Поиск по этому блогу

Технологии Blogger.

Популярные сообщения

5.08.2015

Влияние свойств стекла на конструкцию изделий

свойства стекла
Стекло является очень широко рас­пространенным материалом. Оно обладает рядом ценных качеств по сравнению с другими материалами. Свойства стекла позволяют вырабатывать из него изделия самыми разнообразными способами: выдуванием, прессованием, прессвыдуванием и т.д. Стекло во многих отношениях превосходит цветные металлы, пластические массы и другие искусственные материалы. По сравнению с металлами, например, стекло обладает легкостью, прозрачностью и не подвержено коррозии.

Последнее означает, что стекло не вступает в реакцию с теми веществами, для хранения которых оно предназначено. Стекло не разъедается кислотами и щелочами. Обожженная глина является слишком грубым и тяжелым материалом по сравнению со стеклом. Конструкции народных гончарных изделий отличаются от стеклянных. Даже фарфоровые изделия, форму которым придают в холодном состоянии, а затем закрепляют ее обжигом, своей тонкостью и прозрачностью обязаны тому, что при обжиге в толще фарфорового черепка образуется стекло. Однако и для фарфора нельзя добиться той легкости и тонкости, которая получается при выдувании стеклянных изделий.

Ниже пр рассмотрении влиянии свойств стекла на конструкцию стеклянных изделий использован метод сравнительного анализа: свойства стекла сравниваются со свойствами различных видов керамики.

Несмотря на свою тонкость и изящество, стекло - материал довольно прозрачный. Это подтверждается тем. что до нас дошли, например, античные стеклянные вещи. Разумеется, чем толще стенки изделия и чем проще его форма, тем оно прочнее; однако только в том случае, если стекло хорошо отожжено. При недостаточном отжиге изделия с более толстыми стенками оказываются менее прочными. Нужно признать, что свойства стекла ещё недостаточно известны многим художникам. Например, считается, что стекло не выдерживает резкого нагрева или охлаждения. Но в настоящее время изготовляется кухонная посуда из жаропрочного стекла, которая не боится открытого пламени. На рисунке показан чайник из прозрачного стекла. Здесь очевидно, свойства стекла соответствуют функциональному назначению чайника. Однако конструкцию эту нельзя полностью копировать с керамических изделий. Конструкцию стеклянного чайника нужно решить так, чтобы подчеркнуть специфику способа изготовления изделия из стекла выдуванием. Это обусловлено различиями свойств фарфора и стекла. В быту применяют как керамические, так и стеклянные предметы. Например, прибор для воды может быть как стеклянным, так и глиняным.

Приборы же для кваса лучше изготовлять из грубой керамики, так как в чистом прозрачном стекле непрозрачный мутный квас по своему внешнему виду производил бы неприятное впечатление. Прибор для молока также целесообразнее выполнять керамическим, так как при вылвании молока из стеклянного кувшина остаются мутные полосы. Приборы для вина лучше всего изготовлять из стекла.

Как из керамики, так и из стекла можно изготовить очень тонкостенные вещи и толстостенные стеклянные предметы. При изготовлении больших сосудов вместимостью 2000 см3 и более целесообразнее использовать керамику, чем стекло.

Увеличение толщины стенок стеклянного сосуда понизит прочность стеклянных изделий, так как толстостенные стеклянные вещи труднее отжигаются и в них могут возникнуть резкие, уменьшающие прочность остаточные напряжения. Кроме прочности изделий на сжатие и растяжение, важную роль играет прочность изделий на удар, на прочность, на раздавливание. Высокая прочность некоторых керамических изделий на удар позволяет изготовить бытовые керамические вещи, которые не требуют особой осторожности в обращении при их употреблении. Что же касается стеклянных изделий, то их прочность на удар значительно меньше.

Необходимо отметить, что металл обладает еще более высокой механической прочностью не только по сравнению со стеклом, но даже и с таким высокопрочным материалом, как фарфор. Поэтому достаточная прочность металличе­ских вещей на сжатие, разрыв, удар и раздавливание обеспечивается весьма малой толщиной стенок. При этом достигается необходимая жесткость конструкции. Но всякое подражание в стеклянных предметах металлическим вещам является в корне неверным, так как стекло обладает другими свойствами. Подобные ошибки при конструировании стеклянных изделий, к сожалению, все же имеют место.

