Экспериментальные исследования изменений механических свойств древесины, прошедшей термообработку Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

УДК 674.047.3: 66.047.2.001.73

А. Р. Шайхутдинова, И. Г. Шайхиев ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ИЗМЕНЕНИЙ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ДРЕВЕСИНЫ, ПРОШЕДШЕЙ ТЕРМООБРАБОТКУ

Ключевые слова: термодревесина, резание, шероховатость, термомодифицирование.

Исследование химического состава древесины, подвергшейся термомодифицированию, доказало наличие у полученного материала повышенной стойкости к биологическим разрушениям и гниению. Также, принимая во внимание сохраняющуюся после термообработки текстуру натурального дерева, наиболее рациональной формой эксплуатации термодревесины является использование её в виде отделочного материал [1] . В связи с этим появляется необходимость исследования влияния тепловой обработки на удельную работу резания термически обработанной древесины как материала для отделки, не исследованную в работах предшественников.

Keywords: thermowood, cutting, surface roughness, thermomodification.

The study of the chemical composition of heat-treated wood proved the existence of high durability of the resulting material to biological degradation and decay. Also, taking into account the conserved wood texture after heat treatment of wood, the most rational form of exploitation is its use as a finishing material. Therefore it becomes necessary to investigate the influence of heat treatment on the specific work of cutting of heat-treated wood as a material for decoration, not explored in works ofpredecessors.

Экспериментальные исследования процесса резания термически модифицированной древесины

Целью проведения данных исследований является определение энергосиловых параметров процесса продольного и поперечного резания и качества обработки поверхности (шероховатости) термически модифицированной древесины (ТМД) сосны, берёзы, дуба.

Методика проведения эксперимента заключалась в следующем: для эксперимента были взяты образцы термодревесины размером 20х40 мм. С помощью маятникового копра определялась работа, затрачиваемая на резание термомодифицированной древесины.

Работа, затрачиваемая на резание с помощью маятникового копра, может быть выражена как разность потенциальных энергий маятника в крайней точке его отклонения при

холостом ходе и при резании A , Дж:

л = g• hx -g• hpx = g-дн = cд (1)

где в - вес маятника, Н; Нхх - высота подъёма маятника при холостом ходе, м; Нрх - высота подъёма маятника при рабочем ходе, м; ДН -разность высот, м; с - цена деления (определялась отдельной серией опытов) 0.1 Дж/мм; ДИ - отсчёт по шкале, мм.

Удельная работа резания К, Дж/см3:

^ л

к =—, (2)

Ж

где W - фактический объём разрушения (объём срезаемой стружки), см3.

Результаты экспериментальных

исследований процессов продольного и поперечного резания необработанной и термомодифицированной сосны представлены на рис. 1 - 2.

Рис. 1 - Удельная работа резания относительно толщины снимаемой стружки при углах резания 20, 30, 40 град. для древесины сосны и термососны, полученной при различных температурах - продольное резание

Рис. 2 - Удельная работа резания относительно толщины снимаемой стружки при углах резания 20, 30, 40 град. для древесины сосны и термососны, полученной при различных температурах - поперечное резание

На основании проведенных исследований можно сделать вывод о том, что с повышением температуры термомодифицирования древесины наблюдается снижение величины удельной работы резания относительно немодифицированной

древесины как для продольного резания, так и поперечного резания, что объясняется снижением прочностных свойств термодревесины.

Экспериментальные исследования параметров шероховатости термически модифицированной древесины

С целью исследования качества обработки поверхности термодревесины были проведены исследования на определение числовой характеристики величины микронеровностей шлифованной поверхности древесины различных пород, термомодифицированных при различных температурах. Размер исследуемых образцов составлял 40 х 150 х 500 мм. Шлифовка образцов производилась на шлифовальной стойке с помощью шлифовальной ленты Red Wood (Bosch) размерами шлифовального зерна 40, 60, 100, 120 мкм. Определение шероховатости поверхности термодревесины производилось профилографом после пятикратного прохождения образца через шлифовальную стойку [2].

Проведенные измерения показали, что термомодифицирование при температуре 180 иС вызывает незначительное снижение шероховатости, в то время как термомодифицирование пиломатериалов при температуре выше 180 0С ведет к значительному повышению качества обработки и снижению шероховатости более чем в 2 раза (рис. 3-4).

Rz, мкм

14f>

160 170 180 190 200 210 Т0С

Рис. 3 - Изменение параметра шероховатости Кг для поверхности термодревесины различных пород в зависимости от температуры термообработки

Рис. 4 - Изменение параметра шероховатости Кг дубовых образцов, обработанных при различных температурах

Литература

1. Хасаншин Р.Р., Сафин Р.Р., Валиев Ф.Г., Данилова Р.В. Повышение эксплуатационных характеристик композиционных материалов, созданных на основе термически модифицированной древесины.// Вестник Казанского технологического университета. Казань. -2012.- Т. 15.- № 7.- С. 64-66.

2. . Шайхутдинова А.Р., Хузеев М.В., Ахметова Д.А. Экспериментальные исследования механических свойств термомодифицированной древесины.// Вестник Казанского технологического университета. - 2012. -Т.15. - № 2.- С. 31-33.

© А. Р. Шайхутдинова - канд. техн. наук, доц. каф. Архитектура и дизайн изделий из древесины КНИТУ, [email protected]; И. Г. Шайхиев - канд. техн. наук, зав. каф. Инженерная экология КНИТУ, [email protected].

© Ä. R. Shaikhutdinova - candidate of technical Sciences, associate professor of Department «The architecture and design of wood products» KNRTU, [email protected]; I. G. Shaihiev - candidate of technical Sciences, head of Dep. "Engeneering ecology" KNRTU, [email protected].