ФГБОУ ВО «Уральский государственный лесотехнический университет» ТЕХНОЛОГИЯ ДЕКОРАТИВНОЙ ОТДЕЛКИ ПОВЕРХНОСТИ ДРЕВЕСИНЫ ХОЛОДНЫМ ТИСНЕНИЕМ

Размер: px
Начинать показ со страницы:

Download "ФГБОУ ВО «Уральский государственный лесотехнический университет» ТЕХНОЛОГИЯ ДЕКОРАТИВНОЙ ОТДЕЛКИ ПОВЕРХНОСТИ ДРЕВЕСИНЫ ХОЛОДНЫМ ТИСНЕНИЕМ"

Транскрипт

1 ФГБОУ ВО «Уральский государственный лесотехнический университет» На правах рукописи Кирилина Анна Васильевна ТЕХНОЛОГИЯ ДЕКОРАТИВНОЙ ОТДЕЛКИ ПОВЕРХНОСТИ ДРЕВЕСИНЫ ХОЛОДНЫМ ТИСНЕНИЕМ Древесиноведение, технология и оборудование деревопереработки Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук Руководитель: кандидат технических наук, профессор Ветошкин Юрий Иванович Екатеринбург, 2017

2 Оглавление Введение Исследование закономерности изменения и регулирования механических свойств древесины на микроуровне Особенности анатомического строения клетки древесины Особенности древесины при обработке Аналитический обзор ранее выполненных работ Выводы Теоретические исследования деформируемых свойств древесины во время обработки методом тиснения Деформационное состояние древесины Влияние напряженно-деформационного состояния древесины во время сжатия поперек волокон Влияние деформаций и напряжения на волокна древесины во время внедрения пуансона Упруго-пластичные деформации при приложении нагрузки Восстановление волокон древесины после деформации Влияние процесса сушки на линейные размеры рельефного оттиска на поверхности детали Теоретическая оценка высоты рельефа Теоретическое исследование режимов уплотнения клетки древесины с учетом анизотропии Теоретическое исследование напряженно-деформированного состояния в зоне внедрения пуансона Теоретическое исследование деформации клетки древесины под действием напряжений Выводы Объекты и методы исследований Программа исследований... 59

3 Материал, используемый в экспериментальных исследованиях Оборудование для проведения экспериментальных исследований и измерительные устройства Технические характеристики используемого оборудования Внешнее проявление изнашивания инструмента при эксплуатации Методика проведения экспериментальных исследований Проведение поискового экспериментального исследования по формированию рельефного оттиска на поверхности деталей из древесины Выводы Экспериментальное исследование по определению рационального режима прессования Метод исследования Результаты исследования и их анализ Исследование времени выдержки прессуемой детали под давлением Исследование влияния глубины внедрения пуансона в деталь из древесины Исследование влияние диаметра сечения у пуансона на рельефный оттиск Определение рационального режима прессования Выводы Исследование качественного рельефного оттиска сформированого на поверхности деталей из древесины лиственных пород Метод исследования Результаты исследования и их анализ Выводы Исследование высоты восстановленных волокон и рельефного оттиска Методика определения силовых и качественных показателей волокон древесины во время их восстановления (разбухания) Характеристика и подготовка исследуемых образцов древесины

if ($this->show_pages_images && $page_num < DocShare_Docs::PAGES_IMAGES_LIMIT) { if (! $this->doc['images_node_id']) { continue; } // $snip = Library::get_smart_snippet($text, DocShare_Docs::CHARS_LIMIT_PAGE_IMAGE_TITLE); $snips = Library::get_text_chunks($text, 4); ?>

4 Режим и анализ исследования высоты восстановленных волокон и рельефного оттиска Вывод Теоретическое исследование закономерностей формирования рельефного оттиска на поверхности детали из древесины Методика определения наибольшего коэффициента для рационального режима прессования Методика оценки опытных данных режима прессования и планирования эксперимента Выводы Взаимодействие защитно-декоративного покрытия с декорированной поверхностью детали древесины Материалы используемые для нанесения защитно-декоративного покрытия Масляное покрытие Decking oil Натуральный воск для внутренних и наружных работ NATURA HOLZWACHS LASUR Тиксотропный лак на водной основе AZ 2130/ Технология формирования защитно-декоративного покрытия с применение разнотипных лакокрасочных материалов Визуальная оценка лакокрасочного материала на декорированной поверхности Выводы Экономическое обоснование эффективности и материализация художественно-декоративного способа отделки холодным тиснением на деревообрабатывающем производстве Оценка технико-экономической эффективности художественнодекоративного способа отделки холодным тиснением Реализация результатов работы на деревообрабатывающих предприятиях

5 5 Заключение Список литературы Приложения

6 6 Введение Древесина это ценнейший природный материал, который пользуется большим спросом. Древесина уникальна по своим свойствам и текстуре. Она применяется в отделке интерьера или экстерьера, в изготовлении различных изделий, предметов мебели и во многих других областях деревообрабатывающего производства. Неповторимость узоров текстуры на срезах древесины уже предают ценность изделию. Все же поверхности деталей из древесины облагораживают разнообразными художественно-декоративными способами отделки. Художественно-декоративная отделка существует достаточно давно. Со временем каждая техника декорирования преобразовывается и совершенствуется, создавая тем самым новые способы отделки. Различные рельефные фасадные элементы предметов мебели всегда пользовались популярностью. Преобразование нескольких стилей: модерна и ампира в один стиль арт-деко, или переход стиля: от классики в современную классику, изменяет только часть технологии, сохраняя весь процесс в целом. Художественно-декоративная отделка основывается на рельефных узорах, оттисках на поверхности деталей из древесины, что достаточно востребовано. Плоские и гладкие фасады предмета мебели в стиле модерн отходят на второй план. Добавление рельефных узоров на поверхность детали повышает не только стоимость, но и эстетические качества изделия. Художественно-декоративная отделка путем резьбы, тиснения или фрезерованием всегда актуальна и пользуется большим спросом. Актуальность темы. В настоящее время в деревообрабатывающей промышленности достаточно часто прибегают к художественно-декоративной отделке поверхности деталей мебели интерьера или экстерьера. Существующие технологии художественно-декоративной отделки весьма разнообразны, большинство которых заключается во внедрении в древесину пуансонов, штампов, фрез, пресс-форм и др. Нагружение древесины может привести к

7 7 разрушению наружных слоев, к необратимым деформациям, что снижает качество изделия. Как правило, древесина упруго-вязко-пластичный материал, который поддается деформации во время нагружения и восстановлению деформируемых клеток после снятия нагрузки. Таким образом, на поверхности древесины можно формировать разнообразные рельефные оттиски, сохраняя при этом целостность волокон. Рассматривая существующие техники художественно-декоративной отделки, привлекает внимание тиснение древесины, так как происходит изменение свойств древесины на микроуровне. Так же на поверхности формируется рельефный оттиск благодаря уплотнению волокнон древесины, а не разрушению и перерезанию их. Проанализировав существующие технологии тиснения древесины путем теропрессования, разработана технология холодного тиснения. Холодное тиснение поверхностей детали из древесины интересный и удивительный способ художественно-декоративной отделки. Можно создать различные рельефные узоры и сохранить при этом структуру древесины, что повышает не только красоту изделия или предмета мебели, но и стойкость во время эксплуатации, что является весьма значимым и актуальным. В настоящее время политика правительства Российской Федерации направлена на сокращение потребления энергозатрат путем различных технологий. Так же мебельные предприятия, столярные мастерские стремятся к экономичным и более простым в эксплуатации решениям для производства продукции, но остаются требовательными к высокому качеству декоративной отделки, так как от полученного результата зависят эксплуатационные характеристики, стоимость изделия и т.д. Таким образом, разработка художественно-декоративного способа отделки является весьма актуальной, что позволяет снизить деформации внутри детали во время нагружения, сохранить текстуру и структуру древесины, повысить качество художественно-декоративной отделки, уменьшить энергопотребление и временной фактор при нанесении декора.

8 8 Степень разработанности темы исследования заключается в следующем. Установлено, что разработкой технологии по формированию рельефных оттисков на поверхности древесины занимались Кожинов Ю.В., Буев А.Р., Берзиньш Г.В., Гипслис М.П. и др. Разработкой художественно-декоративных способов отделки с имитацией объемным изображений, мнимых узоров занимались Короленко В.Г., Постнов В.И. и др. Существующие способы тиснения древесины основываются на термопрессовании. В некоторых случаях с применением различных растворов для обработки древесины. В наше время деревообрабатывающие предприятия стремятся к совершенствованию и развитию устоявшихся способов художественнодекоративной отделки. Разработка техники холодного тиснения поверхности деталей древесины является новым видом декорирования с применением упрощенной технологии существующего способа тиснения. Художественнодекоративный способ отделки холодным тиснением является перспективным, экономически эффективным и обеспечивает требуемое качество изделия. Полученные результаты апробированы на деревообрабатывающих предприятиях для формирования рельефных оттисков на поверхности деталей предмета интерьера. Цель работы. Повышение эффективности декоративной отделки древесины. Для достижения поставленной цели необходимо выполнить следующие задачи: 1. Разработать технологию художественно-декоративной отделки холодным тиснением древесины путем проведения экспериментальных исследований; 2. Установить теоретическую оценку и эффективность технологических факторов холодного тиснения древесины; 3. Исследовать изменения высоты и формы рельефного оттиска на поверхности детали древесины с учетом временного фактора;

9 9 4. Определить экономическую эффективность художественнодекоративного способа отделки холодным тиснением; 5. Апробировать результаты теоретических и экспериментальных исследований по формированию рельефного оттиска на поверхности деталей из древесины лиственных пород. Научная новизна заключается в следующем: 1. Разработана технология художественно-декоративной отделки холодным тиснением, результат которой основывается на разнообразных рельефных узорах на поверхности деталей из древесины. 2. Экспериментально установлен и теоретически обоснован рациональный режим холодного прессования для формирования декора с максимальной высотой рельефа, после восстановления волокон, на разных лиственных породах древесины. 3. Установлена математическая модель параметров прессования, при которой получены оптимальные значения для деформации и восстановления клеток древесины. 4. Разработанная технология художественно-декоративной отделки холодным тиснением снижает напряжение, деформации внутри детали, что исключает возможные дефекты (сколы, трещины, разрыв волокон и др.) на поверхности детали. Практическая значимость работы. Разработана технология формирования рельефных оттисков на поверхности деталей из цельной древесины лиственных пород. На предложенный способ холодного тиснения получен патент на изобретение «Способ получения декоративного рельефного изображения на поверхности плоского изделия из древесины». Методология. Методика исследований включает теоретическое построение технологического процесса с получением математической модели художественно-декоративной отделки, численных расчетов режима прессования и параметров процесса, с последующим проведением экспериментальных

