Технология изготовления гнутых деталей из массивной древесины

Главная       Учебники - Мебель      Технология производства мебели (Бухтияров В.П)

 поиск по сайту           правообладателям

    

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

содержание   ..  10  11  12  13  14  15  16  17  18  19  20  ..

 

 

§ 15. Технология изготовления гнутых деталей из массивной древесины

Технология изготовления гнутых деталей включает в себя операции пластификации древесины, гнутья заготовок и их сушки для закрепления приданной формы.

Пластификация (гидротермическая обработка) древесины. Пластификация предназначена для увеличения эластичности массивной древесины перед обработкой гнутьем. Существуют следующие методы пластификации: пропаривание, обработка аммиаком, прогрев в поле ТВЧ, пропитка различными растворами.

Пропаривание имеет наибольшее распространение.

Перед пропаркой древесина должна быть доведена до влажности близкой к 25%. В зависимости от начальной влажности это достигается сушкой, увлажнением, кондиционированием.

Пропаривание ведется в пропарочных котлах насыщенным паром низкого давления — 0,02.. .0,05 МПа (102... 105 °С). Оптимальная конечная температура нагрева древесины на оси (в центре детали) в момент гнутья — примерно 100 °С. Время, необходимое для пропаривания, определяется по диаграмме рис. 34 на пересечении горизонтальной (температура в центре детали) и вертикальной (расстояние от поверхности до центра бруска) линий. Диаграмма построена для древесины любой породы с начальной влажностью 0,03...0,05 МПа. При начальной влажности менее 25 % время пропаривания увеличивается на 5 мин на каждый процент влажности ниже 25%. Укладка за-

готовок в пропарочной камере на прокладках толщиной 10... 12 мм в шахматном порядке с зазорами 6...8 мм сокращает время и улучшает качество обработки.

Пропарочные камеры представляют собой металлические (эмалированные, луженые или с внутренней деревянной обмуровкой) или бетонные цилиндрические сосуды диаметром 0,25...0,4 м, имеющие длину, несколько большую длины пропариваемых деталей. Выгодно иметь камеры небольших диаметров. При небольших партиях брусков реже открывается дверка и поэтому меньше случается нарушений режима.

Проваривание древесины применяется только в тех случаях, когда пропаривание по технологическим причинам затруднено. Процесс имеет следующие недостатки: после обработки наблюдается неравномерное распределение влажности по сечению заготовки; в наружные слои вводится свободная влага, что служит причиной разрывов древесины при гнутье; требуются последующие большие расходы на сушку; сроки нагрева в воде больше, чем при пропаривании.

Для проваривания применяются деревянные, бетонные и металлические луженые или эмалированные емкости. Вода в ванне должна быть чистой. Проверочная емкость обогрева-ется обычно паровым змеевиком, который укладывается на ее дно. Температура воды 90... 95 °С. Время проваривания в зависимости от размеров и влажности деталей 1 ... 2,5 ч.

Обработка аммиаком, который вступает в реакцию с гемицеллюлозами и лигнином, пластифицирует древесину, и ее можно уплотнять при сравнительно невысоком давлении без термической обработки. Обработка аммиаком ведется при любой влажности древесины. Бруски древесины помещаются в емкость с 20...25 %-ным раствором аммиака. Во время процесса поддерживается постоянный уровень концентрации аммиака. Продолжительность процесса до 6 сут.

Прогрев деталей в поле ТВЧ резко ускоряет процесс пластификации. Применение ТВЧ для придания древесине пластичности перед гнутьем — более эффективный метод, чем пропаривание, как по скорости нагрева, так и по способности заготовок принимать заданную форму при гнутье. Высокочастотный нагрев древесины позволяет применять для гнутья заготовки влажностью 10 ... 12 %, что сокращает время их сушки после гнутья.

Замена пропаривания заготовок нагревом в поле ТВЧ улучшает санитарные условия гнутарного производства, ускоряет процесс термообработки и дает возможность механизировать его, повышает культуру производства.

Высокочастотный нагрев позволяет осуществлять местный нагрев заготовки, т. е. участка, подвергающегося непосредственно гнутью, не нагревая всю заготовку. Так, промышленностью выпускаются установки для нагрева в поле ТВЧ заготовок стула (царг, нроножек и др.) перед операцией гнутья.

Принцип работы такой установки состоит в следующем. Заготовки укладываются в деревянные контейнеры, помещаются на подъемный стол и цилиндром подъема подаются к высоко-погеициальпому электроду в зону обработки в поле ТВЧ, которая создается подсоединением электрода к генератору ТВЧ с помощью высокочастотного фидера. После прогрева контейнер с заготовками опускается в исходное положение, выдерживается и подается к гнутарному станку. В рабочем цикле участвуют четыре контейнера. Установка обслуживается одним рабочим. Влажность Заготовок, укладываемых в контейнер, может иметь колебания не более ±5 %.

Пропитка древесины растворами повышает ее пластичность. Этот эффект получается при использовании растворов дубильных веществ, фенолов и альдегидов концентрацией 0,1 ... 1 %. Применяются растворы солей железных и алюминиевых квасцов, хлористого магния, хлористого кальция и др. Однако этн соли делают древесину менее прочной и более гигроскопичной. Значительное повышение пластичности дает пропитка древесины 40 %-ным водным раствором мочевины в холодных ваннах, сушка ее до воздушно-сухой влажности и гнутье при 100 C.

 

Этим способом можно достигнуть малых радиусов гнутья. У обработанной древесины сохраняется прочность, увеличивается твердость, но снижается водо- и температуростойкость. При температуре 60...70°С она начинает размягчаться и теряет заданную форму. Для повышения водостойкости и температуры пластификации применяется пропитка щелочным раствором мочевины и формальдегида. Перед пропиткой в этот раствор вводят уксусную кислоту. После пропитки древесину нагревают до 100°С и подвергают гнутью. Смола переходит в неплавкое и нерастворимое состояние, и древесина при нагреве до 150 °С не размягчается.

Гнутье заготовок. Процесс гнутья древесины после пластификации сопровождается сжатием (усадкой) внутренних волокон и растяжением наружных волокон древесины относительно нейтральной оси, в которой волокна не будут испытывать указанных напряжений. В плоскости нейтрального слоя создаются скалывающие напряжения. В данном случае наиболее опасны растягивающие напряжения, так как пластифицированная древесина выдерживает незначительное удлинение (около 2 %) и при неточном совпадении расположения волокон с направлением растягивающих усилий волокна откалываются. Величина деформаций растяжения и сжатия зависит от толщины бруска h и радиуса изгиба R.
Иначе говоря, относительное удлинение волокон пропорционально их расстоянию от нейтрального слоя, т. е. прямо пропорционально высоте сечения бруса и обратно пропорционально радиусу изгиба.

Очевидно, что чем толще изгибаемый брусок и чем меньше радиус изгиба, тем больше будет удлинение в наружной выпуклой зоне бруска. Так как без разрушения нельзя превзойти определенной величины этого удлинения (1,5...2 %), гнутье можно производить только при определенном отношении h/R, где h — толщина изгибаемого бруса, R — радиус изгиба.

 

 

Для изготовления гнутых деталей применяется в основном древесина бука, дуба, ясеня, клена, березы, сосны, ели, пихты, лиственницы.

В заготовках для гнутья не допускается перерезание волокон или наклон волокон более 10°. Наличие сучков, в том числе здоровых, сросшихся с древесиной, ограничивается в зависимости от технологии гнутья. Заготовки должны иметь точные размеры и быть строгаными или иметь чистую поверхность после распиловки.

Процесс гнутья массивной древесины выполняется холодным способом, горячим, в станках с обогревом, с одновременным прессованием.

Станком с холодными формами является гнутарный станок для гнутья на замкнутый контур с навертыванием предварительно гидротермически обработанной заготовки на вращающийся шаблон. Схема станка показана на рис. 36. Съемный шаблон 7 с закрепленной на нем стальной шиной 3 приводится во вращение валом 1. В каретке 5, перемещаемой по направляющим 4, закрепляется второй конец шины 3 и конец изгибаемого бруска 6. Брусок проходит между шаблоном 7, шиной 3 и прижимается роликом 2. Во время работы электродвигатель через редуктор 8 поворачивает вал 1 со скоростью 50... 60° в секунду. По окончании процесса гнутья бруска по контуру его задний конец вместе с шиной крепится к шаблону. Шаблон с изогнутым бруском и шиной снимается со станка, а па вал станка надевается новый шаблон. Станок применяется для изготовления царг и проножек замкнутого (реже незамкнутого) контура. На рис. 37 дана схема организации рабочего места работающего по этому принципу станка.

Гнутарно-сушильные гидравлические прессы с обогревом могут быть одно- и двусторонние. Гнутарно-сушильпый гидравлический пресс с двусторонним обогревом заготовок плитами-шаблонами весьма распространен. В пролеты пресса укладываются заготовки с натянутыми шинами, зажимаются и подсушиваются до 12... 15 %-ной влажности. Во внутреннюю часть плит подается пар давлением 0,05... 0,07 МПа для обогрева плит. При гнутье задних ножек с большим радиусом изгиба в обогреваемом прессе целесообразно применять заготовки влажностью 10. ..15%. В этом случае они пропариваются 22.. .45 мин и выдерживаются в прессе 70.. .85 мин до конечной влажности 10 ±2 %.

Сушка заготовок после гнутья. Сушка необходима для стабилизации формы гнутых заготовок. После гнутья в станках с холодными формами заготовки вместе с шаблонами и шинами в зафиксированном изогнутом состоянии укладываются па вагонетки в таком порядке, чтобы при существующем способе циркуляции они равномерно омывались агентом сушки, и

закатываются в сушильные камеры для стабилизации формы заготовок и доведения их до конечной влажности, требуемой но технологическому процессу (8± ±2%).

В станках с обогреваемыми формами для ускорения оборачиваемости оборудования заготовки выдерживаются только до влажности, при которой стабилизируется их форма (ниже 15%). Досушивание до требуемой конечной влажности ведется в сушильных камерах после распрессовки и укладки заготовок на вагонетку.

После технологической выдержки заготовки направляют на механическую обработку, которая принципиально ие отличается от обработки прямолинейных заготовок.

Гнутые детали должны сохранять приданную им форму. Отклонение от заданной стрелы прогиба не должно превышать ±3 мм. На поверхности деталей не должно быть трещин, от-щепов н поперечных складок.