Разработка технологического процесса изготовления и декорирования художественного изделия по видам обрабатываемых материалов

КУРСОВАЯ РАБОТА

Разработка технологического процесса изготовления и декорирования художественного изделия по видам обрабатываемых материалов

Расплавленные породы, выходя из недр Земли на поверхность, иногда образуют стекловидную массу. А обожженная солнцем глина превращается в твердую керамику. Эти естественные процессы легли в основу технологий изготовления различных стеклянных и керамических изделий.

Целью курсовой работы является разработка подробного технологического процесса изготовления и декорирования художественного изделия по видам обрабатываемых материалов. Для этого выбраны два изделия: стеклянное и керамическое.

В качестве стеклянного изделия выбран декоративный графин. Будет рассмотрена технология его изготовления, начиная с момента варки стекла, так же будут рассмотрены используемые материалы и способы декорирования стеклянных изделий. Помимо этого в работе будут кратко освещены виды стекол, их характерные особенности, а также инструменты и различные технологические операции, используемые в обработке этого материала.

В качестве керамического изделия выбран графин с рельефом. Будет рассмотрен технологический процесс изготовления данного графина. Также будут кратко освещены виды керамики и методы декорирования керамических изделий.

В завершении работы будут выполнены чертежи этих изделий.

Исследования, проведенные в ходе выполнения курсовой работы, позволят лучше разобраться в технологических процессах изготовления стеклянных и керамических изделий, а также лучше изучить их характерные особенности и возможности, что необходимо для любого студента нашей специальности, а в будущем — художника по обработке материалов.

Знания, полученные в ходе исследования технологического процесса изготовления стеклянных и керамических изделий, очень важны для художника по обработке материалов. Ведь чем лучше художник знает свойства материала, тем более интересное и уникальное изделие он сможет создать.

1. Стекло

1.1 Что такое стекло

стеклянный керамика декорирование Стекло — один из прекраснейших материалов, изобретенных еще 3000 лет до нашей эры. Несмотря на «солидный возраст», оно до сих пор честно служит людям, с каждым годом открывая им новые качества. Стекло — это один из материалов, которым никогда не перестанут любоваться люди. Оно незаменимо в быту и лабораторной практике. О стекле написано сотни книг, проведены и проводятся научные исследования, но до сих пор нет точного определения термина «стекло».

Стеклом называются все аморфные тела, получаемые путем переохлаждения расплава, независимо от их химического состава и температурной области затвердевания, и обладающие механическими свойствами твердых тел, причем процесс перехода из жидкого состояния в стеклообразное должен быть обратимым.

В стекловидном состоянии могут находиться вещества, как естественного происхождения, так и полученные искусственно. К естественным стеклам относятся: вулканическая магма, пемза, смолы. Искусственные неорганические стекла — переохлажденные расплавы, в состав которых входят окиси кремния, бора, фосфора, щелочных и щелочноземельных металлов. [2]

1.2 Типы стекол

Кварцевое стекло — стекло, состоящее из одного только кремнезема, Его также называют плавленым кварцем. Это простейшее стекло по своим химическим и физическим свойствам, и оно обладает многими необходимыми параметрами: не подвергается деформированию при температурах вплоть до 1000. Его коэффициент теплового расширения очень низок, и поэтому оно обладает стойкостью к термоудару при резком изменении температуры; его объемное и поверхностное удельные электрические сопротивления весьма высоки; оно отлично пропускает как видимое, так и ультрафиолетовое излучение. К сожалению, кварцевое стекло с большим трудом плавится и перерабатывается в изделия. Высокая стоимость кварцевого стекла ограничивает его применение изделиями специального назначения, такими, как химико-лабораторная посуда, ртутные лампы и компоненты оптических систем, работающие при высоких температурах.

Натриево-силикатные стекла — получают сплавлением кремнезема (оксида кремния) и соды (оксида натрия). Смесь 1 части оксида натрия (Na₂O) с 3 частями оксида кремния (SiO₂) плавится при температуре 900С. К сожалению, такие стекла растворяются в воде, и хотя они чрезвычайно важны для промышленного применения, из них нельзя изготавливать большинство изделий.

Известковые стекла. Древние стеклоделы обнаружили, что водорастворимость натриево-силикатных стекол можно устранить добавлением извести. Анализы древних стекол показывают поразительное сходство их химического состава с составом современных стекол. Эти стекла относительно легко плавятся и перерабатываются в изделия, а сырьевые материалы для них недороги. Вероятно, 90% производимого сегодня стекла является известковым.

Свинцовые стекла — изготавливают сплавлением оксида свинца PbO с кремнеземом, соединением натрия или калия (содой или поташем) и малыми добавками других оксидов. Эти свинцово-натриево-силикатные стекла дороже известковых стекол, однако они легче плавятся и проще в изготовлении. Высокое содержание PbO дает высокие значения показателя преломления и дисперсии — двух параметров, весьма важных в некоторых оптических приложениях. Те же самые характеристики придают свинцовым стеклам сверкание и блеск, украшающие самые утонченные изделия столовой посуды и произведения искусства. Большинство стекол, называемых хрусталем, являются свинцовыми. [1]

Боросиликатные стекла — стекла с высоким содержанием SiO₂, низким — щелочного металла и значительным — оксида бора B₂O₃. Борный ангидрид действует как флюс для кремнезема, так что содержание щелочного металла в шихте может быть резко уменьшено без чрезмерного повышения температуры расплавления. В 1915 году фирма «Корнинг гласс уоркс» начала производить первые боросиликатные стекла под торговым названием «пирекс». В зависимости от конкретного состава стойкость к термоудару таких стекол в 2−5 раз выше, чем у известковых или свинцовых. Обычно они намного превосходят другие стекла по химической стойкости и имеют свойства, полезные для применения в электротехнике. Такое сочетание свойств сделало возможным производство новых стеклянных изделий, в том числе промышленных труб, рабочих колес центробежных насосов и домашней кухонной посуды. Зеркало крупнейшего телескопа в мире на г. Паломар в Калифорнии изготовлено из стекла сорта «пирекс».

Другие стекла. Существует много других типов стекол специального назначения. Среди них — алюмосиликатные, фосфатные и боратные стекла. Производятся также стекла с разнообразной окраской для изготовления линз, светофильтров, осветительного оборудования, косметической тары и домашней утвари. [5]

1.3 Способы изготовления стеклянных изделий

К основным способам выработки посуды бытового назначения относятся: выдувание, прессование, прессовыдувание и центробежное литье.

Выдувной способ выработки может быть ручным (для изделий сложных форм) и механизированным. При ручном способе используют металлические трубки-самодувки, в которые воздух подается специальным резиновым баллоном. Разогретый конец трубки опускают в стекломассу, которая прилипает к нагретому металлу. На трубку навивают определенное количество стекла, выравнивают его на металлическом столе, после чего раздувают в небольшой пузырек «баночку». Затем баночка после подогревания в печи, иногда и после дополнительного набора на нее стеклянной массы, раздувается в специальных формах, в которых принимает очертания определенного изделия или его части. Формы бывают нераскрывными (для обыкновенных стаканов и других изделий простой формы) и раскрывными (для фигурных изделий — графины, кувшины и др.) [7]

Механизированный способ выдувания с помощью вакуумного автомата применяют для стаканов.

Прессование — более простой способ выработки изделий, чем выдувание. Процесс прессования состоит в следующем: определенная весовая капля стекломассы подается в форму (матрицу), в которую опускают пуансон, оказывающий при своем движении давление на стекломассу, последняя заполняет пространство между формой и пуансоном. Изделия прессуют на ручных, полуавтоматических и автоматических прессах.

Прессовыдувной способ изготовления изделий осуществляется в два приема: вначале выпрессовывают заготовку и отделывают края изделия, а затем заготовку выдувают сжатым воздухом до заданных размеров. Выработка этих изделий производится на автоматических машинах.

Рассматриваемый графин получен путем выдувания с вращением в раскрывную форму.

1.4 Описание изделия

В качестве изделия из стекла выбран графин (приложение А, рисунок 1). Его высота 200 мм, ширина 157 мм, включая носик и ручку. Он имеет горлышко цилиндрической формы диаметром 65 мм и высотой 50 мм. Край горлышка расширен по отношению к самому горлышку, имеет диаметр 82 мм и высоту 22 мм, а также вогнутый выступ в виде носика. Основная емкость графина, предназначенная для жидкости, состоит из нескольких частей. Самая большая имеет форму сфероида высотой 77 мм и диаметром 140 мм. Часть между горлышком и сфероидом имеет форму усеченного выпуклого конуса диаметром в основании 84 мм и высотой 24 мм. Часть между сфероидом и донышком графина также имеет форму усеченного выпуклого конуса, который ориентирован основанием вверх. Его меньший диаметр равен 82 мм, а высота 22 мм. Дно графина имеет форму усеченного конуса, ориентированного меньшим основанием вниз. Его меньший диаметр 68 мм, а высота 6 мм. Переход между частями сглажен, но достаточно хорошо виден. Графин также имеет стеклянную ручку изогнутой формы. На её поверхность нанесен рельеф в виде каннелюр.

Графин выполнен из прозрачного стекла с включениями цветного стекла различных расцветок.

1.5 Материалы

Графин выполнен из известково-калиевого стекла.

Известково-калиевое стекло благодаря вводимому оксиду калия обладает большей бесцветностью, что позволяет улучшить изделия с точки зрения эстетических свойств. Эти стекла бывают как бесцветные, так и окрашенные (достигается большая чистота цвета по сравнению с известковым и кварцевым стеклом). Данное стекло несколько дороже, его используют в основном для производства столовой посуды.

Помимо основного бесцветного прозрачного стекла в изготовлении графина использовали также цветное стекло: непрозрачное белое и прозрачное красное, желтое, синее, фиолетовое.

Процесс, в результате которого стекло становится непрозрачным, называется глушением. Вещества, способствующие помутнению стекла, называют глушителями. Глушение происходит вследствие распределения по всей массе стекла мельчайших кристаллических частиц. Они представляют не растворившиеся частицы глушителя или частицы, выделившиеся из жидкой массы при охлаждении стекла. Эти частицы обычно прозрачны, но их показатель преломления отличается от показателя преломления стекла. Поэтому падающий на них луч отклоняется от прямолинейного направления и стекло перестает быть прозрачным. В далеком прошлом в качестве глушителей стекла использовали костяную муку, содержащую фосфат кальция Ca₃(PO₄)₂, а также оксиды олова SnO, мышьяка As₂O₃ и сурьмы Sb₂O₃. В настоящее время для этой цели применяют криолит Na₃[AlF₆], плавиковый шпат CaF₂ и другие фторидные соединения. [1]

Сильно заглушенное стекло (белого цвета) называют молочным. Для его изготовления чаще всего используют криолит.

Окраску стекла осуществляют введением в него оксидов некоторых металлов или образованием коллоидных частиц определенных элементов. Так, золото и медь при коллоидном распределении окрашивают стекло в красный цвет. Такие стекла называют золотым и медным рубином соответственно. Серебро в коллоидном состоянии окрашивает стекло в желтый цвет. Хорошим красителем является селен. В коллоидном состоянии он окрашивает стекло в розовый цвет, а в виде соединения CdS· 3CdSe — в красный. Такое стекло называют селеновым рубином. При окраске оксидами металлов цвет стекла зависит от его состава и от количества оксида-красителя. Например, оксид кобальта (II) в малых количествах дает голубое стекло, а в больших — фиолетово-синее с красноватым оттенком. Оксид свинца (II) усиливает цвет стекла и придает цвету яркие оттенки. [5]

1.6 Технологический процесс, оборудование и инструменты

Технологический процесс изготовления изделия представлен в таблице (таблица 1).

Таблица 1 — Технологический процесс производства изделия из стекла

Комментарии к технологическому процессу Просеивание песка. Шестигранное сито-бурат СМ₂₃₇ рассеивает материал на три фракции. Для получения трех фракций служат сита с ячейками трех размеров. Сита с самыми мелкими ячейками установлены со стороны поступления материала, а с самыми крупными — у выхода. При таком расположении сит сначала отсеиваются мелкие фракции, потом средние и, наконец, самые крупные. Под ситами располагают бункера таким образом, чтобы каждая фракция поступала в свой бункер.

Помол известняка, доломита и мела. Для помола материалов чаще всего применяют аэробильные мельницы.

В аэробильных мельница материал сушится и одновременно размалывается в замкнутом цикле с воздушным сепаратором.

В аэробильных мельницах материал сушится во взвешенном состоянии, т. е. при наибольшей поверхности влагоотдачи. Крупность помола регулируется поворотом лопаток сепаратора с помощью штурвала.

Подготовка стекольного боя. Стекольный бой — отход производства. Его используют при варке стекла с целью утилизации, кроме того, применение боя облегчает плавку шихты, способствует более быстрому протеканию процессов стекловарения. При изготовлении изделий из стекла на различных технологических операциях (формования, отжига, отрезки колпачка, декорирования, сортировки и др.) образуются отходы стекла в виде отбракованных изделий и стекольного боя, которые снова используют в производстве. Их собирают и при необходимости измельчают, получая сырьевой материал в виде стекольного боя. Перед холодным ремонтом стекломассу из стекловаренной печи выпускают, направляя ее в гранулятор, в котором горячая стекломасса под действием холодной воды превращается в гранулы стеклобоя. Его также используют в производстве изделий из стекла.

Стеклобой оказывает благоприятное влияние на процесс стекловарения, уменьшая при этом распыление и расслоение стекольной шихты, снижая расходы топлива и дефицитных сырьевых материалов, в частности свинцового сурика и соды. Обычно используют смесь, состоящую из 65… 75% шихты из сырьевых материалов и 25… 35% стекольного боя.

