CC BY
53
УДК 9(47)+930.26.
Рассматриваются и частично реконструируются особенности древней технологии производства некоторых типов фибул эпохи раннего железного века на примере фибул первых веков н.э. из могильников Нижнего Дона. Внимание уделяется выбору материала, способам обработки, которые могли использоваться при изготовлении. Приводится поэтапное описание технологического процесса производства с использованием методов ковки и литья. Описаны наиболее вероятные способы изготовления основных составных частей некоторых типов фибул, разобраны особенности и методы получения таких основных деталей конструкции, как пластинчатый иглоприемник, спинка и пружина.
Ключевые слова: фибула, Нижний Дон, ковка, литейная форма, латунь, наковальня.
The author makes an attempt to consider and partially to reconstruct particular features of the ancient "know-how " of some fibula types belonging to the epoch of an early Iron Age on an example of the first centuries AD fibula from the burial grounds of the Lower Don. Special emphasis is placed on the choice of material, ways of processing, which could be used in the manufacturing process. There is step by step description of technological process production with making use offorging and moulding methods. The most probable ways of making basic parts of some types offibulas are also paid much attention to. The peculiarities and methods of making such basic details of construction such as lamellar fastener lock, a back and a spring are also examined.
Keywords: fibula, Lower Don, smithery, casting-mold, brass, anvil.
Застёжки - фибулы различных типов - частая на- века на Дону. Их происхождению, систематизации и ходка в погребальных комплексах раннего железного датировке посвящено немало работ [1 - 3].
О ТЕХНОЛОГИИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ НЕКОТОРЫХ ТИПОВ ФИБУЛ ЭПОХИ РАННЕГО ЖЕЛЕЗНОГО ВЕКА НА ДОНУ
© 2011 г. А.В. Красенков
Южный федеральный университет,
ул. Б. Садовая, 105/42, г. Ростов-на-Дону, 344006,
decanat@hist. sfedu. ru
Southern Federal University,
B. Sadovaya St., 105/42, Rostov-on-Don, 344006,
decanat@hist.sfedu.ru
Однако в специальных исследованиях редко уделяется внимание технологии производства этих изделий. Между тем такое описание, включая анализ (сырья, моделирования, способов обработки) процессов производства, несомненно, представляет немалый интерес для исторической интерпретации сделанных находок.
В предлагаемой статье делается попытка заполнить этот пробел, рассмотреть и частично реконструировать особенности древней технологии на примере фибул первых веков н.э. из могильников Нижнего Дона.
Исследования такого рода требуют не только ответственного подхода в попытке моделирования, но и применения самых простых инструментов (тех, которые могли быть доступны древнему мастеру), подборки цветных сплавов с определёнными физическими свойствами и длительных практических экспериментов. Проводимые опыты помогают оправдать или опровергнуть возникшие гипотезы по поводу способа изготовления древних украшений.
Обилие исследуемого материала позволяет сравнивать образцы, выявлять определенные закономерности или исключения. На основе собранных материалов (фибулы из раскопок некрополя Кобякова городища, некрополя Танаиса и др.) представилось возможным рассмотреть фибулы как источник, раскрывающий нам многие секреты древнего производства.
При изготовлении цельнокованых фибул и при доработке литых заготовок использовались приемы ручной свободной ковки. Поэтому при проведении опытов у нас имелся набор основных кузнечных инструментов: двурогая наковальня, молотки различного веса и зубила. Применение именно такого инструментария представляется наиболее верным, так как он сохраняется практически неизменным на протяжении многих веков, меняя лишь отчасти свой внешний вид, что практически не оказывает влияния на способы работы.
