupta, (b) analisis DTA menunjukkan peningkatan dari paduan tembaga-

4 KesimpulanPada awal proses cetakan bagian telah dipelajari olehmengunjungi beberapa sentra produksi pedesaan Bengal Barat selamalapangan kerja. Pada penelitian

itu ditemukan bahwa cetakan bagianProses menggunakan cetakan tanah liat dan mencair - paduan Cu-Zn sistem.Setelah itu proses cetakan bagian telah direkonstruksi dalamUniversitas Jadavpur menggunakan bahan modern dan tungku.Logam karakteristik logam cor diproduksi di laboratoriumserta di pusat-pusat rakyat telah metallurgicallydianalisis.Dua artefak logam yang tersedia dari satu periode Gupta dan salah satuPala-Sena periode juga menjadi metalurgi ditandai.Logam karakteristik produk logam kuno danproduk cor baru saja diproduksi terlihat sangat mirip. darikesamaan penulis logam karakteristik tahan yang kuatberpendapat bahwa proses pengecoran kuno untuk ikon logam yang digunakanpanas cetakan selama proses pengecoran. Karena link kunoantara India Timur dan Timur Jauh dapat didugabahwa transfer teknologi terjadi saling. Karenateknologi mentransfer proses bagian cetakan Timur Jauh dijinakkandi India Timur. Mungkin kuno Bengal pengrajin belajarmurah teknik memproduksi coran paduan tembaga tanpalilin dan proses masih berlanjut di Bengal pedesaan.

Referensi

[1] Santra S, Sengupta G, Bhattacharya D, et al. Recent bronzehoard from West Bengal: analytical studies. Indian Journal ofHistory of Science, 2008, 43(1): 29-42.[2] Mukherjee M. Metal Craftsmen of India. AnthropologicalSurvey of India, Govt. of India, 1978.[3] Reiner L. Ancient Chinese Bronze Casting. Copper Topics

(Indian Copper Development Centre), 2007, 32(4):11-15.[4] Sivaramamurti C. South Indian Bronzes: Mode of Casting.New Delhi: Lalit Kala Akademi, 1963: 13-17.[5] Neogy P and Datta P. Folk Bronze Casting: An ImprovedTechnique. Indian Foundry Journal, 2003, 49(1): 24-28.[6] Datta P K. Process Optimization for Solidification in Clay-Molded Investment Foundry Production. Ph.D Thesis 1991,Metallurgical Engineering Department, Jadavpur University,India.[7] ASM Metal Handbook. Properties and Selection: NonferrousAlloys and Special Purpose Materials. American Society forMetals, 1990 (VOL 2): 366.[8] Venkata Ranga Reddy D. Casting Diffi culties and Fluxing ofCopper and Copper Alloys. Copper Topics (Indian CopperDevelopment Centre), 2008, 33 (1): 8-11.[9] JCPDS (Joint Committee for Powder Diffraction System)fi les. Selected powder diffraction data for Metals and Alloys.Volumes- I and II, 1978, fi le Nos. 4-0686, 4-0836, 8-0349, 19-0179 and 25-322.[10] Hapkki K and Miettinen J. Mathematical modeling of copperand brass upcasting. Metallurgical and Materials Transactions,1999, 30B: 75-98.[11] Singha T and Datta P K. Characterisation of Some Lost-WaxCastings Production in the Unorganised Sector. Copper Topics(Indian Copper Development Centre), 2009, 34(4): 17-21.[12] Rollason E C. Metallurgy for Engineers. ELBS, UK, 1977: 310.[13] ASM Metal Handbook, as ref. [7], 1992: 374.

[14] Datta P K, Chattopadhyay P K and Mandal B. TechnologicalInvestigations on Ancient High-Tin Bronze Excavated fromLower Bengal Region of Tilpi. Indian Journal of History ofScience, 2008, 43(3): 381-410.[15] Beeley P. Foundry Technology. Butterworth – Heinemann,Oxford, 2nd Ed., 2001: 74.[16] Dungworth D. Roman of copper alloys: Analysis of artefactsfrom Northern Britain. Journal of Archaeological Science, 1997,24: 901-910.[17] West E G. Copper and Its Alloys. Ellis Horwood Series inIndustrial Metals, Ellis Horwood Ltd, Chichester, 1982.[18] ASM Metal Handbook, as ref. [7], 1992: 364.[19] Hwang J D, Li B J, Hwang W S, Hu C T. Comparison ofphosphor bronze metal sheet produced by twin roll casting andhorizontal continuous casting. Journal of Material Engineering

and Performance, 1998 (7): 495-503.