автореферат диссертации по технологии, машинам и оборудованию лесозаготовок, лесного хозяйства, деревопереработки и химической переработки биомассы дерева, 05.21.05, диссертация на тему:Формирование декоративных элементов мебели из древесины методом термопрессования

На правах рукописи

Хуажев Олег Закпреевпч

РГ^ од

1 5 МАЙ 2303 Формирование декоративных

элементов мебели из древесины

методом термопрессования

05.21.05 - Технология и оборудование деревообрабатывающих производств,

древесиноведение

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Воронеж - 2000 г.

Работа выполнена в Центральном научно-исследовательском институте фанеры (ЦНИИФ) г.Санкт-Петербург

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор доктор технических наук, профессор доктор технических наук, профессор

Белокуров В.П. Смоленцев В.П.

Ясинский В.С.

Ведущая организация - Государственный научный центр лесопромышленного

Зашита диссертации состоится « 28 » апреля 2000 г. в « 10 » час. на заседании диссертационного совета Д 064.06.01 Воронежской Государственной лесотехнической академии.

Автореферат разослан « 20 » марта 2000 г. Ученый секретарь

диссертационного совета ^ -— Курьянов В.К.

комплекса (ГНЦ ЛПК) Минэкономики РФ Цешр по развитию мебельной промьшшенности России (ЦРМП)

Общая характеристика работы

Актуальность темы. Сохранение материальной, социально-экологических ценностей лесных ресурсов, призвана интенсификация технологии и оборудования по обеспечению безотходного производства в лесной промышленности.

Решение теоретически обоснованных задач по модифицированию древесины и древесных материалов и изделий из них, оптимизация их строения и конструктивных свойств на основе термопрессования или (пьезотермообработ-ка) существенно изменяющих их свойства, является приоритетной задачей на современном этапе развития лесной науки.

Актуальность проблемы разработки научных основ технологии термопрессования и регулирования свойств формируемых материалов в процессе их производства подтверждаются многочисленными публикациями в отечественной и зарубежной литературе. В различные годы над решением ее проблем работали Мовин М.С., Израелит А.Б., Санев В.И., Гордиенко В.В., Белокуров В.П., Шамаев В.А. и другие исследователи.

Цель работы. Разработка научных основ технологии и инструмента термопрессования декоративных элементов мебели.

Основные задачи для достижения поставленной цели сводятся к следующему:

- Определение и формализация закономерностей изменения физико-механических свойств древесины и древесных материалов при термопрессовании,

- Установление возможностей регулирования и управления механическими свойствами изделий при интенсивном, неравномерном их уплотнении в •процессе термопрессования,

- Исследование процесса термопрессования с учетом его нелинейности,

- Учет анизотропии механических свойств древесины и древесных материалов при уплотнении,

- Подход к анализу перемещения материала в пресс-формах контактирование элементов рабочей поверхности матриц и пуансонов с древесиной, определение рациональных режимов термопрессования, установление факторов, влияющих на работоспособность инструмента и обоснование путей повышения износостойкости рабочих элементов пресс-форм.

Научная новизна работы.

- Теоретически обоснованы и экспериментально подтверждены особенности деформирования древесины и древесных материалов связанных с их пье-зотермообработкой при получении декоративных элементов мебели,

- Определен характер изменения механических свойств древесины и древесных материалов и возможность их значительного изменения в процессе деформирования,

- Детально анализирован характер и последовательность развития деформации и напряжений при термопрессовании рельефов, влияние их на свойства получаемых изделий в нужном направлении,

- Разработана методика и программный продукт для определения оптимальных параметров процесса термопресования декоративных элементов, а так же основных параметров инструмента, матриц и пуансонов,

- Сформулированы, обоснованы и математически описаны основные закономерности физико-химических процессов, имеющих место при термопрессовании,

- Теоретически обоснована и экспериментально подтверждена целесообразность изменения основных параметров прессования в процессе формирования рельефных элементов,

- Выбраны и обоснованы критерии эффективности процесса термопрессования, получены модели, связывающие их с управляющими факторами.

Научные положения, выносимые на защиту.

- Деформирование древесины и древесных материалов и установление закономерностей воздействия уплотнений и температуры,

- Анализ динамики пластического деформирования древесины с учетом ее анизотропии,

- Разработка общего метода анализа напряженно-деформационного состояния древесины с учетом изменения их объема и нелинейности процесса термопрессования,

- Определение возможностей регулирования и управления свойствами изделий из древесины и древесных материалов за счет термопрессования,

- Расчет усилий деформационного состояния, проектирования пресс-форм и прессующего оборудования,

- Оптимизация режимов термопрессования с построением номограмм практического применения,

- Создание моделей и алгоритмов, позволяющих изменением технологических условий и режимов, конструкций декоративных элементов, получать материалы с требуемыми физико-механическими свойствами,

- Характер деформирования древесины и древесных материалов наряду с температурой пресс-формы, также определяет тепловое состояние древесины и давление парогазовой смеси в нем.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций обеспечиваются обоснованными упрощениями, корректными допущениями при замене

реальных процессов расчетными схемами и разработки математических моделей; современными средствами научного проникновения, включая теории наследственности, связанного деформирования и фильтрации; подтверждением адекватности разработанных моделей функционированием технологических процессов, результатами испытаний проведенных на предприятиях отрасли, приемлемыми совпадениями результатов теоретических исследований с экспериментальными данными, а также общими итогами выпуска опытно-промышленных партий продукции и положительными итогами внедрешы технологии и оборудования в производство.

Практическая значимость работы заключается в том, что полученные результаты являются научной основой для, повышения эффективности и совершенствования технологии получения декоративных элементов методом термопрессования.

Большинство результатов исследования реализовано промышленностью, что позволило полнее использовать лесосырьевые ресурсы, создать широкую гамму декоративных элементов для создания фасадных элементов мебели разной компоновки и сочетаний, что способствовало большему выпуску высоко-художествешшх наборов мебели.

Получен новый, оригинальный, способ изготовления декоративных элементов, наряду с использованием цельной древесины, использование кусковых отходов шпона с бумажными прокладками, пропитанной смолами.

Место проведения исследований. Работа проводилась автором или под его руководством: в научной лаборатории ПМО «Кавказ», Краснодар (198182 гг.); на кафедре станки и инструменты Лесотехнической академии, Ленинград (1982-85 гг.); в Центральном научно-исследовательском институте фанеры (ЦНИИФ) Санкт-Петербург с 1985 г.

Декоративные элементы методом термопрессования производились на ПМО «Кавказ» (Краснодар); ПМО «Дружба» (Майкоп); ЛМК № 1 (Ленинград); Мебельный комбинат №3 (Киев) и многих других мебельных, фанерных предприятиях.

Апробация работы. Основные положения диссертации и отдельные его разделы были заслушаны и получили одобрения на:

- Ежегодных научно-технических конференциях ЛТА (Ленинград), Белорусского технологического института (Минск) (1982 -1999 гг);

- Научно-технических конференциях УкрНИИМОД, НПО «Научфан-пром», Ленинградского дома научно-технической пропаганды, ВПКТИМ (1982 -1999 гг);

- Международных конференциях-выставках Ганновер (Германия), Прага (Чехия), Сокраменто (США) (1990 -1999 гг).

Внедрение результатов исследований. Результаты исследований апробированы на ПМО «Кавказ» (Краснодар), ПМО «Дружба» (Майкоп), ПМДО «Юг» (Мостовское), Мантуровский, Череповецкий фанерные комбинаты.

Фактический экономический эффект составляет более 700 ООО руб. Результаты исследований внедрены, как в учебном процессе Лесотехнической академии, так и при разработке нормативно-технической документации для фанерной и мебельной промышленности.

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 39 работах, включая монографию.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, 9 глав, выводов и рекомендаций, заключения, списка литературы.

Текстовая часть изложена на 296 стр., 56 таблицах, 75 рисунков, список литературы насчитывав? 131 наименований.

Содержание работы

Во введении раскрыта актуальность темы диссертации, приводятся аргументы, позволяющие выработать новые подходы к созданию основ формирования декоративных элементов мебели из древесины методом прессования, сформулирована цель исследования положения выносимые на защиту, научная новизна работы и ее апробация.

В первом разделе определено, что деформирование древесины и древесных материалов при термопрессовании характеризуется существенными особенностями, которые сводятся к следующему:

- При уплотнении и нагревании происходит изменение механических свойств, причем, уплотнение увеличивает сопротивление деформированию, а нагревание уменьшает его.

- Вследствие пористости строение древесины резко изменяется объем материала в изделии, что является ее специфической особенностью.

- Перемещения контактных зон с пресс-формами соизмеримы с начальными размерами обрабатываемых изделий, и это ставит под сомнение справедливость линейных взаимосвязей между перемещениями и деформациями.

- Уплотнение вызывает изменение анизотропии механических свойств и соответствующие перераспределение напряжении.

Изучению вопросов пьезотермической обработки древесных материалов в связи с изготовлением декоративных элементов посвящены ряд работ, выполняемых руководством проф. Мовнина М.С. в ЛТА им. Кирова. В работах изучалась возможность получения рельефов на поверхности древесины и древесных материалов (фанеры, древесностружечных плит, древесных композиций).

Производилась оценка качества рельефов, стабильности формы и рациональной области использования декоративных элементов (мебель, музыкальные инструменты).

В работах Гордиенко В.В. рассмотрены вопросы образования рельефов на поверхности древесностружечных плит давлением на основе их деформативно-сти. Цель работы - повышение декоративно-выразительных качеств мебели и эффективности процесса декорирования мебели за счет экономики трудовых и материальных ресурсов. Установлено, что деформативность древесностружечных плит существенно зависит от внешних факторов: температуры процесса сжатия, длительности и режима нагружения, скорости нагружения и пластификации. Формирование рельефов в процессе их сжатия перпендикулярно пластин. Конкретных сведений о создании декоративных элементов из натуральной древесины в работах нет. Поэтому использовать при создании инструментов и назначении режимов прессования не представляется возможным. Деформативность древесностружечных плит при сжатии и принципы обработки их давлением предполагает, что свойства плит из древесных частиц позволяет их использовать как материал для прессования рельефов.

Более глубоко изучены вопросы прочности и деформативности применительно к цельной древесине. Разработке этих вопросов посвящены работы А.Р.Ржаницина, Ф.Л.Белянкина, Ю.М.Иванова, Л.М.Перелыгина, А.Н.Митин-ского, Н.Л.Леонтьева, П.П.Хухрянского, Г.Н.Уголева.

Основные выводы из проведенных исследований сводятся к следующему:

- Возрастание давлений при термопрессовании древесины и древесных материалов происходит во времени по нелинейным законам. Поэтому принимаемые обычно линейные законы справедливы лишь в первом приближении.

- Найденные зависимости позволяют определить фактические давления при термопрессовании любого древесного материала или любой породы по известным очертаниям пуансона и заданном технологическом режиме.

- Открывается практическая возможность согласованно подбирать технологические режимы термопрессования по заданным очертаниям получаемых декоративных изделий. Эти режимы могут быть дифференцированы в зависимости от обрабатываемого материала (породы) и влажности. '

Номограмма для определения характеристик главных деформаций sb S3 и их ориентации со при любом наклоне прессующих усилий и различных степенях уплотнения. Основные кривые показаны на рис. 1. в зависимости от угла наклона участка при степени уплотнения s = 0,5.

При больших уплотнениях зависимость главным сжимающим напряжением и соответствующей деформацией может быть нелинейной. Учитывая, что повышение температуры при обработке резко увеличивает область справедливости линейных формул, дальнейшее построение в предложении их справедливости.

Рис. 1. Номограмма для определения параметров деформационно-напряженного состояния при уплотнении древесины

Соотношение условия перехода материала в пластическое состояние можно выразить через главные деформации

^^рЖХ.г, (1)

+Е1 +ез '®1

ч>

где е - фактическая деформация или видимое техническое уплотнение, соответствующее пластификации материала.