Введение

в стекловаренную печь повышенного содержания стекольного боя (свыше 50%) приводит, как правило, к ухудшению однородности стекломассы. При таких условиях принимают дополнительные меры по усреднению стекломассы, чтобы механическая прочность и термическая однородность изделий не понижалась.

Если стеклобоя собственного производства не хватает, стекольные заводы используют близкий по химическому составу и цвету стеклобой других производств, поставляемый заготовительными базами вторичного сырья. Стеклобой разделяют при этом по трем группам: бесцветный, полубелый и цветной. Кроме того, в привозном (покупном) стеклобое не должно содержаться металлических и керамических включений, камня, песка, глины, шлака и других вредных примесей, а содержание органических примесей не должно превышать 2%.

Перед использованием в стекловарении привозного стеклобоя проводят входной контроль его на содержание примесей. Сначала отбирают пробу стеклобоя из разных мест в количестве 1% от поступившей партии, но не менее 20 кг. Затем ее взвешивают, промывают водой, отбирают примеси, сушат при температуре не выше 100 °C и снова взвешивают. По разнице весов определяют процент загрязненности стеклобоя.

Подготовка стекольного боя заключается в очистке от посторонних включений, дроблении и промывании. Если в бое есть включения железа, его подвергают магнитной сепарации. [12]

Варка стекла. Варка стекла — наиболее сложный и ответственный этап в производстве стекла. От ее успешного проведения во многом зависит качество выпускаемых изделий. Варку стекла, или стекловарение, условно подразделяют на пять стадий: силикатообразование, стеклообразование, осветление, гомогенизацию и охлаждение. Условно потому, что все эти стадии взаимосвязаны: протекают одновременно в одной ванне-бассейне стекловаренной печи.

Силикатообразование — эта стадия характеризуется тем, что к ее концу в шихте заканчиваются реакции между компонентами в твердом состоянии и образуются сложные силикатные соединения. Шихта превращается в пенистый непрозрачный расплав, пронизанный большим количеством пузырьков газа и частицами непрореагировавшей шихты. Протекает эта стадия при температуре 800−900° С.

Компоненты шихты при прохождении этой стадии претерпевают ряд превращений: влага испаряется; гидраты, соли, перекиси разлагаются и теряют летучие соединения; кремнезем изменяет свое кристаллическое строение.

Стеклообразование — эта стадия характеризуется тем, что к ее концу все химические реакции в расплаве заканчиваются. В результате взаимодействия между гидратами, карбонатами, сульфатами образуются сложные силикаты; зерна кварца окончательно растворяются и переходят в расплавы; стекломасса становится относительно однородной и прозрачной, без непроваренных частиц шихты. Однако в стекломассе остается много пузырей. Эта стадия завершается при температуре 1100−1200° С.

Осветление — эта стадия характеризуется тем, что к ее концу стекломасса освобождается от видимых газовых включений, и тем, что устанавливается равновесие между стекломассой (жидкой фазой) и газами, растворенными в стекломассе (газовой фазой). Из всех стадий стекловарения стадия осветления и связанная с ней стадия гомогенизации являются наиболее ответственными и сложными. От того, насколько полно и интенсивно прошли эти стадии, во многом зависит качество стекломассы.

Гомогенизация (усреднение состава) — эта стадия характеризуется тем, что к ее концу стекломасса освобождается от свилей и становится однородной. Температура стекломассы при этой стадии на 100 ниже температуры варки.

Важное значение для получения однородной стекломассы имеет искусственное перемешивание ее. Для этого используют керамические мешалки.

Охлаждение — эта стадия характеризуется тем, что температура стекломассы понижается для создания вязкости, позволяющей формовать из стекломассы изделия. Чтобы избежать появления пороков стекла на стадии охлаждения, следует строго придерживаться установленного технологического режима, который заключается в непрерывном и постепенном понижении температуры и соблюдении заданного характера и давления газовой атмосферы печи. [16]

Цапфы. Цапфы — это отожженные сплошные цилиндры цветного или глушенного стекла. Они изготавливаются и отжигаются отдельно от изделия. В процессе изготовления изделия мастер пользуется заранее готовыми цапфами нужных цветов (белого, синего, красного, желтого и фиолетового).

Формы. Деревянные формы обычно используют при выпуске изделий небольшими сериями. Их изготовляют из грушевой, буковой и ольховой древесины. Древесина хвойных деревьев для изготовления форм не годится, так как содержит много смолы, которая портит поверхность формуемых изделий. Преимущества деревянных форм — простота изготовления и эксплуатации, высокое качество изделий, недостатки — усушка, выгорание, деформация, малый срок службы и большой расход древесины. Наибольшее распространение в производстве прессованных и выдувных изделий получили металлические формы. Основным материалом для изготовления пресс-форм служит серый и низколегированный чугун.

