Технология спец.видов древесн. продукции / Лекция 6

Лекция № 6

5. Технология изготовления клееного бруса

Применение клеёного бруса (КБ) обусловлено рядом преимуществ над цельной древесиной. Они заключаются в следующем:

• возможность формирования заготовок любых размеров с заданными потребительскими свойствами;

• простота обеспечения требуемого качества заготовок;

• увеличение полезного выхода древесины за счёт вырезки дефектов из дощечек меньшего сечения.

Клеёный брус может использоваться при изготовлении столярно-строительных изделий (оконных и дверных блоков), мебели, спортивного инвентаря и др. изделий.

Наибольшее применение КБ находит в изготовлении оконных и дверных блоков. Для изготовления устойчивых к короблению деревянных окон и коробки дверей соответствующие детали должны изготовляться из КБ, число слоёв должно быть не менее трёх. Во всех склеиваемых слоях не должно быть никаких дефектов (даже здоровых сучков). В этом случае в качестве древесных пород наиболее часто используются сосна, дуб, лиственница. При программе изготовления 500 м² окон требуется 25 … 30 м³ клееного бруса. Каждый слой клееного бруса называется ламелью. Сосновые заготовки для ламелей должны иметь влажность 12 ±1 %. Для получения бездефектных ламелей из сухих заготовок вырезаются следующие дефекты: сердцевина, все виды гнилей, заболонные и грибные окраски, пятна и полосы, червоточина, смоляные кармашки, сучки и трещины.

Заготовки ламелей должны быть радиального и полурадиального распила с наклоном годичных колец к пласти под углом 45…90 °. Допускается использование ламелей из дощечек тангенциального распила в качестве среднего слоя оконного бруса.

Рассмотрим последовательность технологических операций изготовления КБ из обрезных пиломатериалов (без учёта предварительной операции сушки пиломатериалов).

1. Черновое фрезерование пиломатериалов с четырёх сторон для выявления дефектов пиломатериалов (рейсмусовые станки СР6-32, СР8-2, DSNA-42 (Италия), DSNA-63 (Италия)).

2. Поперечный раскрой пиломатериалов с целью удаления дефектов на отрезки различной длины (не короче 200 мм) (круглопильные станки Ц6-2, DMLK-30 (Италия)). На этой операции могут использоваться линии оптимизации для поперечного раскроя пиломатериалов (Р40-450, Р50-450, Optikut S100, Optikut S200).

3. Торцевание отрезков, нарезание шипов, нанесение клея на шипы, сращивание по длине в бесконечный брусок (линии сращивания пиломатериалов по длине ПС-1000+ПС-3, FC-10+PK-3 (Италия), LGP-2SA (Италия), LSP-200 (Италия), Ultra (Германия), Profijoint (Германия)).

4. Раскрой бесконечного бруска на заготовки заданной длины (круглопильные станки Ц6-2, DMLK-30 (Италия)).

5. Фрезерование заготовки по пласти с двух сторон для подготовки к склеиванию по толщине (рейсмусовые станки СР6-32, СР8-2, DSNA-42 (Италия), DSNA-63 (Италия)).

6. Нанесение клея и склеивание заготовок брусков (ламелей) по толщине с получением заготовки бруса (клеенаносящие станки КВ-9, S2R1000 (Италия), ваймы для склеивания КБ ВПБ-3, DE/L30/15 (Италия), DE/L90/15 (Италия)).

7. Чистовое фрезерование заготовки КБ с четырёх сторон (3-е фрезерование) в размер по сечению (четырёхсторонние продольно-фрезерные станки С-150, С-262М, DSNA-42 (Италия), DSNA-63 (Италия), рейсмусовые станки СР8-2, СР6-32).

8. Торцевание заготовки бруса на заданный по длине размер (круглопильные станки Ц6-2, DMLK-30 (Италия)).

Дальнейшие операции по обработке КБ проводятся с учётом требований к конечному изделию.

Из рассматриваемых операций отдельно остановимся на операциях сращивания брусков (ламелей) по длине и склеивания бруса.

В столярно-строительных изделиях для сращивания заготовок по длине используются следующие соединения:

• сращивание «на ус» (рис. 6.1);

• сращивания на зубчатый шип.

1 2

Рис. 6.1 . Сращивание «на ус». 1 – простоое усовое соединение; 2 - сложное усовое соединение.

Сращивание «на ус» рекомендуется проводить при толщине заготовки не более 12 мм. Это соединение может обеспечить 100 % прочности при длине уса L = 10…15 толщин детали.

При прессовании блока заготовок с чередованием стыков заготовки сращивают впритык гладко опиленными торцами (рис. 6.2).

Рис. 6.2

Зубчатое соединение (ГОСТ 19414-90) имеет промежуточное положение между торцовым и усовым. Существуют зубчатые соединения с острым и затуплённым шипом. Соединения с острым шипом применяются для конструкций, подвергающихся большим механическим нагрузкам, с затупленным шипом для малонагруженных конструкций. Ниже приведены виды зубчатых соединений.

1 2 3

Рис. 6.3 Виды зубчатых соединений. 1- вертикальное; 2 – горизонтальное; 3 - под углом к продольной оси.

На линиях сращивания заготовки торцуются по длине, на торцах фрезеруются зубчатые шипы, при этом шероховатость поверхности должна соответствовать 60…200 мкн, затем они смазываются клеем окунанием, щётками или вальцами с профилем (γ не менее 40 г/м²) и сращиваются в прессе под давлением. Заготовка кратковременно выдерживается в прессе (1 - 2 минуты), затем выталкивается из него. Увеличение длины шипа облегчает сборку, позволяет снизить усилие прессования, но приводит к увеличению потерь древесины. Схема представлена на рис. 6.4.

b

Рис. 6.4

L

к

Параметры зубчатых соединений представлены в табл. 6.1

Таблица 6.1

Параметры зубчатого соединения	Склеивание по всему сечению несущих конструкций		Склеивание отдельных слоёв многослойных элементов
Длина шипа (L), мм	50	32	20	10	5
Шаг соединения, (t), мм	12	8	6	3,5	1,75
Затупление шипа (h), мм	1,5	1,0	1,0	0,5	0,2
Уклон шипа	1:11	1:10,5	1:10	1:8	1:7,5
Зазор в стыке (к), мм	1,5	1,0	1,0	0.5	0,2
Удельное давление прессования, МПа	4	8	10	12	13

Соединение обладает способностью самозаклиниваться при кратковременном действии давления прессования и сохранять это давление вне пресса. В зависимости от размера детали давление может отличаться от табличного и находится в пределах 1…10 МПа.

Усилие при запрессовке по оси сращиваемых заготовок рассчитывается по формуле

F= PbS(t-2h)/t, (1)

где Р – удельное давление прессования, МПа;

b и S – ширина и толщина брусков, мм;

t - шаг зубчатых шипов, мм;

h – величина затупления, мм.

При склеивании брусков (ламелей) по толщине клей, как правило, наносится вальцовым способом на клеевых вальцах КВ-9 или S2R1000. Удельный расход клея на 1 м² составляет не менее 350 г. Излишнее количество нанесённого клея не ухудшает качество склеивания, однако приводит к сильному загрязнению оборудования и удорожанию процесса. Величина удельного давления прессования в ваймах 0,6 МПа для мягких лиственных и хвойных пород и 1 МПа для твёрдых лиственных пород. Время выдерживания под давлением определяется маркой клея и количеством добавляемого отвердителя. После снятия давления требуется выдержка склеиваемого бруса при температуре не ниже 16 °С в течение 24 часов.