Изготовление моделей методом протяжки

Изначально отрисовывается и рассчитывается профиль будущей модели. Затем этот профиль переносится на лист метала. При помощи ножниц по металлу вырезается сам профиль. Нам нужна только внешняя часть абриса. После чего мы берем надфиля различной конфигурации и доводим шаблон до идеального состояния. Это необходимо для изготовления четкой модели. При помощи самой мелкой шкурки мы убираем заусенцы. Шаблон готов. Берем прямоугольный кусок ДСП и электролобзиком выпиливаем профиль будущей модели на 2-4 мм больше чем на металлическом шаблоне. Теперь собираем каретку. Выпиливаем две совершенно одинаковые стенки. Отмечаем место стыковки шаблона с несущими стенками на одинаковом расстоянии и закрепляем их на саморезы. После чего выпиливаем опору для руки и закрепляем ее поверх боковых стенок. Это добавляет нашей каретке (рис.8) дополнительную прочность. Прикручиваем ровную доску или брус к столу- это направляющая, по которой будет ездить каретка. Затворяем гипс. Делаем его погуще. Накладываем на стол и, упираясь кареткой в направляющую ведем от начала и до конца стола с одинаковой скоростью (рис.9). Излишки сливаются в ведро. После они накладываются сверху и т.д. такая операция производится в среднем 3-4 раза в зависимости от объема модели. И в самом конце затворяем очень жидкий гипс, так называемое молочко, и им закрываем поры и шероховатости на поверхности нашей модели. Снимаем модель со стола и распиливаем на модули. У меня получилось два модуля: центральный (рис.11) и угловой (рис.10). Угловой делается так: отпиливается кусок модели под 90˚.потом расчерчиваем место распила под 45˚. Повторяем эту операцию еще раз но уже в зеркальном отражении. Примораживаем части на гипс и доводим вручную шаблонами, циклями, резаками. Затем идет формовка. Шеллачим модели. Каждую модель хорошенько смачиваем, чтобы из нее вышел весь воздух после чего обрабатываем мыльно0масленой эмульсией. Ставим обечайки и заливаем лицевую сторону. Снимаем фаски и ставим обечайки, чтобы залить боковые стороны. Эти операции производим с каждой моделью.

Сушка гипсовых форм.

Сушка необходима для того, чтобы из гипса вышла химически связанная вода. В противном случае наши формы не смогут вбирать влагу из шамотированной массы, что в свою очередь не даст нашему изделию подвялиться в форме, дать первую усадку и в последствии отстать от гипсовой формы.

Сушка проходит в принудительных условиях в электрической сушилке. Продолжительность сушки 8 часов в течении 2-ух дней, т.е. по 4 часа каждый день при температуре 70˚С. После всех этих операций идет ручная формовка.

Ручная формовка.

Берем волюшку шамота, отрезаем пласт и выкладываем его на стол. При помощи доски или бруса, в зависимость от того, что оказалось под рукой, выбиваем воздух. Это необходимо сделать, т.к. в противном случае во время обжига наше изделие может разорвать. Затем берем скалку и раскатываем пласт равнотолщинный(примерно 1,5-2см). Выкладываем его в стянутую шпагатом форму. Проминаем, чтобы он принял форму нашей модели. Теперь раскатываем еще такой же пласт и разрезаем его на две половины- это будущие боковины нашего изделия. Вкладываем их в форму и проминаем углы. Раскатываем колбаску и этим самым уплотняем углы. После чего выставляем из такого же пласта перегородку по середине. Она служит ребром жесткости. В течении примерно часа происходит переход шамота из пластичного состояния в коже-твердое состояние. Когда на стыке шамота и гипсовой формы появляется трещина, значит пора вытаскивать. Разнимаем форму. Сначала отсоединяем боковины. Если шамот до сих пор держит гипс, то нужно постучать резиновым молотком. Потом переворачиваем лицевую часть формы с полуфабрикатом. Полуфабрикат под своим весом отделяется от формы. Теперь смотрим нет ли трещин или «жмотин». Жмотины образуются, когда два пласта плохо пробиты между собой. Проминаем место где появились дефекты стекой, смачиваем и вминаем шамот, при помощи резинового шпателя выравниваем поверхность. Порой эти жмотины добавляют декоративность нашему изделию, являясь дополнительной фактурой. Этим методом были набиты «козырек» и «сапог» (рис.12) моего камина. Общее количество набивок составило 16 штук.