Отжиг изделия. Быстрое охлаждение отформованного стеклоизделия может привести к созданию в нем внутренних напряжений. Эти напряжения возникают потому, что при быстром охлаждении нагретого стекла, его наружные слои остывают быстрее, чем внутренние. В результате наружные слои стремятся к сжатию, в то время как более нагретые внутренние препятствуют этому. Когда процесс охлаждения заканчивается, и температура наружных и внутренних слоев выравнивается, внутренние напряжения могут остаться (тогда они называются остаточными) или исчезнуть (такие напряжения называются временными).

Как временные, так и остаточные напряжения в изделиях нежелательны. Остаточные напряжения, как правило, служат причиной разрушения изделий при механической обработке последних или воздействии на них внешних нагрузок.

На возникновение напряжений влияют различные факторы, например скорость охлаждения изделий, их массивность. Так, при медленном и равномерном охлаждении изделия напряжения в нем почти не возникают и, наоборот, чем быстрее остывает изделие, Тем больше в нем возникают напряжения. В массивных фигурных изделиях чаще возникают напряжения, чем в маленьких и простых по форме.

Для того чтобы в изделии не было опасных для эксплуатации напряжений, его подвергают тепловой обработке — отжигу.

Процесс отжига стекла состоит из четырех стадий:

I стадия — предварительный нагрев. Изделия доводятся до заданной высшей температуры отжига со скоростью, не вызывающей их разрушения.

II стадия — выдержка при постоянной температуре. Изделия выдерживают при высшей температуре отжига (500−580) в течение времени, достаточного для заданного уменьшения напряжений.

III стадия — медленное охлаждение. Изделия охлаждаются с достаточно малой скоростью, не допускающей возникновения новых остаточных напряжений, превышающих заданные.

IV стадия — быстрое охлаждение. Изделия охлаждаются со скоростью, обеспечивающей допустимые временные напряжения.

Температура, скорость охлаждения и продолжительность каждой стадии зависят от вида изделия, его конфигурации, химического состава. Поэтому для каждого производственного процесса устанавливают свой особый режим отжига. [19]

2. Керамика

2.1 История керамики

стеклянный керамика декорирование Керамика (греч. — гончарное искусство, от слова keramos — глина) — это изделия, которые производятся путем спекания глин и смесей глин с минеральными добавками. Керамика распространена в быту (посуда, фигурки из керамики, вазы, картины), она применяется в строительстве, в искусстве. Можно выделить основные виды керамики: терракота, майолика, фаянс, фарфор.

История керамики разнообразная и очень интересная. Когда человек научился обрабатывать глину, он начал изготавливать посуду. Все керамические изделия делаются из разных сортов глины, с различными добавками, поэтому ассортимент настолько разнообразен. С самых древнейших времен человек изготавливает изделия из керамики, произведения искусства, посуду. В развитии художественной керамики было сделано много замечательных открытий. Люди экспериментировали с сортами глин и примесей, с приемами формовки и обжига, с украшением изделий.

С древнейших времен и вплоть до наших дней керамические изделия занимают одно из ведущих мест в декоративно-прикладном искусстве всех народов мира. В музеях разных стран хранится немало шедевров керамического мастерства. От примитивных сосудов, вылепленных вручную и обожженных на костре, до изделий, изготовляемых на основе самых последних достижений современной науки; от грубого кирпича до тонкого прозрачного фарфора — таков путь развития керамики.

2.2 Виды глины

Глина состоит из мельчайших кристаллов. Эти кристаллы формируют глинообразующий минерал класса силикатов — каолинит. Его состав: 47% оксида кремния IV (SiO₂), 39% оксида алюминия (АL₂О₃) и 14% воды (Н₂0).

Следует обратить внимание на самые важные качества используемых сортов глины, наиболее распространенными из которых являются: красная глина, белая керамика (майолика), глина из песчаника, глина для производства фарфора и огнеупорная глина (каолин).

Природная красная глина. В природе эта глина имеет зеленовато-коричневую окраску, которую придает ей оксид железа (Fe₂O₃), составляющий 5−8% от общей массы. При обжиге в зависимости от температуры или типа печи глина приобретает красную или белесую окраску. Она легко разминается и выдерживает нагрев не более 1050−1100. Большая эластичность этого вида сырья позволяет использовать его для работ с глиняными пластинами или для моделирования небольших скульптур.

