Поняття та опис деревини як будівельного матеріалу. Пресована деревина

Деревина для копчення Відповідні породи дерев Від того, яку деревину ви вибрали, залежить якість копчення, зокрема аромат, колір та смакові якості. Навіть тривалість зберігання певною мірою залежить від диму, одержуваного при згорянні конкретного виду.

Суха деревина

Суха деревина Суха деревина - це основний матеріал, який ми підпалюватимемо. Вона може складатися з сухого, легкого, порожнистого матеріалу, що стискається, займається. Найкраща для цих випадків деревина, яку люблю застосовувати я сам, - це сухі,

Дельта-деревина

Деревина

Деревина Деревина (бот.). - У повсякденному житті та техніці Д. називають внутрішню частину дерева, що лежить під корою. У ботаніці під ім'ям Д. або ксілеми розуміють тканину або сукупність тканин, що утворилися з прокамбію або камбію; вона є однією з складових частин

Деревина

Деревина пресована

Деревина

Деревина Звучить смішно, але грецьке слово «myelos» таки перекладається як серцевина, деревина [мозку]. Воно ж біла речовина - дроти, що зв'язують нейрони один з одним; тільки ці дроти не як звичайно з двома кінцями - це відростки нейронів, що йдуть безперервно від

Деревина

Деревина Жоден з будівельних матеріалів не має таких якостей, як деревина. Вона дуже зручна у обробці. Крім того, це один з найміцніших, найлегших матеріалів, що довго зберігають тепло і приємний запах. З дерева можна зробити все, що завгодно: від простої

Криволінійні деталі з цільної деревини можна виготовляти двома принципово різними способами: випилюванням криволінійних заготовок та наданням прямолінійному бруску вигнутої форми шляхом загинання його на шаблоні. Обидва способи-застосовуються на практиці і мають свої переваги та недоліки.

Випилювання криволінійних заготовок відрізняється простотою технології та не потребує спеціального обладнання. Однак при випилюванні неминуче перерізають волокна деревини, і це настільки послаблює її міцність, що деталі великої кривизни і замкнутого контуру доводиться складати з декількох елементів склеюванням. оздоблення. Крім того, при розкрої виходить велика кількість відходів.

Виготовлення криволінійних деталей методом гнуття вимагає порівняно з випилюванням складнішого технологічного процесу та обладнання. Однак при гнутті повністю зберігається і навіть у деяких випадках підвищується міцність деталей; на їх гранях не створюються торцеві поверхні, а режими подальшої обробки гнутих деталей не відрізняються від режимів обробки прямолінійних деталей.

Теоретичні засади гнуття. Сутність явищ, що відбуваються при гнутті деревини, переважно зводиться до наступного. З курсу опору матеріалів відомо, що при згинанні будь-якого тіла в межах пружних деформацій виникають нормальні до поперечного перерізу напруги: розтягують на опуклій і стискають; на увігнутій стороні. Між зонами розтягування та стиснення знаходиться нейтральний шар, нормальна напруга в якому дорівнює нулю. Оскільки величина нормальних напруг змінюється за перерізом, виникають напруги, що сколюють, що прагнуть

як би зрушити одні шари деталі щодо інших. Так як це зрушення неможливе, вигин неминуче супроводжується розтягуванням на опуклій і стисненням на увігнутій стороні

Величина деформацій розтягування і стиснення, що виникають, залежить від товщини бруска і радіуса вигину. Припустимо, що брусок прямокутного перерізувигнутий по дузі кола і деформації в бруску прямо пропорційні напругам, а нейтральний шар знаходиться в середині бруска.

Позначимо товщину бруска Н,початкову довжину його через /о, радіус вигину по нейтральній лінії через До(Мал. 93).

Рис. 93. Вигин бруска:

а- деформації при згинанні; б - гнуття заготовки з шиною за шаблоном; / - Шаблон; 2 - насічки; 3 - Пресуючий ролик; 4 - шина

Довжина бруска по нейтральній лінії при вигині залишатиметься незмінною. Вона дорівнює

ι 0 = πR(φ/180), (96)

де ф - кут загину у градусах.

Зовнішній розтягнутий шар отримає подовження А/. Загальна довжина розтягнутої частини бруска визначиться з виразу

ι 0 + ∆ι = π (R+h/2)φ/180. (97)

Віднімаючи від цього рівняння попереднє, отримаємо абсолютне подовження:

∆ι = π(h/2) (φ/180), (98)

Відносне подовження е раст дорівнює ∆ι/ι о = h/2R, тобто відносне подовження при вигині ∆ι/ιо залежить від відношення товщини бруска до радіусу вигину; воно тим більше, чим товстіший брусок hі чим менше радіус вигину R. Подібне відношення для величини відносного стиснення при згині можна отримати аналогічним шляхом.