Ручная лепка.

Методом ручной лепки изготавливаются зеркало, топка и боковины стенки моего камина. Первоначально собираем каркасы под набивку. Они собираются из ДСП. Отрисовываем картон с расчетом на усадку. На листе ДСП расчерчиваем границы. Электролобзиком выпиливаем нужные размеры. Натягиваем целлофановую пленку для того, чтобы наш каркас не покоробился и не деформировался от влаги. Поверх натягиваем бумагу, сложенную в несколько слоев. Бумага нужна для того, чтобы шамот равномерно усаживался. Из ДСП выпиливаем боковые рамки. Прикручиваем их на саморезы и стягиваем металлическими уголками.

Приступаем к набиранию массы. Берем куски шамота и бросаем в собранные каркасы . Тем самым выбиваем воздух. Накидав, начинаем пробивать при помощи бруска. Целью является приготовление однородного пласта. Затем раскатываем скалкой, чтобы определенная толщина соблюдалась на всей площади пласта. Рамка должна быть выше, чем само зеркало изделия, поэтому по борту увеличиваем высоту на 15см, соблюдая картон, отрисованый по проекту. Когда это сделали, приступаем к переносу рисунка на пласт. Далее начинаем моделировать объемы. В рельефе необходимо также соблюдать плановость, чтобы передать эффект перспективы. Хотя изображение достаточно условно, все равно нужно показать глубину пространства. Покрываем деревья и землю слоем шамота не более 5мм, тем самым определяем границы неба, затем постепенно начинаем наращивать планы от заднего к переднему☺. Постепенно дело доходит до рамки. Сначала при помощи деревянных шаблонов придаем рамкам определенную форму. Они представляют собой стилизованные стволы сосен. Их ветви заплетены в некий узор. Весь этот рельеф на рамке выбирался из общего объема. Это предает ему цельность и декоративность.

После чего начинаем наносить фактуры. Вариантов фактур бесконечное множество. Я же остановился, непосредственно, на фактуре деревьев. Взяв кору, я вминал ее в поверхность как рамок, так и самого рельефа. Фактура обогащает работу, делает ее более интересной. Когда рельеф готов даем ему время подвялиться, затем снимаем боковины и разрезаем его. Рамка должна немного нависать над рельефом (для лучшей стыковки), поэтому режем внутрь под рамку. Затем каждую деталь в отдельности подрезаем внутрь, чтобы уменьшить площадь стыковки. Все это надо сделать, так как во время сушки возможна небольшая деформация.

Сушка проходит сначала в естественных условиях. Каждую деталь по бокам обклеиваем мокрой бумагой. Это дает наиболее равномерное уменьшение линейных объемов и предотвращает поднятие краев. После чего все детали относятся в электрическую сушилку. Там проходит окончательный этап сушки.

Шлифовку выполняют шкуркой. Сначала грубой, а затем мелкой. Для выравнивания горизонтальных и вертикальных площадок лучше натягивать шкурку на брус, потому что это увеличивает площадь шлифовки. Можно использовать как прямоугольный брус, так и круглый, который необходим для обработки сырца со сложной конфигурацией.

Декорирование.

Следующий этап- это декорирование. Материалами для декорирования являются пигменты, ангобы, глазури(как прозрачная, так и цветные).

Ангобы - это подглазурные краски, в основе которых лежат легкоплавкие глины. Они бывают как белые, так и цветные это зависит от состава ангоба. Цветные ангобы (голубые, синие, зеленые, серые) получаются на основе белых ангобов с добавками окиси металлов (кобальта, хрома, меди, марганца и др.) или цветных пигментов, изготовляемых на керамических красочных заводах.По своему составу ангобы делятся на глинисто-песчанистые, имеющие высокую водопоглощаемость, и на флюсные с низкой водопоглощаемостью. Перед нанесением ангобного слоя необходимо смочить поверхность сырца. Это делается для лучшего сцепления, иначе ангобный слой может осыпаться как перед обжигом, так и после обжига. Ангобы имеют самую большую палитру оттенков, а при смешении между собой они дают более сдержанные оттенки. Рекомендуется не смешивать более 3 цветов. Это связанно с тем, что в противном случае цвет будет более «грязным». Также с помощью ангобов можно добиться акварельности в работе. Этого можно добиться уменьшением толщины ангобного покрытия. В практике встречается метод, когда ангоб смешивают 50×50 с прозрачной глазурью. Результатом чего является полуглянцевая поверхность.

