РЕФЕРАТ
на тему:
ВИРОБНИЦТВО ГНУТИХ І ГНУТОКЛЕЄНИХ ДЕТАЛЕЙ
Загальні відомості про гнуття
Технологічний процес гнуття брускових деталей
Гнуття деревини з одночасним склеюванням
Загальні відомості про гнуття
В конструкціях сучасних меблів трапляються криволінійні деталі і вузли
різних форм. Ці деталі виготовляють випилюванням криволінійних заготовок
на стрічкопилкових верстатах, наданням прямолінійним брускам вигнутої
форми шляхом згинання їх на шаблонах та гнуттям шпону з одночасним
склеюванням.
Технологічний процес випилювання криволінійних деталей досить простий і
не вимагає спеціального обладнання. Проте при випилюванні частина
волокон перерізується, що значно ослаблює міцність деталей, а також
погіршує процеси обробки й опорядження, особливо на торцях і на
півторцях.
Технологічний процес гнуття значно складніший і потребує спеціального
устаткування. Проте при гнутті не тільки зберігається, а й підвищується
міцність деталей. Весь процес обробки гнутих деталей такий же, як і
прямолінійних.
При згинанні брускових деталей волокна, розміщені ближче до зовнішньої
частини бруска, розтягуються і стають довшими, а волокна, розміщені
ближче до внутрішнього боку, стискуються в поздовжньому напрямку — маємо
усадку. На межі між розтягнутими волокнами проходить нейтральний шар,
волокна якого не піддаються ні розтягуванню, ні стискуванню. Деформації
розтягу і стиску залежать від товщини бруска і радіуса згину.
Якщо взяти брусок прямокутного перерізу, що вигнутий по дузі
кола, в якому деформації прямо пропорційні напруженням, а нейтральний
шар знаходиться точно по середині бруска, то його довжина залишиться
незмінною (Рис. 1). Це можна визначити за такою формулою:
,
де l0 — початкова довжина бруска, мм; r — радіус згину; ? — кут згину,
град.
Зовнішній розтягнутий шар здовжується на величину ?l0, а загальна
довжина розтягнутої частини бруска дорівнює
де h — товщина бруска, мм.
Вираховуючи з цього рівняння попереднє, дістанемо абсолютне видовження:
Відносне видовження дорівнюватиме
тобто відносне видовження при згинанні визначається відношенням 1/2
товщини бруска h до радіуса згину r.
Відносне стискування при згинанні можна визначити таким же розрахунком.
Рис. 1. Схема згину бруска та його деформації
Однак ці відношення дійсні для матеріалів, в яких опори розтягування і
стискування однакові. Якщо опір матеріалу розтягуванню буде більшим, ніж
стискуванню, то нейтральна лінія при згинанні зміщуватиметься до
опуклого боку. І навпаки, при більшому опорі матеріалу стискуванню
нейтральна лінія зміщуватиметься до увігнутого боку, що й
спостерігається в деревині.
Бездефектне згинання будь-якого тіла можливе тільки до межі, поки
відносне видовження розтягнутих або відносне стискування стиснутих шарів
не перевищить граничних значень для даного матеріалу, в противному разі
деревина зламається.
В деревині руйнування відбувається здебільшого від розривання зовнішніх,
розтягнутих шарів. Це пояснюється тим, що можлива деформація розтягу
деревини дуже мала (1—2 %), тоді як межа деформації стиску досягає 15—25
%. Для підвищення здатності деревини до гнуття застосовують
гідротермічну обробку, а для запобігання розриву волокон на опуклому
боці — різноманітні шаблони.
При гнутті з малим радіусом кривизни на всю довжину деталі з
зовнішнього, опуклого боку, накладають спеціальну стальну шину 0,2—2,5
мм завтовшки і разом з нею вигинають деталь. Накладання шини потрібне
для зміщення нейтральної осі з боку шини для запобігання розриву волокон
зовнішнього боку заготовки. В цьому випадку зона розтягнутих волокон
зменшується, а зона стиснутих збільшується, і нейтральна лінія може
вийти в бік розтягнутих волокон за межі бруска, який піддаватиметься
тільки деформації стиску.
.
, допустимих для гарячого гнуття з шиною:
. Це означає, що можна гнути тільки дубові і букові деталі.
Технологічний процес гнуття брускових деталей
Весь технологічний процес гнуття масивних брусків поділяється на такі
стадії: механічну обробку, гідротермічну обробку, гнуття і сушіння
гнутих заготовок.
Механічна обробка деревини перед гнуттям здійснюється аналогічно
виготовленню чорнових меблевих заготовок, тобто розкрою дощок на
заготовки. При цьому тільки слід врахувати, що в заготовках для гнуття
не допускаються перерізані волокна, косошарість, а також сучки, в тому
числі й ті, які зрослися з деревиною. Якщо заготовки випиляні не точно,
то перед гнуттям їх слід стругати, хоч це призводить до збільшення
припусків і Ъбсягу робіт.
