Решение проблем дизайна цвета и качества поверхности литой бронзы тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 17.00.06, кандидат технических наук Лисицын, Павел Геннадьевич

• Лисицын, Павел Геннадьевич
• кандидат технических наук
• 2004

Оглавление диссертации кандидат технических наук Лисицын, Павел Геннадьевич

1. Введение.

2. Состояние вопроса.

2.1. Дизайн в реставрации литых изделий прикладного искусства.

2.1.1. Развитие прикладного искусства.

2.1.2. Литые изделия из бронзы.

2.1.3. Виды и методы реставрации.

2.1.4. Методы исследования исторических памятников.

2.2. Цвет — основная характеристика реставрируемых изделий.

2.2.1. Природа цвета.

2.2.2. Количественная оценка цвета.

2.2.3. Современные компьютерные технологии.

2.3. Вакуумно-плёночное литьё — современный способ в прикладном искусстве.

2.3.1. Основной принцип способа.

2.3.2. Требования к литейным материалам.

2.3.3. Оборудование и оснастка.

2.3.4. Технологический процесс литья.

2.3.5. Размерная точность и шероховатость отливок.

2.4. Задачи работы.

3. Решение задач цветового проектирования.

3.1. Основные проблемы цветового проектирования.

3.2. Методика изготовления образцов.

3.2.1. Выплавка металла.

3.2.2. Изготовление литых образцов.

3.3. Методика измерения цвета спектрофотометрическим методом.

3.3.1. Основы спектрофотометрии.

3.3.2. Использование средств математической статистики.

3.4. Компьютерный анализ цветовой палитры образцов.

3.4.1. Методика компьютерного анализа.

3.4.2. Выделение основной составляющей.

3.5. Измерение цвета спектрофотометрическим методом.

3.6. Компьютерный анализ цветовых характеристик образцов.

3.7. Влияние технологии изготовления образцов на их цветовые характеристики.

4. Исследование условий формирования литой поверхности образцов при реставрации.

4.1. Методика оценки потерь микрорельефа.

4.1.1. Изготовление образцов.

4.1.2. Методика измерения шероховатости.

4.1.3. Измерение шероховатости.

4.1.4. Анализ данных измерения шероховатости литых образцов.

4.2. Методика оценки потерь макрорельефа.

4.2.1. Изготовление образцов.

4.2.2. Измерение макрорельефа.

4.2.3. Результаты сравнения схожести образцов.

4.2.4. Анализ качества воспроизведения конфигурации макрорельефа

5. Примеры реализации результатов исследований.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Решение проблем дизайна цвета и качества поверхности литой бронзы»

Новая эра - это факт: она существует независимо от того, нравится она нам или нет.

Людвиг Мис ван дер Роэ.

На рубеже XX столетия проблемы технического прогресса, сущности техники и перспектив её развития для общества, взаимодействия технического прогресса с развитием культуры всё больше привлекают внимание общественной мысли во всём мире.

Обусловленный социальными факторами научно-технический прогресс, в свою очередь, оказывает всё большее воздействие на самого человека. В настоящее время развитие техники затрагивает фактически все области человеческого бытия, накладывает глубокий отпечаток на взаимодействие между человеком и природой, на отношения между людьми, на самосознание человека.

Техническая эстетика - так называется наука, изучающая эстетическую сторону современного промышленного производства [19]. Этим занимаются специалисты-художники, их творчество носит название "дизайн".

Дизайн - (англ. design - проектировать, конструировать) - в широком смысле слова любое проектирование, т.е. процесс и метод создания новых предметов, формирования предметной среды, трудовых процессов, оборудования, изобретение инструментов, приспособлений и т.д. В узком смысле - новый вид художественно-конструкторской профессиональной деятельности, возникшей в XX веке. Его цель - организация целостной эстетической среды жизни человека. Научная основа дизайна - техническая эстетика [29].

Расширение границ применения дизайна ведёт за собой расширение круга творческих задач, встающих перед дизайнерами, что, естественно, требует известной перестройки их сознания, углубления и постоянного обогащения профессиональных знаний, способности к организации творческих коллективов. Если совсем недавно деятельность дизайнера сводилась, главным образом, к искусству проектировать отдельные изделия, то теперь оно в большей степени, чем раньше затрагивает целый комплекс проблем, в том числе природные условия, синтез с произведениями изобразительного искусства, а также всю совокупность многообразных предметных элементов жизни и быта.

Дизайнер, как исполнитель воли заказчика, мало сейчас влияет на качество происходящих изменений, особенно художественно-эстетического характера, т.к. экономические, функциональные и технические факторы остаются первенствующими для заказчика, принимающего окончательное решение как на начальной, так и на завершающей стадии.

Большим недостатком в деятельности современного дизайнера, приобретающей всё более массовый характер, остаётся локализация его творческих усилий на отдельных объектах без учёта той роли, которую играет при решении любых задач окружающая среда.

Иногда, говоря об окружающей среде, мы имеем в виду, главным образом, природу, отделяя от этого понятия искусственную среду, создаваемую человеком. На наш взгляд, всё организованное пространство, где человек живёт, работает и отдыхает, нужно считать средой его обитания, деля её на две составные части: среду естественную и среду искусственную, создаваемую творческой деятельностью человека. И тогда мы неизбежно приходим к выводу, что дизайн должен активно влиять на единый процесс формирования естественной и искусственной среды.

С начала 90-х годов XX века в России наблюдается повышенный интерес к проектированию, производству и реставрации предметов декоративно-прикладного искусства (ДЛИ). Эта тенденция обусловлена изменением социально-экономической обстановки в стране, развитием среднего класса и, как следствие этого, возросшим спросом на услуги художников и 4 дизайнеров, на создание новых и воссоздание старых интерьеров и наполнение этих интерьеров изделиями соответствующего стилевого решения.

Предметно-пространственная среда, в которой мы живём, воспринимается нами колористически как проявление существующей и сложившейся цветовой культуры. В этой связи наука об изменении цвета - колориметрия -приобрела важное практическое значение в современных условиях производства изделий.

Особое место среди всего многообразия предметов ДЛИ занимают художественные изделия из металла, в частности, кабинетное или камерное литьё. Предметы, относящиеся к этой категории изделий, как правило, по массе не превышают 10кг. Исторически наибольшее распространение в качестве материала для изготовления художественных отливок различной конфигурации, массы и назначения получили сплавы на основе меди. Но спектр используемых материалов медными сплавами не ограничивается. Широко известны отливки из высокофосфористого чугуна, так называемое Каслинское литьё, мебель из стали Тульского Оружейного завода (1787), серебряные изделия Фаберже и т.д.

В художественном литье цвет участвует в формировании эстетического облика изделия, в то время как в машиностроении нет необходимости учитывать цвет металлических деталей, так как основными являются их эксплуатационные свойства. В процессе художественно-конструкторского проектирования того или иного объекта работе с цветом не должна отводиться второстепенная роль. Цветовой образ проектируемых изделий должен зарождаться одновременно с идеей его конструкторского решения. Создание цветового облика предмета должно быть результатом проектной деятельности. В связи с этим необходимо использовать инструментальные методы контроля цветовых характеристик на базе объективной колориметрии.

В ювелирной, текстильной, полиграфической и других областях измерение цвета производится с использованием объективных колориметрических методов.

Для этого используется цветоизмерительная аппаратура: спектрофотометр, колориметр, компаратор. Для изучения цветовых характеристик сплавов применяют спектрофотометрический метод, основанный на определении коэффициента зеркального отражения R(X,) и координат цветности.

Главной задачей является установление корреляционной зависимости между цветом и химическим составом образцов — процентным содержанием легирующих элементов.

Так как процесс развития человечества связан с производством предметов материальной культуры, то с течением времени все эти изделия переходят в категорию памятников истории.

Исторические и культурные памятники испытывают на себе влияние многочисленных внешних факторов: температурно-влажностного режима, экологических условий, а в основном — антропогенного воздействия. В связи с этим, один из основных критериев оценки достоинства исторического памятника - степень его сохранности. Очень незначительное количество изделий доходит до нашего времени без значительных изменений. Степень и характер этих изменений могут быть различны, но в совокупности с антропогенным воздействием они, как правило, привходят к значительным утратам во внешнем облике изделий.

Металлические изделия также подвержены воздействию внешних факторов, что приводит к безвозвратным потерям. Подавляющее большинство таких изделий требует реставрации, связанной с воссозданием утраченных элементов. Воссоздание внешнего облика происходит на основании искусствоведческого и материаловедческого анализов.

Одной из актуальных проблем современной реставрации является внедрение современных технологий и материалов. В настоящее время при реставрации изделий из металла большое внимание уделяется соответствию цвета воссоздаваемых элементов цвету реставрируемого образца, но при этом колориметрические методы, в силу их сложности, не используются или используются в исключительных случаях (реставрация музейных экспонатов), а более простые методики количественной оценки цвета, позволяющие воспроизводить требующийся оттенок сплава, не разрабатываются. Отсутствие комплексного подхода к решению технологических и художественных задач, учитывающего все тонкости и возможности современного технологического процесса проектирования и изготовления художественных отливок, вынуждает руководствоваться опытом конкретного производства и, как следствие этого, происходит только частичная реализация возможностей литейной технологии. Например, введение дополнительной операции в процесс подготовки мастер-моделей художественных изделий позволяет в ряде случаев перейти от традиционного процесса ЛВМ к более прогрессивному методу вакуумно-плёночной формовки (ВПФ), в котором функцию связующего выполняет атмосферное давление, создающее разрежение в объёме формы, изготовленной из сухого формовочного песка с применением синтетической плёнки. Эта технология способствует увеличению скорости изготовления литых заготовок при сохранении качества поверхности. Конкретизация возможностей литья методом ВПФ применительно к литым заготовкам художественных изделий является актуальной задачей для развивающейся в наши дни отрасли реставрации, т.к. исключительное значение придаётся шероховатости отливок и качеству отпечатка с формирующей оснастки.

В настоящей работе с целью выработки комплексного подхода и научного обоснования целесообразности применения ряда современных технологий при решении задач, возникающих при реставрации художественных произведений из сплавов на основе меди (бронза, латунь), проведены исследования, и на их основе разработана методика количественной оценки цвета, позволяющая при помощи компьютера воспроизводить требующийся оттенок сплава или бесконечно близкий к нему оттенок.

Проведенные исследования на основе типового процесса литья методом ВПФ позволили установить влияние толщины облицовочной плёнки на качество поверхности отливки, а разработанная методика позволила оценить степень соответствия макрорельефа полученных заготовок по отношению к мастер-модели.

Разработанные методики были применены при реставрации ряда памятников истории и культуры.

2, Состояние вопроса

Заключение диссертации по теме «Техническая эстетика и дизайн», Лисицын, Павел Геннадьевич

6. Выводы по работе

1. Решена основная проблема реставрации художественных изделий из медных сплавов. Разработанные методики оценки цвета спектрофотометри-ческим методом и методом компьютерного анализа позволяют воссоздавать утраченные детали, аналогичные по цвету реставрируемому без определения его химического состава. Также разработана методика оценки микро-и макрорельефа художественных отливок с использованием многофункциональных лазерных устройств.

2. Анализ результатов спектрофотометрических измерений показал, что для сплавов Си - Sn с увеличением содержания олова от 0% до 20% происходит уменьшение длины волны К от 585 до 543нм. Для сплавов Си - Zn с увеличением содержания цинка от 0% до 37% также происходит уменьшение длины волны К от 585 до 545нм.

3. Данные компьютерного анализа цветовой палитры изображений образцов показывают, что для сплавов Си - Zn с увеличением содержания цинка от 0% до 37% происходит уменьшение красной составляющей (R) на 20 единиц, увеличение зелёной (G) и синей (В) составляющих на 20 и 7 единиц интенсивности соответственно. Для сплавов Си - Sn с увеличением содержания олова от 0% до 20% происходит уменьшение красной составляющей (R) на 40 единиц интенсивности и увеличение зелёной (G) и синей (В) составляющих на 12 и 10 единиц интенсивности соответственно.

4. Установлено, что с увеличением толщины облицовочной плёнки от 50мкм до ЮОмкм, в пределах типового вакуумпроцесса, математическое ожидание среднеквадратичного отклонения профиля (Ra) отливки уменьшается от 6,43мкм до 5,98мкм.

Лучшие сочетания параметров, характеризующих шероховатость поверхности отливки (Ra, Rmax, Sm, N) обеспечиваются при использовании облицовочной плёнки толщиной ЮОмкм и 75мкм.

5. Установлено, что с увеличением толщины облицовочной плёнки качество воспроизведения макрорельефа мастер-модели формирующей оснасткой снижается, что выражается в уменьшении коэффициента автокорреляции Rx отливок относительно Rx мастер-модели. Помимо этого, при толщинах плёнок свыше 75мкм увеличивается разброс значений Rx от 0,72 до 0,98.

6. На основании результатов выполненных исследований существенно упрощено решение задач реставрации изделий из медных сплавов. Разработанные методики позволяют восстанавливать утраченные детали, аналогичные по цвету реставрируемому изделию без определения его химического состава. Кроме того, эти результаты позволяют обосновать замену литья по выплавляемым моделям на более прогрессивный способ вакуумно-плёночного литья.

Экономический эффект от такой замены только на одном килограмме литья составил около 350 рублей, в ценах на март 2004г.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Лисицын, Павел Геннадьевич, 2004 год

1. Бирюкова Н.Ю. Западноевропейское прикладное искусство XVII-XVIII веков. "Искусство", ЛД972.

2. Большая иллюстрированная энциклопедия древностей. "Артия", Прага 1980.

3. Брил Т. Свет. Воздействие на произведения искусства. "Мир", М.,1983.

4. Брюханов А.Н., Лахтин Ю.М., Малышев А.И., Николаев Г.Н., Шувалов Ю.А. Технология металлов. "Машгиз", М., 1959.

5. Вентцель Е.С., Овчаров Л.А. Теория случайных процессов е её инженерные приложения. "Наука", М., 1991.

6. Власов В.Г. Стили в искусстве. "Кольна", С-Пб., 1995.

7. Власов В.Г. Иллюстрированный художественный словарь. АО "ИКАР", С-Пб., 1993.

8. ВНИИР. Художественное наследие. М., 1980.

9. Гадлин Н.М., Чернега Д.Ф., Иванчук Д.Ф. Моисеев Ю.В., Чистяков В.В, Цветное литьё: Справочник. "Машиностроение", М., 1989.

10. Государственный комитет СССР по науке и технике. Всесоюзный научно-исследовательский институт технической эстетики. Материалы конференций, совещаний. Семинар "Цвет. Материалы. Дизайн", 1987.

11. Гуляев А.П. Металловедение. "Металлургия", М., 1986.

12. Гуревич М.М. Цвет и его измерение. Издательство Академии наук СССР, М., 1950.

13. Гутов Л.А. Никитин М.К. Справочник по художественной обработке металлов. "Политехника". СПб., 1995.

14. Джаудд Д., Вышедски Г. Цвет в науке и технике. "Мир", М., 1978.

15. Дьяконов В.П. Справочник по алгоритмам и программам на языке бейсик для персональных ЭВМ. "Наука", М.,1989.

16. Кес Д. Стили мебели. Издательство В.Шевчук, М., 2001.

17. Компьютерная грамотность. "Вектор", М.,1994.

18. Корн Г. и Корн Т. Справочник по математике для научных работников и инженеров. "Наука", М., 1977.

19. Кривцун О.А. Эстетика. "Аспект пресс", М., 1998.

20. Курдюмов А.В., Пикунов М.В., Чурсин В.М., Бибиков Е.Л. Производство отливок из сплавов цветных металлов. "МИСИС", М., 1996.

21. Лич Д. Auto Cad. Энциклопедия СП-б., 2002.

22. Луизов А.В. Цвет и свет. "Энергоатомиздат", Л., 1989.

23. Магницкий О.Н., Пирайнен В.Ю. Художественное литьё. "Политехника", СП-б., 1996.

24. Маринеску И., Мойнягу Ч., Никулеску Р., Ранку Н., Урсяну В. Основы математической статистики и её применение. "Статистика", М., 1970.

25. Матвеева Т.А. Ремонт и реставрация мебели. "Высшая школа" М., 1994.

26. Мэрдок Келли Л. 3ds max R3. Библия пользователя.

27. Мягков В.Д., Палей М.А., Романов А.Б., Брагинский В.А. Допуски и посадки: Справочник. "Машиностроение", Л., 1982.

28. Новикова Е.Б. Интерьер общественных зданий. Стройиздат, М., 1991.

29. Новикова Л.И. Эстетика и техника: Альтернатива или интеграция? Политиздат, М., 1976.

30. Отчёт о научно-исследовательской работе за 1989 год на тему: Разработка методики определения цвета золотых сплавов для внедрения международного стандарта ИСО "Цвета золотых сплавов". Ленинградский институт торговли им. Ф.Энгельса.

31. Печкова Т.А. Инструментальная оценка цвета материала. М., 1970.

32. Печкова Т.А. Системы классификации цвета. М., 1969.33. РТМ 3-1820-88.1989.

33. Румшинский Л.З. Элементы теории вероятностей. М., 1963.

34. Смолина М.А. Традиции симметрии в архитектуре. Стройиздат, М., 1990.

35. Соколова М.Л, Металлы в дизайне. "МИССИС", М., 2003.

36. Технический отчёт № 694 на тему ГМ 4 531-82.

37. Технический отчёт М на тему ГМ 4 533-85.

38. ТУ 2245-561 00203521-2002. С-Пб., 2002.

39. Урвачёв В.П., Кочетков В.В., Горина Н.Б. Ювелирное и художественное литьё по выплавляемым моделям сплавов меди. "Металлургия", Челябинск, 1991.

40. Шашков Б.А. Цвет и цветовоспроизведение. "Книга", М., 1986.