Предметы из грубых керамических масс обычно изготовляют на гончарном круге. Процесс изготовления изделий на гончарном круге можно сравнить с процессом выдувания изделий из стекла. И в том и в другом случае предметы изготовляются способом вращения и представляют собой геометрические тела вращения. Но если при выполнении изделия на гончарном круге главная задача заключается в преодолении силы тяжести глины, то при выдувании главное сопротивление оказывают силы внутреннего трения стекла. Преодоление этих сил при выдувании и приводит в конечном счете к раздуванию изделия до требуемой конфигурации. Сила тяжести здесь обусловливает распределение стекла в изделии. На гончарном круге действие силы тяжести приводит к тому, что стенки изделий должны быть довольно толстыми, иначе изделия могут завалиться под действием собственного веса. В принципе возможно и на гончарном круге делать очень тонкие вещи с тонким черепком. Но подобные изделия могут деформироваться под действием собственного веса, а также покоробиться при сушке и обжиге. Примечательно, что такого рода деформациям лучше всего противостоят шарообразные формы, которые являются наиболее характерными для тонкостенных гончарных изделий.

При изготовлении стеклянных изделий они затвердевают в процессе выдувания, поэтому деформироваться под действием силы тяжести тонкостенные стеклянные изделия не могут. Скорее возможна деформация толстостенных стеклянных изделий, так как толстые стенки значительно медленнее остывают и в своей толще могут оставаться размягченными даже спустя некоторое время после формования. Бытовые изделия изготовляют как можно более тонкостенными. В нижней части обычно делается усиление для обеспечения достаточной механической прочности и устойчивости. В керамических предметах такого усиления нет. Кроме того, такое распределение стекла осуществляется во избежание продутости дна.

Под действием сил тяжести стекломас­са стремится стечь к нижней части изделий, поэтому для стекла более характерна неравномерность толщины стенок, но в отличие от гончарных изделий здесь наблюдается плавный переход-постепенное утолщение стенок по мере приближения к заливу. Возможно получить и другое распределение стекла, например равномерную толщину стенок. Это достигается соответствующим оформлением набора стекла перед началом выдувания. При выдувании изделий с крутыми плечами возникают затруднения. 

По сложности конфигурации литые фарфоровые изделия можно сравнивать с “тиходутыми” стеклянными изделиями. Литые тонкостенные фарфоровые предметы имеют много общего с выдувными стек­лянными предметами, так как в обоих случаях возможно получение изделий с более или менее равномерной толщиной стенок. Однако формообразование стеклянных предметов обусловлено движением стекла при его раздувании, а также под действием силы тяжести. Фарфоровые предметы могут быть также изготовлены способом формовки под шаблон на механическом гончарном станке. Они напоминают стеклянные изделия, выдутые в формах с вращением.

При этом и фарфоровые и стеклянные предметы на последующих стадиях формования могут быть снабжены приставными деталями - ручками, подставками и т. п. Однако фарфоровые приставные детали формуют в холодном состоянии заранее в отдельных гипсовых формах. Стеклянные приставные детали изготавливают из размягченного стекла непосредственно при изготовлении самих изделий. Край ке­рамических изделий имеет характерное утолщение, так как при сушке могут возникнуть трещины вследствие ускоренного высыхания края. Край стеклянных изделий может иметь лишь незначительное утолщение, если он вырезан в горячем, размягченном стекле. Здесь утолщение обусловлено действием сил поверхностного натяжения. Такое утолщение наблюдается и в изделиях с оплавленным («отопленным») краем. Конфигурация поперечного сечения ручек керамических изделий должна быть согласована с толщиной черепка этих изделий. Если ручка сохнет быстрее всего изделия, то она может растрескаться, а если медленнее, то деформироваться. Поэтому иногда при изготовлении тонкостенных фарфоровых предметов (кофейников, чайных чашек) делают тонкие плоские ручки. Необходимая прочность и удобство достигаются за счет ширины. 

При изготовлении приставных ручек стеклянных предметов главным фактором является текучесть стекломассы. Площадь поперечного сечения в самом тонком месте ручки обусловлена необходимым запасом прочности, а в самом толстом - возможностью вытягивания всей ручки из стекла. Место присоединения приставных деталей к керамическим предметам можно зачистить, когда масса слегка подсохнет После обжига керамики приставные детали выглядят как одно целое с корпусом предметов. Стекло же быстро твердеет в процессе формования, к тому же силы поверхностного натяжения стремятся придать ему сферическую форму. Поэтому места присоединения деталей из стекла не только не должны быть замаскированы, а наоборот, конструктивно подчеркнуты.

Комментариев нет:
Write коммент.