Содержание к диссертации
Введение
1. Технологии патинирования. история и современное состояние 8
1.1 Исторические аспекты патинирования 8
1.2 Химический состав естественных патин на медных сплавах 20
1.3 Назначение патинирования и цветовая гамма, получаемая при патинировании латуней 25
1.4 Существующие технологии патинирования 27
1.5 Использование патинирования при реставрации и в дизайнерских решениях изделий декоративно-прикладного искусства 35
1.6 Особенности патинирования литейных и деформированных сплавов 37
2. Методика выполнения исследований 39
2.1 Экспериментальные установки и подготовка образцов 39
2.2 Оборудование для получения колориметрических характеристик патины 41
3. Изучение зависимости цвета патины от состава и концентрации компонентов в патинирующих растворах 43
3.1 Выбор перспективных растворов для патинирования 43
3.2 Изучение патинирующих растворов на основе сульфата меди (II) 49
3.3 Изучение патинирующих растворов на основе ацетата меди (И) 59
3.4 Изучение патинирующих растворов на основе карбоната гидроксомеди 66
4. Изучение зависимости цвета патины от рн раствора и технологических параметров процесса патинирования 74
4.1 Изучение зависимости цвета патины от рН раствора 75
4.2 Изучение зависимости цвета патины от времени выдержки в растворе 88
4.3 Изучение зависимости цвета патины от температуры раствора 92
4.4 Изучение влияния технологий патинирования на цвет и фактуру патины 93
4.5 Изучение влияния состава латуни на колористические характеристики патины 98
5. Практическое применение результлтов исследования процесса патинирования латуней 101
Заключение 111
Список использованной литературы
- Существующие технологии патинирования
- Оборудование для получения колориметрических характеристик патины
- Изучение патинирующих растворов на основе ацетата меди (И)
- Изучение влияния технологий патинирования на цвет и фактуру патины
Введение к работе
Актуальность работы
В художественной отделке изделий из металлов одной из широко используемых технологий является процесс патинирования, заключающийся в создании декоративного цветного покрытия на их поверхности.
Патинирование позволяет расширить возможности художественных средств и приёмов для реализации авторских идей с яркой индивидуальностью и выразительностью. Использование различных составов и технологий патинирования даёт возможность имитировать металл, камень, керамику, дерево, старую бронзу, серебро и т.п.
История патинирования насчитывает много веков и, несмотря на то, что в настоящее время известно множество различных составов и технологий, на практике находят применение лишь немногие из них, и те используются, лишь благодаря опыту технологов и мастеров-патинировщиков. Применение такого ограниченного количества растворов объясняется отсутствием научных исследований, анализирующих химические процессы, происходящие на поверхности изделий при патинировании, а так же отсутствием системной научной базы по изучению технологических параметров влияющих на колористические характеристики патины.
Актуальность исследования определяется необходимостью получения научно обоснованных представлений о химических процессах, протекающих при патинировании художественных изделий и получении на основании этого заданного цвета патины.
Степень теоретической разработанности проблемы
В ходе комплексного исследования влияния технологических параметров на процесс образования различных цветов патины на латунях, изучены работы:
по технологии патинирования: R. Hughes, М. Rowe, R. D. Young, S. La-Niece, P. Craddock;
по технологии химической и электрохимической обработки металлов: Д. Бартла, М. Беккерта, Л. А. Гутова, М. К. Никитина;
по исследованию оксидного слоя на различных металлических материалах: П. К. Лаворко, В. И. Лайнера, М. К. Калиша;
- по истории технологии патинирования: В. В. Piotrovskii, И. Сугимори.
Область исследования соответствует научной специальности 17.00.06
«Техническая эстетика и дизайн» (п. 15. Способы декорирования и реставрации художественных изделий).
Цель и задачи исследования
Целью работы является разработка научно обоснованного процесса патинирования для получения декоративных покрытий на латуни с заданными колористическими свойствами.
Для достижения поставленной цели необходимо решить ряд задач:
1. Провести изучение влияния состава растворов и концентрации различ-
ных реагентов на цвет патины.
2. Установить влияние рН растворов, температуры, иммерсионного вре
мени на цветовые характеристики патин.
-
Провести исследование влияния технологических параметров процесса патинирования на цвет патины.
-
Разработать рекомендации по внедрению технологий патинирования с применением предложенных методик.
Объект и предмет исследования
- объектом исследования является процесс патинирования художествен
ных изделий, поверхность которых декорирована с использованием различных
патинирующих составов и технологий патинирования;
- предметом исследования являются технологические и физико-
химические процессы получения патины на поверхности латуней разных ма
рок.
Методология и методы исследования
В качестве методологической базы был применен системный подход, предполагающий комплексное рассмотрение предмета исследования. Для получения аналитических данных использован метод сравнительного анализа. В работе использованы основные положения теории спектрофотомерии, примененные для получения количественных характеристик цвета образцов патин. Обработка результатов осуществлена с применением методов математической статистики на ПК с использованием стандартных программ.
Для получения образцов оксидных плёнок патины на латуни было использовано специальное оборудование и материалы: установки для патинирования образцов, химические растворы на основе различных реагентов.
Кислотность и основность растворов определена потенциометрическим методом с применением портативного рН-метра ProfiLine рН 3110.
Колористические свойства и цветовые характеристики исследуемых объектов оценены с помощью методов спектрофотомерии с использованием спектрофотометра X-Rite Color Digital Swatchbook.
Научная новизна работы заключается в следующем:
-
Разработана классификация патинирующих растворов по принципу наибольшей молярной концентрации основного реагента в растворе.
-
Выделено шесть основных групп патинирующих растворов, позволяющих получать обширную гамму цветов патин.
-
Установлено, что изменяя концентрацию солей меди в патинирующих растворах, возможно управлять цветом полученной патины.
-
Впервые определено прямое влияние рН растворов на цвет получаемой патины.
Достоверность результатов и обоснованность основных положений и выводов диссертационной работы обеспечивается тщательной обработкой и обобщением большого объема экспериментальных данных по изучаемой проблеме, использованием современных методов исследования, статистической обработ-
кой данных с применением стандартных программ. Практическая значимость работы
-
Разработан рабочий каталог «Технологии патинирования латуней», позволяющий выбрать технологию и химический состав патинирующего раствора, исходя из требуемого цвета патины.
-
Разработаны и внедрены рекомендации по технологии патинирования латуней в производство ООО «Пассим» (СПб, 2012).
-
Полученные результаты используются в учебном процессе для специальности 261001.65 «Технология художественной обработки материалов».
Апробация работы
Основные положения и результаты диссертации докладывались и обсуждались на научных семинарах в Санкт-Петербургском государственном Морском техническом университете (СПб, 2012) и Санкт-Петербургской государственной художественно-промышленной академии им. А. Л. Штиглица (СПб, 2012), Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов, молодых ученых и преподавателей «Актуальные проблемы управления техническими, информационными, социально-экономическими и транспортными системами» (СПб, 2007).
Структура и объем диссертации
Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, выводов, списка литературы, включающего 50 наименований и приложения. Текст работы изложен на 118 страницах машинописного текста, содержит 63 рисунка и 20 таблиц.
Существующие технологии патинирования
Из традиционных японских патинирующих растворов можно выделить четырнадцать [32]: Ниаги - изменяя концентрацию и время выдержки можно добиться широкого спектра цветов; Су - танпан - производит оттенки от коричневых до серых; Энка - желто-зеленая и зеленая патина на основе нашатыря; Рюсан - до - патина синего или сине-зеленого цвета, Сакусан - до - создает патину светло-голубого цвета; Охагуро - приготавливается из железных опилок и уксуса; Вара - ибуши - используется для придания тёмного коричневого цвета поверх основы ниаги или су-танпан; Нури - иро - эта патина наносится, как и предыдущая, на базовые патины, а затем наносится лак уруши, и на него осаждается сажа; Ирой -до - в обычном понимании не совсем патина, лак окрашивается пигментами, а затем наносится на изделие; Рюка - серого цвета, которая ведёт себя сходным образом с серной печенью; Фуруби - патина для серебра, используется для создания насыщенных оттенков серого; Кин - фуруби - янтарная патина на серебре; Гин -фуруби - оттенки от серого до черного; Сабе-цуки.
В Греции и Риме крупная скульптура перекочевала на улицы, что привело к образованию естественной патины под воздействием атмосферы. Малые предметы ввиду отсутствия внешних факторов не были окислены и поэтому, как правило, мастера отказывались от искусственно окрашенной поверхности. Прямых ссылок на методы окрашивания в классических источниках очень мало. Если бы это были единичные случаи, тогда можно было бы предположить, что искусственное патинирование осуществлялось редко. Некоторые свидетельства таких работ возникают из ранних авторов в контексте исторического и мифологического повествования. Гомер, например, описывает изготовление доспехов Ахиллеса, которые были выкованы из бронзы и искусно украшены различными металлами, эмалью и чёрной патиной.
Дальнейшие ссылки также возникают у Гомера: о синем металле, который используется в декоративных целях на внутренних стенах дворца. Это объясняется тем, что медь перед погружением в сернистые воды, нагревали, что и дало сине-стальной или чёрный цвет, в зависимости от условий.
Хотя в описаниях такого рода и может и не быть реальных предметов, это указывает на то, что металлы обрабатывались, это и было известно авторам изложенного, а соответственно технологии использовались в той или иной степени [46].
Исламская наука и арабские переводы греческих и римских работ попали на Запад через Испанскую Мавританию, где они были переведены на латынь еврейскими учеными, что явилось важным стимулом для науки и философии в эпоху Позднего Средневековья. В работы также входит много информации технического характера в ряде областей, в том числе, химии, металлургии и в металлообработки.
Алхимические традиции, которые были позаимствованы на Западе, продолжались до XVII века, и хотя, они давали полезные методы и наблюдения, связанные с металлами, они, как правило, были оставлены в оккультной литературе. Альтернативой этому, более прямой в техническом смысле, явились рукописи, такие как Лейденский папирус (III в. н.э.) и более поздние произведения - рукопись Луки (начало IX в.), которые включают рецепты по изготовлению пигментов и красителей, а также подготовки сплавов, имитирующих золото, и использование мышьяка для окрашивания меди. Рецепты для окраски серебра сульфидами, методы золочения и чернения [6]. Развитие металлической окраски в эпоху Возрождения неотъемлемо связано с развитием бронзовой скульптуры, особое внимание уделялось богатой и разнообразной по качеству поверхности и её окончательной отделке.
Развивались технологии, где лак наносился на патинированную основу и путем умелого контроля плотности и оттенка каждого, получалось большое количество цветов и эффектов. Развитие этих методов, которые, как правило, не подходили для наружного использования, совпало с интересом к малым бронзовым формам.
В XV и XVI веках в Италии возобновляется интерес к классике, греческому и римскому искусству и артефактам. Изделия были золотыми и лакированными. Патинирование без дальнейшего лакирования было традиционно. Донателло и Бертольдо использовали коричневую патину, что было типично для того времени. Скульптуры же Венецианской школы наоборот были покрыты лаком.
Джованни Болонья (Gianbologna), как известно из литературных источников, разработал особый прозрачный красный цвет, на желтой бронзовой основе, который впоследствии активно использовался. Скульптура Марса, авторства Джованни Болонья изображена на рисунке 5.
Интерес к классической бронзе, получившей развитие до XIX века, процветал и далее, это стало экономически возможным при изобретении специальной машины, которая была изобретена Ачилле Колласом. Эта машина типа пантографа, который использовался для точности масштаба и изготовления шаблонов, с работ таких мастеров, как Андреа Бриоско и Джанболонья. Не удивительно, что окрашивание металлов вызвало новый виток интереса в этот период, в частности во Франции, патины достигли высокого уровня. Возник интерес к развитию новых техник окраски, которые были в то время. Лакомб во введении в книге с рецептами сообщает об изменении моды на цвета изделий. Он указывает, что современные тенденции в окраске начались примерно в 1828 году, когда отдавалось предпочтение флорентийскому оттенку, который стал популярен после работ Lafleur.
Оборудование для получения колориметрических характеристик патины
Как известно, поверхность литых изделий далека от идеала, поэтому главным при химическом патинировании является тщательная механическая подготовка поверхности. При механической обработке нужно добиться достаточной гладкости и ровности поверхности, исключить наплывы и заливы на поверхности, устранить раковины и прочие дефекты поверхности. Для дальнейшего патинирования изделие также может быть отполировано.
Оксидные плёнки лучше образуются на хорошо подготовленных поверхностях, в местах дефектов патина образует тёмные участки, которые лишают поверхность изделия однородности и соответственно его эстетических характеристик. На грубом литье те патинирующие составы, которые на хорошо подготовленной поверхности образуют интересные цвета патин - фиолетовые, зелёные, стальные и т.д., производят чаще всего тёмные и грязные оттенки, т.е. изначальный цвет искажается. Люстровые цвета на литье не образуются вообще, поверхность просто затемняется или покрывается налётом неопределённого цвета.
Поэтому для образования люстровых оттенков, грубые литые поверхности, кроме простой механической обработки необходимо полировать.
От состава сплава также зависит цвет окончательной оксидной плёнки на поверхности изделия. Для литых изделий следует использовать составы, которые одинаково работают на всех видах латунных сплавов, образовывая однородную по цвету поверхность.
Вывод: Патинирование позволяет расширить возможности дизайнерских решений и получать уникальные цвета и фактуры патин на поверхности изделий. Но, несмотря на широкое распространение технологий патинирования, их большой выбор и богатую историю их использования до сих пор отсутствуют научно обоснованные рекомендации по применению патинирующих растворов, и отсутствует их какая-либо классификация, которые помогли бы управлять процессом патинирования для получения заданного цвета патины
С целью исследования цветовых характеристик патин был изготовлен ряд образцов. Для эксперимента были собраны экспериментальные установки, представленные на рисунках 9-10, позволяющие решать следующие задачи: - обеспечение требуемого режима патинирования; - контроль температуры нагрева раствора; - надежная фиксация латунной пластины. Рисунок 9 - Установка для горячего патинирования В качестве основы под патины использовалась листовая латунь трех различных марок и одна марка литейной латуни, представленные в таблице 1. Состав реставрационного образца определен с помощью электронного микроскопа JEOL 6510LA с энерго - дисперсионной приставкой JED - 2200. Все составы для патинирования образцов подбирались так, чтобы цвет пленки патины после патинирования в растворе на всех четырёх видах латуни был примерно одинаков, что важно при реставрации старинных изделий, т.к. часто при процессе реставрации требуется замена различных деталей декоративных изделий. Для патинирования из листовой латуни были вырезаны пластины размером 25 80 мм, из литейной латуни отлиты накладки в виде стилизованного цветка с рельефом средней сложности. Патинирование и подготовка образцов осуществлялось с помощью растворов и составов на основе химических реагентов ООО «Вектон» (СПб, Россия), имеющего международные сертификаты качества. Выбор цвета патины обусловливался задачами данного исследования. Образцы изготавливались в производственных условиях.
Для формирования качественной патины необходимо предъявлять определённые требования к металлической основе. Имеющиеся не ней жировые загряз 41 нения, окисные, солевые пленки препятствуют равномерному осаждению покрытия и прочному сцеплению с основой. Так как патины практически повторяют микрорельеф поверхности, на которую они наносятся, хороший декоративный вид изделий, может быть, достигнут только при их предварительной тщательной подготовке. Образцы были обработаны абразивными шлифовальными кругами, а затем войлочными полировальными кругами под удельным давлением 0,03—0,08 Мпа. Промыты в 15 % -ном водном растворе каустической соды NaOH. Для удаления медных окислов латунные заготовки подвергались химическому травлению в 10 %-ном растворе динатриевой соли этилендиаминтетрауксусной кислоты CioHi40sN2Na2 2H20, а после окончательно обезжирены в ацетоне и промыты в резервуаре с дистиллированной водой.
Цветовые характеристики исследуемых патин оценивали с помощью методов спектрофотомерии, экспериментальные данные получены с помощью спектрофотометра X-Rite Color Digital Swatchbook.
Для исследования колористических характеристик полученной патины был измерен коэффициент зеркального отражения R (Л) образцов в видимой области спектра (380 - 750 нм) относительно стандартного образца белой поверхности с известными зеркальными коэффициентами отражения и определены координаты цветности. Измерения проводились на образцах из листовой латуни Л63, ЛС59-1 и реставрационном образце. Из исследования были исключены образцы, полученные при компрессионных технологиях, т.к. их поверхность изначально подразумевает разнообразие цвета патины. Измерения проводились на образцах размером 25x80 мм в колориметрических системах: - CIE Lab, где (L) - яркость, (Luminance, Light); а - величина крас ной/зеленой составляющей; b - величина желтой/синей составляющей. - CIELCh, где (L) - яркость, (И) - цветовой тон и (С) - насыщенность. Перед измерениями спектрофотометр был откалиброван относительно белого стандарта. Каждое измерение проводилось трижды на различных участках образца, при стандартном источнике излучения D65. Выбор источника освещения был продиктован тем, что патинированные изделия рассматриваются обычно при дневном освещении. Как известно, дневной свет наиболее точно воспроизводится стандартным источником D65. Выбор угла наблюдения 2 соответствует рекомендациям Международной комиссии по освещению (МКО) и обусловлен тем, что измеряемые образцы патин, как и изделия, декоративно-прикладного искусства, на которых образовывают патину, имеют малый угловой размер.
Изучение патинирующих растворов на основе ацетата меди (И)
Из оставшихся, были исключены рецепты: - с неоднородными результатами, например некоторые рецепты на основе хлорида меди. - с бледными оттенками патин, в растворах любых температур и при любой концентрации реагентов. Типичный пример раствор сульфида калия и хлорида аммония. - с двойными растворами, т.е. когда изделие патинируется в два этапа -двумя различными растворами или одним раствором, к которому по прошествии времени добавляется дополнительный реагент. Это несёт в себе дополнительные сложности с приготовлением раствора и не оправдано даже с точки зрения получения какого-либо особого оттенка патины.
Найденные рецепты, как уже отмечалось, в литературных источниках отрабатывались на разных латунях, поэтому был произведён сравнительный анализ рецептов, для выявления совпадений. Одни и те же рецепты на разных видах латуней производили разные цвета патин. Другие, наоборот, во всех случаях показывали одинаковый результат, что является плюсом, т.к. даёт наиболее прогнозируемый вариант, например, водный раствор нитрата железа на любом виде латуни производит красно - коричневую полублестящую плёнку.
Некоторые составы, формировали плёнки патины исключительно на определённой марке латуни, что позволило их исключить, в связи с узким спектром действия. Например, раствор хлорида аммония и поваренной соли, наносимый на разогретый металл производит патину только на металле Мунца. Оставшиеся растворы были разделены на следующие группы, по принципу наибольшей молярной концентрации основного реагента в растворе: - растворы на основе сульфата меди (II); - растворы на основе нитрата меди (II); - растворы на основе ацетата меди (II); - растворы на основе карбоната гидроксомеди; - растворы на основе гидроксида натрия; - растворы на основе нитрата железа; - растворы на основе хлората калия; растворы на основе карбоната аммония; - растворы на основе хлорида аммония; - растворы на основе тиосульфата натрия; - растворы на основе сульфида калия; - растворы на основе гидроокиси калия; - растворы на основе хлората натрия; - растворы на основе сульфида натрия.
Группы на основе сульфида калия, гидроокиси калия, хлората натрия и сульфида натрия включали в себя ограниченное количество рецептов, а оттенки патин, произведённые с помощью этих реагентов, не выделялись какими-либо колористическими особенностями, поэтому они в работе не рассматривались. За исключением, растворов на основе сульфида натрия, которые производят различные золотисто - бронзовые оттенки плёнок, чего не часто можно добиться другими патинирующими составами.
Оставшиеся десять групп очень разнообразны, например, группы сульфата меди (II) и нитрата меди (II) являются самыми многочисленными, т.к. данные вещества в сочетание с разнообразными дополнительными реагентами и при различных концентрациях производят самое большое количество цветных плёнок. Хотя они взаимозаменяемы, имеется в виду, что с каждым из этих реагентов можно добиться определённого заданного цвета патины. Но стоимость нитрата в разы выше стоимости сульфата, что может быть определяющим фактором при выборе состава для патинирования.
Патины, образованные на основе растворов карбоната гидроксомеди, при погружении в растворы, довольно прогнозируемы, на всех видах латуни, за редким исключением данная группа рецептов производит одинаковые цвета плёнок. Растворы на основе карбоната аммония, чаще всего образуют двойные патины, что, скорее всего, является их исключительной особенностью данной группы, большая часть рецептов одинаково работает на всех видах латуней.
Интересных эффектов, в этой группе, можно добиться наложением различных видов компрессов смоченных в растворах, либо погружением изделия в различные твёрдые среды (опилки).
Растворы на основе тиосульфата натрия производят серии цветов люстра, которые в зависимости от времени выдержки в растворе образуют множество различных оттенков разной насыщенности. Для данной группы это является отличительной особенностью, т.к. ни в одной группе патинирующих растворов подобных серий добиться не удалось.