Другой не менее важной составляющей для изго-товляления образцов фибул является выбор материала основанный на результатах спектрального качественного анализа металлических находок Кобяковского некрополя, проведенного в лаборатории археологической технологии ЛОИА АН СССР. Выяснилось, что фибулы I - IV групп изготовлены из сплава меди и цинка, т.е. латуни. В отличие от бронзы латунь более пластична и ковка, имеет светлый цвет, имитирующий цвет золота, хорошо полируется. Видимо поэтому она и использовалась для изготовления фибул, которые должны были выглядеть нарядными застёжками [4, с. 104]. Латунные сплавы в зависимости от своего состава (различное процентное содержание основных компонентов, наличие примесей) по физическим свойствам могут различаться. Не останавливаясь на подробном описании всевозможных марок латуни и их свойств, можно условно разделить латуни на две группы: более пластичные и менее пластичные.
Резонно предположить, что в древности мастер не вдавался в тонкости марок латуни и процентного со-
держания в ней различных компонентов и возможных примесей. Поэтому, вероятнее всего, сплав для изготовления фибул выбирался опытным путем по совокупности таких его свойств, как ковкость и пластичность. Выбранные по таким критериям образцы подвергались последующей обработке, результатом которой было получение фибулы.
При проведении экспериментов подбор сплава осуществлялся опытным путём (металлическая заготовка в форме прутка отжигалась с целью снятия возможных кристаллических напряжений, после чего подвергалась таким операциям, как вытяжка, сгибание, расковывание в пластину). Для дальнейшей обработки были оставлены образцы, успешно выдержавшие все этапы проверки и не ставшие ломкими и хрупкими. Для удобства исследуемые фибулы были разделены на несколько групп. Использовалась типология, предложенная В.М. Косяненко [4]. Было проведено трасологическое исследование поверхностей наиболее сохранившихся фибул и практическое моделирование способов производства. В ходе исследования представилась возможность разделить их по способу и технологии производства на 3 группы:
1-я группа - фибулы, изготовленные методом ковки из прутка (рис. 1);
2-я группа - из литой заготовки с последующей кузнечной обработкой (рис. 2);
3-я группа - литые фибулы с незначительной внешней доработкой (рис. 3).
При производстве фибул первой группы применялись приемы свободной ручной ковки с возможной последующей шлифовкой и полировкой. К этой группе относятся фибулы со 2-й по 5-ю группы (по типологии В.М. Косяненко). Несмотря на порой значительное разнообразие в формах и типах, все эти фибулы можно изготовить ковкой.
Исследование поверхности образцов готовых фибул и нескольких полуфабрикатов позволяет с большой вероятностью судить о том, как мог происходить процесс ковки.
Для производства фибул с пластинчатыми, желобчатыми и проволочными спинками, не имеющих конических утолщений, все операции возможно осуществить ковкой с минимальным набором инструмента. Такой подход наиболее привлекателен для кустарного производства, так как прост и не требует сложных инструментов и специализированного помещения, за исключением определенного опыта и навыков мастера.
Описание технологического процесса производства фибулы лучше начать с пластинчатого приемника, постепенно переходя ко всем остальным составным частям. Приемник может иметь несколько форм, которые зависят от всей конструкции фибулы. Обычно эти формы варьируют от трапециевидной до подпря-моугольной. Для фибул 1, 2, 4, 5-й групп характерна форма, напоминающая трапециевидную, плавно сужающуюся к низу, наименее широкая нижняя часть загнута так, что образует некое подобие желобка, в котором при замыкании фибулы размещается острие
иглы. Приемник изготавливается ковкой, посредством вытягивания металла в одну сторону. Осмотр поверхностей пластинчатых приемников выявил некоторые особенности и варианты их изготовления. Так, в частности, можно говорить по крайней мере о трех способах. В сечении приемники имеют несколько вариантов:
1. С равномерным двусторонним вытягиванием металла по центру, с утолщением сверху (рис. 4А).
2. С односторонним вытягиванием металла (с левой или правой стороны) и утолщением сверху (рис. 4Б).
3. С неравномерным двусторонним вытягиванием металла с утолщением сверху (рис. 4В).
4. С удлинённой клиновидной формой (рис. 4Г).