Якщо в деревині є сучки, то при гнутті деталей з одночасним пресуванням
потрібен додатковий припуск на упресовування впоперек волокон: для сосни
і ялини 30—35 %, для піхти 50, для модрини 20 і для берези 25 %
порівняно з початковими розмірами заготовок.
Гідротермічна обробка деревини здійснюється для того, щоб надати
деревині пластичності. Це дасть змогу без руйнування змінити форму
деталі під дією зовнішніх сил і зберегти ЇЇ після припинення дії цих
сил.
Найкращої пластичності досягає деревина внаслідок підігрівання її до
температури 70…80 °С при вологості, близькій до точки насичення
волокна (25—30 %). Це пояснюється тим, що частина речовин, які входять
до складу клітин, переходить у колоїдний розчин, завдяки чому
підвищується здатність деревини до деформування.
Гідротермічна обробка деревини здійснюється проварюванням у гарячій воді
або пропарюванням. Нагрівання деревини способом проварювання призводить
до нерівномірного зволоження і прогрівання, внаслідок чого при гнутті
виникає розшарування деревини. Тому на виробництвах ширше застосовують
пропарювання, бо воно сприяє підвищенню властивостей стиску і розтягу
деревини (розтягується до 2, а стискується до 25 %).
Для пропарювання застосовують металеві камери циліндричної форми або
бетонні пропарювальні камери (Рис. 2), в яких можна створити атмосферу
насиченої пари низького тиску (0,02—0,05 МПа), що відповідає температурі
102… 105 °С. Тривалість пропарювання деревини залежить від породи
деревини, розмірів деталей в поперечному перерізі, початкової вологості
і температури деревини, тиску пари в пропарювальному котлі.
Рис. 2. Поздовжній розріз пропарювальної камери:
1 — камери, 2 — кришки камер, 3 — мурована стінка камери, 4 — колектор
пари, 5 — паровпускна труба, 6 — випускна труба
Гнуття брускових деталей. Для гнуття брусків застосовують спеціальне
устаткування двох типів: верстати з холодними формами (Рис. 3) і
верстати з гарячими формами (гнутарно-сушильні) (Рис. 4).
На верстатах зхолодними формами знімний шаблон з прикріпленою до нього
шиною надівається на вертикальний вал, якому надає руху електродвигун.
Вільний кінець шини закріплюється. Підготовлений до гнуття брусок
кладуть між шаблоном і шиною і закріплюють спеціальним рухомим упором.
Після цього включають електродвигун, який повертає вал разом з шаблоном
із швидкістю 50—60 град/с, згинаючи брусок разом з шиною. Щоб не
допустити тріщин, розривів і складок, брусок у місці згину притискують
спеціальним роликом силою 4—5 МПа на 10 мм ширини бруска. Процес гнуття
закінчується кріпленням заднього кінця бруска разом з шиною до шаблона
за допомогою скоби або іншого пристрою. Шаблон з вигнутим бруском і
шиною знімавтьея з верстата і подається в сушарку, а на вертикальний вал
верстата надівають новий шаблон, і процес гнуття повторюється.
Рис. 3. Схема верстата для гнуття:
1 — шаблон, 2 — редуктор, 3 — вал, 4 — притискний ролик, 5 — шина, 6 —
направляючі каретки, 7 — каретка, 8 — згинаючий брусок
Рис. 4. Схема гнутарно-сушильного верстата для задніх ніжок стільця:
1— гачок для закріплення деталі з шиною у вигнутому положенні, 2 —
шаблон, 3 — упор, 4 — шини
Рис. 5. Схема організації робочого місця біля згинального верстата:
1 — верстат, 2 — шаблони з шинами, 3 — пропарювальні котли, 4 —
заготовки, 5 — гнуті деталі
Гнутарно-сушильні верстати застееовують для гнуття брусків s великим
радіусом кривизни (задніх ніжок стільців, царг, проніжок та ін.).
Верстати цього типу можуть бути з одностороннім і двостороннім
огріванням.
У верстатах з одностороннім огріванням заготовки, підготовлені до
гнуття, закладають між гарячими шаблоном і шиною. Після попереднього
натягування шина вигинається і закріплюється на верстаті спеціальними
пристроями. Вигнута заготовка залишається закріпленою на верстаті для
висушування її до 15 %-ї вологості, тобто до закріплення наданої їй
форми (на 90—180 хв). Для прискорення процесу гнуття заготовку знімають
з гнутарно-сушильного верстата і досушують її до експлуатаційної
вологості (8 ± 2 %) у звичайних сушильних камерах.
Гнутарно-сушильний верстат з двостороннім нагріванням — це гідравлічний
або пневматичний прес з рядом вигнутих огрівних плит-шаблонів, між якими
у спеціальних пристроях вигинають заготовки. В цих же верстатах
заготовки висушують до експлуатаційної вологості. Якщо початкова
вологість заготовок становила 10—15 %, то для дубових заготовок задніх
ніжок стільця тривалість висушування становить 70—80 хв, для березових
75—85 хв. Висушені гнуті заготовки можна піддавати механічній обробці
тільки після певної видержки (не менш як 48 год), що потрібно для зняття
і вирівнювання внутрішніх напружень.
Таблиця 9. Показники гнуття хвойної деревини (по В. М. Кармінову)
Технологічний процес механічної обробки гнутих заготовок аналогічний
обробці прямих заготовок.
Організація робочого місця при гнутті деревини має надзвичайно велике
значення для режимів гнуття. Робоче місце при гнутті з пропарюванням
деревини показано на рис. ПО. Воно складається з котла для пропарювання,
гнутарного верстата або пристрою для гнуття і стелажів з шаблонами і
заготовками. Робоче місце має бути організоване так, щоб пропарені
заготовки могли відразу подаватись на гнутарний верстат після виймання
їх з пропарювального котла. Пропарювальний котел герметично закривається
і має манометр з червоною рисочкою, яка вказує на граничний робочий
тиск. Витягуючи заготовки з котла, робітник повинен користуватись
спеціальними гачками, а на руки одягати рукавиці.
Залежно від типу гнутарного верстата його може обслуговувати один або
двоє робітників.
Гнуття деревини з одночасним склеюванням
Гнуття деревини з одночасним склеюванням (холодне гнуття) можливе без
термічної обробки деревини при малій товщині деталей. Це пояснюється
тим, що кожен тонкий шар до моменту схоп-лення клею гнутиметься
незалежно від сусідніх. При цьому клей сприятиме ковзанню між шарами.
Гнучкість деревини збільшується і внаслідок зволоження тонкого шару
деревини клейовим розчином.
При холодному гнутті тонких шарів деревини вигнутий склеєний блок треба
видержувати тільки до моменту схоплення клейових швів, які після
висихання зберігатимуть ту форму, яка надана блоку при гнутті. Форма
блока, вигнутого таким способом, залишається стабільнішою ще й тому, що
в сусідніх шарах і опуклий і увігнутий боки, тобто боки, які мають
протилежні напруження, прилягають один до одного.
В. М. Кармінов в своїх працях по гнуттю хвойної деревини вологістю 8—12
% в холодному стані без застосування шини наводить дані (табл. 9), які
підтверджують доцільність виготовлення криволінійних деталей з
одночасним склеюванням.
Технологічний процес гнуття деревини з одночасним склеюванням полягає в
тому, що на площини заготовок із масивної деревини або шпону,
підготовлених до гнуття, наносять клейовий розчин і формують пачки або
блоки, які закладають у шаблон і запресовують разом з ним. Тривалість
витримки в пресах залежить від виду клею і режимів склеювання. Після
певної витримки в пресах склеєні бруски або блоки знімають з шаблонів і
направляють у проміжний (буферний) склад для охолодження і зняття
напружень. Після доведення брусків чи блоків до експлуатаційної
вологості починають механічну обробку їх. Механічна обробка гнутих і
гнуто-клеених деталей здійснюється аналогічно механічній обробці
прямолінійних деталей.
Список використаної літератури
1. Бобиков П. Д. Изготовление художественной мебели.— М. : Высш. шк.,
1988.— 288 с.
2. Григорьев М. А. Материаловедение для столяров и плотников.— М. :
Высш. шк., 1985.— 144 с.
3. Кулебокин Г. И. Столярное дело.— М. : Стройиздат, 1987.— 144 с.
4. Кряпов М. В., Гулин В. С., Берилин А. В. Современное производство
мебели.— М. : Лесн. пром-сть, 1986.— 263 с.
5. Справочник мебельщика. Конструкции и функциональные размеры.
Материалы. Технология производства. — М. : Лесн. пром-сть, 1985.— 360 с.
6. Черепахина А. Н. Эстетика современной мебели.— М. : Лесн. пром-сть,
1988.— 224 с.
7. Черняк В. 3. Строительные уроки русских мастеров.— М. : Стройиздат,
1988.- 192 с.
8. Шумега С. С. Спеціальна технологія меблевого виробництва.— К. : Вища
шк. Головне вид-во, 1981.— 242 с.
9. Шумега С. С. Технология столярно-мебельного производства.— М. : Лесн.
пром-сть, 1984.— 265 с.
10. Яковлева К. Г. Лесная скульптура.— М. : Лесн. пром-сть, 1988,— 210
с.
Нашли опечатку? Выделите и нажмите CTRL+Enter