В растворах хлората калия, получаются различные цвета плёнок, которые ничем не примечательны, за исключением разве что двойной чёрной патины на розовой основе, хотя данный цвет получается только на свинцовой латуни.
Гидроксид натрия тоже иногда производит исключительные цвета патин, которые сложно повторить с такой же лёгкостью другими растворами, например золотистый и золотисто - бронзовый люстр или его подобие, который как отмечалось выше можно получить раствором сульфида бария.
Интересные люстровые оттенки получаются в растворах сульфида калия. С его помощью можно получить разнообразные оттенки на разных видах латуней. Но в данном случае в силу вступает другой критерий выбора рецептов - доступность реагента.
Во всём множестве патинирующих составов используется более шестидесяти различных реагентов, включая кислоты. Оборот некоторых из них ограничен (в т. ч. для частных лиц) в России, ознакомиться со списком запрещённых химре-активов можно в следующих документах: - федеральный закон №15-ФЗ от 10.01.2003 г.; - распоряжение президента РФ №2111 от 30.12.2000 г.; постановление правительства №681 от 30.06.1998 г.; - протокол «Комитета по контролю наркотиков» №3/86-2002 от 25.12.2002г. В связи с труднодоступностью реагентов были исключены составы с: - хлоридом железа; - сульфидом калия; - тартратом натрия; - сульфатом аммония никеля; - сульфатом железа; - хлоратом натрия; - хлоратом калия. Оставшиеся рецепты были рассмотрены с точки зрения легкости получения патины на изделиях и колористических особенностей цвета образованной плёнки. Для исследований было отобрано двадцать патинирующих растворов, которые в данной работе были разделены на шесть групп и классифицированы по принципу наибольшей молярной концентрации основного реагента в растворе на растворы: - на основе сульфата меди (II) CuS04 5H20; - на основе нитрата меди (II) Cu(N03)2 3H20; - на основе ацетата меди (II) Си(СН3СОО)2 Н20; - на основе карбоната гидроксомеди [Си(ОН)2]СОз; - на основе карбоната аммония (NH i)2COy, - на основе тиосульфата натрия Na2S203"5H20 Вывод: В ходе исследования и систематизации полученных аналитических данных, из большой гаммы существующих патинирующих растворов вьщелено 6 базовых групп, позволяющих целенаправленно обеспечивать широкую палитру цветов патин при декоративной отделке и реставрации изделий ДПИ.
Изучение влияния технологий патинирования на цвет и фактуру патины
Полученные экспериментальные данные по режимам патинирования лату-ней были обработаны по приведенному ниже алгоритму для подготовки к практической реализации в учебном процессе кафедры «Материаловедения и художественной обработки материалов» (Приложение). Патинирование входит в дисциплину «Технология декоративных покрытий» специальности 261001.65 «Технология художественной обработки материалов». Целью работы была возможность студента увидеть влияние технологических параметров патинирования на окончательный цвет и фактуру различных марок латуней.
Функциональное назначение ВЛ - имитационное моделирование на ПК, возможность виртуального ознакомления с различными цветами и фактурой патинированной поверхности с определением зависимости конечного результата от состава реагентов и других технологических факторов; возможность подбора цвета и фактуры к готовому изделию.
Для реализации поставленной задачи была составлена блок-схема алгоритма обработки информации представленная на рисунке 56.
Выполнение работы было разделено на пять этапов.
Этап 1. Разработка методики реализации педагогического сценария для использования ВЛ. Разработка сценария, элементов графики и программ анимации в среде Flash.
Этап 2. Реализация сценария, графики, программирования анимации в среде Flash. Проверка информационной и программной совместимости, проведение контрольного тестирования разрабатываемого ПО. Этап 3. Доработка ПО после тестирования. Проведение контрольного тестирования в учебном процессе в составе рабочей группы.
Управление лабораторией осуществляется виртуальными органами, визуально повторяющими реальные образцы металлов, оборудование с реагентами, среду размещения образцов, кнопками, управляющими временем и температурой процесса, которые поддерживаются всплывающими фотографиями, рисунками и схемами органов управления.
Управляющее меню реализовывается через командные кнопки, количество которых определяется конкретной задачей.
Выпадающее меню предлагает выбрать: марку исследуемой латуни выбрать количество реагентов, реагенты заданной концентрации и веса растворить реагенты в литре воды, выбрать среду погружения, назначить температуру и время выдержки.
По выбранным параметрам программа начинает поиск образца. При наличии результатов эксперимента выводится результат с изображением цвета, фактуры обработанной марки латуни и полное описание эксперимента, последняя страница лабораторной работы показана на рисунке 57.
При отсутствии эксперимента выпадает окно, предлагающее начать эксперимент заново с другой подборкой реагентов. Для прикладного применения результатов исследований составлен алгоритм программы, позволяющий дизайнеру загрузить изображение реставрируемого изделия из фотоаппарата, выделить контур всего или части изделия, и путем наложения цвета или фактуры заданной марки латуни получить режим патинирования, алгоритм представлен на рисунке 58.
Таким образом, у дизайнера значительно сокращается время подбора цвета и фактуры реставрируемого изделия. Перед обработкой изделия достаточно опробовать технологический режим только на одном пробнике, что дает существенную экономию материальных и временных затрат. методическая и практическая ценность ВЛ, результаты ее использования в учебном процессе заключаются в следующем: - возможность реализации гибкой системы навигации при обучении, обеспечивающей студентов прямым доступом к необходимому материалу: теоретиче 105 ской части, описанию экспериментальной установки, последовательности выполнения работы и проведения эксперимента; - внедрение в учебный процесс виртуальной лаборатории по специальной дисциплине кафедры, что позволит перевести лабораторный практикум на дистанционную форму обучения студентов; - появляются качественно новые возможности для самостоятельной работы студентов в любое удобное время, причем длительность выполнения работы не ограничивается академическими часами; - комплекс виртуальных лабораторий даст студентам представление об изучаемом технологическом оборудовании, режимах его работы, обеспечивая необходимую визуализацию процессов и оперативных переключений, и выполнение правил безопасности; - ВЛ имеет гибкую модульную структуру, обеспечивая наглядность результатов экспериментирования при современном дизайне, реализованном с учетом эргономики, инженерной психологии и эстетики. При этом достигается сокращение учебных площадей, оптимизация учебного расписания, экономия часов, выделенных на проведение занятий (до 30-40% фонда заработной платы). - данная разработка может быть использована в учебном процессе любых технических ВУЗов при самостоятельном виртуальном выполнении практической части таких дисциплин как: «Дизайн», «Технология декоративный покрытий», «Коррозия и защита художественных изделий», студентами, обучающимися по очной, заочной или очно-заочной формам с использованием дистанционных образовательных технологий (ДОТ).
Реализация ВЛ осуществлялась в ОС Windows с использованием языка Action Script 3.0. Конечным продуктом выполненной работы является программа с расширением .swf, читаемая любым Flash-player, и руководство пользователя (для преподавателя и студента). Выводы: - Данная разработка может быть использована в учебном процессе любых технических ВУЗов при самостоятельном виртуальном выполнении практической части таких дисциплин как: «Дизайн», «Технология декоративный покрытий», «Коррозия и защита художественных изделий», студентами, обучающимися по очной, заочной или очно-заочной формам с использованием дистанционных образовательных технологий (ДОТ). - виртуальная лаборатория (ВЛ) дает студентам представление об изучаемом технологическом оборудовании, режимах его работы, обеспечивая необходимую визуализацию процессов и оперативных переключений и выполнение правил безопасности. - ВЛ имеет гибкую модульную структуру, обеспечивая наглядность результатов экспериментирования при современном дизайне, реализованном с учетом эргономики, инженерной психологии и эстетики. При этом достигается оптимизация учебного расписания, сокращение учебных площадей, экономия часов, выделенных на проведение занятий. - Для прикладного применения результатов исследований составлен алгоритм программы, позволяющий дизайнеру загрузить изображение реставрируемого латунного изделия и получить режим патинирования выбранного цвета и фактуры.
Полученные экспериментальные данные по патинированию латуней были обработаны по приведенному ниже алгоритму для подготовки к практической реализации в виде рекомендаций для применения в производственном процессе ООО «Пассим» (Приложение). На основе результатов работы была создана рабочая программа (веб - проект), в виде каталога «Технологии патинирования латуней», функциональным назначением которого является возможность технолога или мастера - патинировщика при заданном цвете патины выбрать оптимальную рецептуру и технологию для реализации своего проекта.