10 10 исследований, производственных испытаний и апробации технологии холодного тиснения поверхности детали из древесины лиственных пород. Методы исследования. При выполнении работы применяли современные методы для исследования (компьютерное моделирование, электронная микроскопия и т.д.) и стандартные методики по ГОСТам, литературным источникам и справочникам. Научные положения, выносимые на защиту, заключаются в следующем: 1. Применение рационального режима прессования исключает возможное разрушение клеток древесины, так как вертикальное нагружение сопоставимо с силой упругости клеточных стенок. 2. В процессе нагружения деформационное и напряженное состояние древесины подобно, что приводит к постепенному и равномерному смятию клеток от наружных к внутренним слоям. 3. При постепенном нагружении возникающие напряжения в стенке клетки и её полости равны, что приводит к равнозначной деформации всей клетки. 4. В процессе формирования рельефных оттисков на поверхности детали древесины лиственных пород методом холодного тиснения снижается энерго- и трудоемкость процесса. Степень достоверности научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается сходностью результатов теоретических и экспериментальных исследований. Так же обеспечиваются корректными допущениями при замене реальных процессов расчетными схемами и их математическими моделями; современными средствами научного исследования, включая физикомеханические процессы, связанных с деформированием; оценкой адекватности разработанных моделей технологических процессов; положительными результатами промышленной апробации и общими итогами выпуска опытных образцов продукции. Апробация работы. Результаты работы докладывались, обсуждались и получили положительные оценки на Х Всероссийской научно-технический

11 11 конференции «Научное творчество молодежи лесному комплексу России» (Екатеринбург, 2014); на XII Всероссийской научно-технический конференции «Научное творчество молодежи лесному комплексу России» (Екатеринбург, 2016); на Уральской экологической выставке-ярмарке «Дерево + Дом. Коттедж. Дача.» (Екатеринбург, 2016); на программе «Участник молодежного научноинновационного конкурса 2014» и в III Международном конкурсе научноисследовательских работ «Перспективы науки » (победитель конкурсов). Результаты исследований апробированы на ООО «Архитектурно-столярной студии» (г. Екатеринбург), на ООО «Артель ТМ» (Свердловская область, г. Реж). Публикации. По материалам диссертации опубликовано 12 печатных работ, из них 2 статьи в изданиях рекомендованных ВАК. Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 9 глав, заключения, списка литературы и приложения. Текстовая часть работы, включая рисунки и таблицы, изложена на 158 страницах и содержит 95 рисунков, 34 таблицы. Список использованной литературы насчитывает 72 наименования. Приложение состоит из 36 страниц и включает 6 таблиц, 2 акта промышленной апробации, патент на изобретение «Способ получения декоративного рельефного изображения на поверхности плоского изделия из древесины» и дипломы победителя программы «Участник молодежного научноинновационного конкурса» («УМНИК 2014») и III Международного конкурса научно-исследовательских работ «Перспективы науки ».

12 12 1. Исследование закономерности изменения и регулирования механических свойств древесины на микроуровне 1.1. Особенности анатомического строения клетки древесины Основной структурной единицей древесины, как и всякого материала растительного и животного происхождения, является клетка. Клетки древесины, имеющие одинаковое строение и выполняющие одну и ту же функцию, образуют ткани (волокна). [1] Клетка обладает довольно сложным строением, исследование и изучение которой осуществляется на электронном микроскопе. Живая растительная клетка, закончившая рост, состоит из оболочки, протопласта и вакуоли с клеточным соком. Протопласт состоит из протоплазмы (цитоплазмы) и включенных в нее органоидов: ядра, пластид, митохондрий (хондриозом), рибосом и др. В молодой клетке возникшая после деления протоплазма заполняет ее полностью и содержит обычно крупное ядро. Появление полостей, то есть вакуолизация клетки, происходит постепенно, по мере ее роста. В закончившей рост клетке протоплазма выстилает оболочку изнутри тонким слоем, а образовавшаяся внутри клетки полость заполняется клеточным соком. Протопласт с его включениями составляет живое содержимое клетки. Оболочка и клеточный сок - продукты жизнедеятельности протопласта. Протоплазма представляет собой сложный коллоид, содержащий до % и более воды. В состав сухого вещества протоплазмы входят белки (до 63 %), образующие белково-липоидный комплекс с жирами. Количество жиров, как и углеводов, составляет 20-24%, а 6-8% составляют минеральные и другие вещества.[2] Электронный микроскоп раскрыл очень сложную высокоорганизованную структуру протоплазмы, состоящую из нескольких пространственно обособленных мембранных систем, сообщающихся особыми ходами (лабиринтами) с ядром, митохондриями и другими органоидами клетки.

13 13 Продуктами жизнедеятельности протопласта и обмена веществ в клетках являются пластические вещества, способные к изменениям, и запасные вещества, которые могут откладываться в живых клетках в больших количествах в виде зерен крахмала, белка, капель масла и др. Запасные вещества также способны к превращениям. В каждой живой клетке активно происходят сложные химические и биохимические процессы. Постоянные или периодические превращения и обмен веществ с другими клетками и с внешней средой составляют так называемый метаболизм клетки. В мертвой клетке (после отмирания протопласта) остается ее оболочка и полость, наполненная или водой с небольшим количеством растворенных в ней обычно минеральных веществ, или воздухом.[3] Изучение клеточных оболочек или рассмотрение древесины на субмикроуровне свидетельствует о том, что вещество клеточных оболочек крайне неоднородно. Оно состоит в основном из элементов молекулярных цепей целлюлозы, заключенных в аморфной среде, состоящей из лигнина [4]. Рост оболочек происходит двояким путем. Поверхностный рост, т. е. увеличение общих размеров клетки, обусловливается внедрением в промежутки между частицами вещества оболочки новых таких же частиц. Рост же в толщину или утолщение оболочек происходит в результате отложения протопластом изнутри новых слоев, которые откладываются не сплошь, а оставляют в оболочке неутолщенные места, или поры, служащие для сообщения между клетками. [5,6] Стенка клетки имеет сложное слоистое строение. На рисунке 1.1. представлена схема строения древесной клетки по А. Уордропу. В основании модели изображена срединная пластина (1), состоящая преимущественно из лигнина с включением некоторого количества гемицеллюлоз и пектинов. Благодаря большому количеству лигнина срединная пластина обеспечивает клеткам прочную связь между собой, которая обладает упруго-пластичными свойствами.

14 14 а. б. Рисунок Схема строения древесной клетки по А. Уордропу [7]: а. - ступенчатая пространственная модель клеточной стенки ; б. - модель строения клеточной оболочки сверху; 1 средняя пластина; 2 первичная оболочка; 3 внешний слой; 4 средний слой; 5 внутренний слой вторичной оболочки Рисунок Расположение микрофибрилл в делигнифицированной первичной оболочке клетки (по Мейеру) [8,9] Первичная оболочка (2) состоит из микрофибрилл, которые беспорядочно переплетены между собой и заполнены легнином (рисунок 1.2.). Первичная

15 15 оболочка в природном состоянии содержит достаточно значительное количество связной влаги. [10] Вторичная оболочка состоит из трех слоев и играет решающую роль при восприятии нагрузок. Ее характерной особенностью является спиральное расположение микрофибрилл. Тонкий внешний слой вторичной оболочки (3) имеет слоистое строение с фибриллами, расположенными по перекрещивающимся спиралям под углом 45 у лиственных пород. Наиболее толстостенным является средний слой вторичной оболочки (4). Микрофибриллы в этом слое расположены по спиралям, наклоненным к оси клетки в каждой точке под углом Во внутреннем слое вторичной оболочки (5) микрофибриллы расположены по пологим спиралям под углами у лиственных пород. [7] Хаотичное расположение микрофибрил во всех трех слоях удерживает большее количество нагрузки и меньшую деформацию при сжатии или растяжении до предела разрушения. Накопитель (матрикс) вторичной оболочки состоит из тех же веществ, что и матрикс первичной, с той только разницей, что содержание лигнина уменьшается по мере перемещения от внешнего слоя к внутреннему, а содержание гемицеллюлоз увеличивается. В наполнителе вторичной оболочки вдоль фибрилл и в самих микрофибриллах имеются капилляры, которые заполнены связанной влагой. На границах рассмотренных слоев есть переходные зоны, внутри которых элементы одного слоя внедряются в соседний слой, обеспечивая довольно прочный монолит клеточной стенки. [11] Сложное строение оболочки клеточной стенки тесно связано с механическими свойствами древесины. Насколько высоки эти свойства, можно видеть из того, что волокна древесины в определенном отношении выдерживают сравнение с металлами. Механические особенности ткани древесины по прочности при растяжении близки к строительной стали, деформация же их в 8 15 раз больше и они остаются упругими до разрушения, по сравнению с металлом.

16 16 Все слои клеточной оболочки древесных волокон построены в основном из целлюлозных микрофибрилл. Целлюлоза (С 6 Н 10 О 5 ) составляет в среднем 50 % от веса абсолютно сухого вещества оболочек. [12,13] Микрофибриллы это основные структурные элементы клеточной оболочки. Электронно-оптическим методом прямых отпечатков было определено, что диаметр микрофибрилл волокон древесины после химической обработки у лиственных пород равен А. Перегородки же, первоначально возникающие во время деления клеток, состоят из пектиновых веществ Особенности древесины при обработке Учитывая, что древесина является вязко-пластично-упругим материалов, во время прессования происходит ряд факторов, которые влияют на окончательный результат: 1. Во время уплотнения и прессования происходит изменение механических свойств древесины. Уплотнение приводит к деформации волокон наружных слоев. 2. При деформации пористое строение древесины резко начинает изменять объем (размеры) материала, что является её специфической особенностью. 3. Деформация волокон древесины в зоне контакта с пуансоном ставит под сомнение справедливость линейных взаимосвязей между перемещениями и деформациями. 4. Уплотнение вызывает изменение анизотропии механических свойств древесины и соответствует перераспределению напряжений. При термопрессовании древесины и древесных материалов происходит неравномерность прогрева по толщине, что приводит к неоднородному уплотнению. Плотность любых древесных материалов после термопрессования будет распределяться по сечению неравномерно. Это подтверждено многочисленными опытами и ведет к тому, что при холодном прессовании

17 17 древесина будет вести себя более податливо, так как температура внутри и снаружи образца равнозначная. Согласно полученным данным [14,15] сопротивление прессованию и модуль упругости древесины растут пропорционально плотности. σ = σ O +b(p p O ), Е = Е 0 + а (p p O ). (1.1) где σ O, Е 0, b, a - эмпирические коэффициенты; р 0 - начальная плотность древесины, при которой она переходит из несвязного пластичного состояния в состояние твердого тела, кг/м 3. Чем больше происходит уплотнение древесных волокон, тем больше возникает деформации внутри образца. На рисунке 1.3 схематически показана линейная зависимость плотности и деформации. С возрастанием температуры и давления, оказываемого на древесину во время прессования, увеличивается деформация клеточных стенок и их плотность. Данная зависимость будет расти до момента разрушения клеточных стенок, когда сопротивляемость древесины будет ниже оказываемой на неё силы. Рисунок 1.3 Линейная зависимость плотности и деформации: Т температура; Р давление Одновременно линейное возрастание деформации, давления и плотности материала позволяет найти взаимосвязь ряда переменных факторов,

18 18 характеризующих деформационную картину при прессовании. При этом холодное прессование не приводит к снижению сопротивления и жесткости композиции, что увеличивает стойкость клеточных стенок к разрушению. Деформации при прессовании подчиняются закону Гука. При малых деформациях зависимость между напряжениями и деформациями близка к линейной. Упругую деформацию вычисляем по формуле: F = k X, (1.2) где к коэффициент упругости (коэффициент деформации); ΔХ абсолютное удлинение стержня (глубина упрессовки), мм. В таблице 1.1 приведены полученные значения силы упругой деформации различных пород древесины. По данным таблицы 1.1 можно проследить, как изменяется сила упругой деформации с увеличением модуля упругости при статическом изгибе, значения которого взяты из справочных пособий.[16,17] Исходя из этого, следует, что сила упругости возрастает с увеличением плотности древесины и её модуля упругости. Чем сила упругости у древесины выше, тем сложнее она поддается деформации во время прессования. В исследованиях будет выявлено, какая порода лучше подходит для создания рельефного рисунка на поверхности. Таблица 1.1 Показатели механических свойств древесины лиственных пород Наименование породы Модуль упругости при статическом изгибе, тыс. кгс/см 2 Сила упругой деформации F, кн 1 Дуб ,4 2 Бук ,6 3 Осина Берёза ,2 5 Груша ,8

19 Сила упругой деформации F, кн 19 Продолжение таблицы Липа 93 18,6 7 Ясень , ,6 21, ,8 24,8 25,6 29, Липа Дуб Осина Груша Ясень Бук Берёза Модуль упругости при статическом изгибе, тыс. кгс/см 2 Рисунок 1.4 Диаграмма различия упругой деформации между породами древесины По данным из таблицы 1.1 построена диаграмма различия упругой деформации между рассматриваемыми породами древесины (рисунок 1.4). Из которой следует, что с изменением модуля упругости возрастает упругая деформация. Относительно других лиственных пород упругая деформация у липы ниже. Соответственно, образцы из древесины липы легче поддаются деформации, стабильнее по своим значениям и механической обработке. Холодное прессование приводит к тому, что в наружных и внутренних слоях древесины температура остается одинаковой, что равномерно распределяет по всей толщине образца деформационные коэффициенты и интенсивность развивающегося уплотнения. Это приводит к равновесным остаточным деформациям в наружных и внутренних слоях древесины и к равномерному уплотнению. Если рассмотреть, что плотности и температуры распределены по сечению образца по линейному закону, то

20 20 p cр = p н = p в. Плотность на всех слоя древесины будет равной. Учитывая такую особенность, следует, что уплотнение и деформации будут равновесны как в наружных, так и внутренних слоях древесины. Технологическими параметрами, характеризующими режимы обработки, является максимальная температура, давление и время прессования. Учитывая, что температура остается неизменной на протяжении всего технологического процесса, то ей можно пренебречь и рассматривать как константу. Согласно [18] при заданном технологическом режиме прессования распределение давления полностью определяется очертанием формы пуансона. Поскольку любая сложная конфигурация пуансона является сочетанием прямолинейных и криволинейных участков, возникла необходимость сопоставить распределение давлений на таких разнородных по очертанию форм участках. Сравнение давлений на участках в виде клина и круговом очертания при равных перемещениях [19] показало, что и характер распределения давлений практически совпадает в пределах точности технических расчетов, т.е. расхождения в их значениях не превышает ± 5%. Таким образом, распределение давлений во всех случаях можно принимать линейным между экстремальными величинами. Время выдержки упрессовки детали под плитами пресса играет не маловажную роль. От времени зависят деформационные коэффициенты и процент восстановления волокон древесины в последующем. Прочность клеточных оболочек определяется составляющими их микрофибриллами и аморфным лигнином. Чем толще клеточные стенки и чем меньше в них пор или не утолщенных мест, ослабляющих стенку клетки, тем прочнее должна быть вся клетка в целом. [19] Различие механических свойств отдельных древесных пород можно объяснить различием в анатомическом строении, как оболочек клеток, так и древесных тканей. Прочность древесины при сжатии поперек волокон определяется в радиальном и тангенциальном направлениях.[20, 21] При сжатии необходимо учитывать площадь образца, на которую действует нагрузка. Для дальнейших

21 21 исследований необходимо рассматривать нагрузку, приложенную на части длины и ширины детали (рисунок 1.5). Так же, задействовать лишь на наружные слои древесины, что препятствует появлению высоких деформаций в этом диапазоне, так как происходит смятие наружных слоев древесины, а не их разрушение. Рисунок 1.5 Схематически показано сжатие поперек волокон на части длины и ширины При сжатии поперек волокон древесины разных пород наблюдаются два типа деформирования: однофазное, как и при сжатии вдоль волокон, и трехфазное, характеризуемое более сложной диаграммой (рисунок 1.6). Рисунок Диаграммы сжатия древесины поперек волокон: а. при трехфазном деформировании; б. при однофазном деформировании При однофазном деформировании на диаграмме рисунка 1.6.б. хорошо выражен приблизительно прямолинейный участок, продолжающийся почти до

22 22 достижения максимальной нагрузки, при которой образец древесины разрушается. При трехфазном деформировании на диаграмме рисунка 1.6.а. процесс деформирования древесины при сжатии поперек волокон Хухрянский П.Н. описывает в три фазы [22]: 1. Первая фаза характеризуется на диаграмме начальным, примерно прямолинейным участком, показывающим, что в этой стадии деформирования древесина условно подчиняется закону Гука, как и при однофазном деформировании, и в конце этой фазы достигается условный предел пропорциональности. То есть деформация протекает до предела пластического течения ранней древесины. По терминологии Иванова Ю.М. [23] первая фаза соответствует «области неполной упругости» ранней древесины. Первая фаза для древесины разной влажности заканчивается при относительной деформации в 3 6%. 2. Вторая фаза характеризуется на диаграмме почти горизонтальным или слабонаклонным криволинейным участком. Причем переход из первой фазы во вторую достаточно резкий. Величина пологой части как для упругой, так и для пластической деформации в сильной степени зависит от влажности древесины в момент сжатия. 3. Третья фаза характеризуется на диаграмме прямолинейным участком с крутым подъемом, кривая направленна вверх, с увеличением нагрузки растут деформации, в большей степени необратимые. Переход из второй фазы в третью в большинстве случаев постепенный. При радиальном сжатии деформация первой фазы протекает в основном изза сжатия ранней зоны годичных слоев, слабой в механическом отношении. Первая фаза продолжается до тех пор, пока стенки клеток ранней зоны не потеряют устойчивости и не начнут сминаться. Фаза продолжается до предела пластического течения оболочек клеток ранней древесины. С потерей устойчивости клеточных стенок и пластического течения ранней древесины начинается вторая фаза, когда деформация протекает в основном в результате

23 23 смятия клеток ранней зоны. Это происходит при малой нагрузке. По мере вовлечения в деформацию клеток поздней зоны годичных слоев вторая фаза плавно переходит в третью. Третья фаза протекает главным образом за счет сжатия клеток поздней зоны, которые могут сминаться только при больших нагрузках. При тангенциальном сжатии деформирование происходит с самого начала за счет клеток ранней и поздней зон годичного слоя, причем характер деформирования определяется клетками поздней зоны. В конце деформирования наступает разрушение образца. Начало разрушения древесины можно наблюдать лишь при однофазном деформировании. При трехфазном деформировании древесина может уплотниться на 75 % от начальной высоты без видимых следов разрушения. [24] Деформации протекают по линейным законам. Это приводит к тому, что любая возникшая деформация является обратимой в большей степени. Деформированные клетки волокон начинают восстанавливаться после снятия нагрузки. Благодаря упруго-пластичным свойствам древесины и с помощью внешних факторов восстановление протекает постепенно. Волокна при этом восстанавливаются в среднем на 40 60%, что приводит к желаемому результату. При действии нагрузки в направлении, перпендикулярном волокнам, стенки клеток древесины испытывают деформацию. При сжатии в радиальном направлении (рисунок 1.7) в деформации учувствуют в основном слои ранней древесины. Ввиду малой толщины, стенки клетки при сжатии легко теряют устойчивость. То же самое происходит с сердцевинными лучами, что в ряде случаев привод к деформации самих трахеид ранней древесины, сдвигая их в боковом направлении. [4] Как свидетельствуют исследования структуры древесины, клетки в радиальном направлении располагаются в виде четко обозначенных рядов. Это обстоятельство плюс наличие сердцевинных лучей способствует повышению жесткости ячеистой системы в радиальном направлении. Повышению жесткости способствуют также слои поздней древесины, которые как жесткие диафрагмы

24 24 снижают поперечную деформацию ранней зоны, уменьшая податливость образца в продольном направлении. Рисунок 1.7 Деформация древесины при сжатии в радиальном направлении (по Ю.С. Соболеву). Участок поперечного разреза древесины с показом характерной деформации отдельных трахеид в зоне зарождения очага разрушения. [4] Рисунок 1.8 Деформация древесины при сжатии в тангенциальном направлении (по Ю.С. Соболеву). Участок поперечного разреза древесины с показом характерной деформации отдельных трахеид в зоне зарождения очага разрушения. [4]

