1.13 Изготовление криволинейных деталей методом гнутья

2 часа

План лекции

1.13 .1 Достоинства и применение метода гнутья

1.13.2 Теоретические основы гнутья. Пределы изгибаемости древесины без шины и с применением шины для различных пород.

1.13. 3 Технологический процесс гнутья

1.13.1 Достоинства и применение метода гнутья

Криволинейные заготовки из древесных материалов можно получать выпиливанием и гнутьем. При выпиливании уменьшается процент полезного выхода, лицевые поверхности могут быть торцовыми или полуторцовыми, что ухудшает условия механической обработки и отделки. Однако выпиливание отличается простотой технологического процесса и применяемого оборудования.

При гнутье требуется более сложный технологический процесс и специальное оборудование. Но гнутые детали более прочные, на их гранях не создаются торцовые поверхности, на их изготовление идет меньше древесины.

Гнутье древесины основано на ее пластичности – способности под действием определенного усилия изменять свою форму без разрушения волокон и сохранять приобретенную форму после прекращения действия приложенной в процессе гнутья силы.

1.13 .2 Теоретические основы гнутья

При изгибе любого тела возникают нормальные к поперечному сечению напряжения: растягивающие на выпуклой и сжимающие на вогнутой стороне. Между зонами растяжения и сжатия находится нейтральный слой, нормальные напряжения, в котором равны нулю.

Величина возникающих деформаций растяжения и сжатия зависит от толщины бруска и радиуса изгиба.

Допустим, что изгиб происходит по дуге окружности и нейтральный слой располагается по центру бруска.

Рисунок 13.1- Схема изгиба бруска и его деформаций

Относительное удлинение или сжатие тем больше, чем толще брусок и меньше радиус изгиба.

Бездефектный изгиб возможен в том случае, когда величина относительного удлинения или сжатия не превышает предельных значений. Разрушения у древесины чаще бывает у наружных растянутых слоев, т.к. возможная величина деформации растяжения 1…2%, а сжатия 15…25%.

Таблица 13.1 - Максимальные значения h/R для различных пород.

	бук	дуб	береза	ель	сосна
h/R	1 / 2,5	1 / 4	1 / 5,7	1 / 10	1 / 11

1.13.3 Технологический процесс гнутья

состоит из следующих стадий:

• раскрой древесины на заготовки;

• гидротермическая обработка;

• гнутье;

• сушка;

• механическая обработка гнутых заготовок.

Раскрой на заготовки для получения гнутых деталей может выполняться распиливанием, или раскалыванием. Распиливание производится на традиционном оборудовании для раскроя пиломатерилов. Раскалывание позволяет получить более качественные заготовки, т.к. при этом не происходит перерезание древесных волокон, но этот вид раскроя применяется значительно реже из-за низкой производительности.

Для повышения способности древесины к гнутью применяют гидротермическую обработку перед этой операцией: проваривание в горячей воде или пропаривание. Для этого применяются специальные пропарочные котлы.

У пропаренной древесины бука (чертеж) при незначительном напряжении сжатия ( 230 кг/см²) и возможности больших деформаций сжатия ( 30%) величина возможных деформаций растяжения остается незначительной даже при очень высоких напряжениях на растяжение ( 2% при 1300 кг/см²). Это ограничивает возможность гнутья.

Гнутье заготовок производится на гнутарных станках с помощью шины и шаблона, который может быть горячим и холодным.

Для использования полной работы деформации сжатия применяется тонкая стальная лента (шина), накладываемая на наружную сторону бруска до изгибания. Брусок закладывается между упорами шины. Чтобы шина плотно прилегала к бруску, поверхность его должна быть ровной и гладкой.. Так как увеличение сопротивления стальной шины растяжения значительно больше, чем сопротивление древесины, то при изгибании бруска она будет препятствовать растяжению наружных слоев и изгиб произойдет в основном за счет деформации сжатия на вогнутой стороне бруска. Таким путем искусственно вызывают смещение нейтрального слоя к наружной стороне изгибаемого бруска и увеличивают в бруске деформации сжатия. Для предупреждения откалывания и разрывов волокон на выпуклой стороне бруска в начальной стадии изгиба шине дают начальной натяжение, т.е. сжимают брусок упорами.

Основной вид брака при этом гнутье – образование складок на вогнутой стороне вследствие неравномерного сжатия вдоль волокон и низкого сопротивления сжатию поперек волокон.

Можно использовать свойства мягких пород воспринимать значительные деформации сдвига волокон и упрессовки поперек волокон. Древесину изгибают вокруг шаблона (1), снабженного насечкой и в процессе гнутья прессуют (рисунок 13.2).

В месте изгиба брусок прижимается к шаблону прессующим роликом (2), создающим упрессовку приблизительно на 25% первоначальной толщины, т.е.

.

Этот способ дает возможность гнуть древесину сосны. Здесь слои древесины, примыкающие к шаблону, вдавливаются во впадины насечки и принимают равномерно волнообразную форму, чем исключается появление складок. Иногда для уменьшения образования складок на внутренней стороне бруска делают скос торцов под углом не более 4…10⁰. Большой угол может дать увеличение сдвигающих усилий.

,

отсюда

(7)

Приравнивая (6) и (7) и принимая в₁=вм, получим квадратное уравнение, которое решим относительно S – толщины шины.

_.

а – гладким 7; б – зубчатым 9; 1 – вал; 2 – ролик; 3 – шина; 4 – направляющая каретки; 5 - каретка; 6 –заготовка; 8 - редуктор

Рисунок 13.3 - Схема гнутья заготовок в гнутарных станках на замкнутый контур с шаблоном: