В XV и XVI веках артиллерия пережила подлинный расцвет. В эти два столетия была значительно увеличена эффективность орудийного огня, в частности, распространилось чугунное производство и усовершенствовалась техника отливки орудий. Представленные в экспозиции Историко-мемориального музея Демидовых литейные формы для отливки ядер, выполненные из металла, также имеют непосредственное отношение к истории литейного производства и прежде всего к совершенствованию техники и искусства формообразования отливок.
Когда в России появились литые артиллерийские орудия, потребовалось огромное число ядер точных размеров и массы. Удовлетворять возросшим требованиям существовавшие в то время способы литья чугунных ядер «в землю» уже не могли («в землю» — это древнейшая технология отливки металлов в специальную песчано-глиняную смесь, активно применяемая и на небольших производствах, и на крупных заводах). И в XVI веке в России появился самобытный процесс формообразования чугунных ядер — литье в металлические формы (кокили).
Это был многоэтапный процесс. Сначала расплавленный металл заливается в литейную форму, в которой он затвердевает и сохраняет конфигурацию этой формы. Наружные поверхности детали формируются полостью формы — туда должен затекать расплавленный металл. Полость литейной формы является отпечатком модели. После изготовления формы из нее извлекается модель, а в форме образуется пустота — полость. Напротив, участки формы, соответствующие внутренним элементам отливки (отверстия, углубления и т. п.), должны быть закрыты: расплавленный металл туда попадать не должен. Это достигается установкой стержней, которые остаются в форме при заливке металла. Кроме того, литейная форма должна иметь литниковую систему — совокупность каналов и резервуаров, по которой расплавленный металл из разливочного ковша попадает во внутреннюю полость. Формовка — это совокупность технологических операций по изготовлению литейной формы. Основными операциями формовки являются наполнение опоки формовочной смесью, уплотнение ее, извлечение модели, установка стержней и сборка формы. Нижнюю полуформу переворачивают, поверхность разъема формы посыпают мелким разделительным песком. На заформованную нижнюю половину модели накладывают вторую ее половину — верхнюю, фиксируя их взаимное положение с помощью шипов одной половины модели и ответных отверстий второй.