25 25 При сжатии образцов древесины в тангенциальном направлении (рисунок 1.8) прежде всего, следует учитывать, что перед испытанием образцы имеют начальные напряжения, возникающие за счет различной усушки слоев ранней и поздней древесины. Напряжения в начальный момент нагружения образца сжимающей нагрузкой способствуют разгрузке слоев поздней и дополнительной перегрузке слоев ранней древесины. Такое перераспределение напряжений в начальный момент испытания как бы исключает участие слоев поздней древесины в общей деформации сжатия образца, снижая тем самым его жесткость. Снижению жесткости в тангенциальном направлении, по сравнению с жесткостью в радиальном, способствует отсутствие правильных рядов клеток ранней древесины в направлении сжатия (рисунок 1.8). Сердцевинные лучи при сжатии в тангенциальном направлении значительно больше податливы к деформации, чем в радиальном. [4] 1.3. Аналитический обзор ранее выполненных работ Разработкой и изучением новых технологий декорирования занимались Кожинов Ю.В. и Буев А.Р., авторы патента [25] В работе был исследован способ получения декоративного рельефного изображения на поверхности древесной пластины. Сущность метода заключается в образовании рельефного рисунка посредством выдавливания поверхности горячим прессованием. Отличается данный способ тем, что горячее прессование осуществляют при o С в течение 2-8 с, а выдавливание поверхности осуществляют на глубину 0,7-5,0 мм при отношении площади выдавливаемой поверхности к площади рисунка, составляющей не более 70%. В патенте рассмотрен способ получения рельефного изображения на поверхности деревянной заготовки, авторами которого являются Берзиньш Г.В., Гипслис М.П. и др. [26] При данном способе ведут обработку заготовки аммиаком с последующим прессованием рельефа, отличающийся тем, что с

26 26 целью повышения качества путем увеличения формоустойчивости изображения, при обработке осуществляют пропитку аммиаком на всю толщину заготовки, затем сушат до влажности 5 10% и прессуют при давлении 2 5кг/см 2 в течение с. Способ получения плоского декоративного рисунка, обладающего оптическим эффектом объемного изображения, на поверхности уплотненной древесины представлен в патенте [27] Сущность данного метода обработки заключается в пропитке древесины газообразным аммиаком на всю толщину, сушке и последующем горячем прессовании для образования рельефного рисунка, отличающийся тем, что прессование осуществляют при o С и давлении кг/см 2 в течение 5-20 мин. После прессования осуществляют охлаждение древесины под давлением до температуры ниже 100 o С, а затем осуществляют механическое удаление образованного рельефного рисунка и поверхностного слоя древесины на глубину 0,1-1,0 мм с последующим шлифованием и полированием поверхности древесины. В патенте [27] рассмотрены два способа получения плоского декоративного рисунка. Второй отличается от первого тем, что одновременно с удалением рисунка и поверхностного слоя осуществляют удаление поверхностного слоя с тыльной стороны древесины. Достаточно распространен классический способ формирования композиций для фасадных элементов мебели методом тиснения.[28] Для получения рельефного рисунка на поверхности фасадного элемента необходимо осуществлять горячее прессование штампами с выгравированным на них рисунком под давлением 2 5 МПа и температурой до 150 С. В результате чего более прогретые и уплотненные места становятся темнее менее уплотненных и прогретых на поверхности светлый рельеф на темном фоне или, наоборот, темный рельеф на светлом фоне. В работах Гордиенко В.В., Прудников П.Г., Фринлянд М.И. [29, 30] рассматривается декорирование плоских элементов мебели рельефными оттисками с помощью прессования. Излагаются общие взгляды на

27 27 целесообразность и эффективность этого направления в мебельной промышленности. Конкретных сведений о создании декоративных элементов из натуральной древесины в работах нет. Поэтому использовать при создании инструментов и назначении режимов прессования не представляется возможным. В учебной литературе [31, 32, 33, 34, 35] приводится обзор художественнодекоративных способов отделки фасадов и предметов мебели, которые считаются перспективными с точки зрения специалистов. К таким способам относятся: использование элементов из пластмасс, стекла, дробеструйная обработка поверхности, защитно-декоративные покрытия из измельченных частиц, тиснение рельефного рисунка на щитах, облицованных шпоном, фотоконтактная печать, металлические накладные элементы, обработка древесины резьбой, фрезерованием и др. В работе дано краткое описание технологии изготовления декоративных элементов по каждому из способов. Приведены рекомендации по наилучшему варианту применения того или иного способа декорирования. Указан экономический эффект от улучшения эстетических и художественных качеств мебели на основе применения декоративных элементов. Художественно-декоративные способы отделки имеют как положительные, так и отрицательные стороны. Формирование рельефных или мнимых оттисков на поверхности детали из древесины осуществляется термопрессованием, что приводит не только к потемнению древесины, но и возникновению деформаций, которые могут привезти к необратимым последствиям (трещинам, разрывам волокон и др.). Так же термопрессование повышает уровень опасности при работе с горячими плитами пресса и увеличивает энергопотребление, что приводит к дополнительным расходам. Пропитка различными растворами способствует снятию напряжений во время прессования, что приводит к равномерному уплотнению. Однако применение различных пропиток увеличивает время формирования декора на поверхности и повышает стоимость отделки. Технология термопрессования довольно распространена и пользуется спросом, но есть вопросы, которые необходимо пересмотреть и усовершенствовать.

28 28 Достаточно глубоко изучены вопросы прочности и деформативности применительно к цельной древесине. Разработке этих вопросов посвящены работы А.Р. Ржаницина, Ф.П. Белянкина, Ю.М. Иванова, Л. М Перелыгина, А. К. Митинского, Н.Я. Леонтьева, П.П. Хухрянского, Г.Н. Уголева. В работе Ржаницина А.Р. [36] рассмотрены деформации древесины с учетом временного фактора на основе теории деформирования вязкоупругого тела. Авторы работ Белянкин Ф.П., Яценко В.Ф. [37, 38] изучали деформирование древесины с учетом упруго-вязких и пластических свойств. В работе Иванова Ю.М. [39] представленны особенности поведения древесины под нагрузкой с позиций физикохимии полимеров. Установлено, что носителями механических свойств древесины является целлюлоза. Последняя при обычных температурновлажностных условиях находится в застеклованном состоянии. Наполнители целлюлозного каркаса: лигнин, гемицеллюлоза, пектиновые вещества - в обычных температурно-влажностных условиях находятся в состоянии высокой эластичности. Воздушно-сухая древесина при постоянной нагрузке выше предела пластического течения остается в состоянии застеклования с наличием эластичных деформаций. Влажная древесина при тех же условиях переходит в состояние высокой эластичности с большой подвижностью звеньев и участков молекулярных цепей целлюлозы вторичных оболочек. В работе Хухрянского П.Н. [40] приведены результаты исследований физико-механических свойств термообрабатываемой древесины и древесины, обработанной давлением. Разработаны основные положения теории прессования древесины. При анализе принципиальных вопросов прочности древесины в работе [22] подвергнуты изучению деформации древесины при поперечном сжатии. Установлено, что при сжатии поперек волокон сухой древесины всех пород общая деформация может достигать до 25-75%. Причем, чем больше плотность древесины, тем меньше деформация. Макроструктура оказывает большое влияние на степень сжатия древесины поперек волокон. Так, например, дуб и ясень (кольцепоровые породы) ведут себя по-разному при сжатии. Дуб

29 29 допускает большую степень уплотнения в плоскости годовых слоев, чем в плоскости сердцевинных лучей. У ясеня наблюдается обратная зависимость. В работах Перелыгина Л. и Уголева Б.Н. [41, 42] представлены общие сведения о древесине, как конструкционном материале, которые способствуют установлению благоприятных условий для обработки древесины Выводы 1. По литературным источникам установлено, что клетки древесины являются вязко-пластичными и прочными к воздействию различных нагрузок, у которых хаотичное расположение микрофибрилл позволяет деформировать клеточные стеки до момента разрушения. 2. Снять напряженное состояние смятой клетки можно путем насыщения её клеточных стенок влагой, так как деформированная клетка, впитывая влагу, восстанавливает свою первоначальную форму. 3. Лиственные породы древесины легче обрабатывать, так как отсутствуют экстрактивные вещества, которые затрудняют процесс уплотнения и восстановления волокон. 4. Учитывая, что при контакте древесины с холодными плитами пресса температура образца остается неизменной, наружные и внутренние слои древесины содержат одинаковые деформационные коэффициенты и уплотнение в них развивается равномерно. За счет идентичной деформации в наружных и внутренних зонах древесины, плотность остается неизменной. Такое распределение деформации приходит к плавному уплотнению волокон, что не разрушает структуру древесины. 5. Так же, для равномерного уплотнения необходимо постепенное нагружение до момента потери устойчивости клеточных стенок и пластического течения поздней древесины. Постепенное нагружение приводит к смятию клеточных стенок, что необходимо для формирования рельефного оттиска на поверхности детали в дальнейшем.

30 30 6. Уплотнение пористого строения древесины приводит к изменению объема самого образца. Если распределить давление одинаково по всему образу, то разрушение наружных слоев можно избежать и изменение линейных размеров будет незначительным в диапазоне от 0,5 до 2,5 мм. Если толщина является значимой, то необходимо учитывать толщину с припуском на обработку. 7. Детали древесины с тангенциальным направлением волокон наиболее податливы при прессовании, что позволяет формировать на поверхности рельефные оттиски, равномерно сминая древесные клетки, не разрушая при этом всю структуру и наружные слои древесины.

31 Теоретические исследования деформируемых свойств древесины во время обработки методом тиснения 2.1. Деформационное состояние древесины Влияние напряжено-деформационного состояния древесины во время сжатия поперек волокон Нагружение создает перемещения внутри и снаружи древесины, что ведет к изменению линейных размеров детали. Определение деформаций производится по линейным зависимостям. Во время сжатия поперек волокон на часть длины и ширины детали из древесины, деформации достаточно малы. При малых деформациях происходит меньше 10% изменения от начальных размеров образца. При уплотнении древесины поперек волокон можно пренебречь различием упруго-механических свойств в тангенциальном и радиальном направлениях. При исследованиях напряжено-деформационного состояния предположим деформационное и напряженное состояния материала подобны, что говорит о пропорциональности деформации и напряжения. На любом прямолинейном участке имеет место однородного напряженного состояния. Поэтому переход каждого участка в пластическое состояние происходит одновременно. Условие перехода анизотропного материала в пластическое состояние определяется условием, аналогичным уравнению плотности [43]. Для плоского напряженного состояния оно выражается через главные напряжения следующим образом: σ пр = σ 3 2 +α 1 σ 2 1 +α 2 σ 3 σ 1 = σ Т, (2.1) σ 2 3 +σ 2 1 +σ 3 σ 1 где σ Т характеристика прочности текучести материала в направлении действия максимальных сжимающих напряжений σ 3, Па, α 1, α 2 коэффициенты, учитывающие анизотропию механической прочности материалов выражающиеся через отношения предельных сопротивлений.

