Технология гнутоклееных изделий из шпона, оборудование для гнутья

      Гнутье выполняют следующим образом. Съемный шаблон 7 или 9 с прикрепленной к нему шиной 3 надевают на вал 1, вращающийся от электродвигателя через редуктор 8. Вторым концом шина закреплена в каретке 5, скользящей по направляющим 4. Каретка имеет саморегулируемый механический или гидравлический упор, поддерживающий натяжение шины в процессе гнутья в нужных пределах.

 

  Схема гнутья заготовок в гнутарных станках на замкнутый контур: а - в станках с гладким шаблоном, б - в станках с зубчатым шаблоном; 1 - вал, 2 - ролик, 3 - шина, 4 - направляющие каретки, 5 - каретка, 6 - заготовка, 7 - гладкий шаблон, 8 - редуктор, 9 - зубчатый шаблон

    После установки заготовки в станок и натяжения шины включают электродвигатель, который поворачивает с угловой скоростью 40-50 рад/с вал 1 с шаблоном, и заготовка с шиной навивается на шаблон. Для предотвращения отщепов и складок во время гнутья заготовку прижимают к шаблону роликом 2 с усилием 40- 50 кгс/см2. При таком давлении одновременно происходит некоторое прессование древесины. Величина прессования для древесины хвойных и мягких лиственных пород составляет 20-30%, твердых лиственных пород - 5-10% от начального размера. Применение в станках зубчатых шаблонов позволяет предотвратить образование складок на вогнутой поверхности заготовки, которое наиболее часто наблюдается у древесины мягких лиственных и хвойных пород. Зубчатые шаблоны изготовляют с шагом зуба 5 мм, высотой зуба 3 мм. Зубья должны быть направлены навстречу движению заготовки. При прохождении заготовки через зубчатый шаблон и валик волокна бруска уплотняются, а слои древесины,примыкающие к шаблону, вдавливаются во впадины насечки. Благодаря этому исключается сдвиг волокон и появление складок. По окончании гнутья задний конец шины открепляют от каретки . Далее заготовки обрабатывают на фрезерных, токарных и шлифовальных станках. и прикрепляют скобой к шаблону. Шаблон с заготовкой и шиной снимают с вала станка и отправляют в сушилку.                                                            Сушат заготовки в сушильных камерах до влажности 6-8%. Во время сушки стабилизируется форма заготовок. Режимы сушки гнутых заготовок не отличаются от режимов сушки негнутых заготовок. После сушки заготовки освобождают от шаблонов и шин и выдерживают в условиях цеха не менее 24 ч После выдержки отклонение размеров гнутых заготовок от первоначальных обычно составляет ±3 мм.Технологический процесс изготовления гнутых деталей включает раскрой на заготовки, их гидротермическую обработку, гнутье и сушку после гнутья, а также механическую обработку.В процессе раскроя нельзя допускать в заготовках дефектов, вызывающих брак при гнутье. Заготовки необходимо вырезать из здоровой древесины, а косослой не должен превышать 5—10 %. При обычном гнутье/сучки не допускаются, а при гнутье с одновременным прессованием допускаются в больших пределах. В последнем случае припуск должен учитываться на механическую обработку и на упрессовку. Допустимая упрессовка для сосны и ели — 30—35 %, лиственницы—20,березы — 25%.При гидротермической обработке улучшаются пластические свойства древесины. Она может проводиться методами пропаривания и проваривания. Оптимальная влаж¬ность древесины при гнутье  25— 30 %, температура в центре заготовки — 100 °С. При меньшей влажности древесина менее пла¬стичная, при большей — в процессе изгиба и сжатия находящаяся в дре¬весных клетках вода может разры¬вать ее стенки. Кроме того, увели¬чится срок сушки деталей. Пропаривание  ведут  в  пропа¬рочных котлах насыщенным паром ' при давлении 0,02—0,05 МПа (102— 105 °С). Время пропаривания оп¬ределяют по таблицам  или диаграммам (рис. 6.28) в зависимости от толщины заготовки и температуры в ее центре — на пересечении горизонтальной и вертикальной линий.                                                                                      Однако проваривание хуже прожаривания.                                                 

