Интенсивная технология получения клееной древесины повышенной прочности

ДЕРЕВООБРАБОТКА

от режущей кромки, что обусловлено влиянием сил трения на площадке контакта стружки с поверхностью резца. С увеличением подачи и глубины резания длина площадки контакта стружки с передней поверхностью возрастает и мощность теплового потока на единице площади уменьшается, что вызывает снижение температуры. Теплота деформации стружки вследствие низкой теплопроводности ЦСП практически полностью остается в стружке и не оказывает влияния на распределение температуры на поверхности резца. При увеличении скорости резания возрастет механическая работа, затраченная на срезание слоя обрабатываемого материала, что приводит к увеличению мощности теплового источника и увеличению температуры на передней поверхности резца.

Основным источником теплоты на задней поверхности резца является трение его контактной поверхности с обрабатываемым материалом. При этом длина площадки контакта зависит как от механических свойств материала, так и от радиуса округления режущей кромки, определяющего остроту режущего инструмента. В связи с тем, что уровень сил трения на задней поверхности резца достаточно высок вследствие действия упругого восстановления материала на площадке контакта, а длина площадки почти на порядок меньше по сравнению с передней поверхностью, на ней возникает интенсивный тепловой поток. При увеличении подачи и глубины резания температура на задней поверхности уменьшается за счет перераспределения тепловых потоков между передней и задней поверхностями резца.

Уровень температур на задней поверхности несколько выше по сравнению с передней, а диапазон изменения температуры ниже, что объясняется влиянием инерционности процесса перераспределения тепловых потоков.

Увеличение скорости резания приводит к значительному росту температуры на задней поверхности, что является следствием повышения как мощности теплового источника, так и температуры на передней поверхности резца, результатом которой является снижение оттока тепла со стороны задней поверхности. Температура на задней поверхности зависит от скорости резания в большей степени, чем на передней.

Выводы

1. Уровень температуры на контактных площадках резца существенным образом зависит от режимов резания, что необходимо учитывать при их выборе для инструментальных материалов с разными теплофизическими свойствами.

2. Главное влияние на износостойкость резца оказывают не столько абсолютные значения температуры в поверхностных слоях резца, сколько градиент температур, который определяет развитие того или иного механизма изнашивания инструментального материала.

Библиографический список

1. Абразумов, В.В. Моделирование процесса резания древесных композитов на минеральных вяжущих / В.В. Абразумов, В.Д. Котенко // Вестн. Моск. гос. ун-та леса

- Лесной вестник. - 2005. - № 6(42). - С. 58-62.

2. Резников, А.В. Теплофизика резания / А.В. Резников.

- М.: Машиностроение, 1969. - 288 с.

3. Квачадзе, Т.Д. Оптимизация процесса фрезерования цементностружечных плит / Т.Д. Квачадзе. - М., 1991.

ИНТЕНСИВНАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ КЛЕЕНОЙ ДРЕВЕСИНЫ ПОВЫШЕННОЙ ПРОЧНОСТИ

В.М. ПОПОВ, проф. каф. электротехники, теплотехники и гидравлики ВГЛТА, д-р техн. наук, А.В. ИВАНОВ, асп. каф. электротехники, теплотехники и гидравлики ВГЛТА

В современной деревообрабатывающей промышленности значительный удельный вес готовой продукции составляют изделия из клееной древесины. Производство фанеры, древесностружечных плит, мебели, несущих строительных конструкций трудно представить без использования клеев. Известно, что основным критерием качества клееных изделий из древесины является прочность клеевых соединений [1]. В целях повышения прочности склеек из древесины посто-

янно совершенствуется технология склеивания, разрабатываются новые модификации клеевых композиций. Однако указанные мероприятия во многих случаях практически исчерпали потенциальные возможности. Поэтому у производственников вызывают большой интерес предложения по применению в процессе склеивания интенсивных технологий.

Ранее проведенные исследования структуры и свойств термореактопластов, к которым

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 4/2007

89

ДЕРЕВООБРАБОТКА

относится большинство клеев, показали, что под воздействием магнитного поля в процессе их отверждения наблюдается образование ориентированного и однородного структурного состояния полимеров [2]. При этом разрывная прочность обработанных в постоянном магнитном поле образцов из композиции смолы ЭД-5 и 10 % по массе полиэтиленполиамина повышалась с 2,3 кгс/мм2 до 4,1 кгс/мм2. Отсюда можно ожидать при воздействии магнитным полем повышения прочности клеевых соединений древесины.

Для реализации предлагаемого технологического приема получения клеевых соединений древесных материалов повышенной прочности создан специальный стенд, принципиальная схема которого представлена на рис. 1.

Основным элементом стенда является электромагнитный индуктор. Магнитное ярмо смонтировано из двух подвижных башмаков, что позволяет изменять расстояние между полюсами электромагнита.

Рис. 1. Схема установки для обработки в магнитном поле образцов из ТПМ: 1- обмотка электромагнита; 2 - башмаки электромагнита; 3 - нагревательное устройство с образцом; 4 - ярмо; 5 - блок питания; 6 - потенциометр; 7 - источник питания нагревательного устройства; 8 - пульсатор

Рис. 2. Зависимость предела прочности при скалывании от напряженности постоянного магнитного поля для клеевых прослоек из клеев КФЖ (1) и ПВА (2), 3 - клей КФЖ , обработка в пульсирующем поле с частотой 1 гц

Намагничивающие катушки соединены между собой последовательно. Электромагнит подключен к специальному блоку питания, от которого на обмотку катушки подается ток силой до 12 А. Напряженность магнитного поля Н регулируется величиной тока или расстоянием между полюсами электромагнита. Стенд предварительно подвергался тарировке по зависимости напряженности магнитного поля от силы тока при изменении межполюсного расстояния. Проводились также испытания на однородность магнитного поля в межполюсном пространстве в горизонтальной и вертикальной плоскостях. Стенд позволяет создавать постоянное и пульсирующее магнитное поле напряженностью до 40 • 104 А/м.

В качестве исследуемых объектов применялись стандартные образцы для испытаний предела прочности на скалывание, т. На склеиваемые поверхности образцов из высушенных дубовых заготовок наносились слои клея марок КФЖ (кар-бамидоформальдигидный жизнеспособный) или ПВА (поливинилацетатный). Затем склеиваемые поверхности соединялись и образец помещался в нагревательную камеру, расположенную между полюсами электромагнита в положении, когда магнитные линии располагаются по нормали к поверхности склеивания. Нагревательный элемент камеры представляет собой набор фторопластовых пластин с ячейкой под образец и навитой на них нихромовой спиралью. Температурный режим отверждения клеевой прослойки образца в процессе воздействия магнитным полем регулировался и контролировался двумя хромель-копелевыми термопарами через потенциометр от регулируемого источника питания. Обработка в магнитном поле при температуре 60-70 °С осуществлялась в течение 20-30 мин. В процессе испытаний изменялась напряженность магнитного поля.

Обработанные в магнитном поле образцы в дальнейшем подвергаются плавному охлаждению и выдержке в течение двух суток. После этого они испытываются на предел прочности при скалывании с помощью разрывной машины согласно стандартной методике испытаний.

Наличие пульсатора позволяет проводить обработку образцов в пульсирующем магнитном поле. Как показал анализ клеевой прослойки разорванных образцов, имеет место в основном когезионное разрушение клеевого соединения.

Результаты проведенных исследований представлены в виде зависимостей предела про-

90

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 4/2007