32 a 1 = σ b3 σ b 1 32 ; a 2 = 4 σ b3 45 σ b3 σ b3 1 (2.2) σ b σ 31 b 1 τ σ b 1 Если учитывать, что напряженное и деформационное состояние при сжатии поперек волокон древесины подобно, то напряжение будет прямо пропорционально деформациям при малых уплотнениях: σ i = K T E ε i (2.3) Исследование напряженно-деформационного состояния древесины в процессе прессования может установить бездефектное деформирование древесины при формировании оттиска на поверхности детали, определить нагрузку до момента разрушения наружных слоев при осуществлении прессование и создать оптимальную методику для создания равномерного оттиска на поверхности древесины с учетом деформаций и напряжений. Учитывая неоднородность древесины и специфику процесса формирования рельефного оттиска на поверхности детали, теоретические исследования должны сопровождаться экспериментальными и согласовываться с полученными данными. При формировании рельефных оттисков на поверхности древесины возможны следующие деформации, связанные с характером непосредственного взаимодействия пуансонов с материалом: 1. Свободное деформирование материала в поперечном направлении, относительно рабочего давления, что осуществляется при малом трении между пуансоном и материалом. Это можно увидеть при небольшой глубине прессования и минимальному времени выдержки под давлением; 2. Полное стеснение деформаций при значительном трении. Это отслеживается при глубине прессования 2 2,5 мм и времени выдержки от 2 минут; 3. Частичное стеснение деформаций, что является вероятным случаем. Это просматривается при глубине прессования 1,5 2,5 мм, но с минимальным временем выдержки.

33 33 Соответственно, при исследованиях необходимо учитывать анизотропию механических свойств древесины, которая может существенно отражаться на распределении усилий и деформаций. [44] Влияние деформаций и напряжения на волокна древесины во время внедрения пуансона Исследование напряжения и деформаций во время внедрения пуансона в деталь древесины необходимо для разработки рационального режима прессования, обоснования эффективных параметров пуансона, обеспечения выпуска декорированной детали с необходимыми эксплуатационными свойствами. При внедрении пуансона в древесину нельзя пренебрегать упругой анизотропией в направлении поперек волокон. На рисунке 2.1 представлена разновидность форм сечения пуансона. При остром сечении пуансона (рисунок 2.1.а) сила упругости F 1,2 направленна по осям «клина», что приводит к перерезанию волокон и разрушению древесины. Рисунок 2.1.б показывает обратное, сила упругости F направленна относительно силы давления в прессе Р. Это способствует постепенной деформации клеточных стенок и равномерному уплотнению, что препятствует разрыву волокон древесины. а. Клиновидное сечение пуансона б. Радиусное сечение пуансона Рисунок 2.1 Схемы форм сечения пуансона

34 34 Однородное уплотнение волокон древесины по контуру пуансона с радиусным сечением приводит к равнозначным напряжениям и деформациям, которые возникают внутри детали. Следовательно, напряжение, появляющиеся во время нагружения, проходит по всему радиусу одинаково (рисунок 2.2). Рисунок 2.2 Распределение напряжения при прессовании пуансоном с цилиндрическим сечением: Р давление применяемое для древесины; Е 1, Е 2 поперечные деформации; F сила упругости (сопротивление) Во время тиснения древесины под давлением возникают боковые давления, соизмеримы с рабочим давлением. Боковые давления создают определенное напряжение, которое направлено вдоль волокон. Так же напряжение возникает от стеснения силовых поперечных деформаций (рисунок 2.2). Они будут расти при увеличении коэффициента Пуассона. В цельной древесине, где коэффициент Пуассона в некоторых поперечных направлениях принимает значения, близкие к единице, следует ожидать чрезвычайно интенсивного протекания процессов уплотнения в поперечных направлениях древесных элементов. Это может привести к разрушениям и расслаиваниям, если после подготовки деталь не будет подготовлена к бездефектному уплотнению [18]. В процессе прессования внутри древесины осуществляются большие перемещения, соизмеримые с начальными размерами деформируемых образцов [45]. Напряженное состояние прессуемой детали зависит от деформаций, которые возникают под приложением нагрузки. К появлению больших деформаций способствует клиновидная форма пуансона (рисунок 2.3), так как уплотнение волокон происходит неравномерно.

35 35 Рисунок 2.3 Определение деформаций при образовании рельефного оттиска при внедрении пуансона При отсутствии клиновидности боковин tgβ 1 = tgβ 2 = 0 значение деформации растяжения имеет вид: P E р = 1, (2.4) b изд где Р периметр по сечению изготавливаемого рельефа, мм. Деформации связанны с геометрией пуансона и степенью упрессовки древесины. Во многих случаях рельефы формируются по радиусным и клиновидным очертаниям сечения пуансона (рисунок 2.4). Определим для этих двух случаев возникающие относительные деформации. Для радиусной формы пуансона: Для треугольной формы: E от = π R 2R 1 = 3,14 2,5 2 2,5 1 = 0,57. E = 1 b b2 + h 2 1, при b = h (2.5) Применение клиновидной формы сечения пуансона исключается, соответственно расчет не производится.

36 36 Рисунок 2.4 Схемы форм сечения пуансона: а. радиусное сечение формы пуансона; б. клиновидное сечение формы пуансона Реологические свойства древесины показывают, что деформации осуществляются лишь в области вязко-эластичном поведении материала. Согласно [46] древесина является упруго-вязко-пластичными средами, [37] в которых при нагружении возникают одновременно три вида деформаций: мгновенные упругие, упруго-вязкие и пластичные или остаточные. После снятия нагрузки мгновенные упругие сразу восстанавливаются, упруго-вязкие восстанавливаются постепенно, пластичные же деформации являются необратимыми, и за счет их осуществления происходит образование рельефов (рисунок 2.5). Таким образом, полную деформацию можно определить по формуле: E общ = E мгн.упр + E упр + E пл (2.6) Рисунок 2.5 Диаграмма деформаций при нагружении и разгрузке древесины

37 37 Составляющие деформаций зависят от времени прессования, силы нагружения (давление), температуры материала, характера деформирования. Последний фактор определяется возможностью тиснения. Все представленные взаимодействия можно определить экспериментально. Максимальные деформации, которые можно осуществить в древесине, зависят от начальной плотности материала. Если представить деформации уплотнения через плотность материала, то они примут вид: кг/м 3. E = 1 γ 0 γ к, (2.7) где γ к и γ 0 конечная и начальная плотность деформируемого изделия, При большом уплотнении в древесине происходит разрушение древесного вещества, что является нецелесообразным в данном случае. Это обстоятельство следует учитывать при применении диаметра сечения пуансона. Анизотропия древесины отражается на характере деформирования и напряженном состоянии детали в процессе прессования. Деформации зависят от геометрических факторов (формы пуансона и т.д.) и от технологических факторов (температура, давление и т.д.). Когда древесина переходит в пластическое состояние, при этом снижается влияние деформаций. Следовательно, свободные деформации можно не рассматривать из-за жесткости пуансона и внедрения его в древесину под давлением пресса Упруго-пластичные деформации при приложении нагрузки Прессование детали из древесины для создания рельефного узора на её поверхности считается полностью механическим процессом, при котором воздействие пуансона на материал является переходом древесины за предел упругих деформаций. В связи с этим такие свойства древесины, как упругость, вязкость и пластичность, приобретают первостепенное значение [47, 48, 49]. Древесина, которую подвергают прессованию, не является чисто упругим телом.

38 38 Наличие в ней таких явлений, как релаксация (падение напряжений при неизменной деформации) и ползучесть (рост деформаций при постоянных нагрузках), дает основание древесину отнести к упруго-вязким или вязкопластичным материалам, для которых характерна зависимость деформации не только от размера, но также и от скорости развития деформации [22]. Чтобы проанализировать деформирование древесины при прессовании представим её в виде конгломерата (рисунок 2.6), который состоит из целлюлозного упругого каркаса (1) и наполнителя (2), заполняющего полости в виде пластической гемицеллюлозы и лигнина. Каркас обладает упругими свойствами, а наполнитель пластичными. Рисунок 2.6 Модель древесины как упруго-вязкого тела при сжатии поперек волокон Основываясь на конгломерат, как совокупность всех составляющих, при деформировании он работает, как единое целое. Механические свойства древесины можно описать математически. Для этого составим характерные комбинации упругих и пластических элементов (пружин и гидроцилиндров), то есть составим механическую модель древесины (рисунок 2.7), которая отражает её свойства (упругость, вязкость, пластичность). Пружина моделирует упругие свойства и деформируется согласно закону Гука. Цилиндр с вязкой жидкостью

39 39 моделирует вязкие свойства материала, и движение его поршня подчиняется закону Ньютона [18]. Рисунок 2.7 Реологические модели древесины При последовательном соединении упругого и вязкого элементов (рисунок 2.7.а) общая деформация упруго-вязкого тела, то есть древесины, под действием нагрузки Q равна [50]: E = E у + E п, (2.8) где E у деформация упругого элемента (У); E п деформация вязкого элемента (В). При этому нужно учитывать, что напряжения в упругом и вязком элементах равны. Анализируя схему на (рисунке 2.7.б) следует, что древесина течет как вязкая жидкость при деформировании. Здесь идет сильное влияние нагрузки Q на механические свойства древесины. При малой продолжительности воздействия нагрузки Q древесина ведет себя, как упругое тело (тело Гука), то есть с ростом скорости деформирования возрастают упругие свойства древесины. Если продолжительность воздействия нагрузки Q велика, то древесина ведет себя при деформировании, как вязкое тело (вязкая жидкость Ньютона). При параллельном соединении упругого и вязкого элементов во время воздействия нагрузки Q их

40 40 деформации будут одинаковыми. Полное напряжение будет равно сумме напряжений каждого элемента: σ = σ у + σ в При прессовании древесины наблюдается релаксация напряжений, и имеют место остаточные деформации. Реальная модель древесины сложнее рассмотренных моделей. Более сложная механическая модель древесины показаны на рисунке 2.7.в. Элементы на схеме имеют следующее назначение: У1 моделирует упругость, У2 моделирует запаздывающую упругость, В1 моделирует релаксационные явления, В2 моделирует ползучесть при постоянной нагрузке [18]. При прессовании внутри древесины протекают различные явления, которые влияют на её упруго-пластичные деформации. Механические свойства древесины при приложении нагрузки направлены на упругую и пластичную деформации, что приводит к смятию клеток древесины в зоне внедрения пуансона. Древесина тем самым принимает деформируемую форму до момента разрушения, формируя на поверхности отпечаток формы пуансона Восстановление волокон древесины после деформации После прессования, древесина меняет свои физико-механические свойства, то есть происходит существенное изменение объема и плотности. При внедрении пуансона с радиусной формой происходит равномерное уплотнение волокон, что приводит к однородному распределению остаточных и упругих деформаций. После прессования на поверхности детали остается отпечаток пуансона (рисунок 2.8). Отпечаток пуансона на поверхности древесины может иметь не ярко выраженное очертание, если время выдержки под давлением было не значительным. Для того чтоб волокна древесины деформировались до нужного состояния, необходимо время выдержки, которое способствует деформировать клетки древесины, но не разрушить их. Так же восстановление смятых клеток