Припустимо, що навколо шаблону R вигнутий брусок з початковою довжиною 0 і при цьому досягнуті максимальні деформації стиснення і розтягування. Позначивши через ε сж величину допустимої деформації стиснення деревини вздовж волокон, а через ε раст – величину допустимої деформації розтягування вздовж волокон, можемо написати співвідношення для розтягнутої сторони:

l= l 0 (l+ε зрост) = π (R+h) φ/180 (99)

R+h = /π (φ/180). (100)

Для стисненого (увігнутого) боку буде

l 2 =l (l-ε сж)]/π (φ/180). (101)

Віднімаючи з першого виразу друге, отримаємо

h = /π (φ/180) (102)

Взявши відношення h/R, що характеризують межу згинання деревини для даного випадку, отримаємо

h/R = (ε зрост +ε сж)/(l-ε сж) (103)

Підставивши в отримані вирази значення допустимих деформацій розтягування та стиснення (ε раст і ε сж), можна визначити максимально можливі значення h/R для різних порід. Ці граничні можливо досяжні співвідношення визначені у таких значеннях.

Пород деревини…………………….Бук Дуб Бреза Ялина Сосна

h/R……………………………………..1/2,5 ¼ 1/5,7 1/10 1/11

Насправді зазвичай потрібно вигинати деревину щодо 1/3. Хвойні породи та частина м'яких листяних поріднавіть за повного використання можливих деформацій стискування і розтягування непридатні для гнуття при малих радіусах кривизни. При цьому шлюб при гнутті хвойних та м'яких листяних порід обумовлений утворенням складок на увігнутій стороні через нерівномірне стискування вздовж волокон та низький опір їх стиску впоперек волокон. Це можна усунути, нормуючи деформації стиснення деревини, використовуючи шаблон із насічкою, підпресовуючи деревину у процесі гнуття (рис. 93,б).

Пропарний брусок з шиною згинається навколо шаблону l, з великою насічкою 2. У місці загину брусок притискається до шаблону пресуючим роликом 3. Відбувається про-

ковзанка бруска. Зовнішні, що примикають до шини 4 шари ущільнюються. Товщина бруска зменшується і одночасно підвищується опір розтягуванню зовнішньої частини бруска. Шари деревини, що примикають до шаблону, відчувають напруги стиснення, вдавлюються в западини насічки і приймають рівномірно нормовану хвилеподібну форму насічкою форму увігнутої поверхні, що виключає появу складок.

У процесі гнуття деформації розтягування та стискування протікають одночасно, але не по всьому перерізу бруска, зменшується, і одночасно підвищується опір розтягуванню зовнішньої частини бруска. Шари деревини, що примикають до шаблону, відчувають напруги стиснення, вдавлюються в западини насічки і приймають рівномірно нормовану хвилеподібну форму насічкою форму увігнутої поверхні, що виключає появу складок.

У процесі гнуття деформації розтягування і стискування протікають одночасно, але не по всьому перерізу бруска, а тільки на ділянці безпосереднього набігання бруска на шаблон, в зоні лінії, що з'єднує вісь шаблону з пресою. Цей процес супроводжується зсувом шарів деревини, як показано лініями, нанесеними на бічну сторону бруска перед гнуттям.

Бездефектний вигин бруска можливий лише до межі, поки величина відносного подовження розтягнутих або відносного стиснення шарів, що стискаються, не перевищить граничних значень для даного матеріалу.

Виведене вище ставлення дійсне для матеріалів, у яких опори розтягуванню і стиску рівні. Якщо опір матеріалу стиску буде більше, ніж розтягуванню, то нейтральна лінія при згинанні зміщуватиметься до увігнутої сторони. При більшому опорі матеріалу розтягуванню нейтральна лінія зміщуватиметься до опуклої сторони, що спостерігається у деревини. При вільному згинанні деревина руйнується від розриву зовнішніх, розтягнутих шарів. Пояснюється це тим,

Рис. 94. Діаграми напруги та деформації деревини при гнутті:

а- вплив проварювання; 1 – без проварювання;

2 - проварка30 хв; 3 – проварювання 90 хв;

4 – проварювання 180 хв; б - деформація та напруга в деревині бука

що допустима величина деформації розтягування у деревини мала, всього 1-2%, тоді як межа деформації стиснення становить 15-25%, як видно з діаграми рис. 94.

Для підвищення здатності деревини до гнуття застосовують гідротермічну обробку; проварювання в гарячій водіабо пропарювання. Така обробка робить деревину більш пластичною. Проварювання деревини значно знижує опір стиску і збільшує величину усадки (рис. 94 а). Опір деревини розтягуванню та здатність деформації при цьому змінюються незначно.