Белая глина. Ее месторождения встречаются во всем мире. Во влажном состоянии она светло-серая, а после обжига приобретает белесый цвет или цвет слоновой кости. Белой глине свойственна эластичность и просвечиваемость из-за отсутствия в ее составе оксида железа. Глина используется для изготовления посуды, кафеля и предметов сантехники или для поделок из глиняных пластин. Температура обжига: 1050−1150 °С. Перед глазурованием рекомендуется выдерживать работу в печи при температуре 900−1000 °С.

Пористая керамическая масса. Глина для керамики представляет собой белую массу с умеренным содержанием кальция и повышенной пористостью. Ее натуральный цвет — от чисто-белого до зеленовато-коричневого. Обжигается при низких температурах.

Майолика. Майолика — это вид сырья из легкоплавких пород глины с повышенным содержанием белого глинозема, обжигается при низкой температуре и покрывается глазурью с содержанием олова.

Название «майолика» происходит от острова Майорка, где ее впервые использовал скульптор Флорентино Лука де ла Роббиа (1400−1481). Позднее эта техника имела широкое распространение в Италии. Керамические изделия из майолики называли также фаянсовыми, так как их изготовление началось в цехах по производству фаянсовой посуды.

Каменная керамическая масса. Основу этого сырья составляют шамот, кварц, каолин и полевой шпат. Во влажном состоянии оно имеет черно-коричневый цвет, а после сырого обжига — цвет слоновой кости. При нанесении глазури каменная керамика превращается в прочное, водостойкое и несгораемое изделие. Она бывает очень тонкой, непрозрачной или в виде однородной, плотно спекшейся массы. Рекомендуемая температура обжига: 1100−1300 °С. При ее нарушении глина может рассыпаться. Материал используют в различных технологиях изготовления гончарных изделий из пластинчатой глины и для моделирования. Отличают изделия из красной глины и каменную керамику в зависимости от их технических свойств.

Глина для фарфора. Глина для фарфоровых изделий состоит из каолина, кварца и полевого шпата. Она не содержит оксида железа. Во влажном состоянии имеет светло-серый цвет, после обжига — белый. Рекомендуемая температура обжига: 1300−1400 °С. Этот вид сырья обладает эластичностью. Работа с ним на гончарном круге требует больших технических затрат, поэтому лучше использовать готовые формы. Это твердая, непористая глина. После обжига фарфор становится прозрачным. Обжиг глазури проходит при температуре 900−1000 °С.

Грубокерамические материалы. Крупнопористые крупнозернистые керамические материалы применяются для изготовления крупногабаритных изделий в строительстве, архитектуре малых форм и т. п. Эти сорта выдерживают высокие температуры и термические колебания. Их пластичность зависит от содержания в породе кварца и алюминия. Температура плавления колеблется от 1440 до 1600 °C. Материал хорошо спекается и дает незначительную усадку, поэтому используется для создания больших объектов и крупноформатных настенных панно. При изготовлении художественных объектов не следует превышать температуру в1300 °С.

Цветная глина. Цветная глина — это глиняная масса с содержанием оксида или красочного пигмента, представляющая собой гомогенную смесь. Если, проникая глубоко в глину, часть краски останется во взвешенном состоянии, то может нарушиться ровный тон сырья. Как цветную, так и обыкновенную белую или пористую глину можно приобрести в специализированных магазинах. [6]

По белому цвету и пористому строению черепка некоторых участков дна графина не покрытых глазурью можно определить, что графин выполнен из легкоплавких пород глины с повышенным содержанием белого глинозема, имеющих название майолика.

2.3 Способы изготовления керамических изделий

Исходя из содержания воды, в формовочной массе различают следующие основные способы формовки: способ литья (содержание воды 25−34%); пластический способ (воды 16−25%) — это свободная лепка, формование на гончарном круге, ручной оттиск в форме, формование по вращающейся гипсовой форме с помощью шаблона или ролика; полусухой способ (7−16% влажности); сухой способ (2−7% влажности).

2.3.1 Литье. Этот способ широко применяется в производстве художественных керамических изделий, что объясняется возможностью изготовления изделий самой разнообразной формы (посуда, вазы, скульптуры, сувениры и др.) и простотой процесса, не требующего сложного оборудования.

Литье керамических изделий ведётся в гипсовых формах с толщиной стенок 5−10 см. Гипс обладает высокой водопоглощаемостью (35%) и достаточной механической прочностью. Кроме того, гипсовая форма особенно четко и точно отражает очертания модели, которую она призвана воспроизводить.

Процесс литья основан на способности пористой формы всасывать в себя воду из жидкой керамической массы с образованием на внутренней поверхности формы более плотного слоя массы толщиной до 2−10 мм. Толщина слоя отливки зависит от времени набора слоя и свойств литейного шликера.

Различают два способа литья: сливной и наливной. Эти способы можно комбинировать.

Формовка пластическим способом. Формовка изделий из пластичных масс влажностью 18−25% - наиболее старый, традиционный способ изготовления керамических изделий. Ручная формовка не требует сложных приспособлений, и успех её проведения зависит от навыка мастера. Лепку используют преимущественно для изготовления мягких моделей из глиняных масс, обычно носящих уникальный характер.

Ручная отминка в гипсовых формах применяется при изготовлении сложных по форме и крупных по размерам изделий (панно, скульптуры, детали каминов, фонтанов, крупных изразцов и т. д.). Отминкой можно изготавливать в условиях небольших мастерских мелкие партии художественных изделий.

При пластической формовке в формах нельзя применять густое тесто во избежание образования пустот и трещин. В данном случае применяют мягкое или нормальной густоты тесто.

Прессование. Формование изделий из порошкообразных керамических масс влажностью менее 10% носит название полусухого прессования. Сущность способа заключается в том, что тщательно перемешанную керамическую массу в виде порошка влажностью 12% подвергают спрессовыванию в механических и гидравлических прессах под достаточно высоким давлением.

Изделия, изготовленные этим способом, отличаются небольшой усадкой и меньше деформируются в процессе сушки и обжига, поэтому полусухое прессование получило наиболее широкое применение в производстве изделий строительного назначения, например, керамических плиток, огнеупоров. Также способом прессования изготавливают плоские керамические изделия бытового назначения: блюда и тарелки самой разнообразной формы.

Гончарный способ. Этот способ выполняется при помощи гончарного круга и относится к машинно-ручному способу.

На середину вершника забрасывают ком керамической массы, который проминают ладонями (гомогенизация). После проминки формовщик придаёт массе в процессе работы круга полую форму тела вращения. Формообразование обеспечивается механическим воздействием рук гончара на заготовку из глины, находящейся в состоянии пластического теста. При вытягивании основного объема изделия гончар левой рукой поддерживает формуемую стенку сосуда изнутри, а с внешней стороны формует изделие сначала непосредственно правой рукой, а затем отделывает с помощью специальных инструментов.

Окончательный вид изделия зависит от способности и вкуса самого формовщика, что играет особенно важную роль при формовке художественных изделий.

Выточенное на гончарном круге изделие нередко сочетается с последующей свободной лепкой или приставкой отдельных деталей. Вращение гончарного круга осуществляется ногой или приводным механизмом. [4]

Исходя из конструктивных особенностей рассматриваемого графина (конфигурация, толщина стенок) можно сделать вывод, что графин изготовлен литейным способом.

2.4 Виды керамики

В зависимости от строения различают тонкую керамику (черепок стекловидный или мелкозернистый) и грубую (черепок крупнозернистый). Основные виды тонкой керамики — фарфор, полуфарфор, фаянс, майолика. Основной вид грубой керамики — гончарная керамика. Кроме того различают керамику карбидную, боридную, силицидную и пр.

Фарфор — имеет плотный спекшийся черепок белого цвета (иногда с голубоватым оттенком) с низким водопоглощением (до 0,2%), при постукивании издает высокий мелодичный звук, в тонких слоях может просвечивать. Глазурь не покрывает край борта или основание изделия из фарфора. Сырье для фарфора — каолин, песок, полевой шпат и другие добавки.

Фаянс — имеет пористый белый черепок с желтоватым оттенком, пористость черепка 9−12%. Из-за высокой пористости изделия из фаянса полностью покрываются бесцветной глазурью невысокой термостойкости. Фаянс применяется для производства столовой посуды повседневного использования. Сырье для производства фаянса — беложгущиеся глины с добавлением мела и кварцевого песка.

Полуфарфор — по свойствам занимает промежуточное положение между фарфором и фаянсом, черепок белый, водопоглощение 3−5%, используется в производстве посуды.

Майолика — имеет пористый черепок, водопоглощение около 15%, изделия имеют гладкую поверхность, блеск, малую толщину стенок, покрываются цветными глазурями и могут иметь декоративные рельефные украшения. Для изготовления майолики применяется литьё. Сырье — беложгущиеся глины (фаянсовая майолика) или красножгущиеся глины (гончарная майолика), плавни, мел, кварцевый песок.

Гончарная керамика — имеет черепок красно-коричневого цвета (используются красножгущиеся глины), большой пористости, водопоглощение до 18%. Изделия могут покрываться бесцветными глазурями, расписываются цветными глиняными красками — ангобами. [3]

2.5 Описание изделия

В качестве керамического изделия выбран графин (приложение Б, рисунок 1). Его высота вместе с крышкой 267 мм. Его ширина, включая ручку и носик, 185 мм. Он имеет горлышко цилиндрической формы высотой 107 мм и диаметром 84 мм, декорированное несложным рельефом. Основная емкость графина, предназначенная для жидкости, имеет форму сфероида диаметром 126 мм, на ней находится рельефный узор с двух сторон высотой около 2 мм. Графин имеет носик высотой 139 мм и ручку высотой 120 мм, которые украшены мелкой скульптурной пластикой в виде завитков. Графин имеет крышку в форме полусферы диаметром 60 мм.

Графин выполнен из беложгущейся глины. По виду керамики относится к фаянсовой майолике. Снаружи покрыт цветной глазурью бежевого цвета, внутри покрыт бесцветной глазурью.

2.6 Материалы

Графин относится к майоликовым изделиям.

Майоликовые изделия имеют крупнопористый черепок с гладкой или рельефной поверхностью, покрытой глазурью. Изготовляют их из естественно окрашенных легкои тугоплавких глин, содержащих примеси карбоната кальция и песок; в основном используют местные глины.

Из-за высокой пористости (до 15%), недостаточной прочности при изгибе (30−50 МПа), невысокой термостойкости и склонности к растрескиванию майоликовые изделия не получили широкого применения. При использовании дешевых местных глин можно организовать производство этих изделий с минимальными затратами даже на кирпичных заводах. Низкая температура обжига майолики (около 1000 °С) дает возможность использовать имеющуюся широкую цветовую палитру красок, эмалей и глазурей для декорирования майоликовых изделий.

Применяют майолику для изготовления предметов декоративно-художественного назначения (вазы для цветов, настенные блюда, настольные лампы, пепельницы, скульптура и др.), а также хозяйственной посуды (молочники, масленки, вазы для фруктов, наборы для квaca, компота, кувшины, графины, миски).

Для повышения потребительских свойств майоликовых изделий в состав майоликовых масс вводят различные добавки: шамот и плавни (перлит, нефелин и др.). Так, введение в состав майоликовых масс нефелинового сиенита и перлита (20−30%) позволяет снизить не только температуру обжига, но и водопоглощение черепка майоликовых изделий до 6−10%.

Широкое распространение получила фаянсовая майолика, которую изготовляют из фаянсовой массы и покрывают прозрачными или цветными глазурями.

Гончарные изделия характеризуются окрашенным пористым черепком, покрытым прозрачной, глухой или цветной глазурью. Изготовляют их из местных легкоплавких глин (85%), в которые для поддержания постоянного состава и получения качественной продукции вводят кварцевый песок (15%), бой изделий и т. п. Так как глина — основной компонент гончарных масс, к ней предъявляют особые технические требования, обеспечивающие высокое качество изделий: глина должна быть определенной пластичности; не должна содержать растворимых солей; иметь однородный химический и минералогический состав; обладать высокой механической прочностью в высушенном состоянии.

К качеству черепка также предъявляются определенные требования: прочность при сжатии должна быть в пределах 10−25 МПа; пористость по водопоглощению — 8−13%; структура должна быть однородной.

Глазурью называется тонкий (0,1−0,3 мм) стекловидный слой, нанесенный на поверхность керамического изделия и закрепленный на ней обжигом.

Глазурную суспензию готовят из сырья с минимальным содержанием примесей. Основные компоненты глазурной суспензии: кварц, полевой шпат, каолин, т. е. те же виды сырья, что и для приготовления керамических масс, только количество легкоплавких компонентов (полевой шпат и др.) в глазурях больше, чем в керамических массах.

В качестве красящих компонентов в состав глазурей вводят: оксиды меди, хрома, никеля, марганца и кобальта, селенокадмиевые пигменты, оксид железа и другие вещества.

Так как графин бежевого цвета, то в состав глазури входит оксид никеля NiO — порошок желто-зеленого цвета, нерастворимый в воде; его используют для получения коричневых тонов.

Непрозрачные (глухие) глазури получают путем введения в них нерастворимых или плохо растворимых соединений (оксидов олова, циркона, титана, фторида кальция, отходов соединений церия). Глухие глазури должны обладать легкоплавкостью и иметь после обжига блестящую поверхность.

Для глазурования внутренней поверхности изделий применяют бессвинцовые глазури. Получение термостойких бессвинцовых заглушённых майоликовых глазурей возможно за счет использования двуоксида церия, вводимого в виде концентрата, содержащего не менее 80% основного вещества.

Приставные детали отливают отдельно и приставляют к подвяленным изделиям влажностью 12 — 16% при помощи клея, состоящего из равных частей отходов при сушке и воды.

2.7 Технологический процесс, оборудование и инструменты

Технологический процесс изготовления изделия представлен в таблице (таблица 2).

Таблица 2 — Технологический процесс производства керамического изделия