Для предельного сжимающего напряжения в направлении

^ БШ4 <0+1^-БШ1 2со+Ьг-соя4 0> '

Ь =< ь (2)

I С ' 1 С А '

о«« 4

Для предельного растягивающего напряжения в направлении

^ вт1 ю+Ьз-бш2 2ш+Ь, •сое4 ш '

_< ь _ < 1+Ь4

Для предельного напряжения под углом 45° и главным направлением

ф иг / д\

31 кт4 (45-ш)+Ь, -сс«* 2ш+Ь2 -соя4 (45-<а) ^

- Отношения фактических напряжений к пределу пластического течения следует использовать как коэффициенты при определении нагрузок для расчета пресс-форм. Учитывая величины этих коэффициентов, молено предложить обобщенно увеличивать нагрузку на прессуемых наклонных участках в 1,15 раза по сравнению с расчетными.

- На наклонных участках прессуемой древесины или шпона переход в пластическое состояние начнется раньше, чем на горизонтальных.

- Наиболее интенсивно пластические деформации развиваются на участках или элементах, наклоненных к прессующему усилию под углом 45°, который является оптимальным. Затем классификация распространяется на более крутые участки > 45° и только после их перехода в пластическое состояние начинается пластификация пологих участков ц/ < 45°. Таким образом, варьируя расположение прессуемого изделия, можно целеустремленно изменять последовательность развития в нем деформаций с целью оптимизации процесса по каким-либо соображениям, например, исходя из условия предотвращения разрыва листов шпона или обеспечения наилучшего качества материала в наиболее опасных местах изделия.

Рис. 2. Прессование криволинейных элементов

Для всех пород древесины и в поперечном направлении для шпона характеристика анизатропии меньше единицы а< 1, что приводит к возрастанию радиальных и кольцевых напряжений. Периферийная часть цилиндрического участка работает как на жестком основании. Для криволинейных сопряжений такой характер работы имеет место с самого начала деформирования, и роль жесткого сердечника играет пресс-форма.

■' Величина максимальных растягивающих кольцевых напряжений, возникающих на границе с сердечником, т.е. при —=с , определится по формуле

аИпах--! 2а Р)

1+С

Вероятность появления растягивающих напряжений убывает по мере уплотнения центральной зоны (рис. 2). Наибольшую опасность растягивающие напряжения представляют в начале процесса обжатия. Они вызывают разрушения связей в кольцевом направлении и приводят после прессования к появлению трещин. Растягивающих напряжений можно не допустить за счет оптимизации режимов прессования.

Третий раздел посвящен исследованию напряженно-деформационного состояния древесных материалов в процессе их пьезотермообработки, что позволяет решить следующие важные задачи:

- установить условия бездефектного деформирования древесных материалов при изготовлении изделий и сформулировать критерии качественной обработки изделий,

- определить нагрузки на рабочие органы машин, осуществляющих пье-зотермообработку, установить энергетические характеристики процесса и разработать основы конструктивного расчета элементов пресс-формы,

- на основе найденных нагрузок с учетом специфических особенностей древесных материалов дать энергетический анализ процессов пьезотермообработки и предложить обоснованную методику выбора мощности оборудования.

При реальных условиях термопресс овани любая древесина переходит в пластическое состояние не только поперек волокон, но и в продольном направлении. Это снижает влияние деформаций в ортогентальном направлении и позволяет во многих случаях пренебрегать анизатропией (рис. 3);

Большая часть осуществляемых деформаций реализуется в области, что требует обоснованного назначения скоростей загружения;

Возможна известная взаимная компенсация геометрических термоупругих деформаций, что открывает перспективы оптимизации режимов или согласованного подбора очертаний рельефов.

где ех и кг - относительные деформации в ортогональных направлениях рельефа;

а - коэффициент рельефного расширения прессуемого материала; Г- температурный интервал нагревания; у - коэффициент Пуассона материала; Е - модуль продольной упругости материала.

Таким образом, проведенный анализ (рис. 4) позволяет дать ряд конструктивных рекомендаций:

- толщина днища матрицы при условиях прочности всегда должна быть больше толщины стенок;

У* Р

Рис. 3. Схема напряжений в поверхностном слое древесного материала при оформлении рельефа

Р

(6)

- учитывая возможную концентрацию напряжений в угловых сопряжениях, толщину матрицы следует принимать для цельной древесины, фанеры, готовой плиты и т.п. равной 0,8 - 0,9 перемещения пуансонов, связанного с деформированием материала, а для сыпучей композиции 0,6 - 0,7 этого перемещения;

- боковые стенки можно делать тоньше днища примерно на 25 - 30%.

1,06

то

1 а Зга 1 «И У *

*

/ И"

у I

/ 1

%

020

Ш

Рис. 4. Относительные значения необходимых поперечных размеров матрицы

При наличии клиновидности в пресс-формах все приведенные выше расчеты и рекомендации сохраняют справедливость. После обоснования прочных размеров элементов пресс-формы определим их габаритные размеры и объем. Габаритная высота пресс-формы, имеет значение

1=1п+1„+1м+а (7)

Таблица 1

Необходимые размеры матрицы

К 0 0.03 0.05 0.1 0.2

а&/Гм 0 0.387 0.489 0.547 0.774

аП\, 0 0.500 0.676 0.783 1.272

а а 0 0.774 0.723 0.699 0.608

Объемы элементов матрицы на единицу длины составят: для пуансона

Уп=1п-Ь=е1мЬ (8)

для матрицы

\( гт~11- Г \ . . <9>

» +ЗК1И 11и4зг+ь).

Общий объем пресс-форм

V - V +У = '

= {|п(2К + л/4К2 + ЗК)+ х]х (/мл/зК + ъ)+ е • ь}/м. (10)

Расход энергии в процессе тиснения рельефов определяют в значительной степени его экономическую эффективность и необходимую мощность оборудования. Основные энергетические потери при пьезотермообработке материала складываются из следующих элементов:

1. Энергия нагревания пресс-формы

А,=1Я-ТГС, (11)

где См - объемная теплоемкость материала пресс-формы; Т- температурный интервал нагревания пресс-формы.

2. Энергия нагревания обрабатываемого материала

А2=УгСм-Т = 1я-Ь-Ся-Т (12)

где См - объемная теплоемкость обрабатываемого древесного материала;

Т - температурный интервал нагревания древесного материала, который, естественно несколько меньше интервала нагревания матрицы. 3. Энергия деформирования обрабатываемого материла

. . . 0.5Р2 + о2 . .. А3=е-1КЪ=---1м(1-е)Ъ (13)

где е = + -— удельная энергия деформирования материала до конеч-2Е Е

ного состояния

4. Энергия, затрачиваемая на подъем пуансона

л4 = +1я) = е1мЬрё(1т + 1Я ), (14)

где р и % - плотность материла и ускорение свободного падения.

5. Энергия, затрачиваемая на преодоление сил трения при подъеме и опускании пуансона

А}=/Ы2я(1-е2) = /Ы2мтп, (15)

где/- коэффициент трения;

га = (1-б2).

Удельная энергия, затрачиваемая на единицу объема изделия, определится отношением суммы найденных выше составляющих конечному объему изделия

_ А, + А2 + А3 +А4 +А} _ У к

_ (А, +Аг +А3 + Д, + А,)(1-е) (16)

где УкиУн-конечный и начальный объемы; е - степень уплотнения.

Важным результатом анализа выведенных зависимостей является то, что от степени уплотнения изделия зависят не только отдельные составляющие

энергии, но и удельная энергия на единицу объема обрабатываемого материла. Поэтому одним из путей существенной экономии энергии является уменьшение материалоемкости изделий и пресс-форм и максимальное снижение степени уплотнения заготовок.

В четвертом разделе представлено, что при термопрессовании древесины и древесных материалов, в частности при оформлении штучных фигурных изделий и декоративных элементов можно выделить три основных варианта деформирования, отличающихся по характеру уплотнения.

Плоское деформирование с жестким боковым стеснением или подпором.

Рис. 5. Уплотнение древесины при возможном поперечном расширении

I

-/

Т'во-т'с

/

/

/

с

/

9 23 50

Ш

Рис. 6. Увеличение упругих деформаций древесины от нагревания

Плоское деформирование со свободным боковым расширением в одном или двух поперечных направлениях.

Объемное деформирование с независимым обжатием в каждом из трех ортогональных направлениях ориентации образца.

А.

(17)

Р

Р

где а и Ь - поперечные размеры образца соответственно в направлениях осей х и у (рис 5);

Ух и Уу - коэффициенты поперечной деформации в направлении осей х и

У>

- модуль упругости в направлении прессования. Степень уплотнения, определяемая по формуле, после подстановки соотношения высот Ъ</И - примет вид

£р=1-£т7"етИ1; ер*Е. (18)

1 -е

1 ьтах

Полученные данные могут непосредственно использоваться при расчете и конструировании пресс-форм для термопрессования декоративных элементов изделий. Анализ этих данных позволяет сделать следующие выводы:

- при малых степенях уплотнения г < 0,15 неравномерностью их распределения по высоте можно пренебречь. Значения поправочных коэффициентов лежат здесь в пределах технической точности расчетов;

- при уплотнениях, превышающих 0,15, учет неравномерного их распределения дает существенные коррективы и должен обязательно проводится;

- наибольшего влияния неравномерность достигает при технических уплотнениях в пределах 0,4 - 0,5 при наличии в сечении волокон с нулевой деформацией. Здесь поправочные коэффициенты доходят до 1,6 -1,3;

- если экстремальные значения текущих уплотнений отличаются друг от друга не более чем в два раза, неравномерность их распределения можно не учитывать и принимать расчетные уплотнение равным техническому,

- полученные зависимости могут быть распространены на случай нелинейного распределения уплотнений по высоте методом кусочно-линейной ап-

проксимации. Существенных отклонений от полученных результатов здесь не ожидается.

В пятом разделе решаемой задачей экспериментального исследования является изучение силовых и качественных показателей при деформировании древесины ивденторами с различной формой и размерами (модельными рабочими телами, работающими с соблюдением условий термопрессования декора). Поставленная задача решается последовательно в три этапа:

- Исследование силовых и качественных показателей при внедрении ин-денторов при постоянной нагрузке;

- Исследование силовых и качественных показателей при внедрении в древесину инденторов при постоянной скорости нагружения;

- Исследование качественных показателей процесса термопрессования декоративных элементов мебели в заводских условиях.Быпи выбраны главные, т. е. оказывающие наиболее сильное влияние на силовые и качественные показатели. К ним относятся: температура древесины температура индентора (¡т), плотность древесины (р кг/м3), форморазмеры индентора (вид). Предусмотрено при изучении влияния этих факторов на силовые и качественные показатели при внедрении инденторов выполнить две серии опытов при обработке бука путем планирования однофакторных и многофакторных экспериментов. Одно-факторные эксперименты ставились с задачей изучения влияния температуры древесины на глубину внедрения конического индентора, а многофакторные - с задачей изучения влияния температуры и плотности бука на глубину внедрения различных по форморазмерам инденторов (конуса, шара, цилиндра) при различных нагрузках.

На основании априорной информации и результатов предварительно проведенного классического эксперимента был выбран план Бокса (план второго порядка), при котором переменные факторы варьируются на трех уровнях в широком диапазоне. Поверхность отклика описывается уравнением регрессии второго порядка

л , N N N 2

у^Ьо+и^ + цЦ^х.+иЬ^, (19)

1=1 ц/ 1=/

'</

где у - оценка математического ожидания отклика;

Ь - коэффициенты регрессии;

х, - независимые условные (кодированные) переменные.

Во время проведения эксперимента три фактора, оказывающие существенное влияние на процесс внедрения индентора. в древесину, варьировались в широких пределах. Остальные факторы поддерживались на неизменных уровнях, соответствующих принятым значениям рассматриваемых величин при из-

готовлении декоративных элементов мебели в заводских условиях. Переменные факторы и уровни их варьирования приведены в табл. 2.

Таблица 2

Переменные факторы и уровни их варьирования

. Наименование факторов Уровни варьирования факторов

верхний (+) основвэй (0) нижний (-) штгервал варьирсеа-якя

XI - удельная нагрузка ицдекгора на древесину р, МПа 19 10 1 ,9

Х2 — плотность древесины, кг/и3 750 650 550 . 100

- температура древесины, °С 190 170 150 . .20

'. ОРстР

стай

Рис. 7. Форма инденторов (разновидности элементов рельефа декора)

Изменение угла ср между образующей профиля индентора и направлением волокон древесины осуществляется путем вращения матрицы с образцом древесины на заданный угол.