У пропареної деревини бука (рис. 94 б) при незначному опорі стиску (близько 23 МПа) і допустимості деформацій стиснення до 30% величина можливих деформацій розтягування залишається незначною навіть при дуже високих напругах (2% при 130 МПа). Це обмежує можливість гнуття пропареної деревини і дозволяє повністю використовувати її здатність до значної деформації стиснення.

Твір величини напруги на величину деформації, що викликається, дає роботу деформації. На діаграмі (рис. 94, б)можлива робота деформацій розтягування дорівнює заштрихованій площі I, а можлива робота деформацій стиснення - заштрихована у зворотному напрямку площі II.

При згинанні бруска робота деформацій розтягування повинна дорівнювати роботі деформації при стисканні. З порівняння площ, заштрихованих на діаграмі, видно, що повністю використовувати цю закономірність при згинанні пропареної деревини без спеціальних заходів не можна. У той час як робота деформацій розтягування досягає максимального значення(Площа I), рівна їй площа роботи деформації стиснення відокремлена на діаграмі вертикальною пунктирною лінією. Вона становить лише незначну частину можливої ​​роботи деформації стиску. При зменшенні радіуса вигину напруги розтягування і деформації, що викликаються ними, перевищать граничні значення і викличуть розрив зовнішніх волокон і злам бруска, в той час як можливість вигину по деформації стиснення не буде вичерпана. Можливість вигину пропареної деревини обмежується незначною величиною допустимих деформацій розтягування, що обмежують вигин до співвідношення приблизно h/R = 1/30.

Можливості гнуття можуть бути значно розширені, якщо використовувати здатність пропареної деревини сприймати значні деформації стиснення. Це досягається застосуванням тонкої стальної стрічки (шини), що накладається на зовнішню сторону бруска до вигину. Шина забезпечена упорами, в які впираються торці бруска, що згинається.

Так як опір сталевої шини розтягуванню значно, вона перешкоджатиме розтягуванню зовнішніх шарів, і вигин бруска відбудеться в основному за рахунок деформації стиснення на увігнутій стороні. Таким шляхом штучно викликають зміщення нейтрального шару до зовнішньої сторони бруска, що згинається і збільшують в бруску деформації стиснення. Для попередження відколювання та розривів волокон на опуклій стороні бруска в початковій стадії вигину шині дають натяг, стискаючи брусок її упорами, розташованими на кінцях шини.

Величина початкового натягу шини має бути великою, оскільки надмірні деформації стиснення можуть викликати шлюб гнуття як складок на увігнутій боці. Найкращі результати гнуття можуть бути досягнуті при повному використанні здатності деревини приймати деформацію стиснення та розтягування. Це забезпечується застосуванням гнутарного верстата з рухомим упором шини.

Мінімальні радіуси бездефектного згинання деревини можуть бути досягнуті в тому випадку, якщо при згинанні буде дотримано умова: максимальна робота деформацій стиснення дорівнює сумі робіт деформацій розтягування бруска та шини. Це досягається зміною кута нахилу лінійки та величиною відходу упору.

Напруги зсуву досягають значної величини і можуть викликати сколювання уздовж волокон. Тому гнуття не доводять до кінця бруска щоб уникнути сколу біля торця. Необхідною умовою гнуття хвойних та м'яких листяних порід у такий спосіб є застосування шини з рухомим упором. Насічка на шаблоні повинна мати нахил у бік заднього упору, щоб запобігати переміщенню внутрішніх шарів бруска за шаблоном та утворення складок через напруження зсуву. Такий спосіб гнуття дозволяє згинати не тільки бездефектну деревину, а й деревину з великими сучками, розташованими на зовнішній стороні бруска.

У технологічний процес гнуття деревини входять гідротермічна обробка, гнуття та сушіння вигнутих деталей для стабілізації наданої форми. До загального технологічного процесу виготовлення виробів не завжди входить процес гнуття. Найчастіше воно слідує за розкроєм. Технологічний процесвідбувається так: розкрій на заготовки, гідротермічна обробка заготовок, гнуття, сушіння та механічна обробка гнутих заготовок. У деяких випадках гнуттю піддають частково оброблені деталі.

Наприклад, задні ніжки гнутого випорожнення вигинають зазвичай після обробки на круглопалочних копіювальних верстатах, а після гнуття тільки шліфують.

Розкривання пиломатеріалів на заготовки для гнуття можливе різними способами. У деяких випадках заготівлю для гнуття отримують шляхом розколювання коротких відрізків кряжів (чураків). Отримана при цьому колота заготовка, як правило, не має перерізаних волокон, тому при згинанні дає найменший відсоток шлюбу. Недолік такого способу - низький вихід заготовок з кряжа (приблизно на 20-25% нижче, ніж при випилюванні) і трудомісткість цієї операції, яку виконують вручну. На індустріальних підприємствах найчастіше користуються звичайними методами викроювання заготовок з дощок на круглопильних верстатах.

