Виробництво гнутих і гнутоклеєних деталей
Загальні відомості про гнуття
Технологічний процес гнуття брускових деталей
Гнуття деревини з одночасним склеюванням
Загальні відомості про гнуття
В конструкціях сучасних меблів трапляються криволінійні деталі і вузли різних форм. Ці деталі виготовляють випилюванням криволінійних заготовок на стрічкопилкових верстатах, наданням прямолінійним брускам вигнутої форми шляхом згинання їх на шаблонах та гнуттям шпону з одночасним склеюванням.
Технологічний процес випилювання криволінійних деталей досить простий і не вимагає спеціального обладнання. Проте при випилюванні частина волокон перерізується, що значно ослаблює міцність деталей, а також погіршує процеси обробки й опорядження, особливо на торцях і на півторцях.
Технологічний процес гнуття значно складніший і потребує спеціального устаткування. Проте при гнутті не тільки зберігається, а й підвищується міцність деталей. Весь процес обробки гнутих деталей такий же, як і прямолінійних.
При згинанні брускових деталей волокна, розміщені ближче до зовнішньої частини бруска, розтягуються і стають довшими, а волокна, розміщені ближче до внутрішнього боку, стискуються в поздовжньому напрямку — маємо усадку. На межі між розтягнутими волокнами проходить нейтральний шар, волокна якого не піддаються ні розтягуванню, ні стискуванню. Деформації розтягу і стиску залежать від товщини бруска і радіуса згину.
Якщо взяти брусок прямокутного перерізу, що вигнутий по дузі
кола, в якому деформації прямо пропорційні напруженням, а нейтральний шар знаходиться точно по середині бруска, то його довжина залишиться незмінною (Рис. 1). Це можна визначити за такою формулою:
l0 = πr
,
де l0 — початкова довжина бруска, мм; r — радіус згину; φ — кут згину, град.
Зовнішній розтягнутий шар здовжується на величину Δl0, а загальна довжина розтягнутої частини бруска дорівнює
де h — товщина бруска, мм.
Вираховуючи з цього рівняння попереднє, дістанемо абсолютне видовження:
Відносне видовження дорівнюватиме
тобто відносне видовження при згинанні визначається відношенням ½ товщини бруска h до радіуса згину r.
Відносне стискування при згинанні можна визначити таким же розрахунком.
Рис. 1. Схема згину бруска та його деформації
Однак ці відношення дійсні для матеріалів, в яких опори розтягування і стискування однакові. Якщо опір матеріалу розтягуванню буде більшим, ніж стискуванню, то нейтральна лінія при згинанні зміщуватиметься до опуклого боку. І навпаки, при більшому опорі матеріалу стискуванню нейтральна лінія зміщуватиметься до увігнутого боку, що й спостерігається в деревині.
Бездефектне згинання будь-якого тіла можливе тільки до межі, поки відносне видовження розтягнутих або відносне стискування стиснутих шарів не перевищить граничних значень для даного матеріалу, в противному разі деревина зламається.
В деревині руйнування відбувається здебільшого від розривання зовнішніх, розтягнутих шарів. Це пояснюється тим, що можлива деформація розтягу деревини дуже мала (1—2 %), тоді як межа деформації стиску досягає 15—25 %. Для підвищення здатності деревини до гнуття застосовують гідротермічну обробку, а для запобігання розриву волокон на опуклому боці — різноманітні шаблони.
При гнутті з малим радіусом кривизни на всю довжину деталі з зовнішнього, опуклого боку, накладають спеціальну стальну шину 0,2—2,5 мм завтовшки і разом з нею вигинають деталь. Накладання шини потрібне для зміщення нейтральної осі з боку шини для запобігання розриву волокон зовнішнього боку заготовки. В цьому випадку зона розтягнутих волокон зменшується, а зона стиснутих збільшується, і нейтральна лінія може вийти в бік розтягнутих волокон за межі бруска, який піддаватиметься тільки деформації стиску.
Допустимі відношення 
(товщина бруска до радіуса згину) коливаються в межах 
.
I.I. Леонтьев дає для деяких порід ряд значень , допустимих для гарячого гнуття з шиною:
Наприклад, для гнуття царги стільця при r = 200 мм, h — 40 мм відношення =
. Це означає, що можна гнути тільки дубові і букові деталі.
Технологічний процес гнуття брускових деталей
Весь технологічний процес гнуття масивних брусків поділяється на такі стадії: механічну обробку, гідротермічну обробку, гнуття і сушіння гнутих заготовок.
Механічна обробка деревини перед гнуттям здійснюється аналогічно виготовленню чорнових меблевих заготовок, тобто розкрою дощок на заготовки. При цьому тільки слід врахувати, що в заготовках для гнуття не допускаються перерізані волокна, косошарість, а також сучки, в тому числі й ті, які зрослися з деревиною. Якщо заготовки випиляні не точно, то перед гнуттям їх слід стругати, хоч це призводить до збільшення припусків і Ъбсягу робіт.
Якщо в деревині є сучки, то при гнутті деталей з одночасним пресуванням потрібен додатковий припуск на упресовування впоперек волокон: для сосни і ялини 30—35 %, для піхти 50, для модрини 20 і для берези 25 % порівняно з початковими розмірами заготовок.
Гідротермічна обробка деревини здійснюється для того, щоб надати деревині пластичності. Це дасть змогу без руйнування змінити форму деталі під дією зовнішніх сил і зберегти ЇЇ після припинення дії цих сил.
Найкращої пластичності досягає деревина внаслідок підігрівання її до температури 70 .80 °С при вологості, близькій до точки насичення волокна (25—30 %). Це пояснюється тим, що частина речовин, які входять до складу клітин, переходить у колоїдний розчин, завдяки чому підвищується здатність деревини до деформування.
Гідротермічна обробка деревини здійснюється проварюванням у гарячій воді або пропарюванням. Нагрівання деревини способом проварювання призводить до нерівномірного зволоження і прогрівання, внаслідок чого при гнутті виникає розшарування деревини. Тому на виробництвах ширше застосовують пропарювання, бо воно сприяє підвищенню властивостей стиску і розтягу деревини (розтягується до 2, а стискується до 25 %).
Для пропарювання застосовують металеві камери циліндричної форми або бетонні пропарювальні камери (Рис. 2), в яких можна створити атмосферу насиченої пари низького тиску (0,02—0,05 МПа), що відповідає температурі 102 . 105 °С. Тривалість пропарювання деревини залежить від породи деревини, розмірів деталей в поперечному перерізі, початкової вологості і температури деревини, тиску пари в пропарювальному котлі.
Рис. 2. Поздовжній розріз пропарювальної камери:
1 — камери, 2 — кришки камер, 3 — мурована стінка камери, 4 — колектор пари, 5 — паровпускна труба, 6 — випускна труба
Гнуття брускових деталей. Для гнуття брусків застосовують спеціальне устаткування двох типів: верстати з холодними формами (Рис. 3) і верстати з гарячими формами (гнутарно-сушильні) (Рис. 4).
На верстатах зхолодними формами знімний шаблон з прикріпленою до нього шиною надівається на вертикальний вал, якому надає руху електродвигун. Вільний кінець шини закріплюється. Підготовлений до гнуття брусок кладуть між шаблоном і шиною і закріплюють спеціальним рухомим упором. Після цього включають електродвигун, який повертає вал разом з шаблоном із швидкістю 50—60 град/с, згинаючи брусок разом з шиною. Щоб не допустити тріщин, розривів і складок, брусок у місці згину притискують спеціальним роликом силою 4—5 МПа на 10 мм ширини бруска. Процес гнуття закінчується кріпленням заднього кінця бруска разом з шиною до шаблона за допомогою скоби або іншого пристрою. Шаблон з вигнутим бруском і шиною знімавтьея з верстата і подається в сушарку, а на вертикальний вал верстата надівають новий шаблон, і процес гнуття повторюється.
[1] 2
завантажити реферат