В процессе работы использовались 2 способа нанесения ангобного слоя такие, как кистевой и метод пульверизации. Во втором случае необходимо увеличить влажность ангоба для того, чтобы он не засорял распылитель и ложился на поверхность равномерно. Кистевым способом расписывались рельефные части такие, как деревья, птицы, снег, облако и луна. Смесью ангоба и глазури был покрыт очаг, символизирующий огонь.

Пигментами являются цветонесушие оксиды металлов.

Сюда преимущест­венно относятся: окислы титана, которые сообщают краске желтый цвет, окислы хро­ма - зеленый и красный, марганца - корич­невый, фиолетовый и розовый, железа - жел­тый, красный и коричневый, кобальта - си­ний и голубой, никеля - коричневый и фио­летовый, меди - зеленый и сине-зеленый, урана - желтый цвет. Благородные металлы в виде окислов иридия сообщают черные цве­та, а платина и золото соответственно серые и красные.

Пигменты в состав подглазурных красок часто входят в виде шпинелей. Кроме того, пигменты содержат вещества, которые сами по себе не имеют окраски, но оказывают влияние на оттенки краски и улучшают ее рабо­чие свойства, как, например, окись олова, мел, каолин и др.

В процессе декорирования можно использовать как в чистом виде, так и в смеси с прозрачной глазурью. В моем случае пигмент использовался один- оксид никеля. Для нанесения его на поверхность сырца приходилось его затворять его с водой. На тех участках, которые были покрыты толстым слоем пигмента, образовалась металлизация, а там, где тонкий слой - появился нежноумбровый оттенок. Коричнево-фиолетовый оттенок не получился из-за того, что пигмент не был покрыт прозрачной глазурью.

В основе цветных глазурей лежит бесцветная прозрачная глазурь, которая в процессе обжига увеличивает прочность изделия за счет появления стекловидной пленки на его поверхности. Цветную глазурь можно приготовить самому, смешав прозрачную глазурь с пигментом (оксидом метала). В моей работе использовались несколько цветных глазурей: индиго, давший глубокий синий цвет; болотная – светлоумбровый; русская зеленая – глубокий зеленый; коричневая с чернотой и белая глухая (белая эмаль). Наносились они также 2-мя способами: кистевым и пульверизационным.

Результат декорирования вполне достойный, т.к. почти все оттенки, заложенные в проекте, совпали.

Обжиг

Обжиг как завершающая стадия керами­ческого производства включает в себя помимо термической обработки отформованного и вы­сушенного сырца (в отдельных случаях деко­рированного в суховоздушном состоянии, на­пример солями-растворами) также термиче­скую обработку керамического изделия, по­литого глазурью (иногда предварительно деко­рированного подглазурной или по сырой гла­зури), и термическую обработку изделия с на­несенной надглазурной росписью.

В зависимости от назначения и характера керамического материала его обжиг можно вести в один прием или в несколько приемов (стадий). Первый обжиг (так называемый утильный), например для фаянса, сводится к закреплению формы изделия и к приобре­тению материалом всех основных, присущих ему свойств. Второй обжиг (так называемый политой или глазурный) - к закреплению-глазури на материале, а для некоторых ма­териалов, как, например, фарфоровых, также к приобретению присущих ему основных свойств, которые не были получены при пер­вом обжиге. Третий обжиг (так называемый декоративный) сводится к закреплению на глазурованном материале надглазурной рос­писи. Этот обжиг, в свою очередь, может вес­тись в один или несколько приемов (в зави­симости от количества и характера красок, наносимых на обожженный глазурованный материал).