41 41 древесины после прессования будет не полным, так как давление, оказываемое на деталь выше силы упругости клеточных стенок. Рисунок 2.8 Уплотненные волокна древесины после снятия нагрузки Реологические свойства древесины показывают, что силы внутри могут релаксировать, и структура, таким образом, будет вести себя как тело Максвелла [51], то есть упругая деформация сосредоточена на деформируемых клетках и способствует их восстановлению. Так же приложение внешних факторов усиливает восстановление формоизмененных клеток. Восстанавливая клетки древесины можно получить на поверхности детали рельефный оттиск по форме пуансона, если предварительно снять слой древесины на глубину уплотненных волокон. После чего на поверхности образуется мнимый узор, который кажется объемным благодаря уплотненным волокнам (рисунок 2.9). Рисунок 2.9 Изображение мнимого узора на поверхности детали древесины Это происходит из-за того, что древесина, как пластичный материал, изменила свою структуру и деформация произошла по форме пуансона. Рассматривая такое поведение древесины, проведены исследования на

42 42 электронном микроскопе JSM По полученным изображениям можно проследить, как изменяется структура древесины на субмикроуровне после проведения некоторых процессов. На рисунке 2.10 показана клеточная структура древесины бука и липы до деформирования. Очертания древесных клеток отчетливо прослеживаются. а. б. Рисунок 2.10 Клеточная структура до деформирования: а. клетки древесины бука; б. клетки древесины липы После внедрения пуансона в деталь, клетки на месте приложения нагрузки сминаются и образуют отпечаток пуансона. Деформируемое состояние клеток схематически показано на рисунке Такое формоизмененное состояние является временным, так как клеточные стенки древесины не разрушены. На рисунке 2.12 изображены деформируемые клетки древесины наружных слоев после внедрения пуансона на глубину 2,5 мм под электронном микроскопе JSM Рисунок 2.11 Деформируемое состояние древесных клеток

43 43 а. б. Рисунок 2.12 Смятые клетки древесины: а клетки древесины бука; б клетки древесины липы На рисунке 2.12 видно уменьшение клеточного пространства и изменение характера структуры древесины. На макроуровне деформируемая поверхность древесины изображена на рисунке 2.8. Учитывая, что древесные клетки являются пластичными средами, в процессе восстановления клеточных стенок вода играет существенную роль. Клетки древесины во время деформации теряют жидкость и изменяют свои форму и размер. Область вокруг клеток древесины хорошо впитывает влагу, насыщая клеточные стенки, так как стремится снять напряжение и деформацию, возникшую внутри образца древесины. Нанесение воды на поверхность древесины способствует восстановлению её волокон (рисунок 2.13.а). Существующая область, между клетками, наполняется водой, и деформируемое состояние клетки восстанавливается. [52,53] Происходит постепенное восстановление клеточных стенок, которые стараются принять свою первоначальную форму. Соответственно, полного восстановления не происходит, поскольку сила давления была оказана больше силы упругости клеточных стенок. В связи с этим восстановление происходит на 60 70% относительно глубины прессования. Восстановленные волокна на ровной поверхности создают рельеф очертания пуансона (рисунок 2.13.б).

44 44 а. б. Рисунок 2.13 Схематически изображены клетки древесины: а. - поверхность древесины, покрытая сверху водой; б - восстановленные клетки древесины На электронном микроскопе JSM-6390 исследовали восстановленную клеточную структуру древесины. На рисунке 2.14 изображены восстановленные клетки древесины бука и липы. а. б. Рисунок 2.14 Восстановленная клеточная структура древесины: а клетки древесины бука; б клетки древесины липы Благодаря влагопереносу от наружных к внутренним слоям древесины, деформируемые клетки поглощают воду и восстанавливаются. Исследование на электронном микроскопе помогло определить деформационное состояние клеточной структуры волокон древесины.

45 Влияние процесса сушки на линейные размеры рельефного оттиска на поверхности детали Как определено выше, вода перемещается от наружных слоев к внутренним, насыщая и восстанавливая клеточные стенки. Увлажненную декорированную деталь сушат в течение суток, для того чтобы лишняя влага испарилась до относительной влажности 8±2%. Учитывая такую особенность древесины, как гигроскопичность, после насыщения водой клеточные стенки будут отдавать лишнюю влагу перемещая её от внутренних к наружным слоям. Особенности процесса сушки определяются главным образом характером влагопереноса, то есть перемещения влаги внутри материала, которое может происходить под действием: градиента влажности, градиента температуры и градиента избыточного давления.[54, 55] Механизм процесса сушки зависит от сравнительной эффективности каждой из движущих сил влагопереноса.[56] Для детали древесины с рельефным оттиском на поверхности подходит конвективная сушка, то есть при комнатной температуре. Во время сушки происходит усыхание линейных размеров рельефного оттиска и детали до относительной влажности 8±2%. Визуально такого рода изменения не заметны, только с помощью измерительных приборов можно вычислить разность между влажной древесиной и древесиной после сушки. Данное замечание рассмотрено в 4 главе. В среднем усыхание волокон древесины во время сушки составляет 15%. В период усыхания внутри детали возникают напряжение, которые могут деформировать рельефный оттиск или саму деталь. Для предотвращения дефектов необходимо соблюдать параметры и режимы тиснения с учетом физико-механических свойств древесины.

46 Теоретическая оценка высоты рельефа Теоретическое исследование режимов уплотнения клетки древесины с учетом анизотропии Показана расчётная (теоретическая) оценка высоты рельефного оттиска, получаемого на поверхности детали из древесины при использовании разработанного метода художественно-декоративной отделки. Как установлено выше, клетки древесины, деформированные во время внедрения пуансона в деталь, набухают при увлажнении, восстанавливая первоначальные размеры. В результате на поверхности детали возникает рельеф, повторяющий узор пуансона. Установление зависимости высоты рельефа от параметров технологического процесса имеет практическое значение. Рассмотрим свойства древесины, определяющие особенности протекания процесса формирования рельефа. Характерной чертой древесины является структурная неоднородность, проявляющаяся на трёх уровнях её внутреннего строения: макроуровень, микроуровень и субмикроуровень. [4] Минимальный объём, при рассмотрении которого свойства древесины проявляются на макроуровне, равен V мак = 1 см 3. Объектами структуры древесины на макроуровне являются детали её внутреннего строения с размерами 0,1 мм и выше: слои ранней и поздней древесины, крупные сосуды, широкие сердцевинные лучи и т.д. Распределение перечисленных объектов по всему объёму древесины считаем равномерным. Объёмы древесины, превышающие V мак, полагаются сплошными и однородными. Наименьший объём, при рассмотрении которого свойства древесины проявляются на микроуровне, равен V мик = 1 мм 3. Объектами строения древесины на микроуровне являются клетки, сосуды, волокна либриформа. Их размеры лежат в интервале от 0,001 до 0,1 мм. При расчётах на микроуровне сотовую структуру условно рассматривают как сплошную среду, наделённую свойствами пористого материала.

47 47 Наименьший объём, при рассмотрении которого свойства древесины проявляются на субмикроуровне, равен V суб = мм 3. На этом уровне рассматривается поведение при внешних воздействиях, как отдельной клетки древесины, так и сотовой системы, образованной множеством клеток. Клетка на этом уровне рассматривается как полая, толстостенная призма, длина которой на 1 2 порядка превосходит характерные размеры поперечного сечения. Характером деформирования и разрушения клетки и сотовой структуры, составленной из множества клеток, объясняются особенности поведения макрообъёмов древесины. Процессы деформирования древесины при сжатии поперёк волокон объясняются с помощью модели упруго-вязко-пластического тела. На рисунке 2.15 приведена диаграмма σ ε при сжатии поперёк волокон, построенная по данным Хухрянского П.Н.[40] Зависимость между напряжением и деформацией при прессовании древесины описывается зависимостью [57]: ε = σ E + σ 2 (ηv), (2.9) где ε деформация прессования; σ напряжение, Па; E модуль упругости, кгс/см 2 ; v скорость нагружения, м/с; η коэффициент вязкости древесины. Рисунок Диаграмма σ ε при сжатии поперёк волокон

48 48 Из формулы (2.9) и диаграммы σ ε на рисунке 2.15 следует, что при прессовании на начальном участке нагружения сухая древесина проявляет свойства линейно упругого тела. Следовательно, распределение напряжений в упругом полупространстве, возникающее при действии сосредоточенной силы на упругое полупространство, найдём из решения соответствующей задачи теории упругости (задачи Буссинеска). [58,59] Найденные напряжения, являются нагрузками, действующими на древесную клетку. Древесина рассматривается как макронеоднородное упругое тело Теоретическое исследование напряженно-деформированного состояния в зоне внедрения пуансона Рассмотрим вдавливание пуансона в деталь из древесины липы с относительной влажностью 8±2%. Предположим, что древесина является изотропным линейно упругим материалом. Пуансон заменим сосредоточенной силой направленной вниз и приложенной перпендикулярно границе поверхности полупространства. Напряжённо-деформированное состояние в зоне внедрения пуансона совпадает с решением задачи о действии силы на изотропное упругое полупространство (задачи Буссинеска). Введём цилиндрическую систему координат. Расчётная схема представлена на рисунке Сила P перпендикулярна граничной плоскости. Начало координат взято в точке приложения силы. Задача осесимметрична. Напряжения, действующие в точке с координатами r, z, равны: σ z = 3 Pz3 2 π l 5 ; σ r = P 2 π ( 1 2 μ l (l + z) 3 r2 z l 5 ) ; (1 2 μ)p σ θ = ( z 2 π l 3 1 l (l + z) ) ; где μ коэффициент Пуассона; l = r 2 + z 2 радиус вектор точки. τ rz = 3 Pz2 r 2 π l 5.