Некоторые типы фибул и формы сечения приемников:
1 - фибула, изготовленная при помощи ковки; 2 - фибула, изготовленная из литой заготовки с последующей кузнечной обработкой; 3 -фибула, изготовленная методом литья с незначительной внешней доработкой; 4 А,Б,В,Г - формы сечения приемников, изготовленных ковкой; 5 - изображение приемника с двусторонней проковкой, формой сечения, соответствующей вариантам А или В; 6 - изображение приемника с односторонней проковкой, типичное для варианта Б
Изготовление пластинчатых приемников 1 и 3-го вариантов требовало дополнительного инструмента, рабочая часть которого, вероятно, напоминала плоский боёк молотка, а внешний вид мог напоминать чекан (металлический стержень с бойком на одном конце). При использовании такого инструмента после каждого удара по приемнику на поверхности остается след в виде небольшой ступеньки, так как происходит незначительное соскальзывание инструмента (сколько ударов было произведено, столько ступенек и образуется). Однако такая ступенчатая поверхность не всегда ярко выражена, при проковке одной стороны ступенчатая поверхность другой в определенной степени разравнивается (рис. 5).
2-й вариант приемника наиболее легок в изготовлении и всегда отчетливо различим. При использовании этого способа отковка приемника производится на краю наковальни за несколько ударов. Отпечаток
края наковальни всегда хорошо виден с одной стороны (он может быть немного закруглённый или с более четкой гранью). Этот способ удобен тем, что позволяет равномерно произвести вытяжку металла с наименьшим риском испортить изделие (рис. 6).
4-й вариант приемника, пожалуй, самый примитивный. Имеет клиновидную форму на срезе. Его можно отковать как на плоской поверхности наковальни, так и при помощи специального подкладочного инструмента, имеющего наклонную плоскость.
Следующей конструктивной частью фибулы является спинка. По существующим классификациям (А.К. Амброз, А.С. Скрипкин, В.М. Косяненко) выделяются группы фибул, имеющие различные варианты спинок. Фибула в зависимости от типа, вида или варианта может, условно говоря, иметь просто проволочную спинку (представляющую круглый в сечении пруток), проволочную спинку, имеющую два утолще-
ния на поверхности, а также пластинчатую спинку. Это не единственные варианты, их гораздо больше, но эти, представленные выше, можно считать базовыми, на основе которых создаются другие варианты.
Спинки фибул могут изготавливаться двумя способами: холодной ковкой или литьем. Но могут использоваться и оба способа одновременно (к примеру литой спинке круглой в сечении методом холодной ковки придается другая форма).
Самый простой вариант спинки - круглый в сечении пруток без утолщений, который может быть сохранён без изменений, или же перекован до прямоугольного в сечении, или раскован до состояния пластины. Опытным путем было установлено, что вариант спинки круглого сечения может быть получен не только методом литья, но и при помощи холодной ковки. Результаты показали, что при определённом навыке реально получить практически круглую в сечении форму прутка.
Первоначальный опыт ковки прутка круглого сечения был произведен на оловянном сплаве диаметром 6 мм. Такой метод был использован специально для детального и наглядного рассмотрения процесса перековки заготовки из квадратного 4-гранного сечения в 8-гранное и затем в круглое. Этот способ позволил практически изучить все возможные особенности при таком виде работ, которые были применены при ковке латунных, медных, золотых и серебряных прутков круглого сечения от 1 до 5 мм.
Кроме круглых в сечении существовали и пластинчатые спинки, которые могли быть как плоскими, изогнутыми в одной плоскости, так и имеющими желобчатую форму. Наиболее интересно производство спинки, имеющей желобчатую форму. Для её изготовления, вероятно, требовался дополнительный инструмент, скорее всего различного вида чеканы и подложка из кожи или дерева.
Работа проводилась чеканами, бойки которых представляли собой полусферу разного радиуса закругления. Перед тем как использовать эти чеканы, необходимо было с оборотной стороны спинки наметить продольную ось и немного её углубить чеканом с бойком, по форме напоминающим зубило с затупленной режущей кромкой. Это действие проводилось на подложке, наиболее удачным вариантом которой может служить свинцовая пластина. Наличие продольной слегка углублённой линии способствовало правильному выгибанию спинки. По мере того, как спинка фибулы будет выгибаться в форме желобка, необходимо нанести несколько более сильных, как бы скользящих ударов в ее центральную часть, за счет чего произойдет изгиб спинки фибулы в форме дуги.
Более сложные в производстве - спинки, имеющие на своей поверхности два утолщения (одно у приемника, другое - возле пружины). Очевидно, что утолщения биконической формы изготавливались в большинстве случаев методом литья по восковой модели. Такое предположение основано на результатах замеров диаметров этих утолщений. Установлено, что разница между диаметрами на многих образцах со-
ставляет в среднем 0,1 - 0,2 мм, что наводит на мысль о формировании утолщений на восковой заготовке при помощи специального приспособления. Была предпринята попытка реконструировать это приспособление, которое представляло собой две деревянные пластинки с одинаковыми продольными углублениями, треугольными в поперечном сечении. Между этих пластин помешалась восковая заготовка и прокатывалась, в результате чего формировались два биконических утолщения и круглая в сечении спинка.
Следующим этапом было прикрепление к получившейся восковой модели толстого литника. Использование его преследовало несколько целей. Во-первых, за счет него обеспечивалось необходимое давление при литье, во-вторых, снижался риск образования усадочных раковин на поверхности заготовки (раковина образовывалась только на вершине литника), и, в-третьих, этот литник представляет собой хорошую заготовку, из которой будет удобно выковать проволоку. Приемами ручной ковки литник вытягивался на нужную длину и затем расковывался в полосу. При этом важно учитывать, что толщина полосы должна быть примерно равной диаметру будущей проволоки. Так, если планируется получить проволоку диаметром 2 мм, то и толщина полосы должна быть примерно 2 мм или чуть-чуть больше. От получившейся полосы отсекали лишний металл таким образом, чтобы осталась только срединная часть, которая по ширине будет равна толщине пластины. Так, к примеру, если полоса толщиной 2 мм, то ширина серединной части полосы тоже соответствует 2 мм. Получившейся в итоге четырёхгранной заготовке посредством ковки придавалась круглая в сечении форма.
Фибулы, изготовленные при помощи литья. Использование литья, во-первых, позволяет придавать металлу сложные формы, которые затруднительно получить ковкой, во-вторых, ускоряет весь процесс. Производство литой фибулы или только её заготовки связано с несколькими этапами: изготовление модели и литейной формы, отливка и обработка литья.
Модель в зависимости от вида литья могла быть как восковой, так и деревянной или металлической. Формовочным материалом служила глина. Если использовался метод литья по выплавляемой модели (метод утраченного воска), то применялись восковые модели. «Сущность литья по выплавляемым моделям заключается в том, что модель после её заформовки удаляют из формы путём нагрева» [5, с. 278].
В процессе обжига под воздействием высокой температуры восковая модель выгорала, оставляя после себя полость, которая точно передавала форму утраченной модели, а глина приобретала огнеупорные свойства. Такие формы всегда были одноразовыми, при извлечении отливки глиняная форма разбивалась.
Но нельзя исключать и возможность использования разъемных литейных форм. Для получения такой формы требовалась модель, которая могла изготовляться из металла или дерева. Суть процесса заключалась в том, что с готовой модели на двух ровных глиняных полосках аккуратно снимался слепок сна-
чала с одной, потом с другой стороны, таким образом, чтобы при складывании обеих глиняных частей оттиски точно совмещались друг с другом. По ещё сырой глине прорезалась литниковая система, которая, как правило, состоит из литника и выпоров (каналов для выведения лишнего воздуха и газов, образующихся в процессе литья). После этого форма высушивалась и подвергалась отжигу. Полученная таким образом двусторонняя форма плотно скреплялась и через литник в неё вливался металл, после его остывания форма раскрывалась и извлекалась готовая отливка.
Пружина фибулы является одним из ответственных элементов в конструкции. Обладая достаточной жесткостью и упругостью, она обеспечивает надежное замыкание иглы в приемнике. Пружины условно можно разделить на два вида: четырёхвитковые и многовитковые. Принцип навивания пружины ясен при внимательном её рассмотрении.
Отдельный интерес представляет собой применение верхней или нижней тетивы. А.К. Амброз по этому поводу писал: «Сделать у одночленной фибулы верхнюю или нижнюю (заднюю) тетиву мастер, видимо, решал произвольно» [1, с. 10]. На основе проведенных нами экспериментов установлено, что использование верхней или нижней тетивы имеет практическую основу. В частности, при наличии верхней тетивы на четырёхвитковой пружине при застёгива-нии - расстёгивании фибулы отмечено её качание, т.е. при замыкании тетива смещалась немного назад, а при открытии возвращалась в исходное положение. Эти смещения напрямую связаны с жесткостью пружины. Качание происходило за счёт деформации участка в основании пружины. Такое явление называется упругим изгибом. «Если усилие меньше предела упругости данного металла, то деформация сохраняется до тех пор, пока действует нагрузка. При прекращении действия нагрузки приобретается прежняя форма» [6, с. 161]. В результате многократно повторяющихся нагрузок происходило переламывание пружины в основании. Э. Бреполь так описывает подобное явление: «С увеличением степени холодной деформации растёт и сопротивление структуры деформации. Наблюдается упрочнение, или наклёп металла. Требуются всё большие силы, чтобы осуществить деформацию. Когда напряжения, вызванные усилением деформации, превысят предел прочности на разрыв, структура в отдельных местах начнёт разрушаться»
[6, с. 115 - 116]. При использовании нижней тетивы нагрузка на вышеописанный участок пружины значительно снижалась.
Кроме четырехвитковых пружин, применялись и многовитковые, особенно в одночленных (изготовленных из одного куска металла) и многочленных (собранных из пружины и основной части фибулы скреплённых штифтом) фибулах.
Все без исключения многовитковые пружины имели внутренний штифт, который обеспечивал конструктивную прочность пружины, а также служил соединительным элементом пружины с остальной частью фибулы.
На многочленных фибулах также отмечается эффект качания тетивы, который мог устраняться как вышеописанным способом, так и при помощи специального крючка на корпусе фибулы, который предотвращал вращение пружины на внутреннем штифте.
По результатам исследования были определены наиболее вероятные способы изготовления основных составных частей некоторых вариантов фибул, разобраны особенности и способы получения кованых пластинчатых приемников, рассмотрено производство основных видов спинок и пружин, деталей конструкций фибул, опробован способ выбора латуни, пригодной для изготовления фибул.
Литература
1. Амброз А.К. Фибулы юга Европейской части СССР II в. до н.э. - IV в. н.э. // САИ. 1966. Вып. Д1 -30.
2. Скипкин А.С. Фибулы Нижнего Поволжья ( по материалам сарматских погребений) // СА. 1977. № 2.
3. Арсеньева Т.М. Некрополь Танаиса. М., 1977.
4. Косяненко В.М. Некрополь Кобякова городища. Азов, 2008.
5. Флёров А.В. Материаловедение и технология художественной обработки металлов. М., 1981.
6. Бреполь Э. Теория и практика ювелирного дела. Л., 1975.
Источники
Эталонная коллекция фибул из раскопок Танаиса, фибулы из раскопок Кобяковского некрополя (фонды АМЗТ), Темерницкого городища (фонды АМЗТ). Нижнегниловско-го городища (фонды АМЗТ).
Поступила в редакцию 12 апреля 2010 г.