Изучение обжига сравнительно с сушкой представляется намного более сложным, так как в данном случае, наряду с физическими процессами протекают химические превра­щения обжигаемого материала. Превращение необожженной керамической массы под влиянием действия высоких температур в но­вый материал, обладающий камнеподобной структурой, обусловлен рядом сложных про­цессов, как, например, образованием стекло­видной фазы, перекристаллизациями, модификационными изменениями (преимущест­венно кварца), получением различных новых соединений из основных составляющих ке­рамической массы и т. д. Таким образом, при обжиге керамических масс имеют место слож­ные физические, химические и физико-хими­ческие процессы.

Значение природы изменений, которые претерпевает керамическая масса в процессе обжига, и тех закономерностей, которые обус­ловливают образование заданного керамиче­ского материала, дают возможность квалифи­цированного ведения процесса обжига.

Весь процесс обжига можно условно под­разделить на три основных периода: период предварительного подогрева, собственно об­жига и охлаждения.

Первый период (предварительный подо­грев) служит для прогрева сырца от началь­ной температуры (40-80°С) до температуры начала второго периода. В этом периоде все компоненты массы находятся в твердом со­стоянии, следовательно, протекание химиче­ских взаимодействий в данном случае идет очень медленно. Здесь особенно важно соблю­дать плавный подъем температуры, так как резкие колебания последней могут привести к неравномерному прогреву сырца (в особен­ности по его толщине), что влечет за собой создание больших внутренних напряжений, а это, в свою очередь, приводит к разрушению обжигаемого изделия. Поэтому необходимо соблюдать равномерный прогрев сырца по всей толще садки в печи.

В первом периоде обжига помимо прогрева сырца протекают процессы удаления гигро­скопической и химически связанной влаги. Последняя выделяется главным образом за счет дегидратации глинистого вещества, иду­щей по уравнению Аl₂О₃ * 2SiO₂ * 2Н₂О = Аl₂О₃ * 2SiO₂ + 2Н₂О (при температуре око­ло 600°С).

В этом периоде имеют также место выго­рание органических примесей и разложение карбонатов, например при температуре 800 - 850°С идет разложение карбонатов кальция: СаСО₃ = СаО + СО₂.

Первый период заканчивается при темпе­ратурах 800 - 950°С (в зависимости от харак­тера обжигаемого материала).

Второй период (собственно обжиг) служит для завершения процессов образования камнеподобного материала. Качество обожжен­ного изделия определяется преимущественно в этом периоде. Здесь поддерживаются наи­более высокие температуры обжига.

В начале данного периода керамический материал представляет собой массу, состоя­щую из маслосвязанных частичек, слегка смоченных жидкой фазой. Присутствие жид­кой фазы обусловлено содержанием в ис­ходных материалах легкоплавких веществ. Последние под влиянием повышенной темпе­ратуры частично расплавляются с выделе­нием легкоплавких смесей (эвтектик). При дальнейшем повышении температуры увели­чивается количество жидкой фазы за счет полного расплавления легкоплавких состав­ляющих, сопровождающееся образованием сложных силикатов.

При температуре 1200 - 1400°С идет раз­ложение алюмосиликатов, содержащихся в керамической массе, на свободные окислы с последующим образованием новых соедине­ний. Например, безводный каолинит распа­дается на свободные окислы, которые соеди­няясь, выкристаллизовываются из жидкого расплава, образуя муллит (3Аl₂О₃ * 2SiO₂), вы­деляющийся при этом избыточный кремнезем представляется преимущественно в виде крем­некислого стекла.

Жидкая фаза мешает перерождению зерен β-кварца в кристобалит, сопровождающему­ся увеличением объема (которое может до­стигнуть 20% сравнительно с первоначаль­ным). Легкоплавкие составляющие, вступая в химическое взаимодействие с кварцем, дают жидкую фазу, которая способствует растворе­нию неустойчивых модификаций кварца и, насыщаясь ими, выкристаллизовывает устой­чивые модификации. Кроме того, жидкая фа­за благодаря своей высокой вязкости и сма­чивающей способности мешает образовыванию трещин и содействует спеканию.

