CC BY
72
ДЕРЕВООБРАБОТКА
где a0 р0 - скорость распространения уп-
ругих волн при сдвиге,
Ys = Ts / р - деформация сдвига, соответствующая пределу текучести, решение уравнения сводится к следующему: 1~= - Г 2
T=l+v 2/rAr^21ez dz при T > 1, (5)
T =Jr*/r , при T < 1, (6)
где 5=\lr2; 5=^1Г]2 ;
r - граница упругой и пластической областей.
Это и является окончательным выражением закона изменения напряжения на фронте волны сильного разрыва r =т+r0, бегущей в невозмущенную часть покрытия.
Таким образом, используя теорию волнового возмущения и распространения
деформаций и соответствующих дислокаций, можно описать процессы, происходящие в системах полимер-древесина. Для проверки точности этих подходов, а также для создания рабочей математической модели требуются дополнительные исследования системы и отдельных ее компонентов в реальных условиях.
Библиографический список
1. Гуль, В.Е. Структура и механические свойства полимеров / В.Е. Гуль, В.Н. Кулезнев. - М.: Высшая школа, 1979. - 352 с.
2. Зубов, П.И. Структура и свойства полимерных покрытий / П.И. Зубов, Л.А. Сухарева. - М.: Химия, 1982. - 256 с.
3. Рахматуллин, Х.А. Прочность и разрушение при кратковременных нагрузках / Х.А. Рахматуллин, Е.И. Шемякин, Ю.А. Демьянов и др. - М.: Логос, 2008. - 621 с.
АНАЛИЗ МЕТОДОВ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА
сушки пиломатериалов
Н.В. СКУРАТОВ, проф. каф. сушки и защиты древесины МГУЛ, канд. техн. наук, А.В. ПРОТАСОВА, асп. каф. сушки и защиты древесины МГУЛ
При оценке качества сушки определяют соответствие средней конечной влажности пиломатериалов заданному в технических условиях значению, величину отклонений влажности отдельных досок от среднего значения в партии, перепад влажности по толщине досок, а также наличие остаточных сушильных напряжений. Также, оценивая качество сушки, как правило, принимают во внимание наличие видимых дефектов, к которым относятся трещины, покоробленность, изменение цвета древесины, выплавление смолы и другие, появление которых не всегда непосредственно связано с сушкой. Часть из них, возможно, уже была в сырых пиломатериалах, определяя исходное качество древесины.
Очевидно, что природные особенности строения древесины, ее базисная плотность и усушка, количество, размеры и расположение сортообразующих пороков не изменяются после сушки. Однако в процессе
skuratov@mgul.ac.ru сушки может измениться состояние сучков, метиковых, морозных и отлупных трещин, смоляных карманов. В то же время процесс сушки оказывает определяющее влияние на распределения влажности и остаточных сушильных напряжений в высушенных пиломатериалах. Кроме того, при чрезмерно интенсивной сушке в пиломатериалах возможно образование поверхностных, внутренних и торцевых трещин. Также высушенные доски могут существенно покоробиться и изменить цвет. Сушка при повышенных температурах, как правило, приводит к необратимому снижению показателей механических свойств древесины.
В зависимости от назначения высушиваемых пиломатериалов или заготовок следует ориентироваться на одну из четырех принятых у нас в стране категорий качества сушки. В руководящих технических материалах (РТМ) по технологии камерной сушки древесины [1] приведены показатели, нормы
96
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 3/2012
ДЕРЕВООБРАБОТКА
а б
Рис. 1. Измерение средней влажности тонкой (а) и толстой (б) досок игольчатым электровлагомером по ГОСТ 16588
а б
Рис. 2. Возможные схемы раскроя секций послойной влажности, выпиленных из досок толщиной до 32 мм (а) и свыше 32 мм (б)
показателей качества сушки для всех категорий качества и методы их определения. Три первых категории качества распространяются на сушку древесины до эксплуатационной влажности, а последняя нулевая категория определяет требования к качеству сушки пиломатериалов до транспортной влажности. Чем меньше отклонение средней конечной влажности древесины от заданного значения, разброс конечной влажности досок в партии, перепад влажности по толщине досок и уровень остаточных напряжений, тем выше качество сушки и, следовательно, категория.
Можно предположить, что надежность результатов количественной оценки качества сушки должна зависеть лишь от точности соблюдения описанной в РТМ методики определения соответствующих показателей. Однако на практике далеко не всегда удается точно следовать указаниям этой методики, получать однозначные результаты и их интерпретировать. Представляется, что это во многом связано с излишней краткостью и схематичностью изложения методик определения показателей качества в РТМ.
При определении средней влажности партии пиломатериалов сушильно-весовым способом существенных трудностей, как правило, не возникает. В то же время использование игольчатого электровлагомера ограничено досками толщиной 40 мм. Представляется, что такое ограничение совершенно не обосновано, что подтверждает многолетняя отечественная и зарубежная практика. В ГОСТе 16588, на который дана ссылка в ТРМ, рекомендуется электроды электровлагомера вводить в древесину на всю глубину, независимо от толщины материала. Очевидно, что результаты замеров влажности в досках разной толщины не всегда будут отражать реальную среднюю влажность, что наглядно иллюстрирует рис. 1. В тонкой доске (рис. 1а) при данной длине электродов будет измерена влажность центрального слоя, которая, как правило, выше средней и, тем более, поверхностной влажности. В толстой доске (рис. 1б) те же электроды проникнут в древесину примерно на одну треть толщины, и показания влагомера будут отражать среднюю влажность. Именно на такой глубине европейский стандарт EN 13183-2 [2] рекомендует измерять среднюю влажность пиломатериалов.
ЛЕСНОИ ВЕСТНИК 3/2012
97
ДЕРЕВООБРАБОТКА
Рис. 3. Схема раскроя секций напряжений для пиломатериалов толщиной до 40 мм (а) и свыше 40 мм (б)
Рис. 4. Варианты раскроя силовых секций, выпиленных из покоробленных досок
98
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 3/2012
ДЕРЕВООБРАБОТКА
Некоторая неопределенность возникает при определении перепада влажности по толщине покоробленных досок, поскольку в РТМ приводятся схемы раскроя лишь идеальных прямоугольных секций послойной влажности. Очевидно, что при любом раскрое искривленных секций послойной влажности получить одинаковые поверхностные слои не представляется возможным (рис. 2). Вероятно, при раскрое таких секций следует стремиться к тому, чтобы поверхностные слои имели одинаковые площадь или среднюю толщину. В противном случае возможна существенная ошибка при определении перепада влажности по толщине материала.
С более существенными проблемами часто приходиться сталкиваться при контроле остаточных напряжений в высушенных пиломатериалах. В соответствии с рекомендациями РТМ уровень остаточных напряжений следует контролировать в пиломатериалах, высушиваемых по I и II категориям качества сушки. Для I категории относительная деформация зубцов силовой секции не должна превышать 1,5 %, а для II категории-2 %, т. е. всего лишь на одну треть больше. В то же время толщина зубцов силовых секций может варьироваться в достаточно широких пределах от 5 до 7 мм (рис. 3). Ясно, что при прочих равных условиях после раскроя силовой секции более тонкий зубец толщиной 5 мм отклонится от первоначального положения заметно больше, чем более толстый зубец толщиной 7 мм. В пограничной ситуации при небольших остаточных напряжениях, когда относительная деформация зубцов близка к 1,5-2 %, дополнительная силовая секция с максимально допустимой толщиной зубцов 7 мм может показать относительную деформацию менее 1,5 %, что соответствует
1 категории качества сушки. Но если толщина зубцов будет равна 5 мм, то, как не редко случается на практике, их относительная деформация может превысить 1,5 % и даже
2 %, что равносильно отнесению оцениваемого материала ко II или III категории качества сушки соответственно. Таким образом, по названным причинам могут возникать се-
рьезные ошибки при оценке качества сушки пиломатериалов.
Другая проблема, с которой нередко приходиться сталкиваться при контроле остаточных напряжений, связана с разметкой силовых секций, выпиленных из пиломатериалов с поперечным короблением (рис. 4). Это связано с тем, что предлагаемая в РТМ схема раскроя секций напряжений (рис. 3) рассчитана лишь на пиломатериалы с идеальной геометрией. В описании методики контроля остаточных напряжений нет информации о том, как раскраивать непрямоугольные силовые секции. Если, например, в результате сушки форма поперечного сечения стала трапециевидной, что характерно для досок радиальной распиловки, то в этом случае еще имеется возможность выпилить параллельные друг другу ровные зубцы одинаковой толщины (рис. 4а). Однако полученная форма двузубой гребенки будет все-таки отличаться от рекомендуемой формы. Но как правильно разметить секцию, выпиленную из покоробленной доски смешанной или тангенциальной распиловки, для которых характерна поперечная покороблен-ность? Можно попытаться выпилить зубцы одинаковой толщины, но в этом случае они не будут прямыми, как требует РТМ (рис. 4б). Если же зубцы выпилить прямыми, то их толщины будут разными, что также не соответствует схеме раскроя в РТМ. Проведенные эксперименты показывают, что относительный изгиб зубцов, а следовательно, и результат оценки качества сушки пиломатериалов, существенно зависит от принятой схемы раскроя.
С учетом важности поставленных вопросов в дальнейшей работе предполагается на базе современного отечественного и зарубежного опыта уточнить существующую методику оценки качества сушки пиломатериалов.
Библиографический список
1. Руководящие технические материалы по технологии камерной сушке древесины. - Архангельск: ЦНИИМОД, 1985. - 143 с.
2. EN13183-2. Moisture content of a piece of sawn timber. Estimation by electrical resistance method.
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 3/2012
99