До якості деревини заготовок для гнуття пред'являють підвищені вимоги: раціонально розкроювати деревину за попередньою розміткою, не допускати в заготовках дефектів, що викликають брак гнуття. Заготовки необхідно вирізати лише із здорової деревини. Відхилення напряму волокон від осі бруска (косослой) має перевищувати 5-10 %. При розкрої слід дотримуватися, щоб поздовжні різи йшли, наскільки можна, вздовж волокон обрізу дошки.

При звичайних методах гнуття в заготовках зовсім не допускаються сучки, у тому числі і здорові, що цілком зрослися з деревиною. При гнутті з одночасним пресуванням сучки допускаються у досить великих межах, що різко збільшує вихід заготовок. Норми пороків, що допускаються, вказуються в технічних умовах на вироби. Викроювати заготівлю слід з урахуванням припусків на подальшу обробку. Для гнуття з одночасним пресуванням, крім припуску на механічну обробку, повинен враховуватись припуск на упресування упоперек волокон.

Величина упресування залежить від породи деревини і в середньому становить від первісного розміру 30-35% для сосни та ялини, 50% для ялиці, 20% для модрини, 25% для берези. Крім того, слід давати підвищений припуск по довжині заготівлі.

Пластичність деревини при виробничій вологості (6-10%) та кімнатній температурі незначна. У такому стані деревина потребує згинання великих зусиль і не допускає великих деформацій. Деформації виходять в основному пружними, тобто зникаючими після припинення дії сил, що їх викликали.

Пластичність деревини значно підвищується при нагріванні у вологому стані. Це пояснюється тим, що частина речовин, що входять до складу клітин деревини, при нагріванні переходить у стан колоїдного розчину, внаслідок чого знижується жорсткість клітин, а отже, і всієї

маси деревини. Якщо вологу деревину висушити в деформованому стані, то колоїдні речовини, що знаходилися в розчиненому стані, затвердіють і збережуть надану заготівлі форму.

Досвід показує, що найкращі результати виходять при гнутті деревини вологістю 25-30%, тобто близька до точки насичення волокна. Як нижча, так і більше висока вологістьнесприятливі. При меншій вологості деревина менш пластична. Вологість понад 25-30%, не покращуючи умов гнуття, подовжує терміни сушіння вигнутих деталей та економічно невигідна. Зайва вологість шкідлива тому, що при згинанні і стисканні деревних клітин вода, що знаходиться в них, може місцями розривати стінки клітин, роблячи поверхню ворсистою.

Гідротермічна підготовка перед гниттям найчастіше полягає у пропарюванні чи проварюванні деревини у гарячій воді. Недолік проварювання в гарячій воді полягає в тому, що вона веде до нерівномірного зволоження деревини та перенасичення водою зовнішніх волокон. Отримати шляхом проварювання рівномірну вологість та температуру нагрівання всього бруска дуже важко. Тому проварка в гарячій воді може бути рекомендована тільки в деяких випадках, якщо пропарювання технічно утруднене, наприклад, при необхідності обробити не всю деталь, а тільки її частину (випадок вигину шкарпеток у лижних заготовок тощо) або якщо потрібне значне підвищення початкової вологість сухих заготовок. Перевірочні баки і чани зазвичай обігрівають парою, що пропускається по змійовику, покладеному біля дна. Температуру води підтримують в межах 90-95 ° С, не доводячи її до кипіння, щоб уникнути великого пароутворення.

Тривалість проварювання за такої температури змінюється залежно від початкової вологості, розмірів і породи деревини. Так, для букових заготовок завтовшки 40 мм при початковій вологості 15-20 % на проварку потрібно

близько 1,5 год.

Пропарювання деревини в атмосфері насиченої пари отримало значно більше застосування, ніж проварювання. Перевага пропарювання в тому, що воно трохи змінює вологість деревини, причому деревина з початковою вологістю нижче точки насичення волокна підвищує свою вологість, а деревина вологістю 50-60% і вище навіть

трохи підсушується.

Для пропарювання найчастіше користуються насиченою парою невисокого тиску, від 0,02 до 0,05 МПа, що відповідає температурі пари 102-105°. Застосування пари більш високих тисків скорочує термін пропарювання, але ускладнює обладнання та підвищує небезпеку.

Рис. 95. Залежність співвідношення

показників міцності

деревини від її вологості

_______________________________________

Заготівлі пропарюють у спеціальних

пропарювальних котлах, що представляють

собою сталеві, горизонтально

встановлені барабани невеликої ємності.

Діаметр барабанадорівнює 0,3-0,4 м і

розрахований на невелику закладку брусків, яка може бути перероблена за 30 - 40 хв.

