CC BY
30
ДЕФОРМАЦИИ В РЕЛЬЕФНОЙ ФАНЕРЕ
Лукаш А.А. (БГИТА, г. Брянск, РФ)
The Installed types of deformation, appearing when splicing the raised veneer; analysis of reasons of stratification is given in raised veneer; it is designed strategy of calculation of parameters of mode of splicing the raised veneer, under which withdraws the stratification.
Остаточные деформации, возникающие при склеивании рельефной фанеры, определяют глубину рельефа и качество готовой продукции. В ряде случаев в процессе склеивания возникают расслоения между склеиваемыми листами. Для предотвращения появления этого дефекта склеивания необходимо проанализировать деформации, возникающие при склеивании рельефной фанеры.
Действие плит пресса и пресс-формы на пакет шпона можно заменить равномерно-распределенной нагрузкой, показанной на рисунке 1. Сверху на склеиваемый пакет действует равномерно-распределенная нагрузка со стороны нагревательной плиты пресса 1. Участки пакета 2 испытывают сжатие со стороны нагревательной плиты пресса и выступов пресс-формы. На участке 3 на пакет действует равномерно-распределенная нагрузка только с одной стороны - со стороны нагревательной плиты.
При склеивании пакета шпона присутствуют три вида нагрузок: сжатие пакета шпона - участок 2; изгиб шпона - участок 3; сдвиг - по границе между участками 2 и 3. Наряду с деформациями сжатия при склеивании рельефной фанеры возникают деформации изгиба. На участке 3 на шпон действует давление только со стороны верхней нагревательной плиты. Древесина не деформируется и толщина шпона в процессе склеивания не изменяется. На участке 2 в процессе склеивания возникают упругие и остаточные деформации пакета. По мере прогревания пакета величина упругой деформации снижается, а остаточной увеличивается. Под действием давления и температуры толщина каждого листа шпона уменьшается от начального значения h до конечного hK. на величину Ah. = h - hK. После снятия давления на пакет величина полной деформации снижается за счет деформации восстановления, которая включает упругую и высокоэластическую деформации древесного материала. Высокоэластическая деформация не исчезает после снятия нагрузки.
По мере охлаждения и испарения влаги из пакета целлюлозный скелет затвердевает и восстановление прекращается. Рассмотрим взаимодействие листов шпона в процессе прессования, приведенное на рисунке 2. Листы шпона рассматриваем как балки, установленные на опорах с расстоянием, равным расстоянию между выступами пресс-формы - L. Первый верхний лист пакета, соприкасающийся с верхней плоской плитой пресса 1, испытывает равномерную нагрузку по всей поверхности листа и поэтому не изгибается.
Под действием давления и температуры толщина первого верхнего листа шпона уменьшилась величину Ah. = ho - hK, что равноценно действию на второй
лист нагрузки Р. А ДИ по сути является величиной прогиба Ъ2 второго листа под действием нагрузки Р.
-С
11^1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 I
Т
-с <
Т 1 п
"Ч.
х
N.
-Ук
2
3
Ш í
2
Рисунок 1 - Схема деформирования шпона в процессе прессования
1 - Действие со стороны нагревательной плиты пресса; 2 - действие со стороны выступов пресс-формы; 3 - одностороннее действие со стороны нагревательной плиты
1
2
Р
Рисунок 2 - Схема взаимодействия двух верхних листов при склеивании
1 - Первый верхний лист пакета, соприкасающийся с верхней плоской плитой пресса; 2 -второй лист.
Учитывая, что (ДИ1 = ДИ2 = ДИ3 = ДИ = ДИ5 ) получаем следующие величины прогиба для каждого листа. Величина прогиба третьего листа fз складывается из величины прогиба второго листа £2 и величины ДИ т.е.
£2 = ДИ . (1)
Ъъ = 2ДИ. (2)
Ъ = 3ДИ; (3)
Ъ = 4ДИ (4)
Схема деформирования пакета шпона между выступами пресс-формы (рисунок 2) совпадает со схемой испытания образцов при определении модуля упругости при статическом изгибе (рисунок 3). Модуль упругости при статическом изгибе определяют Е, МПа по формуле
Е = 3Б Ь3/(64Ь И3 Ъ), (5)
1
где Б- нагрузка, приложенная к образцу, Н; Ь- расстояние между опорами, м; Ь и Ъ- соответственно ширина и высота образца, м; Г- величина прогиба, м.
Зная модуль упругости при статическом изгибе, можно найти величину силы Б, при которой величина прогиба будет Г
Б = 64Е Ь Ъ3 Г /(3Ь3). (6)
Р
f - / -
......- Ь/2 ^_____— -} Ь/2 У 1
Ь
Рисунок 3 - Схема испытания образцов при определении модуля упругости при статическом изгибе
Первый верхний лист, соприкасающийся верхней нагревательной плитой, не имеет прогиба и поэтому не испытывает растягивающих нагрузок т.е. Р1 = 0. Сила действия первого листа на второй, вызывающая прогиб второго листа, равна силе, прижимающей второй лист к первому.
Учитывая зависимости 1...4 и 6, сила, которая второй лист прижимает к первому листу Б 2, Н, составит
Б 2 = 64Е Ь Ъ3 АЪ /(3Ь3). (7)
Сила, Б3, Н, прижимающая третий лист ко второму листу
Б 3 = 64Е Ь Ъ3 2АЪ /(3Ь3). (8)
Сила, Б4, Н, прижимающая четвертый лист к третьему листу
Б 4 = 64Е Ь Ъ3 3 АЪ /(3Ь3). Сила, Б 5, Н, прижимающая пятый лист к четвертому листу
Б 5 = 64Е Ь Ъ3 4АЪ /(3Ь3). (10)
Учитывая, что величина давления Р, действующая на листы шпона равна отношению силы на площадь т.е. Р = Б /(Ь -Ь) можно найти величину давления, которое оказывает каждый последующий лист на предыдущий. Давление, Р2, Н, создаваемое вторым листом на первый лист
Р 2 = 64 Е Ъ3 АЪ /(3Ь4). (11)
Давление, Р3, Н, создаваемое третьим листом на второй лист
Р 3 = 128 Е Ъ3 АЪ /(3Ь4). (12)
Давление, Р4, Н, создаваемое четвертым листом на третий лист
Р 4 = 64Е Ъ3 АЪ /(Ь4). (13)
Давление, Р5, Н, создаваемое пятым листом на четвертый лист
Р 5 = 256 Е Ъ3 АЪ /(3Ь4). (14)
Как видно из зависимостей 11 - 14 с увеличением толщины шпона и изменением толщины шпона АЪ давление последующего листа на предыдущий лист увеличивается. А с увеличением расстояния между
опорами Ь давление снижается. Наименьшим давлением является давление второго листа на первый.
Определим давление последующих листов на предыдущие при склеивании пятислойного пакета при толщине листов шпона 2 мм. Расстояние между выступами пресс-формы - 130 мм. Для определения ДИ склеенный образец был распилен на две части. В упрессованной и неупрессованной зонах была измерена толщина каждого листа. Установлено что величина ДИ составляет 0,32 мм. Для березы модуль упругости при статическом изгибе по данным [1] составит 15,7-109Па. Для данных условий давление, которое создает второй лист на первый лист Р2=0,003 МПа. Давление, которое создает третий лист на второй лист Р3=0,006 МПа. Давление, которое создает четвертый лист на третий лист Р4 = 0,009 МПа. Давление, которое создает пятый лист на четвертый лист Р 5 = 0,015 МПа. Величины этого давления явно недостаточно для склеивания листов между собой. Наименьшим давлением является давление второго листа на первый.
Определим наибольшее расстояние между выступами пресс-формы, чтобы было обеспечено минимально-допустимое давление Ртт=0,1 МПа второго листа на первый. Используя зависимость 11 можно определить расстояние между выступами пресс-формы
L = 4
\
64 Eh 3Ah
min
Минимальное давление для обеспечения контакта между склеиваемыми поверхностями должно быть не менее Р min = 0,1 МПа. При толщине шпона 2 мм, модуле упругости Е=15,7-109 Па и Ah = 0,32 мм расстояние между выступами пресс-формы должно быть не более L = 54 мм.
Таким образом, установлено следующее:
- при склеивании рельефной фанеры пакет шпона одновременно испытывает три вида деформаций - сжатие, сдвиг и изгиб из-за чего в некоторых случаях наблюдается расслоение;
- зависимость 15 позволяет определить расстояние между выступами пресс-формы, при которых устраняется расслоение в процессе склеивания рельефной фанеры.
Литература
1. Уголев Б.Н. Древесиноведение с основами лесного товароведения: Учебник для вузов. - 2-е изд., перераб. и доп./ Б.Н. Уголев- М.: Лесн. пром-сть, 1986. - 368 с.