Таким образом, жидкая фаза играет роль как бы пружины, смягчающей явления расширения кварца в результате его модификационных изменений. Она также играет роль цемента, заливающего трещины и поры, спо­собствуя этим спеканию и получению моно­литного материала.

Из сказанного выше следует, что исходные материалы, не содержащие плавней, не могут дать качественного обожженного изделия в силу полного отсутствия жидкой фазы во втором периоде обжига. Однако избыток жид­кой фазы, образующейся при обжиге в ре­зультате содержания в исходных материалах чрезмерно большого количества плавней, вызывает отрицательный эффект, так как при этом уменьшается огнеупорность массы и повышается способность к деформации.

Третий период (охлаждение) служит для понижения температуры в печи с целью остужания обожженных изделий. Понижение температуры в печи, аналогично ее повыше­нию, должно идти плавно. Скорость пониже­ния зависит от характера обжигаемых изде­лий (толщины их стенок, степени спекания материала и др.). Например, чем толще стен­ки изделия, тем охлаждение должно идти медленнее. Действительно, многие изделия архитектурно-художественной керамики, на­пример мозаичные плитки для полов, раз­личные архитектурные вставки и др. не вы­держивают быстрого охлаждения, они дела­ются хрупкими, трескаются, а иногда даже разрываются. Отсюда, как правило, вначале охлаждение необходимо вести медленно.

Обычно в самом начале этого периода имеет место небольшая зона закала (пере­пад температур для большинства керамиче­ских материалов составляет около 30° в 1 ч). Опасность появления трещин особенно велика при температурах 600 - 400°С, где заметно сказывается влияние модификационных из­менений кварца, имеющих место при темпе­ратуре 575°С. В дальнейшем про­хождение процесса охлаждения можно уско­рить вплоть до его завершения, обычно до­пуская при этом перепад температур ориенти­ровочно около 120 - 125° в 1 ч.

Отсюда, суммируя особенности процессов, протекающих при обжиге, можно сделать вы­вод, что для получения качественного обож­женного изделия необходимо соблюдать сле­дующие основные условия: 1) наличие доба­вок в исходной керамической массе, обеспечивающих при обжиге образование вязкой жидкой фазы, которая обусловливает спека­ние массы и обладает хорошей смачивающей: способностью. При этом жидкая фаза должна также обладать свойством осуществлять раст­ворение неустойчивых модификаций и про­дуктов разложения основных составляющих массы; 2) равномерное распределение легко­плавких добавок в отформованном и высу­шенном изделии, в противном случае избы­ток жидкой фазы, образующийся в отдель­ных участках изделия, ведет к возникнове­нию сильных внутренних напряжений и бо­лее ранней деформации в процессе обжига; 3) достижение оптимальной температуры об­жига с последующим выдерживанием ее в течение определенного времени, обеспечиваю­щей возможность частичной перекристалли­зации основных составляющих массы.

Физико-химические процессы, протекаю­щие при утильном и политом обжиге, в сумме отвечают физико-химическим процессам, про­текающим при однократном обжиге изделия в соответствующих периодах обжига.

Моя дипломная работа обжигалась двукратно, но каждый обжиг по своей сути являлся политым, т.к. он протекал при температуре 1050˚С. В связи с тем, что боковые стенки камина еще не были готовы к обжигу, пришлось за первый раз обжечь только зеркало с топкой. Т.к. я не был уверен в достаточной просушке сырца, пришло растянуть период прогрева до 300 минут при температуре 90˚С. Продолжительность обжига, включая все периоды от прогрева до полного остужения печи, заняло 3-е суток. Результатом обжига стали такие эффекты, как сборка глазури, матовость поверхности зеркала, металлизация пигмента, выгорка некоторых цветных глазурей (изумрудной, русской зеленой). Сборка получилась в связи с тем, что поверхность покрываемая глазурью не была проутилена. Следствием металлизации является увеличение концентрации пигмента на поверхности. Матовость- из-за того, что ангобы не были покрыты прозрачной глазурью.

Во второй заход обжигались продекорированные боковые стороны и докрашенные элементы топки и зеркала. Результатом второго обжига стало то, что некоторые дефекты, которые были не желательные, были исправлены. Хотя, как говорится, дефекты в керамике- это дополнительные эффекты.