Деформации в рельефной фанере

ДЕФОРМАЦИИ В РЕЛЬЕФНОЙ ФАНЕРЕ

Лукаш А.А.

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 .

Ъъ = 2ДИ.

Ъ = 3ДИ;

Ъ = 4ДИ

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/

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 /

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 /

Сила, Б3, Н, прижимающая третий лист ко второму листу

Б 3 = 64Е Ь Ъ3 2АЪ /

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 /

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 /

Давление, Р3, Н, создаваемое третьим листом на второй лист

Р 3 = 128 Е Ъ3 АЪ /

Давление, Р4, Н, создаваемое четвертым листом на третий лист

Р 4 = 64Е Ъ3 АЪ /

Давление, Р5, Н, создаваемое пятым листом на четвертый лист

Р 5 = 256 Е Ъ3 АЪ /

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.