Тривалість пропарювання заготовок залежить від розмірів та вологості деревини. При вологості заготовок 7 – 10% значний вплив має також порода деревини. При вологості, близької до точки насичення волокна, необхідні терміни пропарювання майже однакові всім порід.

На рис. 95 показано зниження співвідношення модуля пружності та межі міцності деревини залежно від її вологості. Співвідношення Е ЯЛ /Е 0характеризує твердість деревини.

Заготовки перед гниттям можна нагрівати протягом кількох хвилин за допомогою електричного струму високої частоти. Фізичну сутність такого нагріву описано. Для підвищення пластичності деревину можна просочувати розчинами аміаку, дубильних речовин, фенолів та альдегідами. Розчини алюмінієвих та залізних галунів, хлористого магнію та ін. також підвищують її гігроскопічність. При необхідності гнути бруски при значному відношенні Н.Щ> 1/6їх попередньо просочують 40% розчином сечовини і сушать до вологості 15%, після чого гнуть при температурі 100 °С з подальшим охолодженням у вигнутому стані до 25 °С для фіксування форми. Отримані таким чином криволінійні деталі при температурі 60-70 0 З розм'якшуються і втрачають свою форму. Для усунення цього недоліку просочують деревину перед гнуттям у суміші розчинів сечовини, формаліну, їдкого натру та бури. При гнутті просочену деревину нагрівають до 100 0 С.

При цьому компоненти розчину в стінках клітин деревини утворюють сечовиноформальдегідну смолу, яка в період нагрівання і гнуття остаточно затверджується, фіксуючи надану заготівлі форму. Недоліком такої підготовки деревини до гнуття є тривалість просочення (3 год на 1 мм товщини) і наступне сушіння перед гниттям в м'якому режимі, що виключає затвердіння сечовиноформальдегідної смоли, що утворюється в клітинах.

Способи та обладнання для гнуття деревних матеріалів різноманітні. Однак у всіх випадках необхідний шаблон, навколо якого згинається заготівля та профіль якого визначає форму її згинання. Тільки під час використання точного шаблону можна отримати гнуті деталі заданої форми.

Гнутарні верстати, що застосовуються для гнуття масивних брусків, можна розділити на два типи: верстати для гнуття на неповне коло і верстати для гнуття на повне коло. У верстатах на неповне коло бруски з накладеною на зовнішню сторону сталевою шиною згинають навколо нерухомого шаблону прикладеними зусиллями до обох кінців бруска або одного з кінців при нерухомо закріпленому іншому кінці. Верстати такого типу зустрічаються зі знімними і з нерухомо укріпленими шаблонами, що обігріваються. У першому випадку після огинання бруска шиною навколо шаблону кінці шини закріплюють на шаблоні за допомогою скоби. Шаблон із закріпленим на ньому бруском знімають із верстата та відправляють у сушильну камеру. У верстатах для гнуття на повне коло брусок також закріплюють на гарячому шаблоні за допомогою шини та залишають на ньому для підсушування до закріплення наданої йому форми. На відміну від верстатів зі знімними шаблонами, такі верстати отримали назву гнутарно-сушильних. Гнутарно-сушильні верстати можуть бути двостороннього та одностороннього обігріву.

Недолік гнутарно-сушильних верстатів - нерівномірність сушіння та необхідність витримування в них заготовок протягом кількох годин для висушування до стану, при якому фіксується відповідна форма заготовок. Це різко знижує продуктивність верстатів. Для збільшення продуктивності гнутарно-сушильних верстатів доцільно заготівлю перед гнуттям попередньо підсушувати до 20%, висушувати в верстаті до 12-15%, а остаточно досушувати звільнені зі верстата заготовки в сушильних камерах.

У всіх випадках гнуття, незалежно від устаткування, що використовується для цієї мети, необхідно, щоб на вийнятих з пропарювального котла або варочного бака брусках відразу виробляли гнуття. Затримка гнуття неприпустима, тому що ости-

ють в першу чергу зовнішні шари деревини, які зазнають найбільшої напруги.

При гнутті бажано, щоб у брусках твердих листяних порід (дуба, ясеня, граба, ільма) розташування річних шарів збігалося з площиною вигину, тобто тангентальний розпил припадав на бічні сторони бруска або відхилявся тільки на 45-50 °.

Розташування річних шарів перпендикулярно площині згину може спричинити появу складок на увігнутій стороні. Заготовки з листяних розсіяно-судинних порід (бука, берези), а також з хвойної деревини, що згинаються з одночасним пресуванням, бажано розташовувати при гнуття так, щоб річні шари перпендикулярні до площини вигину. Бажане розташування річних шарів для умов гнуття не завжди може бути дотримано за технічними умовами. Наприклад, у лиж ковзна поверхня повинна бути поверхнею радіального розпилу, інакше знос цієї поверхні буде нерівномірним.

При гнутті з одночасним пресуванням положення деталей слід вибирати таким, щоб пороки деревини розташовувалися, наскільки можна, в розтягнутій і нейтральній частині деталей. Навпаки, при гнутті без пресування і особливо при гнутті без шини поверхня, що розтягується, повинна бути найбільш чистою, тому що найменші дефекти на ній можуть стати причиною розривів і відщепів волокон.

Вигнуті заготовки (разом з шаблонами і шинами, що їх охоплюють) сушать в сушильних камерах. Кінцева вологість гнутих заготовок відповідає виробничій вологості, прийнятої цьому підприємстві. Застосовувані режими сушіння мало відрізняються від режимів сушіння пиляних заготовок з тих же порід, а конструкції та системи сушильних камер подібні до тих, які застосовують для сушіння пиломатеріалів.

Висушені до вологості (зазвичай нижче 12%), що стабілізує форму, заготовки надходять у остигальне відділення, де їх охолоджують протягом декількох годин, потім звільняють від шин і шаблонів і направляють в механічну обробку. Обробка гнутих заготовок, тобто надання їм остаточних розмірів та необхідних поверхонь, принципово не відрізняється від обробки прямолінійних заготовок.

Організація робочих місць залежить від виду та розміру згинальних заготовок та обладнання. Робочі місця повинні бути організовані так, щоб пропарені заготовки можна було подавати на гнутарний верстат відразу після виїмки їх із пропарювального котла, не переносячи на великі відстані та не розгортаючи. Пропарювальні котли повинні мати манометри,

вказують тиск пари. У цеху мають бути стінні< часы, хорошо видные с каждого рабочего места.

Гнуття деталей вимагає дотримання наступних заходів техніки безпеки: пропарювальні котли повинні мати на надійні кришки, що герметично закриваються; на манометр? повинна бути червона риса, що вказує граничний робочий тиск, вище якого в котлі не можна піднімати тиск пари; перед відкриванням кришки пропарювального котла необхідно перекривати вхідний паровий вентиль (краще якщо вони зблоковані); діставати деталі з котла дозволяється лише гаками; руки робітників мають бути захищені рукавицами; для гнуття слід користуватися лише справними шаблонами, шинами та іншими пристроями; при гнутті на відкритих шаблонах не можна нахилятися над заготівлею, що згинається.

На робочому місці гнуття повинні дотримуватись загальних правил техніки безпеки при роботі на деревообробних верстатах та пристроях підвищених температур та тисків.

Пресування деревини. Одним із прогресивних методів механічної обробкиДеревини є пресування. Пресування ґрунтується на силовому впливі на деревину з використанням її пластичних властивостей. Пресують деревину для отримання складних форм або ущільнення. Пресування широко використовують для отримання деталей декору в меблевій промисловості для одержання з деревини матеріалів, що замінюють кольорові метали для машинобудування та ізоляційні матеріали в електротехнічній промисловості. Спресована деревина має більш високі фізико-механічні показники, ніж натуральна. Пресування характеризується ступенем упресування, що визначається за співвідношенням розмірів деталей з деревини до пресування та після пресування. Ступінь упресування обчислюється за формулами:

ε = (hнач-hк)/hнач

ε = (hнач-hк)/hк (104)

де ε і ε про - ступеня упресування, що визначаються для початкового або кінцевого розміру; h нач - розмір деталі до пресування h до - після пресування.

Наведені характеристики-ступеня упресування взаємопов'язані співвідношенням

ε 0 = ε/(1-ε) та ε = ε 0 / (1+ε 0). (105)

Оскільки при пресуванні маса заготівлі отриманої деталі практично не змінюється, то ступінь упресування може

бути визначена за співвідношенням щільності деревини після пресування і до пресування як

ε=(ρ кін –ρ поч)/ρ кін, (106)

де ρ кон і ρ поч - кінцеві та початкові щільності.

Ступінь упресування іноді виражають у відсотках. Практично пресування деревини роблять до 40% упресування. Деревина піддається пресуванню легше поперек волокон при гідротермічній підготовці, що підвищує її пластичність.

Рис. 96. Пресування деревини:

/- 111 - Фази деформації; а -залежність деформації від напруг при пресуванні деревини; б -схеми видів пресування

Деревина стає пластичнішою при вологості близько 30% і підвищеної до 160 0 С температурі. Вища температура призводить до піролізу деревини. Стабілізація форми, отриманої при пресуванні, забезпечується охолодженням і подальшим сушінням до вологості не вище 12%. При пресуванні деревини відбувається деформування клітин. У цьому спостерігаються три фази деформування. У початковий момент пресування деревина знаходиться в стадії пружної деформації стиснення клітин приблизно приблизно до

6%. У другій фазі пресування тонкі стінки клітин руйнуються і настає стадія пластичної деформації при е від 6 до 30%, у третій фазі - при е від 30 до 40% - руйнуються товстіші стінки клітин і ущільнюються порожнини клітин, деформованих у другій фазі. На рис. 96 а наведена залежність деформації від напруг при пресуванні деревини, де показані фази пресування. Пресування розрізняють за спрямуванням зусиль: плоске - одновісне; контурне та об'ємне - гідростатичний. На рис. 96, бпоказано схеми цих видів пресування деревини. Залежність деформації при пресуванні від напруги аналітично виражається формулою

Εст=σ/E(1/ŋ) (σ 2 /υ), (107)

де ст - деформація упресування; σ- напруга; Е - модуль пружності; ŋ - коефіцієнт в'язкості деревини; υ- швидкість навантаження.

Аналізуючи цю залежність, можна відзначити, що ступінь упресування збільшується зі збільшенням напруги і зменшується зі збільшенням модуля пружності, в'язкості та швидкості навантаження. Найчастіше використовують плоске та контурне пресування. Плоске пресування можна здійснювати з прес-формою, що обмежує форму деталі, що пресується, або без неї. Необхідне зусилля для пресування визначається залежно від розмірів деталі та необхідного ступеня упресування. При пресуванні без прес-форми зусилля пресування визначається за формулою

де р_ необхідне зусилля пресування; b - ширина деталі; - довжина деталі; а х -опір деревини пресуванню, що залежить від ступеня упресування та породи деревини. Величина σ х визначається за емпіричною залежністю як

σ х =Rexp mε , (109)

де Rі т- Коефіцієнти, що залежать від породи деревини (для сосни - R= 1,6, m=6,7, m для ялини відповідно 1,19; 0,07, для осики -0,45-0,09); ε-ступінь пресування.

Якщо пресування здійснюють з прес-формою, при розрахунку зусилля необхідно врахувати додатково зусилля на подолання тертя деревини по металу. При контурному пресуванні необхідно враховувати зусилля пресування і зусилля для переміщення спресованої деталі приймач. Зусилля на переміщення деталі приймач визначається як сила тертя з урахуванням тиску пресування і коефіцієнта тертя.

Структура деревини після обробки

Дослідники навчилися підвищувати міцність деревини за допомогою варіння дерев'яних брусків у лужному розчині та пресування. Після цієї процедури бруски стають у п'ять разів тоншими і в 11,5 разів міцнішими, повідомляється в журналі Nature.

Не всі вчені-матеріалознавці розробляють нові матеріали з нуля, синтезуючи їх штучно. Деякі вважають за краще брати за основу вже існуючі природні матеріали та покращувати їх характеристики у різний спосіб. Нерідко в якості основи використовується деревина - один із найпоширеніших природних матеріалів. Наприклад, минулого року вчені композитний аналог павутиння, що на 90 відсотків складається з нановолокон целюлози, здобутих із дерева.

Дослідники під керівництвом Лянбін Ху (Liangbing Hu) з Мерілендського університету також взяли за основу деревину та розробили метод, який підвищує її міцність на порядок. Він складається із двох основних етапів. Спочатку дерев'яні брускипоміщаються в киплячий розчин гідроксиду та сульфіту натрію та варяться сім годин. Після цього їх кілька разів промивають киплячою водою деіонізованої і видаляють залишки розчину. Така обробка залишає в деревині майже всі целюлозні волокна, але видаляє більшу частину навколишніх лігніну і геміцелюлози. За рахунок цього деревина стає більш пористою та менш жорсткою.

Після цього дерев'яні бруски пресуються за температури 100 градусів Цельсія. Тести дослідників на дубових та липових брусках показали, що при цьому їх товщина зменшується вп'ятеро, а щільність збільшується втричі, тоді як без видалення лігніну та геміцелюлоз щільність змінюється набагато слабше.

Фотографії та мікроструктури деревини до та після обробки

Jianwei Song та ін. / Nature, 2018

Крім цього, вчені протестували механічні властивості обробленого дерева. З'ясувалося, що після обробки міцність липи зростає у 11,5 разів з 52 до 587 мегапаскалів. Дослідники змогли зміцнити до схожих значень (608 мегапаскалів) дубові бруски, але їхня міцність була спочатку вдвічі вищою. Така міцність можна порівняти з багатьма марками нержавіючої сталі. Крім цього, питома міцність такої деревини виявилася помітно вищою, ніж у багатьох сплавів, наприклад, в 1,7 разів вище, ніж у титанового сплаву Ti-6Al-4V.

Вчені проаналізували структуру на мікроскопі, що сканує, і з'ясували, що на відміну від спресованої деревини, з якої не видалялися лігнін і геміцелюлози в обробленій деревині целюлозні структури при пресуванні стають набагато ближче і переплітаються.

2016 року ця група дослідників схожим чином інший матеріал на основі деревини. Замість того, щоб пресувати дерево після варіння, вони залили її епоксидною смолою, яка видалила з порожнин усередині деревини повітря і зробила її прозорою.

Григорій Копієв

Необроблена проста деревина залишається у минулому. Хоча її вартість набагато нижча за оброблені матеріали, за багатьма параметрами вона програє. Тому покупці намагаються купувати деревину таких видів:

Стабілізована

Стабілізована деревина виготовляється з капів цінних порід дерева. Вона не боїться перепадів температури, вологостійка, стійка до дії різних кислот та розчинників, ультрафіолету, солоної води. Щоб досягти цих властивостей дерево просочують мономерами та акриловими смолами, заповнюючи ними усі отвори та пори.

Пройшовши таку обробку, деревина набуває таких властивостей:

• не деформується та не тріскається;
• витримує нагрівання до 100?
• має високу твердість та міцність;
• добре полірується;
• стає яскравою та насиченою.

В основному стабілізовану деревину використовують для виготовлення рукояток ножів та різних ексклюзивних виробів. Випускається вона як брусків. Вартість бруска розміром 40х30х125 мм складає близько 900 рублів.

На фото – стабілізована деревина

Приклад 1 Приклад 2

Модифікована

Модифіковану деревину одержують методом просочення дерева водним розчином карбаміду, фенолформальдегідними або поліефірними смолами. Після такої обробки деревина не боїться агресивних та абразивних середовищ, ударних навантажень. Перестає накопичувати статичну електрику. Знижується гігроскопічність, зменшується набухання, підвищується міцність,

З модифікованої деревини будують будинки. Вони виглядають дуже вишукано і не потребують обробки. Після збирання будівлі не відбувається усадка. Це дуже перспективний матеріал для каркасного будівництва. Його відпускна вартість становить 18 – 22 тыс.руб.за кв.м.

Клеєна

Клеєна деревина випускається трьох видів:

• шарувата;
• масивна;
• комбінована.

Шарувату продукцію роблять зі шпону, отримуючи як склеювання фанеру. До масивної деревини належать клеєні дошки, бруски, плити. Комбінована випускається у вигляді столярних плит, одержують їх шляхом поєднання шпону та масивної деревини.

З клеєної продукції будують будинки, роблять меблі. Ціна на куб становить від 22 тис. до 25 тис. рублів.

Фото клеєної деревини

Імпрегнована

Імпрегновану деревину отримують шляхом просочення дерева спеціальним складом. До нього можуть входити нафтовмісні рідини, креозот, а також сполуки миш'яку та хрому.

Просочення проводять в камерах, що герметично закриваються, в які поміщають дошки. Після завантаження дощок камери подається склад.

Імпрегнована продукція служить у п'ять разів довше за звичайну і не вимагає постійного підфарбовування лакофарбовими матеріалами.

Вона ідеально підходить для конструкцій, що стикаються з водою або ґрунтом. З неї облаштовують причали, роблять стовпчики для огорож, грядок та квітників.

Орієнтовна вартість імпрегнованої деревини становить від 14 до 16 тис. рублів за куб. метр, імпортна – із Фінляндії коштує від 35 тис.р. за 1 куб.

Водовідштовхувальні властивості імпрегнованої деревини

Термооброблена (термомодифікована)

Термообробка покращує властивості деревини та є єдиною альтернативою хімічній обробці. Технологія полягає в насиченні деревини водяною парою при температурі 220 - 240? Зміни у структурі матеріалу відбуваються на молекулярному рівні. Цикл обробки займає 12 годин.

Термомодифікована продукція має три основні властивості:

• стійкість до біологічних поразок;
• вологовідштовхування;
• стабільність розмірів.

З термодеревини роблять меблі, паркет, використовують для обшивки будинків. Застосовують при оздоблювальних роботах у приміщеннях із підвищеною вологістю. Дуже популярна вона під час виробництва віконних рам. Ціна за квадратний метрвід однієї до п'яти тис. н. залежно від товщини дошки, сорту та породи.

Морена

Морена деревина виходить із затопленого лісу. Вона використовується у будівництві, у меблевому виробництві. Ця деревина дуже високо цінується, чим довше вона знаходилася у воді, тим міцніше стає. Після такої природної обробки вона набуває цілий рядунікальних властивостей стає дуже міцною. Один куб мореної берези коштує 1600 грн. Модрина коштує від 15000 рублів за куб.

На відео – пластини з чорного мореного дуба: