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 °C (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 элементамил.

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 кристаллическимине 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.

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 стадияхувеличиваются 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.

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. Райликонсультант 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. Клейнпер. с нем. П. И. Глазунова, Т. Ф. Гусевой, З. А. Липкиндапод 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. ГолозубовМ: 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. Пешекпер. 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, 20 071 — 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. Брюкнерасокр. 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. ГоловановаЮжноРоссийский 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. Шелбипер. 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. Алексеенкопод 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. Шерклиффпер. 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. Цумпеперевод с нем. Г. Е. Гладштейнапод 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 техническогоуниверситета, 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. СильвестровичаГосударственный 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.