49 49 Полное (главное напряжение) совпадает по направлению с радиус-вектором точки и равно: p = σ 2 r + σ 2 z = 3P cos 2 θ/(2πl 2 ). (2.10) Рисунок Напряжения в плоскости, проходящей через ось OZ, при действии сосредоточенной силы на полупространство: справа напряжения в цилиндрической системе координат; слева главные напряжения Теоретическое исследование деформации клетки древесины под действием напряжений Предположим, что древесные клетки имеют правильную форму и равнозначные размеры по длине и ширине. На основании сказанного, на рисунке 2.17 составлены сечения клеток ранней и поздней древесины лиственных пород с условными размерами (в мкм). Причем, длина достаточно превосходит наибольший размер поперечного сечения.

50 50 Рисунок Условное поперечное сечение клетки древесины лиственных пород с приближенными размерами: а. - ранняя древесина; б. - поздняя древесина[4] Клетки ранней древесины имеют большие размеры и меньшие толщины стенок. При вдавливании пуансона в них, в первую очередь, напряжения достигнут предела временной прочности, разовьются пластические деформации и возникнет состояние вязкого течения. Рассмотрим деформацию клетки под действием напряжений, возникших в массиве древесины под действием силы P. Длина клетки на два порядка превосходит размеры поперечного сечения, поэтому напряжённое состояние в поперечных сечениях удалённых от концов клетки будет плоским. Нагрузки на клетку определены по схеме, приведённой на рисунке Равномерно распределённая нагрузка P и её составляющие равны: где L длина клетки, мм. P = plb B = pl, q = P cos α, t = P sin α, (2.11)

51 51 Рисунок Определение нагрузок на клетку древесины: а. действующие главные напряжения; б. разложение нагрузки на вертикальную и горизонтальную составляющие; B, H размеры в тангенциальном и радиальном направлениях; P, t, q равномерно распределённая нагрузка от главного напряжения p, приведённая к среднему поперечному сечению клетки древесины, и её тангенциальная и радиальная составляющие; φ угол наклона главного напряжения p к радиусу; T = t B результирующая тангенциальных составляющих нагрузки Предположим, что представленная на рисунке 2.18.б клетка - это рама, которая является внутренне трижды статически неопределима. Рама симметрична относительно вертикальной оси, проведённой через середину короткой стороны, выбираем основную систему обладающую симметрией относительно той же оси (рисунок 2.19). Рисунок Основная система

52 52 Положительные значения изгибающих моментов откладываются на контуре рамы со стороны пунктирной линии. Эпюры единичных изгибающих моментов представлены на рисунке Рисунок Эпюры единичных моментов Приведём аналитические выражения для вычисления единичных моментов. Для этого контур рамы разобьём на 5 участков 0-1, 1-2, 2-3, 3-4, 4-5. Номер участка совпадает с большим из номеров его граничных точек. Положительным на участке принято направление от точки с меньшим номером к точке с большим номером. Первый индекс совпадает с номером избыточного неизвестного, второй индекс указывает номер участка рамы. Для единичного момента от неизвестного X 1 = 1 получаем: M 1 = m 11 (s 0 ) = s 0, m 12 (s 1 ) = B/2, m 13 (s 2 ) = B/2 + s 2, m 14 (s 3 ) = B/2, { m 15 (s 4 ) = B/2 s 4, 0 s 0 B/2, 0 s 1 H, 0 s 2 B, 0 s 3 H, 0 s 4 B/2. Для единичного момента от неизвестного X 2 = 1 получаем: m 21 (s 0 ) = 0, 0 s 0 B/2, m 22 (s 1 ) = s 1, 0 s 1 H, M 2 = m 23 (s 2 ) = H, 0 s 2 B, m 24 (s 3 ) = H + s 3, 0 s 3 H, { m 25 (s 4 ) = 0, 0 s 4 B/2. Для единичного момента от неизвестного X 3 = 1 получаем: (2.12) (2.13)

53 формуле: M 3 = m 31 (s 0 ) = 1, m 32 (s 1 ) = 1, m 33 (s 2 ) = 1, m 34 (s 3 ) = 1, { m 35 (s 4 ) = 1, 53 0 s 0 B/2, 0 s 1 H, 0 s 2 B, 0 s 3 H, 0 s 4 B/2. (2.14) Коэффициенты системы канонических уравнений метода сил вычислены по l k 0 5 δ ij = ( M (s ik k )M (s jk k )ds k k=1 где E модуль упругости материала стенки клетки, кгс/см 2 ; ) (EJ), (2.15) J = (L 5H)t3 12 момент инерции единичной полосы клетки, кг*м 2 ; t толщина стенки клетки, которая принята постоянной, мм; l k длина участка рамы, мм; k = 1,, 5 номер участка. В частности: l 1 = l 5 = B/2, l 3 = B, l 2 = l 4 = H. Для определения грузовых моментов, внешние нагрузки раскладываем на симметричную и кососимметричную составляющие. Такой подход позволяет упростить вычисление грузовых коэффициентов системы канонических уравнений. На рисунке 2.21 приведена эпюра грузового момента от вертикальной составляющей равномерно распределённой нагрузки q. Рисунок 2.21 Эпюра грузового момента от распределённой нагрузки q

54 54 Аналитическое выражение для эпюры изгибающего момента от q имеет вид: m q1 (s 0 ) = qs 2 0 /2, 0 s 0 B/2, m q2 (s 1 ) = qb 2 /8, 0 s 1 H, M q = m q3 (s 2 ) = qb 2 /8, 0 s 2 B, (2.16) m q4 (s 3 ) = qb 2 /8, 0 s 3 H, { m q5 (s 4 ) = q(b/2 s 4 ) 2 /2, 0 s 4 B/2. Горизонтальная сила T разложена на симметричную и кососимметричную составляющие. На рисунке 2.22 построены эпюры грузовых моментов от действия симметричной и кососимметричной составляющих силы T. Рисунок Грузовой момент от боковой силы T: а. симметричная составляющая; б. кососимметричная составляющая Аналитические выражения для симметричной и кососимметричной составляющих грузового момента от T равны: m 21 (s 0 ) = 0, 0 s 0 B/2, m 22 (s 1 ) = s 1 T/2, 0 s 1 H, M с T = m 23 (s 2 ) = HT/2, 0 s 2 B, (2.17) m 24 (s 3 ) = HT/2 s 3 T/2, 0 s 3 H, { m 25 (s 4 ) = 0, 0 s 4 B/2, m 21 (s 0 ) = 0, 0 s 0 B/2, m 22 (s 1 ) = s 1 T/2, 0 s 1 H, M к T = m 23 (s 2 ) = HT/2 + s 2 HT/(2B), 0 s 2 B, (2.18) m 24 (s 3 ) = HT/2 s 3 HT/2, 0 s 3 H, { m 25 (s 4 ) = 0, 0 s 4 B/2,

55 55 Суммарный грузовой момент равен сумме выражений (2.16) (2.18): с M гk = M qk + M Tk Грузовые члены системы канонических уравнений: l k 0 5 i = ( M (s ik k )M гk (s k )ds k k=1 где E модуль упругости вещества оболочки, кгс/см 2 ; + M к Tk. (2.19) ) (E J), (2.20) J = Lt 3 12 момент инерции продольного сечения боковой стенки, кг*м 2. Решая систему канонических уравнений метода сил δ 11 X 1 + δ 12 X 2 + δ 13 X = 0, δ 21 X 1 + δ 22 X 2 + δ 23 X = 0, } (2.21) δ 31 X 1 + δ 32 X 2 + δ 33 X = 0, находим избыточные неизвестные X 1, X 2, X 3 и определяем изгибающий момент в любой точке контура рамы по формуле: M k (s k ) = M гk (s k ) + X 1 M (s 1k k ) + X 2 M (s 2k k ) + X 3k M (s 3 k ). (2.22) Для определения вертикального перемещения точки 0 прикладываем в этой точке единичную силу F = 1 и строим эпюру единичного момента от действия этой силы (рисунке 2.23) Рисунок К определению вертикального перемещения точки 0 Вертикальное перемещение точки 0 равно интегралу: l k 0 5 i = ( M (s ek K )M k (s k )ds k k=1 ) (E J). (2.23)

56 56 Вычисления проведены для клетки древесины следующих условных размеров: Ширина клетки B = 3, м = 0,034 мм, Высота клетки H = 4, м = 0,0418 мм, Длина клетки L = 3, м = 3,75 мм, Общая толщина клеточных стенок t = 5, м = 0,00502 мм. Определены значения коэффициентов системы канонических уравнений для каждого единичного момента δ ij, неизвестные силовые факторы Х 1 n, значения коэффициентов системы канонических уравнений для грузового момента i, вертикальное перемещение y 0 точки 0. Результаты вычисления эпюр найденных значений при модуле упругости клеточной стенки E = кгс/см 2 и давлении p 0 = 1 МПа, сведены в таблице 2.1. Таблица Результаты вычисления эпюр найденных значений δ ij Х 1 n, Н i y 0, мм δ 11 = 2, δ 12 = 0 X 1 = 0 1 = 0 δ 13 = 0 δ 21 = 0 2 δ 22 = 1, X 2 = 1, = 4, , δ 23 = 3, δ 31 = 0 3 δ 32 = 3, X 3 = 8, = 1, δ 33 = 1,48 Определено, что вертикальное нагружение сопоставимо с толщиной клеточной стенки, что приводит к её плавному деформированию. По установленным данным, вычислим примерное количество деформированных клеток во время нагружения.

57 57 При внедрении пуансона в деталь древесины липы происходит смятие клеток на микроуровне. Экспериментально установлено, что при глубине внедрения 2,5 мм, уплотнение происходит в среднем на 1,5 мм. Расчетным путем обусловлено, что смятие одной клетки составляет 0, мм. Учитывая установленные примерные размеры клетки, следует, что при уплотнении деформируется 338 клеток на часть длины рельефа (толщину клетки). Причем вертикальное перемещение проходит плавно от наружных к внутренним слоям. После процесса восстановления, деформируемые клетки стараются принять свою первоначальную форму. Высота восстановленных волокон в среднем составляет 0,8 мм. Таким образом, вертикальное перемещение у деформируемых клеток во время восстановления уменьшается и составляет 0, мм. Рассматривая такую закономерность, следует, что вертикальные перемещения в процессах уплотнения и восстановления различны. Усилие восстановления смятых клеток исследовано экспериментально в главе Выводы Анализируя проведенные теоретические исследования можно сделать следующие выводы: 1. Деформативные характеристики такого материла, как древесины требуют не только теоретических, но и экспериментальных исследований при прессовании. 2. Деформация и напряжение при прессовании влияют на механические свойства материала и на рельефный узор. 3. Теория деформирования должна учитывать пористое строение древесного материала и основные параметры, влияющие на процесс прессования (прочность, упругость, пластичность и т.д.). 4. Реологическая модель, как древесина, способна восстанавливаться после снятия нагрузки под действием внешних факторов и внутренних свойств древесины.