Таблица 3

Переменные факторы и уровни их варьирования

Уровни варьирования

Наименование факторов перший ОСНОВНОЙ НИЖНИЙ кшерш

с'г (+) f0) - (-) варьирования

- глубина внедрения А,,, мм 5 4 3 1

Х2 - время выдержки с 10 5 0 5

х3 - угол между образующей профиля ин- 90 45 0 45

дентора и направлением волокон дре-

весины я>, град

В шестом разделе на основе экспериментальных исследований силовых и качественных показателей определено - с увеличением температуры нагрева наблюдается снижение величины предельного напряжения сдвига для древесины.бука, которое в направлении внедрения индентора уменьшается с 9,8 МПа при /¡ф = 20 °С до 1,9 МПа при /№ = 200 "С, что указывают три выраженные зоны. В первой зоне, характеризуемой интервалом температур древесины /др = 30-80 °С, происходит медленное снижение предельного напряжения сдвига до 8,8 МПа; вторая зона характеризуется почти прямо пропорциональным снижением напряжения сдвига от температуры древесины в диапазоне /др=80-150 °С; в третьей зоне при /др = 150-200 °С происходит дальнейшее снижение предельного напряжения сдвига, но уже по экспоненциальной зависимости. Некоторое снижение величины предельного напряжения сдвига после /др = 185 °С происходит вследствие температурной деструкции древесины в зоне локального нагрева. Анализируя полученные данные, можно сделать вывод, что с повышением температуры нагрева древесины улучшаются ее деформационные свойства.

Внедрение индентора в древесину сопровождается ее деформацией. Полная деформация древесины складывается из упругой и остаточной. С увеличением температуры нагрева древесины при внедрении в нее индентора увеличивается полная деформация, т. е. глубина внедрения при постоянной нагрузке. При этом составляющие полной деформации изменяются так: упругая уменьшается, а остаточная увеличивается.

Плотность прессуемой древесины оказывает большое влияние на качественные и энергетические показатели процесса внедрения индентора в древесину. С увеличением плотности древесины возрастает удельное давление, которое необходимо приложить к индентору для получения отпечатка заданной глубины.

С увеличением плотности прессуемой древесины увеличивается величина упругой деформации. Величина упругого восстановления древесины после снятия нагрузки возрастает.

При внедрении индентора одного размера на одинаковую глубину в древесину различной плотности образуется различная глубина отпечатка. Причем глубина отпечатка уменьшается с увеличением плотности древесины.

Форма и размеры инденторов оказывают большое влияние на силовые показатели процесса прессования и качество получаемых отпечатков. Это следует учитывать при назначении режимов термопрессования и выборе инструментов.

Уравнения регресски, полученные после обработки результатов факторного эксперимента на промышленной установке, реализованного по плану Бокса второго порядка, показали хорошее соответствие выбранной математической модели изучаемому процессу термопрессования древесины при изготовлении декора (по элементам) (рис. 8).

Для индентора Ш-10

У, =17,88+1,31Х1 -0,24Х2 -3,87Х3 -0,97Х' +0,02Х* -1,01Х32 0,44 Х,Х2 + 0,04 Х,Х3 + 0,25 Х2Х3;

У2 =168,85+ 3,0 X, + 8,67 Х2 + 27,03 Х3 -2,68 X? -3,02 X, - 5,85 X, + 1,13Х,Х2 -0,96Х,Х3 -4,79Х2Х3;

У, = 0,83 - 0,02X, + 0,03 Х2 + 0,05Х3 -0,02Х,2 -0,01Х* -0,02Х32 -0,01Х,Х2 -0,01Х,Х3 -0,01Х2Х3;

(20)

(21)

(22)

Полученные уравнения регрессии позволяют осуществить сравнительный анализ силовых и качественных показателей процесса внедрения инденторов с различной формой и размерами в древесину. .Они являются основой для оптимизации процесса термопрессования древесины при изготовлении декора.

"i 5,5 4 4,5 5

Рис. 8. Зависимость между температурой древесины, глубиной внедрения и временем выдержки при внедрении в древесину бука индентора типа Ш-10 при начальной температуре древесины 180 °С

Анализ уравнений регрессии подтверждает значимость всех выбранных переменных факторов процесса термопрессования древесины. Характер изменения поверхностей откликов хорошо объясняется и согласуется с известными положениями обработки древесины методом прессования и данными лабораторных исследований, а также практикой изготовления декора для мебели методом термопрессования древесины. .

В седьмом разделе - рассмотрены вопросы по оптимизации параметров инструмента и режимов термопрессования, а именно:

- Оптимальная температура древесины в процессе термопрессования должна поддерживаться в диапазоне /др= 180 ± 5°С.

- Заготовки древесины перед помещением в пресс-формы необходимо подогревать в термокамерах до температуры 180°С.

- Температура матрицы должна быть достаточной для поддержания оптимальной температуры древесины или для нагревания ее в процессе термопрессования до оптимальной температуры. Для этого температура матрицы должна быть 190°С.

- Температура пуансона должна способствовать локальному нагреву древесины в зоне термопрессования, не вызывая ее обугливания.

Температура пуансона должна находиться в прямой зависимости от породы древесины и времени прессования. Значение температуры пуансона для разной продолжительности термопрессования и породы древесины приведены в табл. 4.

Таблица 4

Значение температуры пуансона для различных режимов ведения процесса термопрессования

Время термопрессования «С» Температура древесины, °С

Порода древесины

Бук дуб Орех красное дерево

10 210 200 205 215

15 205 195 200 210

20 200 190 200 210

Время выдержки пуансона в древесине зависит от формы и глубины рельефа, породы древесины и может изменяться от 10 до 20 с.

Скорость опускания пуансона должна находиться в пределах 0,01-0,02 м/мин.

С целью уменьшения шероховатости поверхности, ликвидации условий образования трещин на формирующей поверхности изделия перед термбпрес-сованием рекомендуется производить равномерное впрыскивание в зону прессования в момент соприкосновения пуансона с заготовкой воды в количестве 0,5 мл на 1 см2 поверхности заготовки.

Параметры режима должны соответствовать нормам, указанным в табл. 5.

Таблица 5

Рекомендуемые параметры режима термопрессования

Параметр Норма

Температура воздуха в помещении, °С 18

Относительная влажность воздуха, не выше, % 70

Влажность заготовки, % 6-8

Температура подогрева заготовок перед прессованием, °С 180

Температура нагрева пресс-формы, °С 190-215

Давление прессования, МПа:

бук 30

дуб 32

орех 26

красное дерево 28

В восьмом разделе установлено, что в результате давления, трения, нагревания контактные поверхности изнашиваются. Наиболее сильно изнашивается элементы матрицы, предназначенные для срезания обзола у декоративных элементов (рис.9).

Л^ь N2 - нормальные силы на гранях режущего элемента; - силы трения на гранях режущего элемента;

Рл - сила, действующая на лезвие (режущую кромку) элемента;

А - толщина среза (изделия);

Р - угол заточки режущего элемента;

Р - сила действия режущего элемента на древесину (сила резания).

В девятом разделе даны практические рекомендации по изготовлению и эксплуатации пресс-форм.

Рисунок поверхности матриц не должен иметь участков с резкими переходами и изменениями радиуса кривизны, что обеспечивает высокое качество поверхности декора и отсутствие местных разрушений древесины.

Направление главных линий рисунка должно быть продольным и меньше поперечным относительно направления волокон древесины для обеспечения отсутствия деформирования в поверхностном слое декора.

Матрица должна обеспечить удобство монтажа, демонтажа и даже ремонта, если возникает в этом производственная необходимость.

Для повышения качества декора и возможности совмещения операций прессования и отделки поверхности необходимо рабочие поверхности матрицы хромировать гальваническим способом.

Максимальная глубина рельефа не должна превышать 50-60% толщины заготовки. С увеличением глубины возрастает вероятность разрушения очертаний и поверхностных слоев древесины.

Основные продольные линии рельефа к направлению волокон древесины должны быть наклонены под углом не более 45°. При больших углах может наблюдаться разрыв волокон древесины с образованием местных дефектов.

Переходы в линиях рельефа должны быть плавными (рис. 10). Радиус в местах переходов не должен быть менее 2 мм. При меньших радиусах и острых переходах могут наблюдаться разрывы и сжатия волокон древесины, что проявляется в увеличении шероховатости, вырывов и выходов концов волокон древесины на поверхности декоративных элементов.

При оформлении участков рельефа :в виде выпуклых призм углы не должны бьггь более 120°, а в виде вогнутых призм (впадин) углы не должны быть менее 30°.

Переходы от одного уровня рельефа к другому смежному должны быть плавными, без острых углов. Длина переходной площадки между двумя смеж-

ными рельефами глубиной более 30% по отношению к толщине заготовки не должна быть меньше 4 мм.

Марку стали следует выбирать в зависимости от условий термопрессования, объема обработки декора, используемого оборудования, т. е. требований и условий изготовления декоративных элементов из древесины в конкретных заводских условиях. В одних условиях можно успешно работать с пресс-формами (матрицами) из стали марки 45, а в других-только из стали марки XI2 или Х12М.

Рис. 10. Схема декоративного элемента с оптимальными ... геометрическими параметрами

Основные выводы и рекомендации.

Полученные результаты исследования и научных разработок решают актуальную научно-практическую задачу создания технологии и инструмента получения высококачественных декоративных элементов мебели методом термопрессования из древесины и древесных материалов.

- Разработаны новые методы получения рельефных поверхностей, отличные в частности от производства гнутоклееных изделий, образования рельефов на поверхности древесностружечных плит (ДСП) давлением, что не отвечает современным требованиям создания высокохудожественной мебели вследствие своей не технологичности, и малой эффективности.

Проблема формирования декоративных элементов мебели из древесины решалась методом термопрессования на основе проведенных теоретических исследований, лабораторных, производственных экспериментов, которые позволили разработать технологию и инструмент по созданию декоративных элементов мебели. При проведении научных исследований установлен ряд закономерностей, которые позволили разработать технологические режимы и инструмент, в частности:

- возрастание давлений при термопрессовании древесины и древесных материалов происходит во времени по нелинейным законам. Поэтому принимаемые обычно линейные законы справедливы лишь в первом приближении.

- найденные зависимости позволяют определить фактические давления при термопрессовании любого древесного материала или любой породы по известным очертаниям пуансона и заданном технологическом режиме.

- установлена практическая возможность согласованно подбирать технологические режимы термопрессования по заданным очертаниям получаемых декоративных изделий. Эти режимы могут быть дифференцированы в зависимости от обрабатываемого материала (породы) и влажности, при этом необходимо учитывать анизотропию механических свойств древесины и древесных материалов при уплотнении.

- установлены закономерности перемещения материала в пресс-формах контактирование элементов рабочей поверхности матриц и пуансонов с древесиной, что определяет рациональные режимы термопрессования и факторы, влияющие на работоспособность инструмента, при этом находятся пути повышения износостойкости рабочих элементов пресс-форм.

- теоретическими расчетами и результатами экспериментов выявлены особенности деформирования древесины и древесных материалов связанных с их пьезогермообработкой при получении декоративных элементов мебели, при этом определен характер изменения механических свойств древесины и древесных материалов, характер изменения их свойств в процессе деформирования.

- изучены закономерности последовательности развития деформации и напряжений при термопрессовании рельефов, влияние их на свойства получаемых изделий в нужном направлении.

- предложен метод и разработана программа ЭВМ для определения оптимальных параметров процесса термопре сования декоративных элементов, а так же основных параметров инструмента, матриц и пуансонов.

-сформулированы и математически описаны основные закономерности физико-химических процессов, имеющих место при термопрессовании, при этом теоретически рассчитана и экспериментально подтверждена целесообразность направленного изменения основных параметров прессования в процессе формирования рельефных элементов мебели, что позволило выбрать и обосновать критерии эффективности процесса термопрессования, получить целевые функции, связанные их с управляющими факторами.

В результате исследований установлено, что:

- при уплотнении и нагревании происходит изменение механических свойств, в частности, уплотнение увеличивает сопротивление деформированию, а нагревание уменьшает его, вследствие пористости строения древесины резко изменяется объем материала в изделии, что является ее специфической особенностью.

