Портал, Анализ на производствения процес на слепени греди
Анализ на производствения процес на ламиниран фурнир
Оформянето на слепен ламиниран дървен материал е сложен, продължителен и многоетапен процес. Естествено, колкото повече технологични операции трябва да бъдат извършени за производството на крайния продукт, толкова по-висока е неговата добавена стойност. Високата добавена стойност е рентабилността на производството. Заедно с това е необходимо да се вземе предвид обратната закономерност: колкото повече операции, толкова по-голяма е вероятността да се сключи брак.
Слепените масивни дървени материали се използват предимно като носещи строителни и дърводелски конструкции. При производството на слепени греди за жилищно строителство продукцията е от 20 до 30% от обема на дървения дървен материал.
Ниският обемен добив се дължи на отпадъци и загуба на дървесина по време на обработката, включително:
- до 50% - обемът на отпадъчните трупи по време на формирането на нарязан дървен материал;
- до 15–20% - обемът на дефектите в нарязания дървен материал, който трябва да бъде отрязан;
- до 4-7% - загуби за обработка по размер според сечението (рендосване) на материали преди и след линията на снаждане;
- до 6% - безвъзвратна загуба на материал за свиване;
- загуби, възникващи при подрязване на дървен материал и дървен материал по дължина; зависи от спецификацията на крайния продукт и може да бъде до 8-10%.
При бракуване само на един кубичен метър слепени конструкции реалната загуба е около 4 m3 трупи (3-4 дървета в зрялост). При такова производство на готови продукти на преден план е осигуряването на контрол на качеството на материалите и продуктите на всички етапи от технологичния процес.
Нека разгледаме подробно всеки етап, за да определим как е препоръчително да организираме и изпълняваме работа, предназначена да осигури контрол на качеството на произведения продукт.продукти.
Етап първи
На този етап производителите трябва да вземат решение за избора на суровини за производството на залепени конструкции. Много малки предприятия предпочитат използването на закупен дървен материал, без собствена дъскорезница. Чуждият опит показва жизнеспособността на подобен модел, но не винаги е възможно да се приложи в български условия. В чужбина формираният в дъскорезница дървен материал се сортира с помощта на силови и акустични агрегати за определяне на физико-механичните им свойства, което е предпоставка за използването им в производството на носещи слепени конструкции. Извършването на такова сортиране позволява не само да се гарантират якостните свойства, но и да се спести дървен материал. Според резултатите от него се определя местоположението на дефектите в структурата на дървесината, които влияят на качеството и трябва да бъдат отстранени (изрязани). Трябва също да се отбележи, че за производството на слепени конструкции е препоръчително да се използва радиален и полурадиален нарязан дървен материал, чийто голям добив е възможен само при прилагане на специални схеми за рязане на трупи, което не винаги е от полза за производителя на дървен материал.
Разкроявайки дървени трупи, производителите на лепен ламиниран дървен материал имат възможност да режат дървен материал от различни зони на трупи – такива, при които дървесината има необходимите свойства, чийто приоритет се определя в зависимост от вида на използваното свързващо вещество и предназначението на слепените елементи. Това намалява загубата на дървесина за бракуване на дървен материал със свойства, които не отговарят на изискванията на технологията.
Производителите на слепен ламиниран дървен материал, които не осигуряват производството със собствен дървен материал, а го купуват, са принудени да организират площадка за сортиране на дървен материал по качество инаклона на дървесните влакна. По правило създаването на такъв сайт се предвижда на етапа на проектиране на предприятието.
Етап втори
Следващата операция, по време на която се формират повечето експлоатационни свойства на бъдещите залепени конструкции, е сушенето на дървен материал.
Много производители на слепени дървени конструкции, в опит да увеличат производството, не искат да използват меки режими за приготвяне на качествена дървесина, тъй като това увеличава времето за сушене.
Има мнение, че лепеният ламиниран дървен материал не е подложен на деформация, но това е вярно само ако сушенето се извършва в мек режим и след това дървеният материал се кондиционира за изравняване на влагата и вътрешните напрежения, както и ако ламелите в дървения материал са правилно сглобени.
Съвременните лепила са в състояние да залепят дърво със съдържание на влага до 15%, но тяхното използване не гарантира целостта на лепилната връзка и стабилността на формата на продукта, ако технологията на сушене е нарушена и последващото отпускане на напреженията, които възникват в дървото.
Трети етап
На този етап от производството повърхностите на ламелите се подготвят за залепване.
Известно е, че повърхността на дървесината постепенно „остарява“ и губи способността си да се слепва (намалява броят на свободните радикали, които могат да взаимодействат с лепилото), така че производството трябва да бъде организирано по такъв начин, че не по-късно от половин смяна (3-4 часа) ламели, обработени по размер по секция на рендосващи (надлъжно фрезови) машини, да пристигнат на мястото за залепване.
„Стареенето“ на дървесината е придружено от повишаване на купчината и влошаване на омокряемостта на повърхността с лепило, което води до увеличаване на консумацията на лепило при нанасяне с валяци или четка. В резултат на това несамо адхезивната способност на дървото намалява, но дебелината на адхезивния слой също се увеличава, което също влияе негативно върху здравината на лепилната фуга.
Увеличаването на дебелината на лепилната фуга може да бъде причинено и от кинематични неравности на повърхността на ламелите, които възникват по време на тяхната обработка.
Височината (h) и дължината (l) на вълната се определят по формулите (1), където h е височината на вълната, mm; l е дължината на вълната, mm; R е радиусът на режещия ръб на цилиндричния режещ диск, mm, и (2), където U е скоростта на подаване, m/min; n - скорост на шпиндела, min-1; z е броят на ножовете, бр.
Според компанията Leitz [2], за да се постигне баланс между качеството на повърхностната обработка на ламелите и рационалния режим на работа на режещия инструмент, е необходимо да се осигури кинематична дължина на вълната 1,3–1,7 mm (фиг. 3). При производствени условия обосновката на необходимите параметри на работа на оборудването може да се определи експериментално въз основа на свойствата на обработените дървесни видове и инструменти.
Дължината и височината на кинематичните неравности зависят от вида и степента на затъпяване на режещия инструмент, както и от подаването и скоростта на рязане.
В допълнение към увеличаването на дебелината на лепилната фуга поради образуването на кухини поради кинематични вълни между залепваните повърхности, параметрите на работа на оборудването се променят, което също има отрицателно въздействие върху качеството на работата му и съответно върху качеството на подготовка на повърхностите за залепване.
Четвърти етап
На този етап се извършва формирането на залепени греди. Доста често срещана грешка в съвременните предприятия: при сглобяването на ламелите в дървен материал се обръща много малко внимание на ориентацията на ламелите спрямо посоката на дървесните влакна.
Ламелите обикновено се сортират визуалносамо по отношение на качеството, без да се взема предвид мястото на тяхното изрязване от трупа, въпреки че стабилността на размерите на гредата при работни условия се осигурява именно поради различната посока на дървесните влакна в съседните слоеве, което е необходимо за намаляване на влиянието на анизотропията на дървесината.
Дизайнът на гредата в напречното сечение трябва да отговаря на правилата за симетрия и да се състои от нечетен брой ламели, за да се намалят напреженията, възникващи по време на втвърдяването на свързващото вещество и в резултат на свиване и подуване (такива напрежения могат да възникнат и по време на работа на греда, работеща при огъване).
Когато в процеса на производство на греда се използват четен брой ламели, максималните напрежения на срязване падат върху лепилната фуга, която като правило работи на раздробяване по-лошо от масивната дървесина.
При полагането на ламелите е необходимо да се гарантира, че те са сглобени по такъв начин, че сърцевините, ориентирани с сърцевината навън, да не се използват като челни дъски.
Под въздействието на промените в температурата и влажността на външната среда и вътрешните напрежения на дървото в ламелите (особено с дебелина над 33 mm) може да се получи отлепване и изпадане на сърцевината от дървения материал по време на експлоатацията му.
В съответствие с ГОСТ 20850-84 „Ламинирани дървени конструкции. Общи спецификации”, дебелината на залепващите слоеве в залепваните елементи трябва да бъде 20 ± 1 mm и 33 ± 1 mm, въз основа на което производителите приемат толеранс на размерите от 2 mm - дори при производство на ламели с нестандартна дебелина и ширина.
Лепенето на ламели с различна дебелина, които формално са в допустимото поле на дебелината, е доста трудно, тъй като за да се осигури необходимата здравина на лепилната връзка, е необходимо да се осигури контакт между залепваните повърхности, което, като се има предвид големият бройламели в пресата, изисква прилагане на повишено налягане.
Освен това, поради различната дебелина на ламелите, при залепването им възникват вътрешни напрежения в дървото, причинени от неравномерно компресиране по дебелина и могат да доведат до разрушаване на лепилната фуга.
Също толкова важен момент от технологичния процес е осигуряването на постоянна ширина на нарязания дървен материал. При залепване на дървения материал по дебелина се прилага натиск върху слоевете дървен материал.
За да се оформи лъч с необходимата геометрична форма, пакетът от ламели се фиксира предварително с помощта на челни скоби, които предават натиск върху краищата на дървения материал. При залепване на ламели с различна ширина, фиксирани с челни скоби, може да се получи тяхното изместване, в резултат на което при натиск върху слоевете няма да се осигури контакт между залепваните повърхности.
Индикаторите за якост на лепилната фуга по време на раздробяване в различни части на дължината на гредата ще бъдат различни и зависят не само от физико-механичните характеристики на залепените ламели, плътността на контактните им слоеве, но и от твърдостта на греда за натиск на пресата и броя на цилиндрите, които предават налягането върху залепените детайли. Налягането на пресоване в зависимост от налягането в системата може да се определи по формулата.
Създаването на висококачествена лепилна връзка зависи не само от условията за подготовка на ламелите, но и от свързващото вещество. При подготовката и нанасянето на лепилото е необходимо да се поддържат условията на температура и влажност, посочени от производителя на лепилото в сервиза, тъй като те влияят на жизнеспособността на свързващото вещество и продължителността на отворено / затворено излагане.
При използване на многокомпонентни лепила, подготвени за нанасяне с нарушения на технологията, или в случай на тяхното нанасяне съгласнослед изтичане на срока на годност, втвърдяването може да настъпи преждевременно и то само между повърхностите за залепване - без проникване в контактните слоеве на дървото. Такива дефекти на свързване са доста трудни за разпознаване в производствена среда, без да се тества залепената греда по цялата й дължина с помощта на рентгенови лъчи или ултразвук. В този случай е невъзможно да се извършат тестове с помощта на разрушителни методи за тестване. Разрушаването на такива адхезивни конструкции, като правило, се случва по време на тяхната работа в резултат на промяна в условията на температура и влажност, което води до промяна в размерните характеристики на ламелите, които в този случай не са правилно задържани от лепилни съединения.
При залепване на детайли в преса, адхезивната връзка обикновено няма време да придобие необходимата якост, за да се постигне което е необходимо да се гарантира, че гредата се задържа след пресоване. Продължителността на експозицията се определя от вида на свързващото вещество съгласно препоръките на производителя.
Излагането се извършва на местата под краката, основното изискване за което е правотата на основата, която не позволява на гредата да се деформира под действието на собственото си тегло.
При сглобяване на къщи от деформирани залепени греди се образуват празнини.
Етап пети
Последната стъпка в производството на залепени греди е формирането на свързващи елементи.
След залепване и технологично излагане е необходимо да се извърши профилиране на гредата, за да се оформят монтажни жлебове и гребени, както и кухини, в които се поставя изолацията.
На този етап може да има спад в качеството на дървения материал поради отваряне на смолисти джобове и загуба на чепове, които са били незабелязани или неправилно идентифицирани в предишните етапи на технологичния процес.
За тяхното запечатване е препоръчително да използвате различни вложки под формата на „лодки“ или „тапи“, изработени от масивно дърво.
Разкритите дефекти могат да бъдат отстранени и при формирането на свързващи лапи и чаши, както и при подрязване на дървения материал.
Анатолий ЧУБИНСКИ, д-р техн. Sci., Prof., Александър ТАМБИ, Cand. техн. науки, доц., СПбГЛТА им. С. М. Кирова