58 58 5. При проведении экспериментов нужно учитывать линейную зависимость, так как прессование не приводит к большим уплотнениям материала. 6. Появление дополнительных напряжений во время прессования связаны с тиснением поперечных деформаций, зависящих от давления, температуры, влажности. 7. Пуансон должен плавно воздействовать на древесину, не разрушая наружные слои во время прессования. 8. Упруго-вязко-пластичные свойства древесного вещества повышают деформируемость клеточных стенок и способность изменять свои размеры и восстанавливать первоначальную форму. 9. Изменение линейных размеров полученного рельефа в процессе сушки не влияет на основную форму оттиска, так как величина изменения высоты рельефа достаточно мала. 10. Установлено, что рама (древесная клетка) внутренне трижды статически неопределима и симметрична. Напряжено-деформационное состояние во время нагружения совпадает с задачей Буссинеска о действии силы на изотропное упругое полупространство. Возникающие напряжение и деформации можно считать подобным. Следовательно, давление, оказываемое во время внедрения пуансона, сопоставимо с силой упругости клеточных стенок, что ведет к их плавному деформированию без разрушения.

59 59 3. Объекты и методы исследований 3.1. Программа исследований В разделе представлены общие положения при проведении экспериментальных исследований и обработки их результатов. Также дается характеристика используемого материала и применяемого оборудования и представлена методика проведения экспериментов. На основании задач, поставленных в главе 1, с учетом анализа рассмотренных литературных источников, теоретических предпосылок способа художественно-декоративной отделки методом тиснения на поверхности детали из древесины лиственных пород, установлена необходимость экспериментального изучения процесса холодного тиснения древесины. Экспериментальные исследования выполнялись по следующим основным направлениям: Формирование рельефного оттиска на поверхности детали из древесины путем смятия древесных клеток и последующего их восстановления; Определение рационально режима прессования для того, чтобы получить в результате максимальный по высоте рельефный оттиск; Определение ряда лиственных пород, на поверхности которых формируется наибольший по высоте рельефный оттиск. При изучении группы вопросов в качестве основных показателей выбраны следующие: Влияние глубины внедрения пуансона в древесину на форму и размер рельефного оттиска; Влияние времени выдержки под давлением пресса на деформацию древесных клеток и их восстановление; Влияние диаметра сечения пуансона на формирование и размер рельефного оттиска;

60 60 Влияние физико-механических свойств древесины лиственных пород на высоту рельефного оттиска; Влияние силовых и качественных показателей волокон древесины во время их восстановления с учетом временного фактора на высоту рельефного оттиска. Таким образом, экспериментальные исследования проводились согласно поставленным выше задачам Материал, используемый в экспериментальных исследованиях Для проведения поискового экспериментального исследования использовали заготовленные образцы из древесины лиственной породы, липы. Липа является более «мягким» древесным материалом по сравнению с другими породами и легко деформируется под действием нагрузки. Липа отличается от остальной древесины лиственных пород невысокой прочностью, что упрощает нанесение художественно-декоративной отделки рельефными оттисками. Заготовленные образцы размером 160х110х18 мм и относительной влажностью W = 8±2% применяли с тангенциальным направлением волокон, так как отсутствие правильно расположенные рядов клеток ранней и поздней древесины, способствует снижению жесткости при сжатии поперек волокон. Технические характеристики каждого образца представленным в таблице 3.1. соответствовали требованиям, Таблица Технические характеристики образцов древесины липы Наименование Технические данные 1 Влажность образца, % Модуль упругости липы при статическом изгибе, тыс. кгс/см Температура, С 20 23

61 Продолжение таблицы Шероховатость поверхности, мкм Для прозрачного ЗДП: 16 5 Плотность при сжатии вдоль волокон, МПа Для укрывистого ЗДП: 32 6 Твердость тангенциальной и радиальной поверхностей, кг/см Оборудование для проведения экспериментальных исследований и измерительные устройства Технические характеристики используемого оборудования Пресс гидравлический модели Д2430Б Элементы декора образуются прессованием в замкнутом объеме плит пресса и пуансона. С помощью регулировки скорости движения плиты пресса, можно изменять соотношение между упругими и пластическими деформациями древесины, образовывая при этом нужный рельеф на поверхности образца. От скорости деформирования древесины, времени упрессовки зависит качество декора. Рисунок 3.1 Изображение гидравлического пресса модели Д2430Б

62 62 Прессование осуществлялось в гидравлическом прессе модели Д2430Б (рисунок 3.1), который предназначен для изготовления деталей из различных видов термореактивных пластических масс методом прямого и литейного прессования. Пресс в экспериментальных исследованиях будет использован для штамповочных работ, технические характеристики которого представлены в таблице 3.2. Таблица 3.2 Технические характеристики гидравлического пресса модели Д2430Б Наименование Технические данные 1 Номинальное усилие пресса, тс Максимальное время выдержки под давлением, 15 мин 3 Скорость выталкивателя при ходе вверх, мм/сек 17 4 Скорость выталкивателя при ходе вниз, мм/сек 45 5 Цикл работы пресса Полуавтоматический 6 Скорость ползуна при холостом и возвратном 120 ходах, мм/сек 7 Скорость ползуна при рабочем ходе, мм/сек 4,2 Станок рейсмусовый Рейсмусовый станок марки Dewalt DW 733 предназначен для обработки поверхностей деталей небольших размеров с заданной шириной и высотой. Тяжелое основание в виде литой станины обеспечивает жесткую фиксацию инструмента и как следствие высокую точность выполнения операции. Весь режущий рабочий инструмент находится внутри корпуса, что повышает уровень безопасности при работе. Технические характеристики станка представлены в таблице 3.3.

63 63 Таблица Технические характеристики станка Dewalt DW 733 Наименование Технические данные 1 Максимальная ширина обработки, мм Максимальная толщина заготовки, мм Глубина строгания, мм 2 4 Частота вращения строгального вала, об/мин Скорость движения детали (рейсмус), м/мин 8 6 Напряжение, В Потребляемая мощность, Вт Габариты, мм 520x310x445 9 Вес, кг 33,6 Пуансон для отпечатка Во время нагружения пуансон внедряется в древесину, тем самым уплотняя её волокна на заданную глубину. Изменяя профиль рабочей поверхности пуансона, можно получать разные по форме отпечатки на поверхности детали. Пуансон должен соответствовать определенным требованиям. Впадины в пуансоне не следует делать длинными или широкими, так как они не будут заполнены до конца древесиной. [27] Высота рельефа у пунсона не влияет на глубину вдавливания, следовательно, упускаем это при выборе его формы. Для получения ровного оттиска на поверхности необходимо, чтобы края рельефа у пуансона были не острыми, а под углом 40-60º или скруглённые, радиусные. [28] Это препятствует разрыву волокон во время их нагружения при небольшой глубине запрессовки. Форма пуансона под углом создает необходимый оттиск на поверхности древесины. Форма с большими углами не обеспечивает четкости рисунка, а с меньшими разрушает его путем перерезания волокон древесины. Диаметр у радиусного сечения пуансона должен быть так же оптимальным для

64 64 прессования, так как может привести к слабовыраженному отпечатку на поверхности детали и частичному уплотнению волокон. Для проведения поискового экспериментально исследования использовали пуансон с радиусной формой, у которого линии рисунка соприкасаются друг с другом (рисунок 3.3). Технические характеристики пуансона в таблице 3.4. Рисунок 3.3 Пуансон для проведения первого поискового экспериментального исследования Таблица 3.4 Технические характеристики пуансона для первого поискового экспериментального исследования Наименование Значение 1 Толщина рисунка пуансона, мм 3 2 Радиус скругления у линий рисунка, мм 1 3 Размеры пуансона, мм 100 х 80 4 Материал металл Толщиномер индикаторный ТР Более удобными средствами измерения являются толщиномеры со скобой. При использовании толщиномера с мессурой (рисунок 3.4) увеличена точность измерения до 0,01 мм и более.

65 65 Рисунок 3.4 Изображение толщиномера индикаторного ТР Толщиномер ТР предназначен для измерения толщины при температуре окружающего воздуха от 10 до 35 С и относительной влажности до 80% при температуре 25 С. Толщиномер состоит из корпуса, в верхней части которого расположен измерительный механизм, а в нижней регулируемая пята. Измерительный механизм ТР состоит из подвижного измерительного стержня с наконечником, перемещающегося в направляющих втулках. Тарировочная пружина, одним из концов прикреплена к измерительному стержню, а другим к планке, создает контактное давление на измеряемый материал. Отчетное устройство имеет две шкалы: круговую с ценой деления 0,1 мм, отсчет по которой осуществляется до 10 мм, и вертикальную, с ценой деления 10 мм, отсчет п которой осуществляется до 25 мм. Измерительный стержень с наконечником поднимается в верхнее положение при помощи арретира. Технические характеристики толщиномера ТР представлены в таблице 3.5. Таблица 3.5 Технические характеристики толщиномера ТР Наименование Данные 1 Диапазон измерения толщиномера, мм от 0 до 25 2 Цена деления шкалы индикатора, мм 0,1 3 Вылет, мм Наибольшее измерительное усилие, Н 3 5 Пределы допускаемой погрешности от 0 до 1 ± 0,1 измерения в стационарном положении на свыше 1 до 25 ± 0,2 участке, мм

66 66 Продолжение таблицы Габаритные размеры толщиномера (длина / 145 х 29 х135 ширина / высота), мм 7 Масса толщиномера, кг не более 0,34 Штангенциркуль ГОСТ Штангенциркуль - это универсальный инструмент, предназначенный для измерений с высокой точностью наружных и внутренних размеров деталей, изделий, а также глубин различных отверстий. Штангенциркуль применяли для определения средней глубины уплотненных волокон относительно поверхности. Микроскоп биологический МИС-11 Микроскоп биологический МИС-11 (рисунок 3.5) позволяет производить измерения высоты неровностей профиля поверхностей в пределах от 0,8 мкм до 62,5 мкм, то есть определять класс чистоты поверхности с 3 по 9 включительно, согласно ГОСТ , ГОСТ [60,61] Рисунок 3.5 Изображение микроскопа МИС-11 С помощью микроскопа МИС-11 можно проводить обмеры рельефа на поверхности детали. