Взаимосвязь эстетических свойств художественных изделий из стекла с технологическими факторами спекания тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 17.00.06, кандидат технических наук Сурнина, Наталья Александровна

• Сурнина, Наталья Александровна
• кандидат технических наук
• 2010

Оглавление диссертации кандидат технических наук Сурнина, Наталья Александровна

Введение

ГЛАВА 1. Технологии художественной обработки стекла. Спекание 9 листового стекла

1.1 Применение художественных изделий из стекла в интерьере

1.2 Технологии обработки стекла

1.2.1 Технологии обработки стекла в горячем состоянии

1.2.2 Технологии обработки стекла в холодном состоянии

1.2.3 Технологии обработки стекла в теплом состоянии. Спекание 17 листового стекла

1.3 Формообразование и фиксация формы художественных изделий из 22 стекла при спекании

1.3.1 Нагрев заготовки до максимальной температуры

1.3.2 Выдержка при максимальной температуре

1.3.3 Отжиг

1.3.3.1 Резкое охлаждение

1.3.3.2 Выдержка при верхней температуре отжига

1.3.3.3 Медленное охлаждение до нижней температуры отжига

1.3.3.4 Охлаждение до комнатной температуры 3 О

ГЛАВА 2. Классификация художественных изделий из стекла, 31 получаемых спеканием. Методика экспериментальных исследований

2.1 Классификация художественных изделий из стекла, получаемых 31 спеканием

2.2 Методика экспериментального исследования формообразования при 38 спекании

2.2.1 Форма, размеры и свойства образцов

2.2.2 Температурно-временные режимы спекания образцов

2.2.3 Оборудование, оснастка

2.2.4 Приборы и измерительный инструмент. Методика измерений

2. 3 Методика экспериментального исследования остаточных 48 напряжений оптическим методом в художественных изделиях из стекла, получаемых спеканием

2.3.1 Форма, размеры и свойства образцов

2.3.2 Температурно-временные режимы обработки образцов

2.3.3 Оборудование, приборы и измерительный инструмент

ГЛАВА 3. Формообразование изделий при спекании

3.1 Формообразование и фиксация формы художественных изделий из 62 стекла при спекании

3.2 Влияние факторов на формообразование художественных изделий

3.2.1 Статистическая обработка результатов

3.2.2 Температура нагрева, время выдержки и формообразование 69 изделия

3.2.3 Цвет стекла и формообразование изделия

3.2.4 Форма пластин и формообразование изделия

3.2.5 Отношение площадей верхней и нижней пластин в плане и 78 формообразование изделия

3.2.6 Отношение толщин верхней и нижней пластин и 80 формообразование изделия

3.2.7 Материал плиты и формообразование художественных 83 изделий из стекла

ГЛАВА 4. Выявление остаточных напряжений оптическим методом в художественных изделиях из стекла, получаемых спеканием

4.1 Результаты исследования

4.1.1 Влияние факторов на качество интерференционной картины

4.1.2 Влияние формы пластин на величину остаточных напряжений 100 в изделии

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Взаимосвязь эстетических свойств художественных изделий из стекла с технологическими факторами спекания»

Стекло обладает комплексом полезных для человека свойств - высокими эстетическими и экологическими показателями, прозрачностью, химической стойкостью и достаточной прочностью, обеспечивающей функциональную надежность конструкций.

Стекло широко используют в строительстве, в технике, производстве художественных изделий, сувениров и другой продукции.

В настоящее время значительно вырос интерес к использованию художественного стекла в дизайне и декорировании интерьера, что подтолкнуло к возрождению старых технологий и поиску новых решений в производстве декоративно-художественных изделий из стекла.

Особое развитие в последние десятилетия получили технологии теплой обработки стекла (при температурах 550 - 850°С), поскольку они позволяют создавать высокохудожественные изделия и декорировать их в условиях малых предприятий без использования дорогостоящего оборудования [1].

Наиболее востребованной технологией в этой группе является спекание художественных изделий из стекла при 740 - 850°С (фьюзинг), при которой на цельном листе из стеклянных деталей, крошки, прутков и других форм составляют изображение.

Спекание имеет ряд существенных преимуществ по сравнению с другими технологиями:

1. возможность создания детализированного изображения со сложными цвето-тоновыми переходами;

2. получение разнообразной фактуры и рельефа на поверхности изделия, изменение макроструктуры стекла при его декорировании (рисунок

1.1);

3. широкие возможности декорирования изделий не стеклянными элементами; л

4. возможность использования очень мелких и сложных деталей;

5. относительно простой технологический процесс;

6. высокая прочность изделия, поскольку детали соединяются за счет диффузии с однородной основой;

7. применение простого оборудования и не дорогих материалов;

8. возможность сочетания с другими технологиями.

Рисунок 1.1- Фактура поверхности изделий, полученных спеканием

Однако в литературе отсутствуют научные рекомендации по влиянию режимов обработки и других факторов на эстетические свойства изделий, не рассмотрено определение величины остаточных напряжений при спекании стекол различного цвета и прозрачности. Отмеченное обуславливает актуальность исследования спекания художественных изделий из листового стекла.

Цель работы: совершенствование дизайна художественных изделий из стекла, получаемых спеканием.

Поставленная цель определила задачи исследования:

1. разработать классификацию художественных изделий из стекла, получаемых спеканием;

2. установить закономерности формообразования при спекании и выявить их взаимосвязь с дизайном изделий;

3. изучить возможности определения остаточных напряжений оптическим методом и определить область его рационального применения при контроле качества изделий из стекла, полученных спеканием; 6 ч

4. разработать рекомендации по проектированию художественных изделий из стекла, получаемых спеканием.

Научная новизна

1. Предложена классификация, по конструктивному признаку художественных изделии из стекла, получаемых спеканием.

2. В зависимости от факторов на начальной стадии спекания размеры в плане нижней пластины уменьшаются на ОД - 12%, а на последующих стадиях - увеличиваются на ОД - 3,5%; размеры в плане верхней пластины увеличиваются на 0,2 - 27%.

3. В угловых зонах течение стекломассы замедляется, что ведет к неравномерной деформации, визуально ощутимому искривлению профиля нижней пластины изделия и концентрации остаточных напряжений в угловых зонах. Неравномерность деформации размеров в плане достигает 5,5%.

4. Область определения оптическим методом величины остаточных напряжений и картины их распределения в изделиях из спекаемых стекол ограничена насыщенностью цвета стекла не более 17%, его прозрачностью не менее 7,5%, насыщенностью поверхности спекание газовыми включениями не более 90%, прозрачными кристаллическими -не более 65% и непрозрачными - не более 36%.

Практическая полезность

1. Выявленные закономерности формообразования изделий и установленные величины деформации дают возможность дизайнерам и конструкторам учитывать возникающие при спекании деформации-на стадии проектирования изделия без изготовления опытных образцов.

2. Установленные значения факторов, определяющие допустимость использования оптических методов для контроля остаточных напряжений в изделиях, получаемых спеканием, а также выявленные 7 виды брака изделий, причины его возникновения и предложенные способы предотвращения брака позволяют улучшить методики контроля и повысить качество изделий.

Заключение диссертации по теме «Техническая эстетика и дизайн», Сурнина, Наталья Александровна

5.2 Основные результаты и выводы

1. Разработана классификация художественных изделий из стекла по. конструктивному признаку.

2. Выявлены характер и степень влияния факторов на формообразование изделия. В начальной стадии спекания размеры в плане нижней пластины уменьшаются на 0,1 - 12%, на последующих стадиях -увеличиваются на 0,1 - 3,4%; размеры в плане верхней пластины увеличиваются на 0,2 - 27% в зависимости от конструктивно — технологических факторов.

3. В угловых зонах течение стекломассы замедляется, что ведет к неравномерной деформации, визуально ощутимому искривлению профиля пластин изделия и концентрации остаточных напряжений в угловых зонах. Неравномерность деформации размеров нижней пластины в плане достигает 5,5%, верхней — 4%.

4. Установлены значения факторов, ограничивающие применение оптических методов определения величины остаточных напряжений в изделиях, получаемых фьюзингом. Насыщенность цвета стекла не должна превышать 17%, насыщенность газовыми включениями - 9%, прозрачными кристаллическими - 65%, непрозрачными - 36%, а прозрачность стекла должна быть не менее 7,5%. При насыщенности прозрачными кристаллическими включениями от 65 до 69% и непрозрачными - от 36 до 45% возможно оценить лишь распределение остаточных напряжений и определить их приближенную величину, а при насыщенности цвета от 17 до 27 % и прозрачности стекла равной

126

7,5 - 9% - уточненную величину остаточных напряжений в произвольной точке. В остальных случаях не представляется возможным определение распределения остаточных напряжений и их величины с использованием полярископов и поляриметров.

5. Видами брака изделий, характерными для фьюзинга, являются трещины, помутнение лицевой и изнаночной сторон и их непривлекательная фактура, недостаточная или чрезмерная деформация, крупные пузыри воздуха, оставшегося под изделием и газовые включения, изменение цвета стекла, зазубренная кромка и волнообразная деформация края основы, неровная кромка верхних элементов и их смещение. Установлены причины возникновения брака и предложены способы его предотвращения.

6. На основе результатов исследования разработаны научнообоснованные технологические процессы спекания художественных изделий из цветного стекла.

1. Аль-Нуман, Л. А. Витраж в архитектуре [Текст] / Л.А. Аль-Нуман. -М.: АМА-Пресс, 2006. - 208 с.

2. Райли, Н. Элементы дизайна. Развитие дизайна и элементов стиля от Ренессанса до постмодернизма [Текст] / Н. Райли; консультант П. Байер, пер. с англ. А. Анохина и др. - М.: ООО «Магма», 2004. - 544 с.

3. Соловьев, С.П. Стекло в архитектуре [Текст] / С.П. Соловьев, Ю.М. Динеева. -М.: Стройиздат, 1981.-191 с.

4. Байер, В.Е. Архитектурное материаловедение [Текст]: учеб. пособие для вузов / В.Е. Байер. - М.: Архитектура-С, 2005. - 254 с.

5. Литой витраж в архитектурной среде и его технология [Текст]: Методическая разработка / Сост. С.С. Медведев. - Ижевск: Издательство УдГУ, 2001.-30 с.

6. James Carpenter Design Associates Inc. [Электронный ресурс]. -http://www.jcdainc.com. - 14.02.2010. с

7. Повитков, Г.Ф. Строительное стекло: свойства и применение [Текст]. В 2ч., 4.2. Строительные изделия из стекла: Учеб. пособие / Г.Ф. Повитков, Ю.Г. Саксонова. - Саратов: Издательство Саратовского государственного технического университета, 2006. - 86с.

8. Клиндт, Л. Стекло в строительстве. Свойства, применение, расчеты [Текст] / Л. Клиндт, В. Клейн; пер. с нем. П.И. Глазунова, Т.Ф. Гусевой, З.А. Липкинда; под ред. И.П. Трохимовской, Ф.Л.Шехтера. — М.: Стройиздат,-1981.-287с.

9. Лясин, В.Ф. Новые облицовочные материалы на основе стекла [Текст] / В.Ф. Лясин, П.Д. Саркисов. -М: Стройиздат, 1987. - 192 с.

10. Ланцетти, А.Г. Изготовление художественного стекла [Текст]: Учеб. для худож. вузов и худож.-пром. училищ / А.Г. Ланцетти, М.Л. Нестеренко. — 2-е изд., перераб и доп. — М.: Высш. шк., 1987. - 304 с.

11. Warm Glass, www.warmglass.com. — 1.04.2010. '

12. Гулоян, Ю.А. Справочник молодого рабочего по производству к обработке стекла и стеклоизделий [Текст] / Ю.А. Гулоян, О.А. Голозубов -М: Высш. шк., 1989. - 224 с.

13. Саркисов, П.Д. Технологии стеклодувных работ [Текст] / П.Д. Саркисов, В.Д. Казаков. - М.: Высш. шк., 1973. - 222 с.

14. Шпачек, Я. Ручная выработка сортовой посуды и бытового художественного стекла [Текст] / Я. Шпачек, К. Пешек; пер. с чешского. — М.: Легкая индустрия, 1974. - 128 с.

15. Бессмертный, B.C. Тенденции развития современных способов декорирования стекла и изделий из него (обзор) [Текст] / B.C. Бессмертный, Н.И. Минько, В.П. Крохин и др. // Стекло и керамика. — 2003. — №11. - С. 13 -15

16. Матосян, J1.C. Дизайн и современное художественное стекло [Текст] / JI.C. Матосян // Стекло и керамика. - 2000. - №8. - С. 27 - 28

17. Энтелис, Ф.С. Формование и горячее декорирование стекла [Текст] / Ф.С. Энтелис- 2-е изд., перераб и доп. - СПб: Санкт-Петербург, инж.-строит. ин-т, 1992. - 140 с.

18. Китайгородский, И.И. Технология стекла [Текст] / И.И. Китайгородский, Н.Н. Качалов, В.В. Варгин и др.; под ред. И.И. Китайгородского. - М.: Издательство литературы по строительству, 1967. -564с.

19. Литвиненко, С. Технологии гравирования [Текст] / С. Литвиненко. -Киев: Витражная мастерская, 2006. - 112с. - (Библиотека стекольщика).

20. Гулоян, Ю.А. Декоративная обработка стекла и стеклоизделий [Текст]: Учеб. для сред, проф-техн. училищ / Ю.А. Гулоян. — М.: Высш. шк., 1984.-191 с.

21. Казакова, Л. В. Мировое художественное стекло XX века. Основные тенденции. Ведущие мастера [Текст] / Л.В. Казакова. — М.: Пинакотека, 20071 - 272 с.

22. Дворникова, O.K. Витраж: возможности современных технологий [Текст] / O.K. Дворникова, О.В. Кириленко, Н.В. Туголукова // Труды XIV Международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых: в 3 т. Т. 3. - Томск, 2008. - С. 503 - 506.

23. Казакова, JI. В. Скульптура из стекла XX - начала XXI веков [Текст] / Л.В. Казакова // Стекло. - 2008. - №3. - С. 6 - 11.

24. Гулоян, Ю.А. Выработка выдувных изделий из стекла [Текст]: Учеб. пособие для прф.-техн. училищ / Ю.А. Гулоян. - М.: Стройиздат, 1988. -256с.

25. Гулоян, Ю.А. Твердение стекла при формовании (обзор) [Текст] / Ю.А. Гулоян // Стекло и керамика. - 2004. - №11. - С. 3 - 8.

26. Сергеев, Ю. П. Выполнение художественных изделий из стекла [Текст]: Учеб. пособие для художественных вузов и училищ / Ю.П. Сергеев! - М.: Высш.шк., 1984. - 240 с.

27. Бах, X. Виды брака в производстве стекла [Текст] / X. Бах, Ф.Г. Баукке и др.; под ред. Г. Иебсена-Марведеля и Р. Брюкнера; сокр. пер. с нем. Л.Г. Байбурт и др.; под ред. Н.Н. Рохлина. -М.: Стройиздат, 1986. - 648с.

28. Жерновая, Н. Ф. Химия твердого тела [Текст]: Конспект лекций / Н.Ф. Жерновая. - Белгород: Издательство Бел-ГТАСМ, 2002. - 193 с.

29. Голованова, С.П. Физическая химия в технологии художественной обработки материалов [Текст]: Учеб. пособие / С.П. Голованова; ЮжноРоссийский государственный университет. - Новочеркасск: ЮРГТУ, 2002. — 116с.

30. Гулоян, Ю.А. Особенности изменения деформационных характеристик стеклообразующих расплавов [Текст] / Ю.А. Гулоян // Стекло и керамика. - 2009. - №8. - С. 3 - 8.

31. Гулоян, Ю:А. Некоторые особенности явлений переноса в стекловаренных печах [Текст] / Ю.А. Гулоян // Стекло и керамика. - 2009. -№6. - С. 3 - 7

32. Зубехин, А.П. Технология изготовления и художественной обработки стекла. Введение в специальность [Текст]: Учеб. пособие / А.П. Зубехин, С.П. Голованова, Е.А. Лазарева и др.; под ред. А.П. Зубехина. — Новочеркасск: ЮРГТУ, 2004. - 160 с.

33. Нагибина, И. М. Интерференция и дифракция света. Основы теории и применения [Текст]: Учеб. пособие для вузов / И. М. Нагибина. - Л.: Машиностроение, Лен. отд., 1974. - 360с.

34. Ермоленко, Н.Н. Термические свойства стекла [Текст] / Н.Н. Ермоленко. - Минск: Издательство министерства высшего, среднего специального и профессионального образования БССР, 1962. - 235 с.

35. Галимов, Э.Р. Стекла: сырьевые материалы, основы технологии, свойства и методы их определения [Текст]: Учеб. пособие / Э.Р. Галимов, А.В. Корнилов и др. - Казань: Издательство Казанского государственного технического университета, 2002. - 80 с.

36. Кудряков, О.В. Строение неметаллических материалов: керамика, стекла, ситаллы [Текст]: Учеб. пособие / О.В. Кудряков. - Ростов н/Д: Издательский центр ДГТУ, 2002. — 51 с.

37. Шелби, Дж. Структура, свойства и технология стекла [Текст] / Дж. Шелби; пер. с англ. Медведева, Е.Ф. - М.: Мир, 2006. - 288 с.

38. System 96. Firing Guide [Электронный ресурс]. - www.system96.com. -11.11.2009.

39. Uroboros Glass. Kiln Firing Guidelines [Электронный ресурс]. -www.uroboros.com. — 13.11.2009.

40. Bullseye Glass Co. Bullseye TechBook [Электронный ресурс]. — www.bullseyeglass.com. — 10.09.2009.

41. Алексеенко, М.П. Когезия и адгезия горячего стекла. [Текст] / М.П. Алексеенко; под ред. проф. К.С. Евстропьева. -М.: Машиностроение, 1969. -173 с.

42. Лазарева, Е.А. Технология изготовления художественных изделий из стекла [Текст]: Учеб. пособие /Е.А. Лазарева - Новочеркасск: ЮРГТУ, 2002. -99 с.

43. Легошин, А.Я. Стеклодувное дело [Текст]: Учеб. пособие для техникумов / А.Я. Легошин, Л.А. Мануйлов. - 3-е изд., перераб. - М.: Высш. шк., 1976.- 119с.

44. Гулоян, Ю.А. К теории твердения стекла [Текст] / Ю.А. Гулоян // Стекло и керамика. - 2004. — №12. — С. 3 — 5.

45. Сулименко, Л.М. Основы технологии тугоплавких неметаллических силикатных материалов [Текст]: Учеб. пособие / Л.М. Сулименко, Е.М. Акимова. - М.: РХТУ им. Д.И. Менделеева, 2004. - 116 с.

46. Минько, Н.И. Контроль производства и качества продукции [Текст]: Учеб. пособие / Н.И. Минько, В.И. Онищук, Н.Ф. Жерновая. - Белгород: Издательство БелГТАСМ, 1998. - 109 с.

47. Зимин, B.C. Стеклодувное дело и стеклянная аппаратура для физико: химического эксперимента [Текст]. - М.: Химия, 1974. - 328с.

48. Баинова, А.Б. Особенности релаксационных процессов в макроскопически неоднородных и аморфных материалах [Текст]: дис.кандидата физико-математических наук: 01.04.07. - Красноярск, 2004. -118с.

49. Bullseye Glass Co.: The Bullseye TechBook [Электронный ресурс]. -http://www.bullseyeglass.com. - 4.08.2009.

50. Гулоян, Ю.А. Физико-химические основы технологии стекла [Текст]: Учеб. пособие для высших и средних специальных учебных заведений, систем научного и производственного обучения / Ю.А. Гулоян. - Владимир: Транзит-ИКС, 2008. - 736 с.

51. Солинов, В.Ф. Новые представления о процессах стекловарения [Текст] / В.Ф. Солинов // Стекло и керамика. - 2004. - №10. - С. 5 - 7

52. Наука и техника: Химия. Сода [Электронный ресурс]. -http://www.krugosvet.ru. - 22.07.2009. - (Энциклопедия онлайн «Кругосвет»).

53. Аппен, А.А. Стекло. Справочник [Текст] / А.А. Аппен М.С. Асланова, Н.П. Амосов и др.; под ред. Павлушкина, Н.М. — М.: Стройиздат, 1973. - 487 с.

54. Зисман, Г.А. Курс общей физики [Текст]: учеб. пособие. В 3 тт. Т. 1. Механика. Молекулярная физика. Колебания и волны / Г.А. Зисман, О.М. Тодес. - 7-е изд., стер. — Спб: «Лань», 2007. - 352 с.

55. Саркисов, П.Д. Стекло и материалы на основе стекла [Текст] / под ред. П.Д. Саркисова. - М.: Издательский дом «Интелект», 2010. — 210 с.

56. Бондарев, Б.В. Курс общей физики [Текст]. В 3 кн. Кн. 3. Термодинамика. Статистическая физика. Строение вещества: Учеб. пособие /• Б.В. Бондарев, Н.П. Калашников, Г.Г. Спирин. - 2-е изд., стер. - М.: Высш. шк, 2005.-366 с.

57. Стельмашенко, В.И. Методы и средства исследований в процессах оказания услуг. Практикум [Текст]: учеб. пособие / В.И. Стельмашенко, Н.В. Воронцова, Т.Н. Шушунова. - М.: ИД «ФОРУМ»: ИНФРА-М, 2007. - 384 с.

58. Гмурман, В.Е. Теория вероятностей и математическая статистика [Текст]: Учеб. пособие для вузов / В.Е. Гмурман. — 10-е изд., стер. - М.: Высш. шк., 2004. - 479 с.

59. Литвиненко, С. Технология фьюзинга [Текст] / С. Литвиненко. - Киев: Витражная мастерская, 2005. - 150с. - (Библиотека стекольщика).

60. Мотовилова, М.В. Исследование термического расширения листовых стекол для отработки технологии спекания «фьюзинг» [Текст] / М.В. Мотовилова, О. А. Артемьева, Л.Ю. Штирц // Труды XIV международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых

Современные техника и технологии»: в 3 т. Т. 3 / Томский политехнический университет. - Томск, 2008. - С.516 - 518.

61. Шерклифф, У. Поляризованный свет [Текст] / У. Шерклифф; пер. с англ. - М.: Мир, 1965. - 430 с.

62. Матвеев, А.Н. Оптика [Текст] / А.Н. Матвеев. - М.: Высш. шк., 1985. -351с.

63. Калитеевский, Н.И. Волновая оптика [Текст]: Учеб. пособие для вузов / Н.И. Калитеевский. - 3-е изд., перераб. и доп. — М.: Высш. шк., 1995. - 463с.

64. Цумпе, К.А. Машины и приспособления для выработки стеклянных изделий [Текст] / Карл А. Цумпе; перевод с нем. Г.Е. Гладштейна; под ред. А.Я. Школьникова. - М.: Государственное научно-техническое издательство литературы по легкой промышленности, 1957. — 124 с.

65. Повитков, Г.Ф. Технология производства керамики (Огнеупорные материалы и изделия) [Текст]: учеб. пособие / Г.Ф. Повитков. - Саратов: Издательство Саратовского государственного технического- университета, 2004. - 66 с.

66. Warm Tips [Электронный ресурс]. - http://www.warmtips.com/. — 16.03.2010. I

67. Копчекчи, Л.Г. Напряжения в стекле в вершинах трещин [Текст] / Л.Г. Копчекчи, Л.А. Шитова // Стекло и керамика. - 2001. — №8. - С. 3 - 5.

68. Солнцев, С.С. Разрушение стекла [Текст] / С.С. Солнцев, Е.М. Морозов. - 2-е изд., испр. - М.: Издательство ЛКИ, 2008. - 152 с.

69. Рашин, Г.А. Диагностика пороков сортовых и тарных стекол [Текст] / Г.А. Рашин, Е.П. Рашина, Н.Н. Рохлин. - М.: Легкая индустрия, 1980. - 144с.

70. Безбородов, М.А. Самопроизвольная кристаллизация силикатные стекол [Текст] / М.А. Безбородов. - Минск: Наука и техника, 1981. — 248с.

71. Справочник по производству стекла [Текст]. Т.2. / под ред. И.И. Китайгородского, С.И. Сильвестровича; Государственный научно-исследовательский институт стекла. - М.: Государственное издательство литературы по строительству, архитектуре и строительным материалам, 1963.-815 с.

72. Панкова, Н.А. Теория и практика промышленного стекловарения [Текст]: Учеб. пособие / Н.А. Панкова, Н.Ю. Михайленко. - 2-е изд., испр. и доп. -М.: Издательство РХТУ им. Д.И. Менделеев, 2003. - 104с.