- перемещения контактных зон с пресс-формами соизмеримы с начальными размерами обрабатываемых изделий, и это ставит под сомнение справедливость линейных взаимосвязей между перемещениями и деформациями. -

- уплотнение вызывает изменение анизотропии механических свойств' и соответствующие перераспределение напряжении. От степени уплотнения изделия зависит не только отдельные составляющие энергии, но и удельная энергия на единицу объема обрабатываемого материала. Поэтому одним из путей существенной экономии энергии является уменьшение материалоемкости изделий и прессформ и максимально возможное снижение степени уплотнения заготовок.

Анализ уравнений регрессии изменения скорости прессования давления, влажности подтверждает значимость всех выбранных переменных факторов термопрессования древесины. Характер изменения поверхностей откликов хорошо объясняется и согласуется с известными положениями обработки древесины методом прессования и данными лабораторных исследований, а также практикой изготовления декора для мебели методом термопрессования древесины.

На основании проведенных производственных испытаний и выпуска опытной партии декоративных элементов установлены наиболее приемлемые технологические параметры термопрессования древесины и древесных материалов:

- оптимальная температура древесины в процессе термопрессования должна поддерживаться в диапазоне180 ± 5°С;

- заготовки древесины перед помещением в пресс-формы необходимо подогревать в термокамерах до температуры 180°С;

- температура матрицы должна бьггь достаточной для поддержания оптимальной температуры древесины или для нагревания ее в процессе термопрессова-

ния до оптимальной температуры. Для этого температура матрицы должна быть 190°С;

- температура пуансона должна находиться в прямой зависимости от породы древесины и времени прессования;

- температура пуансона должна способствовать локальному нагреву древесины в зоне термопрессования, не вызывая ее обугливания;

- время выдержки пуансона в древесине зависит от формы и глубины рельефа, породы древесины и может изменяться от 10 до 20 с;

- скорость опускания пуансона должна находиться в пределах 0,01-0,02 м/мин;

- с целью уменьшения шероховатости поверхности, ликвидации условий образования трещин на формирующей поверхности изделия перед термопрессованием рекомендуется производить равномерное впрыскивание в зону прессования в момент соприкосновения пуансона с заготовкой воды в количестве 0,5 мл на 1 см2 поверхности заготовки.

В результате проведенных исследований и прикладных научных разработок предложены рекомендации по расчету и конструированию прессформ для термопрессования декоративных элементов:

- При малых степенях уплотнения г £ 0,15 неравномерностью их распределения по высоте можно пренебречь. Значения поправочных коэффициентов лежат здесь в пределах технической точности расчетов.

- При уплотнениях, превышающих 0,15. учет неравномерного их распределения дает существенные коррективы и должен обязательно проводится.

- Наибольшего влияния неравномерность1 достигает при технологических уплотнениях в пределах 0,4 - 0,5 при наличии в сечении волокон с нулевой деформацией. Здесь поправочные коэффициенты доходят до 1,6 - 1,3.

- Если экстремальные значения текущих уплотнений отличаются друг от друга не более чем в два раза, неравномерность их распределения можно не учитывать и принимать расчетные уплотнение равные технологическим.

- Полученные зависимости могут быть распространены на случай нелинейного распределения уплотнений по высоте методом кусочно-линейной аппроксимации. Существенных отклонений от полученных результатов здесь не ожидается.

- Толщина днища матрицы по условиям прочности всегда должна быть больше толщины стенок.

- Учитывая возможную концентрацию напряжений в угловых сопряжениях, толщину матрицы следует принимать для цельной древесины, фанеры, готовой плиты и т.п. равной 0,8 - 0,9 перемещения пуансонов, а для сыпучей композиции древесины 0,6 - 0,7 этого перемещения.

- Боковые стенки пуансона можно делать тоньше днища примерно на 25 - 30%.

- Отношения фактических напряжений прессования к пределу пластического течения следует использовать как коэффициенты при определении нагрузок для расчета пресс-форм. Учитывая величины этих коэффициентов, можно увеличивать нагрузку на прессуемых наклонных участках в 1,15 раза по сравнению с расчетными.

- На основе обобщения опыта выпуска декоративных элементов в работе даны практические предложения по изготовлению и эксплуатации пресс-форм при термопрессовании:

- Рисунок поверхности матриц не должен иметь участков с резкими переходами и изменениями радиуса кривизны, что обеспечивает высокое качество поверхности декора и отсутствие местных разрушений древесины.

- Направление главных линий рисунка должно быть продольным и меньше поперечным относительно направления волокон древесины для обеспечения отсутствия деформирования в поверхностном слое декора.

- Матрица должна обеспечить удобство монтажа, демонтажа и ремонта, если возникает в этом производственная необходимость.

- Для повышения качества декора и возможности совмещения операций прессования и отделки поверхности необходимо рабочие поверхности матрицы хромировать гальваническим способом.

- Максимальная глубина рельефа не должна превышать 50-60% толщины заготовки. С увеличением глубины возрастает вероятность разрушения очертаний и поверхностных слоев древесины.

- Основные продольные линии рельефа к направлению волокон древесины должны быть наклонены под углом не более 45°. При больших углах может наблюдаться разрыв волокон древесины с образованием местных дефектов.

- Переходы в линиях рельефа должны быть плавными. Радиус в местах переходов не должен быть менее 2 мм. При меньших радиусах и острых переходах могут наблюдаться разрывы и сжатия волокон древесины, что проявляется в увеличении шероховатости, вырывов и выходов концов волокон древесины на поверхности декоративных элементов.

- При оформлении участков рельефа в виде выпуклых призм углы не должны быть более 120°, а в виде вогнутых призм (впадин) углы не должны быть менее 30°.

- Переходы от одного уровня рельефа к другому смежному должны быть плавными, без острых углов. Длина переходной площадки между двумя смежными рельефами глубиной более 30% по отношению к толщине заготовки не должна быть меньше 4 мм.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

1. Хуажев О.З. Монография «Формирование декоративных элементов мебели методом термопрессования». СПб. «Наука», 1995, 133 стр.

2. Санев В.И., Хуажев О.З., Канданов А.Э. «Улучшение эстетических качеств мебели на основе применения декоративных элементов» Деп. научные работы М., ВИНИТИ, 1984.-7 с.

3. Санев В.И., Хуажев О.З., Канданов А.Э. «Долговечность рабочих поверхностей матриц при термопрессовании декоративных элементов из древесины

твердолиственных пород». Депонирование науч. работы М. ВИНИТИ, 1984. -15 с.

4. Санев В.И., Хуажев О.З., ЬСанданов А.Э. «Прогрессивные способы изготовления пресс-форм для получения декоративных элементов мебели», Деп. науч. работы, М. ВИНИТИ 1984. - 11 с.

5. Санев В.И., Хуажев О.З., Канданов А.Э. «Деформирование древесины матрицей при прессовании декоративных элементов мебели», Деп. науч. работы М. ВИНИТИ 1984.-9 с.

6. Санев В.И., Хуажев О.З., Канданов А.Э. «Деформирующее усилие при действии матрицы на древесину при прессовании рельефа декора». Деп. науч. работы М. ВИНИТИ 1984. - 9 с.

7. Хуажев О.З., Канданов А.Э. «Автоматизация загрузочных работ с применением промышленных роботов». Материалы научно-технического семинара Л. ЛДНТП 1984.-7 с.

8. Хуажев О.З., Канданов А.Э. «Использование промышленных роботов для автоматизации процессов при изготовлении декоративных элементов». Материалы научно-технического семинара Л. ЛДНТП 1984. - 8 с.

9. Хуажев О.З., Юришко В.Н. «Влияние параметров периода скольжения резца по материалу при фрезировании кромок ламинированных плит на качество обработки». Деп. науч. работы М., ВИНИТИ 1984. - 7 с.

Ю.Санев В.И., Хуажев О.З. « Силы, действующие на зубья дисковых пил при пилении ламинированных плит». Деп.науч.работы М.,ВИНИТИ, 1984. -11 с.

11 .Санев В.И., Хуажев О.З. «Обработка кромок ламинированных плит дисковыми пилами». Деп. науч. работы М., ВИНИТИ, 1984. -7 с.

12".Санев В.И., Хуажев О.З. «Качественная обработка ламинирующих плит пилением при промышленных скоростях». Деп. науч. работы М., ВИНИТИ, 1984.-9 с.

13.Санев В.И., Хуажев О.З. «Силы резания при пилении ламинированных плит и ее зависимость от различных факторов». Деп. науч. работы М., ВИНИТИ, 1984.-9 с.

И.Санев В.И., Хуажев О.З. «Кинематические соотношения при пилении ламинированных плит». Деп. науч. работ М., ВИНИТИ, 1985. -9 с.

15.Санев В.И., Хуажев О.З. «Качественная обработка ламинированных плит и фрезированием на промышленных скоростях». Деп. науч. работы М., ВИНИТИ, 1985.-7 с.

16.Санев В.И., Хуажев О.З. «Характер изменения сил при фрезировании кромок ламинированных плит». Межвуз. сб. науч. трудов Л. JITA, 1985. - С. 3 -5 с.

П.Санев В.И., Хуажев 0.3. «Формирование поверхности кромок ламинированных плит при фрезировании». Межвуз. сб. науч. трудов Л. ЛТА, 1985. - С. 14-17.

18.Хуажев О.З., Березная Э.С., Алешкевич Л.И., «Разработка режимов термопрессования декоративных элементов с одновременной отделкой». Межвуз. сб. науч. трудов Л. ЛТА, 1985. - С . 24- 28.

19.Санев В.И., Хуажев О.З. «Производство декоративных элементов мебели из древесины методом термопрессования». Материалы научно-технической конференции, Минск БТИ. 1985. - С. 273 - 275.

20.Санев В.И., Израелит А.Б., Хуажев 0.3. и др. «Провести комплекс работ по созданию системы декорирования фасадов изделий мебели с использованием декоративных элементов из древесины и древесных материалов, полученных методом термопрессования». Отчет по НИР тема 3444 НИС ЛТА 1982-1983. -186 с.

21.Хуажев 0.3. «Изготовление пресс-форм для производства декоративных элементов мебели термопрессованием» Материалы научно-технической конференции ЛДНТП, Л. 1986. - 7 с.

22.Хуажев О.З., Канданов А.Э. «Изготовление декоративных элементов мебели методом термопрессования отходов их древесины разных пород». Материалы научно-технической конференции ЛДНТП, Л. 1986. - 7 с.

23 .Хуажев О.З. «Обработка плиточных материалов концевыми фрезами и кольцевыми сверлами». Межвуз. сб. науч. трудов Л. ЛТА, 1987. - С. 13 - 16.

24.Хуажев 0.3. « К вопросу обработки плит облицованных пленками на основе термореактивных полимеров». Машины и механизмы д/о производств. Межвуз. сб. научных трудов 1980 №7. - С. 37 - 42.

25.Санев В.И., Хуажев О.З. « Обработка кромок облицованных плит фрезерованием». «Машины и механизмы д/о производств». Межвуз. сб. научных трудов 1980, №7. - С. 42 - 47.

26.Санев В.И., Хуажев О.З. « Пути совершенствования качественной обработки облицованных плит». Материалы научно-технической конференции Укр. НДПО Киев 1980,- С. 7 -11.

27.Санев В.И., Хуажев О.З. «Исследование и разработка оптимальных режимов резания и инструмента для раскроя и обработки крупноформатных облицованных плит. Тема 3271 НИС ЛТА 1980. -147 с.

28.Хуажев О.З., Юршенко «Взаимосвязь видов резания древесностружечных плит при пилении круглыми пилами и фрезеровании». Станки и инструменты д/о производств. Межвуз. сб. науч. трудов 1983. - С. 113 - 117.

29.Хуажев О.З., Кандалов А.Э. «Изготовление декоративных элементов мебели из древесины методом термопрессования». Мебель ВНИПИЭИлеспром, 1982,- С. 14-17.

30.Хуажев О.З. «Об образовании рельефных поверхностей при термопрессовании древесины». Сб. «Научно-технический прогресс в деревобработке», Киев, 1986.-С. 33-38.

31.Хуажев О.З. «Декорирование фасадных элементов мебели». Материалы научно-технической конференции, БТИ, Минск, 1988. - С. 17 -20.

32.Хуажев О.З., Канданов А.Э. «Декоративные элементы разработанные и внедренные на ПМО «Кавказ». Материалы научно-технической конференции ВПКТИМ, Москва, 1987. - С. 7 -12.

33.Хуажев О.З. «Декорирование мебели рельефными элементами из древесины». Материалы международной конференции, Ганновер (ФРГ) Лигна 1993. -8 с.

34.Хуажев О.З. «Прессформы для получения декоративных элементов мебели». Материалы научно-технической конференции,Сокраменто (США), 1996.-7 с.

35.Хуажев О.З. «Получение рельефных декоративных элементов из древесины методом термопрессования. Материалы научной конференции. Прага, 1996. -7 с.

36.Хуажев О.З. «Оборудование для получения декора методом непрерывного прессования». Материалы научной конференции, Ганновер (ФРГ) Лигна, 1999.-11 с.

37.Хуажев О.З. «Совмещенное прессование декора с получением отделанной поверхности». Материалы научной конференции УкрНИИМОД, Киев, 1998. — С. 4-9.

38.Хуажев О.З. Декорирование мебели. Научная конференция «Машинная обработка мебельных деталей», ЛатНИИТИ, Рига. 1988. - С. 16 - 18.

39.Хуажев О.З. Выбор рациональных режимов прессования декорированных элементов. Материалы научно-практической конференции, УралДНТИ, Челябинск. 1987. - С. 8 - 12.

Хуажев Олег Закиреевич

Формирование декоративных элементов мебели из древесины методом термопрессования

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Подписано в печать 17.03.2000 г.Формат 60x84/16. Усл. псч. л. 2,0.Тираж 100 экз. Зак. № 287 Отпечатано в типографии ВГАУ г. Воронеж, ул. Мичурина, 1

Введение.

1. СОСТОЯНИЕ 7 ИЗУЧЕННОСТИ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ ИЗМЕНЕНИЯ И РЕГУЛИРОВАНИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ДРЕВЕСИНЫ И ДРЕВЕСНЫХ МАТЕРИАЛОВ ПРИ ТЕРМОПРЕССОВАНИИ.

1.1. Деформирование древесины и древесных материалов при термопрессовании.

1.2. Анализ ранее выполненных работ.

1.3. Цель и задачи исследований

2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА ТЕРМОПРЕССОВАНИЯ ДЕКОРАТИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

2.1. Нелинейные зависимости для деформации при термопрессовании.

2.2. Исследование режимов уплотнения древесины и древесных материалов с учетом анизотропии.

2.3. Анализ перемещений материалов в пресс-формах.

3. ДЕФОРМАЦИИ И КАЧЕСТВЕННЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ПРИ ТЕРМОПРЕССОВАНИИ ДЕКОРАТИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ.

3.1. Развитие деформаций в процессе термопрессования рельефов на поверхности декора из древесины.

3.2. Деформирующие усилия при термопрессовании декора.

3.3. Скорость деформирования древесины при термопрессовании и ее значение.

3.4. Рациональные параметры матриц (пресс-форм) для изготовления декора из древесины.

4. РЕГЛАМЕНТАЦИЯ ТОЧНОСТИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕКОРАТИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ИЗ ДРЕВЕСИНЫ И ДРЕВЕСНЫХ МАТЕРИАЛОВ ТЕРМОПРЕССОВАНИЕМ.

4.1. Определение фактических уплотнений при термопрессовании древесины.

4.2. Изменение упруго-прочностных характеристик древесины при уплотнении.

4.3. Определение деформаций после термопрессования древесины.

4.4. Неравномерность уплотнений по высоте изделия.

4.5. Усадочные деформации от изменения влажности и температуры при термопрессовании.

4.6. Погрешности прессования.

5. МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ СИЛОВЫХ И КАЧЕСТВЕННЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ТЕРМОПРЕССОВАНИЯ ДЕКОРАТИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ИЗ ДРЕВЕСИНЫ.

5.1. Методика экспериментального исследования при внедрении инденторов в древесину при постоянной скорости нагружения.

5.2. Методика экспериментальных исследований в производственных условиях.

6. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ СИЛОВЫХ И КАЧЕСТВЕННЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ТЕРМОПРЕССОВАНИЯ ДЕКОРАТИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ИЗ ДРЕВЕСИНЫ.

6.1. Влияние температуры нагрева древесины на ее деформативность.

6.2. Экспериментальное исследование силовых и качественных показателей термопрессования декоративных элементов из древесины.

6.3. Силовые и качественные показатели при внедрении в древесину инденторов при постоянной скорости нагружения.

7. ОПТИМИЗАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ ИНСТРУМЕНТА, РЕЖИМОВ ТЕРМОПРЕССОВАНИЯ ДРЕВЕСИНЫ ПРИ ИЗГОТОВЛЕНИИ ДЕКОРА И ПОВЫШЕНИЕ ДОЛГОВЕЧНОСТИ ИНСТРУМЕНТА.

7.1. Выбор факторов и параметров оптимизации.

7.2. Результаты оптимизации параметров инструмента и процесса термопрессования.

7.3. Режимы термопрессования декоративных элементов из древесины.

8. ПОВЫШЕНИЕ ДОЛГОВЕЧНОСТИ ИНСТРУМЕНТА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕКОРА ИЗ ДРЕВЕСИНЫ МЕТОДОМ ТЕРМОПРЕССОВАНИЯ.

8.1. Внешнее проявление изнашивания инструмента (матриц) при эксплуатации.

8.2. Основные причины износа режущих элементов матрицы при термопрессовании.

9. ВНЕДРЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ В ЗАВОДСКУЮ ПРАКТИКУ.

9.1. Экспериментальный участок по изготовлению декора в заводских условиях.

9.2. Заводские исследования термопрессования декора с использованием опытных образцов матриц (пресс-форм).

Актуальность темы

Перед лесной и деревообрабатывающей промьшшгенностью постоянно стоит задана повысить выпуск продукции без существенного расширения объемов поставок лесного сырья. Такая целевая установка вытекает из регулярного повышения материально-эколюгичеосой ценности лесных ресурсов. В связи с этим встает проблема оптимального использования древесины без отходов. В дальнейшем эта проблема будет ужесточаться, что потребует качественного изменения и интенсификации промышленного производства, новых видов модифицированных древесных материалов и изделий из древесины, оптимизации их строения и конструктивных свойств по условиям изготовления и эксплуатации. Решение отмеченных задач возможно лишь на основе четких теоретических обоснований направлений оптимизации качества и улучшения строения изделий из древесины и древесных материалов. При механической обработке, связанной с термопрессованием (или пьезотермообрабожой) этих изделий и материалов, существенно изменяются их свойства Во многих работах [1, 2, 3, 4] исследовалось влияние температуры и давлений, но эти исследования в подавляющем большинстве носят экспериментальный характер и решают частные задачи технологии. Для обоснованных же суждений и решения требуется механическая теория термопрессования, учитывая совместное воздействие всех процессов их взаимосвязи. Значение такой теории усиливается тем, что на термопрессование и его последствия влияют параметры применяемого оборудования и пресс-форм, определяющие степень уплотнения материалов, динамику его осуществления, характер передачи и снятие давлении, восстановительные процессы после снятия давлений и т.п. Принципиальное усовершенствование оборудования и особенно пресс-форм, невозможно без создания необходимых теоретических предпосылок его расчета и проектирования. Это тем более важно, что в современных условиях оборудование и пресс-формы для термопрессования являются одними из слабых мест и тормозят возможности интенсификации процессов и увеличения производительности труда.

Особенно сложные проблемы возникают при термопрессовании криволинейных деталей из древесины древесных материалов. Такие криволинейные детали широко применяются в современной мебели в качестве конструктивных декоративных элементов, и объем их использования все время растет в связи с улучшением потребительских свойств мебели и ее интерьера. Настоящая работа посвящена обоснованию и разработке основных теоретических закономерностей для оценки процессов деформирования таких элементов. Основные задачи проведенных исследований сводятся к следующему:

1. Определение и формализация закономерностей изменения физико-механических свойств древесины и древесных материалов термопрессования.

2. Установление возможностей регулирования и управления механическими свойствами изделий при интенсивном и неравномерном их уплотнении в процессе термопрессования.

3. Исследования процесса термопрессования с учетом его нелинейности.

4. Учет анизотропии механических свойств древесины и древесных материалов при уплотнении.

5. Подход к анализу перемещений материала в пресс-формах, контактирование элементов рабочей поверхности матриц с древесной, определение рационального режима прессования, установление факторов, влияющих на работоспособность матриц и пуансонов, обоснование путей повышения износостойкости рабочих элементов пресс-форм.

Анализ научно-технических разработок по изготовлению гнуто-клееных, рельефных изделий [19,20,92,101,103,131] не дают полной возможности создания обоснованной технологии и инструмента, для производства декоративных элементов мебели методом термопрессования. В связи с чем автором сформулированы следующие цель и задачи диссертационных исследований по решению этой проблемы:

Цель работы

- Создание технологии и инструмента для формирования декоративных элементов мебели из древесины методом термопрессования: путем проведения теоретических и экспфимштальных исследований явлений деформации древесины, определения силовых и качественных показателей с оптимизацией параметров инструмента и режимов термопрессования, и внедрением полученных результатов в практику.

Задачи исследований

1. Установить закономерности нелинейных зависимостей д ля деформации.

2. Изучить режимы уплотнения древесины и древесных материалов с учетом анизотропии с анализом перемещения материалов в прессформе.

3. Провести исследование деформации и качественных показателей при термопрессовании.

4. Предложить регламентации точности изготовления декоративных элементов из древесины и древесных материалов термопрессованием.

5. Разработать методику определения силовых и качественных показателей термопрессования декоративных элементов из древесины

6. Выполнить экспериментальные исследования силовых и качественных показателей термопрессования декоративных элементов.

7. Провести оптимизацию параметров и режимов термопрессования при изготовлении декора и повышения долговечности инструмента

8. Внедрить в мебельное производство результаты исследований и прикладных научно-технических разработок

Новизна

1. Установлены нелинейные зависимости деформации при термопрессовании древесины, отличающиеся характером распределения уплотнений

2. Определены закономерности изменения деформации и качественных показателей при термопрессовании.

3. Разработаны системы регламентации точности изготовления декоративных элементов из древесины и древесных материалов, отличающиеся определением фактических уплотнений при термопрессовании.

Определены

- фактическое уплотнение при термопресоовании;

- угфугопрочносгные характеристики при уплотнениях;

- деформации после термопрессования и неравномерности уплотнений по высоте изделия;

- усадочные деформации от изменения влажности и температуры при термопрессовании.

Методика исследований включает в себя теоретические построения процесса термопрессования декоративных элементов с получением математического аппарата, численных расчетов режимов и параметров процесса, а также проведение экспериментальных исследований, производственных испытаний и внедрение в практику технологии, инструмента получения декоративных —элементов мебели.

В первой главе рассмотрено состояние изученности темы, поставлены цели и задачи исследований.

Вторая глава посвящена теоретическим исследованиям термопрессования, развития нелинейности деформации, характера уплотнения древесины с учетом анизотропии, анализу перемещения материалов в прессформах.

Третья глава изучает показатели качественного развития деформации в процессе термопрессования рельефов на поверхности декора из древесины, скорости деформирующего усилия, а также рациональные параметры матриц и пуансонов для изготовления декора

Четвертая глава определяет регламентацию точности изготовления декоративных элементов, фактические уплотнения при изменении упругопрочностных характеристик древесины, неравномерности уплотнения древесины по высоте изделия, погрешности термопрессования, а также усадочные деформации с изменением влажности и температуры

Пятая глава содержит математический аппарат постановки методологических задач определения сижвых и качественных показателей термопреооова-ния.

Шастая глава дает анализ экшериментальных исследований силовых и качественных показателей с учетом деформативности древесины, характера влияния температуры нагрева древесины, прессформы, силовых, скоростных показателей процесса термопрессования.

Седьмая глава устанавливает выбор факторов и оптимизации параметров инструмента и технологических режимов термопрессования.

В восьмой главе представлены рекомендации повышения долговечности инструмента, матриц и пуансонов.

Девятая глава характеризует результаты внедрения теоретических и экспериментальных исследований в производственную практику.

Достоверность полученных результатов, обоснованность выводов и рекомендаций. Результаты научных исследований получены на основе использования методов математического моделирования, оптимизации силовых и качественных показателей процесса термопрессования, регламентации точности создания рельефных поверхностей декоративных элементов.

Обоснованность выводов и рекомендаций базируется на позитивных результатах совпадения теоретических исследований с экспериментальными данными, а также общими положительными итогами внедрения технологии и инструмента и производство, выпуска декоративных элементов на мебельных предприятиях. защиту вьмосятся:

1.1Укгемашческий аппарат нелинейных зависимостей для деформации при термопрессовании, режимов уплотнения древесины и древесных материалов с учетом анизотропии, математические зависимости перемещения материалов в прессформах.

2 Закономерности деформации в процессе термопрессования рельефов на поверхности декора из древесины и деформирующие усилия при термопрессовании.

3. Математические зависимости скорости деформирования древесины при тфмопрессовании и рациональных параметров матриц прессформ.

4. Расчетные уравнения определения фактических уплотнений при термопрессовании доезвесины, изменения ее упруго-прочных характеристик.

5. Предложенные математические уравнения расчетов деформации после термопрессования древесины и неравномерности уплотнения по высоте изделия.

6. Закономерности усадочных деформаций от изменения влажности и температуры зри термопрессовании и погрешности прессования.

7. Методика и экспериментальные установки по выпуску декоративных элементов.

8. Результаты экспериментальных сшювых и качественных показателей термопрессования декоративных элементов.

9. Технология и инструмент изготовления декоративных элементов мебели.

Научные значения полученных результатов - установлены закономерности и получен математический аппарат численных расчетов деформаций, режимов уплотнения, перемещения материалов в пресс-формах, рациональных параметров матриц и пуансонов;

- предложены математические зависимости расчетов параметров регламентации точности изготовления декоративных элементов с определением фактических уплотнений, изменения упруго-прочностных характеристик древесины, с определением деформации от изменения влажности и температуры и погрешности термопрессования;

- определены силовые и качественные показатели термопрессования декоративных элементов;

- решены задачи оптимизации параметров инструмента и режимов термопрессования.

Практическая значимость работы заключается в создании технологии и инструмента получения декоративных элементов мебели методом термопрессования.

Результаты исследования реализованы в промышленности, что позволило полнее использовать лесосырьевые ресурсы, создать широкую гамму декоративных элементов для создания фасадных элементов мебели разной компоновки и сочетаний, что способствовало большему выпуску высокохудожественных конкурентоспособных наборов мебели.

Получен новый, оригинальный способ изготовления декоративных элементов с использованием цельной древесины, а также кусковых отходов шпона с бумажными прокладками, пропитанными сиететическими смолами.

Место проведения исследований. Работа проводилась автором или под его руководством: в научной лаборатории ПМО «Кавказ», Краснодар (198182 гг.); на кафедре станки и инструменты Лесотехнической академии, Ленинград (1982-85 гг.); в Центральном научно-исследовательском институте фанеры (ЦНИШ>) Санкт-Петербург с 1985 г.

Декоративные элементы методом термопрессования производились на ПМО «Кавказ» (Краснодар); ПМО «Дружба» (Майкоп); ЛМК № 1 (Ленинград);

Мебельный комбинат №3 (Киев) и многих других мебельных, фанерных предприятиях.

Апробация работы. Основные положения диссертации и отдельные его разделы были заслушаны и получили одобрения на:

- Ежегодных научно-технических конференциях ЛТА (Ленинград), Белорусского технологического института (Минск), 1984 -1999 гг.

- Научно-технических конференциях УкрНИИМОД, НПО «Научфан-пром», ЛДНТП, ВПКТИМ, 1984 -1999 гг.

- Международных конференциях-выставках Ганновер (Германия, 1993, 1999), Прага (Чехия, 1996), Сокраменто (США, 1996).

Внедрение результатов исследований. Результаты исследований апробированы на ПМО «Кавказ» (Краснодар), ПМО «Дружба» (Майкоп), ПМДО «Юг» (Мостовское), Мантуровский, Череповецкий фанерные комбинаты.

Фактический экономический эффект составляет более 700 ООО руб. Результаты исследований внедрены, как в учебном процессе Лесотехнической академии, так и при разработке нормативно-технической документации для фанерной и мебельной промышленности.

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 39 работах, включая монографию.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, 9 глав, выводов и рекомендаций, заключения, списка литературы.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Поставленная автором цель и задачи исследования нашли свое решение на страницах этой диссертации. Полученные результаты исследования и научных разработок решают актуальную научно-практическую задачу создания технологии и инструмента получения высококачественных декоративных элементов мебели методом термопрессования из древесины и древесных материалов.

- Разработаны новые методы получения рельефных поверхностей, отличные в частности от производства гнутоклееных изделий, образования рельефов на поверхности древесностружечных плит (ДСП) давлением, что не отвечает современным требованиям создания высокохудожественной мебели вследствие своей не технологичности, и малой эффективности.

Проблема формирования декоративных элементов мебели из древесины решалась методом термопрессования на основе проведенных теоретических исследований, лабораторных, производственных экспериментов, которые позволили разработать технологию и инструмент по созданию декоративных элементов мебели. При проведении научных исследований установлен ряд закономерностей, которые позволили разработать технологические режимы и инструмент, в частности:

- возрастание давлений при термопрессовании древесины и древесных материалов происходит во времени по нелинейным законам. Поэтому принимаемые обычно линейные законы справедливы лишь в первом приближении.

- найденные зависимости позволяют определить фактические давления при термопрессовании любого древесного материала или любой породы по известным очертаниям пуансона и заданном технологическом режиме.

- установлена практическая возможность согласованно подбирать технологические режимы термопрессования по заданным очертаниям получаемых декоративных изделий. Эти режимы могут быть дифференцированы в зависимости от обрабатываемого материала (породы) и влажности, при этом необходимо учитывать анизотропию механических свойств древесины и древесных материалов при уплотнении.

- установлены закономерности перемещения материала в пресс-формах контактирование элементов рабочей поверхности матриц и пуансонов с древесиной, что определяет рациональные режимы термопрессования и факторы, влияющие на работоспособность инструмента, при этом находятся пути повышения износостойкости рабочих элементов пресс-форм.

- теоретическими расчетами и результатами экспериментов выявлены особенности деформирования древесины и древесных материалов связанных с их пьезотермообработкой при получении декоративных элементов мебели, при этом определен характер изменения механических свойств древесины и древесных материалов, характер изменения их свойств в процессе деформирования.

- изучены закономерности последовательности развития деформации и напряжений при термопрессовании рельефов, влияние их на свойства получаемых изделий в нужном направлении.

- предложен метод и разработана программа ЭВМ для определения оптимальных параметров процесса термопресования декоративных элементов, а так же основных параметров инструмента, матриц и пуансонов.

- сформулированы и математически описаны основные закономерности физико-химических процессов, имеющих место при термопрессовании, при этом теоретически рассчитана и экспериментально подтверждена целесообразность направленного изменения основных параметров прессования в процессе формирования рельефных элементов мебели, что позволило выбрать и обосновать критерии эффективности процесса термопрессовании, получить целевые функции, связанные их с управляющими факторами.

В результате исследований установлено, что:

- при уплотнении и нагревании происходит изменение механических свойств, в частности, уплотнение увеличивает сопротивление деформированию, а нагревание уменьшает его, вследствие пористости строения древесины резко изменяется объем материала в изделии, что является ее специфической особенностью.

- перемещения контактных зон с пресс-формами соизмеримы с начальными размерами обрабатываемых изделий, и это ставит под сомнение справедливость линейных взаимосвязей между перемещениями и деформациями.

- уплотнение вызывает изменение анизотропии механических свойств и соответствующие перераспределение напряжении. От степени уплотнения изделия зависит не только отдельные составляющие энергии, но и удельная энергия на единицу объема обрабатываемого материала. Поэтому одним из путей существенной экономии энергии является уменьшение материалоемкости изделий и прессформ и максимально возможное снижение степени уплотнения заготовок.

Анализ уравнений регрессии изменения скорости прессования давления, влажности подтверждает значимость всех выбранных переменных факторов термопрессования древесины. Характер изменения поверхностей откликов хорошо объясняется и согласуется с известными положениями обработки древесины методом прессования и данными лабораторных исследований, а также практикой изготовления декора для мебели методом термопрессования древесины.

На основании проведенных производственных испытаний и выпуска опытной партии декоративных элементов установлены наиболее приемлемые технологические параметры термопрессования древесины и древесных материалов:

- оптимальная температура древесины в процессе термопрессования должна поддерживаться в диапазоне 180 ± 5°С;

- заготовки древесины перед помещением в пресс-формы необходимо подогревать в термокамерах до температуры 180°С;

- температура матрицы должна быть достаточной для поддержания оптимальной температуры древесины или для нагревания ее в процессе термопрессования до оптимальной температуры. Для этого температура матрицы должна быть 190°С;

- температура пуансона должна находиться в прямой зависимости от породы древесины и времени прессования;

- температура пуансона должна способствовать локальному нагреву древесины в зоне термопрессования, не вызывая ее обугливания;

- время выдержки пуансона в древесине зависит от формы и глубины рельефа, породы древесины и может изменяться от 10 до 20 с;

- скорость опускания пуансона должна находиться в пределах 0,01-0,02 м/мин;

- с целью уменьшения шероховатости поверхности, ликвидации условий образования трещин на формирующей поверхности изделия перед термопрессованием рекомендуется производить равномерное впрыскивание в зону прессования в момент соприкосновения пуансона с заготовкой воды в количестве 0,5 мл на 1 см2 поверхности заготовки.

В результате проведенных исследований и прикладных научных разработок предложены рекомендации по расчету и конструированию прессформ для термопрессования декоративных элементов:

- При малых степенях уплотнения 8 < 0,15 неравномерностью их распределения по высоте можно пренебречь. Значения поправочных коэффициентов лежат здесь в пределах технической точности расчетов.

- При уплотнениях, превышающих 0,15, учет неравномерного их распределения дает существенные коррективы и должен обязательно проводится.

- Наибольшего влияния неравномерность достигает при технологических уплотнениях в пределах 0,4 - 0,5 при наличии в сечении волокон с нулевой деформацией. Здесь поправочные коэффициенты доходят до 1,6 -1,3.

- Если экстремальные значения текущих уплотнений отличаются друг от друга не более чем в два раза, неравномерность их распределения можно не учитывать и принимать расчетные уплотнение равные технологическим.

- Полученные зависимости могут быть распространены на случай нелинейного распределения уплотнений по высоте методом кусочно-линейной аппроксимации. Существенных отклонений от полученных результатов здесь не ожидается.

- Толщина днища матрицы по условиям прочности всегда должна быть больше толщины стенок.

- Учитывая возможную концентрацию напряжений в угловых сопряжениях, толщину матрицы следует принимать для цельной древесины, фанеры, готовой шшш и т.п. равной 0,8 - 0,9 перемещения пуансонов, а для сыпучей композиции древесины 0,6 - 0,7 этого перемещения.

- Боковые стенки пуансона можно делать тоньше днища примерно на 25 - 30%.

- Отношения фактических напряжений прессования к пределу пластического течения следует использовать как коэффициенты при определении нагрузок для расчета пресс-форм. Учитывая величины этих коэффициентов, можно увеличивать нагрузку на прессуемых наклонных участках в 1,15 раза по сравнению с расчетными.

- На основе обобщения опыта выпуска декоративных элементов в работе даны практические предложения по изготовлению и эксплуатации пресс-форм при термопрессовании:

- Рисунок поверхности матриц не должен иметь участков с резкими переходами и изменениями радиуса кривизны, что обеспечивает высокое качество поверхности декора и отсутствие местных разрушений древесины.

- Направление главных линий рисунка должно быть продольным и меньше поперечным относительно направления волокон древесины для обеспечения отсутствия деформирования в поверхностном слое декора.

- Матрица должна обеспечить удобство монтажа, демонтажа и ремонта, если возникает в этом производственная необходимость.

- Для повышения качества декора и возможности совмещения операций прессования и отделки поверхности необходимо рабочие поверхности матрицы хромировать гальваническим способом.

- Максимальная глубина рельефа не должна превышать 50-60% толщины заготовки. С увеличением глубины возрастает вероятность разрушения очертаний и поверхностных слоев древесины.

- Основные продольные линии рельефа к направлению волокон древесины должны быть наклонены под углом не более 45°. При больших углах может наблюдаться разрыв волокон древесины с образованием местных дефектов.

- Переходы в линиях рельефа должны быть плавными. Радиус в местах переходов не должен быть менее 2 мм. При меньших радиусах и острых переходах могут наблюдаться разрывы и сжатия волокон древесины, что проявляется в увеличении шероховатости, вырывов и выходов концов волокон древесины на поверхности декоративных элементов.

- При оформлении участков рельефа в виде выпуклых призм углы не должны быть более 120°, а в виде вогнутых призм (впадин) углы не должны быть менее 30°.

- Переходы от одного уровня рельефа к другому смежному должны быть плавными, без острых углов. Длина переходной площадки между двумя смежными рельефами глубиной более 30% по отношению к толщине заготовки не должна быть меньше 4 мм.

- Марку стали следует выбирать в зависимости от условий термопрессования, объема обработки декора, используемого оборудования, т. е. требований и условий изготовления декоративных элементов из древесины в конкретных заводских условиях. В одних условиях можно успешно работать с пресс-формами (матрицами) из стали марки 45, а в других-только из стали марки Х12 или Х12М.

Таким образом, в результате проведенных исследований и прикладных научных разработок, результатов опытного производства декоративных элементов мебельная промышленность получила технологию, инструмент для создания и выпуска высокохудожественной мебели с декоративными элементами, что делает мебель конкурентоспособной.

1. Артемов В.П. Исследование процессов прессования изделий из шпона в жестких пресс-формах. Автореферат дис. к.т.н., Минск:БТИ, 1970, 26 с.

2. Минин А.Н. Технология пьезотермопластиков М: Лесная промышленность,1965, 256 с.

3. Бывших М.Д. Исследование упруго-пластических характеристик древесиныпри различном гидротермическом состоянии Науч. тр. ЩМИМОД, вып.И, Архангельск: 196 с. С. 106 - 126.

4. Отлев И.А. К методике разработки режимов прессования древесностружечных плит. Ж «Деревообрабатывающая промышленность», 1972 №5. С. 5 - 7.

5. Шварцман Г.М. Производство древесностружечных плит, М: Лесная промышленность М. 1977. 312 с.

6. Соснин М.И., Климов М.И. Физические основы прессования древесностружечных плит в производстве изделий го древесины. М: Лесная промышленность, 1981. -193 с.

7. Израелит А.Б. Исследование путей оптимизации гнутоклеенных изделий из шпона и оборудования для их изготовления, дис. к.т.н. ЛТА Л 1975. -340 с.

8. Израелит А.Б., Литовский Л.И. О закономерностях изменения упруго механических свойств и коэффициентов качества древесины различных пород Сб. Получение свойства и применение модифицированной древесины Рига «Зи-натие» 1973. С. 71 - 76.

9. Мовнин М.С., Израелит А.Б. Создание и обработка опытной установки для производства тонких древесностружечных плит непрерывным способом Отчет по НИР, тема 2986, № Г.Р. 77029502, инв. № Б 646433 Л: ЛТА, 1977. -144 с.

10. Уголев Б.Н. Деформативность древесины и напряжения при сушке М: Лесная промышленность, 1971. -174 с.

11. Серговский П.С. Гидротермическая обработка древесины Лесная промышленность М 1958. 440 с.

12. Новожилов В.В. Теория упругости Л, Судпромиздат, 1958, 370 с.

13. Павлов А.П. Выбор схемы упругой анизотропии древесины в инженерных конструкциях. Труды ЛТА № 77 К 1953. С. 10 - 21.

14. Смирнов-Аляев Г.А., Гозенберг В.М. Теория пластических деформаций металлов М-Л, Машиздат, 1956.-.367 с.

15. Ашкенази Е.К. Анизотропия машиностроительных материалов. Л., Машиностроение, 1969. -110 с.

16. Ашкенази Е.К., Гаков Э.В. Анизотропия конструкционных материалов Справочник, Л., Машиностроение, 1972. 216 с.

17. Лехницкий С.Г. Анизатропия пластинки, М., Гостехиздат, 1957. 463 с.

18. Израелит А.Б. О развитии пластических деформаций при радиальном обжа-сины и исследовантии ассиметричного деревянного элемента Сб. Модифицированная древеия ее свойств ЛТА и ИХД АН Латв. ССР, науч. тр. № 123, 1968.-С. 34-40.

19. Щедрин Е.Д. Прогноз стилей бытовой мебели на 1980-2000гг. М.: Деревообрабатывающая промышленность, 1973, № 3. - С. 3 - 6.

20. Способы декорирования корпусной мебели (Обзорная информация), М.: 1982 (ВНИИПИЭЛлеспром). С. 1-36.

21. Иванов А.М. Ползучесть древесностружечных плит изв. В430В Строительство и архитектура, 1960, № 3. — С. 13 - 14.

22. Артюховский Н.К. Исследования длительной прочности и деформативности древесностружечных плит Автореферат дисс. канд.техн.наук, М., 1966.

23. Огарков Б.И. Теория деформирования древесных материалов с учетом ползучести В сб.: Исследования в области древесины и древесных материалов. Красноярск, 1967. С. 140 -146.

24. Огарков Б.И. Исследование релаксационных свойств древесных материалов, применяемых в машинах деревообрабатывающей промышленности Автореферат дисс., д.т.н. Л., 1970. - 33 с.

25. Берсенев А.П. Строение древесностружечных плит под воздействием различных факторов. Механическая обработка древесины, 1969, № 37. -8 с.

26. Берсенев А.П. Основные вопросы проблемы долговечности плит из древесных частиц на синтетических смолах. Труды УЛТИ, Свердловск, 1971. С. 12 -15.

27. Берсевев А.П. Методы исследования ускоренного старения плит из древесных частиц. Труды УЛТИ, Свердловск, 1979. С.19 - 21.

28. Фрейдин А.С., Буба К.Т. Прогнозирование свойств клеевых соединений древесины, М., Лесная промышленность, 1980. -223 с.

29. Рейнер М. Реология, М., Наука, 1965. 223 с.

30. Ржаницин А.Р. Теория ползучести. М., Стройиздат,1963. 416 с.

31. Белянкин Ф.П. Яценко В.Ф. Деформированность и сопротивляемость древесины К., Изд. АН УССР, 1957. 200 с.

32. Белянкин Ф.П., Яценко В.Ф., Дыбенко Г.И. Прочность и деформативноеть слоистых пластиков К, Наукова думка, 1964. 213 с.

33. Иванов Ю.М., Баженов В.А. Исследования физических свойств древесины М., Изд. АН СССР, 1959. 74 с.

34. Хухрянский П.Н. Прессование древесины М., Лесная промышленность, 1964.-350 с.

35. Хухрянский П.Н. Прочность древесины. Гослесбумиздат, 1955, 150с.

36. Мовнин М.С. Подающие механизмы деревообрабатывающих станков. Маш-гиз, М.-Л., 1953. -173 с.

37. Уголев Б.Н. Испытания древесины и древесных материалов М., Лесная промышленность, 1965. 250 с.

38. Уголев Б.Н. .Древесиноведение с основами лесного товароведения. М., Лесная промышленность, 1975. -332 с.

39. Нысенко Н.Г. Генель C.B. Пластификация цельной древесины М.-Л., Гослесбумиздат, 1953. 251 с.

40. Мовнин М.С., Цой Ю.И., Овчиннникова O.A. Использование модифицированных древесных отходов для приготовления отделочных элементов. В кн. Технология и оборудование деревообрабатывающих производств. Межвуз. сборник НТР ВНид.Л., 1980. С. 69 - 70.

41. Мовнин М.С. Создание и разработка оборудования и технологии тиснения изобретений на деталях из кускового шпона и отходов фанеры. Отчет по НИР. Л., 1981.

42. Гордиенко В.В., Прудников П.Г., Фринлянд М.И. Декорирование плоских элементов мебели прессованием рельефов. Деревообрабатывающая промышленность, 1979, № 12. С. 22 - 23.

43. Гордиенко В.В. Декорирование фасадных поверхностей мебели. Лесное хозяйство. Лесная, бумажная и деревообрабатывающая промышленность. 1980, №4.-С. 36-37.

44. Гордиенко В.В., Манжос Ф.М. Деформирование древесностружечных плит при сжатии и принципы обработки их давлением. В сб. Научно-техническийпрогресс в деревообрабатывающей промышленности, Киев, 1980. С. 33 -102.

45. Гордиенко В.В. Исследование реологических свойств древесностружечных плит. Деревообрабатывающая промышленность, 1980, № 3. 9 с.

46. Гордиенко В.В. Исследование процесса образования рельефов на поверхности древесностружечных плит давлением на основе их деформативности. -Диссертация на соиск.уч.степени к.т.н. Киев, 1981 (JITA, М. 4339).

47. Дель Г.Д. Технологическая механика. М., Машиностроение, 1973. 174 с.

48. Громов Н.П. Теория обработки металлов давлением. М., Металлургия, 1973. -360 с.

49. Огибалов П.М. Ломашин В.А., Кытнин Б.П. Механика полимеров. М., МГУ, 1975.- 523 с.

50. Ашкенази Е.К. Прочность анизатропных древесных и синтетических материалов М., Лесная промышленность, 1966. -167 с.

51. Израелит А.Б. Определение деформаций древесины с учетом изменния ее объема. Сб.: Исследование свойств и применение уплотненной модифицированной древесины. ЛТА и ИХД АН Латв. ССР, научные труды № 139, Л., 1971.-С. 23-29.

52. Перелыгин Л.М. Уголев Б.Н. Древесиноведение М., Лесная промышленность, 1971.-236 с.

53. Демин E.H. Справочник по пресс-формам. Л., Лениздат, 1967. 367 с.

54. Смирнов A.C., Разугин A.A. Опыт скоростного проектирования пресс-форм и штампов. Л., Судпромгиз, 1953.

55. Лейпин H.H. Конструирование пресс-форм для изделий из пластических масс. М.-Л., Машиностроение, 1966. 244 с.

56. У иксов Е.П. Инженерные методы расчета усилий пдри обработке металлов давлением. Машгиз, 1955. — 252 с.

57. Томленов А.Д. Теория пластических деформаций металлов. Машгиз, 1951. — 360 с.

58. Особов В.И. Теоретические основы уплотнения волокнистых растительныхматериалов. Труды ВИСХОМа. Вып. 55, М., 1967. С. 211 - 265.

59. Балакшин Б.С. Основы технологии машиностроения. М., Машиностроение,1969. -353 с.

60. Владимиров В.М. Изготовление штампов, пресс-форм и приспособлений.

61. М., Высшая школа, 1974. 331 с.

62. Коган А.И. Технология холодного выдавливания. М., Машиностроение, 1973.-290 с.

63. Григорьев А.К., Грохольский Б.П. Порошковая металлургия и примение композиционных материалов. Лениздат, 1932. 142 с.

64. Облагораживание древесины. Сб. ЦНИЛХИ, М., ГЛГИД935. 136 с.

65. Израелит А.Б., Литовский Л.И. О закономерностях изменения упругомеха-нических свойств и коэффициентов качества при уплотнении древесины различных пород. Сб.: Получение, свойства, применение модифицированной древесины. Рига, «Зинатне», 1973. С. 71 - 76.

66. Израелит А.Б. Исследование путей оптимизации гнутоклеевых изделий из шпона и оборудования для их изготовления. Дисссератция д.т.н. ЛТА. Д., 1975.-340 с.

67. Израелит А.Б. О характеристиках процесса уплотнения древесины. Сб.: Материалы к научно-технической конференции ф-та МГД. ЛТА, Л., 1969. С. 23 - 30.

68. Стерлин Д.М. Сушка в производстве фанеры и древесностружечных плит. М., Лесная промышленность, 1963. 330 с.

69. Бывших М.Д. Влияние температуры и влажности древесины на ее упруго-пластические свойства. Ж. Деревообрабатывающая промышленность, 1959, №> 2. С. 13 -15.

70. Израелит А.Б. О развитии пластических деформаций при радиальном обжатии асимметричного деревянного элемента. Сб.: Модифицированная древесина и исследование ее свойств. ЛТА и ИХД АН Латв.ССР. Научные труды №123, Л., 1963. С.34 - 40.

71. Хуажев О.З., Канданов А.Э. «Изготовление декоративных элементов мебели из древесины методом термопрессования». Мебель ВНИПИЭИлеспром, 1982.- С. 14-17.

72. Агранат И.Н. Волярович М.Г. О вычислении предельного напряжения сдвига. Коллоидный журнал. 1957, т.18, № 1. С. 3 - 6.

73. Пан Р.З., Менчер Э.М. Статистические методы в целлюлознобумажном производстве. М., Лесная промышленность, 1973. 120 с.

74. Пижурин В.А. Современные методы исследования технологических процессов в деревообработке. М., Лесная промышленность, 1972. -243 с.

75. Налимов В.В., Чернова Н.А. Статистические методы планирования экспериментальных экспериментов. М., Наука, 1965. 340 с.

76. Каменев Б.Б. Основы организации научных исследований. Методические указания по курсу. Л., ЛТД 1980. 55 с.

77. Крагельский Н.В. Трение и износ. М., Машгиз, 1962. 33 с.

78. Грубэ А.Э. Дереворежущие инструменты. Лесная промышленность. М., 1971.-343 с.

79. Демьяновский В.И. Износостойкость инструмента для фрезерования древесины. Лесная промышленность. М., 1963. -126 с.

80. Моисеев А.В. Износостойкость дереворежущего инструмента. Лесная промышленность. М., 1981. -110 с.

81. Хуажев О.З. «Об образовании рельефных поверхностей при термопрессовании древесины». Сб. «Научно-технический прогресс в деревобработке», Киев, 1986.-С. 33 38.

82. Хуажев О.З. «Декорирование фасадных элементов мебели». Материалы научно-технической конференции, БТИ, Минск, 1988. С. 17 -20.

83. Хуажев О.З., Канданов А.Э. «Декоративные элементы разработанные и внедренные на ПМО «Кавказ». Материалы научно-технической конференции ВПКТИМ, Москва, 1987. С. 7 -12.

84. Хуажев О.З. Декорирование мебели. Научная конференция «Машинная обработка мебельных деталей» ЛатНИИНТИ, Рига, 1988. С. 16 - 18.

85. Хуажев О.З. «Декорирование мебели рельефными элементами из древесины». Материалы международной конференции, Ганновер (ФРГ) Лигна 1993. -8 с.

86. Хуажев О.З., Канданов А.Э. Выбор рациональных режимов прессования декоративных элементов. Материалы научно-практической конференции УралДИТП, Челябинск, 1987. -С. 8- 12.

87. Хуажев О.З. «Прессформы для получения декоративных элементов мебели». Материалы научно-технической конференции, Сокраменто (США)Д996.-7 с.

88. Хуажев О.З. «Получение рельефных декоративных элементов из древесины методом термопрессования. Материалы научной конференции. Прага, 1996. -7 с.

89. Смоленцев В.П., Сухорукое Н.В. Физические основы и технологическое применение электроконтактного процесса. Воронеж, ВГТУ, 1998. -150 с.

90. Хуажев О.З. «Оборудование для получения декора методом непрерывного прессования». Материалы научной конференции, Ганновер (ФРГ) Лигна, 1999.-11 с.

91. Остудин Ю.Н. Изготовление декоративных элементов мебели. М., ВНИИПЭИ. Мебель (н-техн.реф.сборник), вып.3,1983.

92. Хуажев О.З. «Совмещенное прессование декора с получением отделанной поверхности». Материалы научной конференции УкрНИИМОД, Киев, 1998. С. 4 - 9.

93. Брусин В.Г. Технологические режимы штамповки отверстий в деталях из фанеры Деревообрабатывающая промышленность 1978 № 3. С. 26 - 28.

94. Брусин В.Г. Чистовая штамповка отверстий в клееной фанере Ж. Деревообрабатывающая промышленность 1977. № 7. С. 24 - 26.

95. Брусин В.Г. Штампование отверстий в деталях из клееной фанеры. Деревообрабатывающая промышленность 1976 № 8.

96. Кончевский Г.С. Определение усилий для фунта с одновременным склеиванием древесины в жестких штампах. Деревообрабатывающая и лесохимическая промышленность № 4 1958.

97. Кузнецов М.А. Расчет давлений при запрессовке криволинейных поверхностей. Деревообрабатывающая промышленность 1958 №4.

98. Владышевский В.А Штампование детали из слоистой древесины для мебели. Деревообрабатывающая промышленность 1955, № 5.

99. Пушев М.С., Сухепко С.Д. Штампование древесноволокнистых деталей для мебели. Деревообрабатывающая промышленность 1955, № 11.

100. Ольшевский ВА. Опыт изготовления декоративных элементов мебели. Ж Деревообрабатывающая промышленность 1984, № 12.

101. Белянкин Ф.П., Яценко В.Ф. Деформативность и сопротивляемость древесины как упруго-вязко-пластического тела. Киев АН УССР 1957. 38 с.

102. Вахранов Г.С. Совершенствование технологии прессования профильных деталей из шпона с повышением эффективности их производства и применения. Диссертация на соиск. к.т.н. Минск, 1986г.

103. Санев В.И., Хуажев О.З. К вопросу обработки плит облицованных пленками на основе термореактивных полимеров. Машины и механизмы д/о производств. Межвуз. сб. научных трудов 1980 № 7.

104. Санев В.И., Хуажев О.З. Обработка кромок облицованных плит фрезерованием. Машины и механизмы д/о производств. Межвуз. сб. научн. трудов 1980, №7.

105. Санев В.И., Хуажев О.З. Пути совершенствования качественной обработки облицованных плит. Материалы научно-технической конференции Укр. НДПО Киев 1980.

106. Санев В.И., Хуажев О.З. Исследование и разработка оптимальных режимов резания и инструмента для раскроя и обработки крупноформативных облицованных плит. Тема 3271 НИС JITA1980.

107. Хуажев О.З., Юршенко. Взаимосвязь видов резания древесностружечных плит при пилении круглыми пилами и фрезировании. Станки и инструменты д/о производств Межвуз. сб. науч. трудов 1983.

108. Санев В.И., Хуажев О.З., Канданов А.Э. Улучшение эстетических качеств мебели на основе применения декоративных элементов Деп. научные работы М., ВИНИТИ, 1984.

109. Санев В.И., Хуажев О.В., Канданов А.Э. Долговечность рабочих поверхностей матриц при термопрессовании декоративных элементов из древесины твердолиственных пород. Депонирование науч.работы М. ВИНИТИ, 1984.

110. Санев В.И., Хуажев О.З., Карданов А.Э. Прогрессивные способы изготовления пресс-форм для получения декоративных элементов мебели, деп. науч. работы, гл. ВИНИТИ 1984.

111. Санев В.И., Хуажев О.З., Канданов А.Э. Деформирование древесины матрицей при прессовании декоративных элементов мебели, деп. науч. работы М. ВИНИТИ 1984.

112. Санев В.И., Хуажев О.З., Канданов А.Э. Деформирующее усилие при действии матрицы на древесину при прессовании рельефа декора. Деп. науч. работы М. ВИНИТИ 1984.

113. Хуажев О.З., Канданов А.Э. Автоматизация загрузочных работ с применением промышленных роботов. Материалы научно-технического семинара Л. ЛДНТП 1984.

114. Хуажев О.З., Канданов А.Э. Использование промышленных роботов для автоматизации процессов при изготовлении декоративных элементов Материалы научно-технического семинара Л. ЛДНТМ 1984.

115. Хуажев О.З., Юргишко В.Н. Влияние параметров периода скольжения резца по материалу при фрезировании кромок ламинированных плит на качество обработки. Депонир. науч. работы М., ВИНИТИ, 1984.

116. Санев В.И., Хуажев 0.3. Силы, действующие на зубья дисковых пил при пилении ламинирующих плит Деп. науч. работы М., ВИНИТИ, 1984.

117. Санев В.И., Хуажев О.З. Обработка кромок ламинирующих плит дисковыми плитами Деп. науч. работ М., ВИНИТИ, 1984.

118. Санев В.И., Хуажев О.З. Качественная обработка ламинирующих плит пилением при промышленных скоростях. Деп. науч.работы М. ВИНИТИ 1984.

119. Санев В.И., Хуажев О.З. Силы резания при пилении ламинированных плит и ее зависимость от различных факторов. Деп. научные работы М., ВИНИТИ, 1984.

120. Санев В.И., Хуажев О.З. Кинематические соотношения при пилении ламинированных плит. Деп. научные работ М., ВИНИТИ 1985.

121. Санев В.И., Хуажев О.З. Качественная обработка ламинированных плит фрезированием на промышленных скоростях. Деп. науч. работы М., ВИНИТИ, 1985.

122. Санев В.И., Хуажев О.З. Характер изменения сил при фрезировании кромок ламинированных плит. Меж. вуз.сб. науч.трудов Л. ЛТА, 1985.

123. Санев В.М., Хуажев О.З. Формирование поверхности кромок ламинированных плит при фрезировании. Меж. вуз. сб. науч. трудов Л. ЛТА, 1985.

124. Хуажев О.З., Березная Э.С., Алешкевич Л.И. Разработка режимов термопрессования декоративных элементов с одновременной отделкой. Меж. вуз.сб. науч. трудов Л., ЛТА 1985.292

125. Санев В.И., Хуажев О.З. Производство декоративных элементов мебели из древесины методом термопрессования Материалы научно-технической конференции, Минск БТИ 1985.

126. Хуажев О.З. Изготовление пресс-форм для производства декоративных элементов мебели термопрессованием. Плакат ЛДНТП, Л. 1986.

127. Хуажев О.З., Канданов А.Э. Изготовление декоративных элементов мебели методом термопрессования отходов их древесины разных пород. Плакат ЛДНТП, Л., 1986.

128. Хуажев О.З. Обработка плиточных материалов концевыми фрезами и кольцевыми сверлами. Меж. вуз. сб. науч. трудов Л. ЛТА, 1987.

129. Канданов А.Э. Улучшение эксплуатационных свойств инструментов и режимов термопрессования декоративных элементов мебели из древесины. Дисс. на соиск. к.т.н. л. 1987.

130. ОАО «Мантуровский фанерный комбинат»157400 г. Мантурово1. Костромской обл.ул. Матросова 26ст. Мантурово Северной аса.1. Код станции 3071061. Код предприятия 391581. Код ОКПО 002551831. Код ОКОНХ 152501. ИНН 4404000349

131. Р/счет 407028107000100055801. КБ Международный1. Московский Банк г. Москва1. БИК 044525545

132. К/счет 30101810300000000545от151. На Ваш №

133. Телетайп: 129803 Ладья Телефоны: зам. директора 3-06-01 отдел снабжения: 3-46-07 отдел сбыта: 3-36-68 Факс: (09446) 3-04-98 Е mail: i'ancomgifancom. kostroma.su1. Утверждаю:19 г.1. А К х

134. Мы, нижеподписавшиеся: и.о.главного инженера Мазин Г.М., главный механик Охотников A.B., главный технолог Александрова А.Н.* главный конструктор Смирнов В.И. составили настоящий акт о следующем:

135. Проведенные работы позволили интенсифицировать технологические процессы по комплексному использованию лесосырьевьтх ресурсов, что позволило получить до 700000 рублей экономии в год.

136. Мазин Г.М. ''Александрова А.Н ^Смирнов В.И. Охотников A.B. Хуажев 0.3.1. УТВЕРЖДАЮ:1. Генеральн ГУП Май1. АКТ1. Черепанов 1999 г.

137. Начальник производственного отдела

138. И.Тормозов А,И.Леонов И.И.Гниденко1. А.В,Коневец