      Недостатки его следующие: неравномерное увлажнение древесины, притом чрезмерное у поверхности; большая продолжительность процесса; увеличенные расходы на следующую сушку. Проварку заготовок применяют в тех случаях, когда пропаривание затруднено, например если необходимо обработать только часть детали (носков лыж) или значительно увеличить начальную влажность заготовок. Ускоренно нагревать заготовки перед гнутьем можно с помощью токов высокой частоты. Пластичность древесины можно повышать пропитыванием ее растворами аммиака и солей: железных и алюминиевых квасцов, хлорида магния, хлорида кальция и др. Древесину можно пропитывать также 40 %-м раствором мочевины или смесью растворов мочевины, формалина, гидроксида натрия и буры. Процесс пропитки весьма продолжительный: растворами аммиака — до 6 суток, другими растворами — из расчета 3 ч на 1 мм толщины заготовки. Гнутье массивной древесины можно осуществлять в станках с холодными формами, в станках с обогревом и с одновременным 42. При изготовлении криволинейных деталей (например, царг круглых столов) в заготовках из плиты или фанеры можно делать поперечные пропилы. Они могут быть прямоугольными или клиновидными . Последний тип лучше, так как после изгиба пропилы почти незаметны, а заготовка прочнее. Глубину пропила Aj принимают в зависимости от толщины детали h и радиуса изгиба R, т. е. с учетом допустимого соотношения  Ширина пропилов  / и их количество находятся по формуле . Форма заготовки будет ,лучше при большем числе пропилов. Подготовленную заготовку обжимают по контуру начиная с середины. На внутреннюю часть накладывают шпон с нанесенным клеем и выдерживают до схватывания клея.

 

5.Понятия о гнутье древесины.

    Криволинейные детали целесообразно изготовлять гнутьем, а не выпиливанием. Гнутая деталь значительно прочнее выпиленной, на ее изготовление расходуется меньше древесины. Кроме того, на криволинейных поверхностях выпиленных деталей получаются полуторцевые и торцевые поверхности срезов, в связи с чем ухудшаются условия их дальнейшей обработки и отделки. Процесс изготовления гнутых деталей требует специального оборудования, поэтому гнутье применяют, как правило, при значительных объемах выпуска криволинейных деталей. При гнутье заготовок происходит растяжение и сжатие волокон древесины. Растягиваемые волокна получают удлинение, а сжимаемые - укорачивание. Обозначим абсолютную величину удлинения и укорачивания наружных волокон через Δl и в произвольном масштабе отложим ее от точек а и b в разные стороны от линии аb

Диаграмма растягивающих и сжимающих напряжений волокон древесины в изгибаемой заготовке.                                                                              Линия се пересечет линию аb в точке О. Волокна, расположенные от точки О к выпуклой стороне при изгибе заготовки, будут растягиваться, а волокна, расположенные к вогнутой стороне, - сжиматься. Причем наибольшее растяжение при изгибе получат наружные волокна, расположенные на выпуклой стороне заготовки lвып, а наибольшее сжатие наружные волокна, находящиеся на вогнутой стороне заготовки .Волокна, расположенные в зоне, проходящей через точку О, не будут ни растягиваться, ни сжиматься. Их длина будет равна длине заготовки до изгиба l0. Эта зона называется нейтральной, и линия, проходящая через точку О, также называется нейтральной. Полученная диаграмма отображает растягивающие и сжимающие напряжения волокон в изгибаемой заготовке, когда нейтральная линия проходит через середину толщины заготовки. В этом случае растягивающие и сжимающие напряжения волокон равны. Однако при свободном изгибе заготовки до излома разрушение древесины всегда происходит от разрыва наружных растянутых волокон, в то время как волокна на вогнутой стороне будут испытывать незначительное сжатие. Это объясняется тем, что максимальное растяжение волокон древесины составляет 1-2%, в то время как волокна могут быть сжаты на 15-20% за счет их уплотнения при изгибе. Поэтому при изгибе нейтральная линия будет смещаться к выпуклой стороне заготовки. Величина возникающих при изгибе напряжений растяжения и сжатия зависит от толщины заготовки и радиуса изгиба. Чем толще заготовка, тем больше должен быть радиус изгиба. Например, заготовку из букового сухого шпона толщиной 1 мм можно изогнуть радиусом примерно 80-100 мм, в то же время для буковой линейки толщиной 4 мм допускаемый при бездефектном гнутье радиус кривизны равен 320-400 мм. Для повышения способности древесины к гнутью ее подвергают гидротермической обработке, например пропаривают. Гидротермическая обработка делает древесину более пластичной. Однако способность древесины растягиваться после гидротермической обработки изменяется незначительно и практически не превышает 2%. В то же время гидротермическая обработка увеличивает способность древесины к сжатию до 30%. Возможность гнутья цельных заготовок древесины может быть значительно увеличена, если гнутье выполнять с помощью стальной ленты (шины) толщиной 0,2-2,5 мм, накладываемой на наружную сторону заготовки (рис. 76). Шина 4 снабжена упорами 1, в которые упираются торцы заготовки 2. Натяжение шины регулируется винтом 3. При изгибе заготовки шина ограничивает величину растяжения древесины, и изгиб происходит за счет сжатия волокон на вогнутой стороне. Таким путем искусственно смещают нейтральный слой к выпуклой стороне изгибаемой заготовки.

Шина с упорами для гнутья заготовки: 1 - упоры, 2 - заготовка, 3 - винт, 4 - шина

   Чтобы избежать разрыва волокон, шина в начале изгиба должна быть натянута и плотно прилегать к заготовке. Затем в процессе гнутья несколько ослабляют натяжение, чтобы удлинение наружных волокон на выпуклой стороне заготовки не превышало 2%. Если не ослабить натяжение, волокна на выпуклой стороне заготовки не будут растягиваться, что увеличит напряжение сжатия волокон на вогнутой стороне заготовки. Силы сжатия могут оказаться настолько большими, что вызовут образование складок на вогнутой стороне. В гнутарных станках применяют саморегулирующийся упор, поддерживающий натяжение шины в процессе гнутья в нужных пределах.                                                                                                                  Бездефектное гнутье возможно при следующих примерных соотношениях h/R, где h - толщина изгибаемой заготовки, R - внутренний радиус изгиба (шаблона):

Сухая ненагретая древесина без шины...............1/100-1/80

Влажная ненагретая древесина без шины.............1/60-1/50

Влажная нагретая древесина без шины...............1/20-1/30

Влажная нагретая (пропаренная) древесина с шиной:

бука..............................................1/2,5

дуба..............................................1/4

березы............................................1/5,7

ели...............................................1/10

сосны.............................................1/11

 

Данные приведены для древесины без пороков. Сучки, трещины, наклон волокон и другие пороки снижают способность древесины к изгибу.

6.ИЗГОТОВЛЕНИЕ ГНУТОКЛЕЕНЫХ ДЕТАЛЕЙ.

    Детали, получаемые склеиванием с одновременным гнутьем, называют гнутоклееными. Для их изготовления используют тонкие планки из сухой древесины, фанеру толщиной 2—3 мм и лущеный шпон толщиной 1—1,5 мм. Применение лущеного шпона позволяет получать криволинейные профили с радиусом кривизны до 30 мм с изгибом в одном или двух направлениях, замкнутые и незамкнутые.Применение склеивания с одновременным гнутьем упрощает процесс изготовления криволинейных деталей по сравнению с гнутьем, позволяет более экономно расходовать древесину и вместе с тем получать высокохудожественные изделия .Процесс изготовления гнутоклееных деталей включает следующие операции: подготовку слоев древесины к склеиванию; нанесение клея и сборку пакета; прессование; обработку заготовок.Подготовка планок к склеиванию заключается в выпиливании их из заготовок и прострагивании по толщине на рейсмусовом станке. Подготовка шпона состоит из раскроя на листы нужного формата на круглопильном станке с кареткой или на гильотинных ножницах. Раскраивают одновременно целую пачку шпона. Причем при изготовлении узких деталей листы шпона делают кратными по ширине, чтобы затем разрезать склеенный блок на несколько деталей.Направление волокон древесины в планках всегда одинаковое — вдоль длины планок, направление волокон в соседних слоях шпона может быть и продольным, и взаимно перпендикулярным (в зависимости от конструкции изделия).Для склеивания в основном используют синтетические клеи. Расход клея в среднем 200 г/м , толщина клеевого слоя 0,1—0,2 мм. Клей наносят кистью, щеткой или на клеенаносящих вальцах.При небольшой кривизне деталей пресс-формы для склеивания с одновременным гнутьем изготовляют из древесины твердых пород в виде одного или двух шаблонов, один из которых имеет выпуклый профиль, а другой — вогнутый (98, а). Склеиваемую пачку помещают между шаблонами; при сдавливании она принимает форму, соответствующую их профилю. Сдавливают шаблоны с помощью струбцин, пневмоцилиндров или гидравлических прессов.При использовании одного шаблона давление передается с помощью гибких шин ,которые могут быть дополнены эластичными подушками.                                                                                                                  

    На крупных предприятиях гнутовыклеиные заготовки изготовляют в пресс-формах, состоящих из матрицы (вогнутая часть) и пуансона, которые помещают в гидравлический пресс. Принцип работы пресса для изготовления заготовок глубокого профиля показан на. Набранный пакет шпонаукладывают в проем пресса на матрицу изготовленную из трех частей. Боковые части матрицы могут совершать свободный ход. После загрузки пакета включают подачу вертикального цилиндра. Происходит рабочий ход до смыкания нижней части матрицы с пуансоном пакет входит в пресс-форму. Затем включают подачу боковых цилиндров, которые зажимают боковые части .По истечении времени склеивания производят сброс рабочего давления, пресс-форма размыкается, и склеенную заготовку  вынимают из пресса .Пакеты из шпона в жестких пресс-формах склеивают при давлении не менее 1,2 МПа. Клеевые слои нагревают электронагревателями или токами высокой частоты, что значительно сокращает время выдержки в прессе.                                                      

   Гнутопропильные заготовки изготовляют так. На конце заготовок из массивной древесины делают пропилы, в которые вставляют промазанные клеем полоски шпона . Для гнутья и запрессовки  пропильных заготовок используют приспособление, схема которого показана на. Изгибаемую заготовку зажимают в верстаке бис помощью струбцины  прикрепляют к ней шаблон и металлическую шину /. В отверстие  шаблона вставляют съемный рычаг, снабженный обжимным роликом и прижимным винтом. Поворотом рычага в направлении, указанном стрелкой, изгибают заготовку.

 

 

 

 

 

 

7.Оборудование для изготовления гнутоклееных деталей .

  Оборудование для изготовления гнутоклееных деталей реализует метод гнутья в пресс-формах с одновременным склеиванием и обогревом клеевых слоев. Для этого используются прессы с усилием около 0,5 МН. Детали с незамкнутым открытым профилем часто запрессовывают в пресс-формах  и , состоящих из двух основных деталей — матрицы и пуансона. Для изготовления деталей с П-образным профилем, а также изделий с замкнутым профилем применяют специальные многоплунжерные прессы. Заготовки собирают из нескольких слоев шпона, предварительно намазанных клеем, и закладываются между пуансоном и нагревательной лентой.                                                              

    Обогрев клеевых слоев деталей небольшой толщины (до 25 мм) в прессах проводят контактным методом, паром или электрическими нагревателями сопротивления 3. Склеивать детали больших сечений целесообразно методом высокочастотного нагрева. Сочетание высокочастотного нагрева с контактным дает значительную экономию электроэнергии.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8.Производство изделий из гнутоклееных деталей.

    Одним из направлений использования гнутоклееных деталей является создание выразительных фасадных поверхностей корпусной мебели и других аналогичных ограждающих конструкций, в которых необычные сочетания выпуклых и вогнутых поверхностей могут создавать особые эффекты. Объемные гнутоклееные детали позволяют дизайнеру с большей свободой воплощать в гнутоклееных изделиях самые взыскательные требования потребителя в отношении гармонии и красоты.                                                                                                              Гнутоклееные детали в сочетании со сталью, алюминием и стеклом очень популярны и эстетичны. Современные конструкционные материалы делают мебель высокотехнологичной без ущерба для ее функциональности и соответствуют антропометрическим требованиям. Сегодня именно они выражают новейшие тенденции в производстве гнутоклееных изделий и являются символами современности и прогресса в их конструкции.                                                                                     Еще одно направление, в котором в последнее время успешно используются гнутоклееные детали - это мебель для спальни. Наибольшее распространение в ней сегодня получили гибкие основания кроватей, поддерживающие собственно матрац, называемые у нас поразному - "латы", "латофлексы", которые стали необходимым элементом кровати или дивана. Они являются типичными гнутоклееными деталями, в виде изогнутых пластин, которые воспринимают часть общей нагрузки от лежащего человека. Также в мебели для спальни очень часто используются и другие конструктивные и декоративные гнутоклееные детали, составляющие сам каркас кровати, - ее царгу и спинки, элементы рам зеркал, тумбочек и шкафов.                                  Ну и наконец деятельность нашей компании так же направлена на изготовление гнутоклеёный деталей для офисных стульев и кресел. В настоящее время ни один производитель офисной мебели, мебели для персонала, мягкой мебели и мебели для кафе и баров не обходится без применения изделий из гнутоклееной фанеры.                                                   Таким образом, огромные возможности, заложенные в технологии изготовления гнутоклееных деталей, как конструкционного материала, обеспечивают широчайшее разнообразие его применения в мебели.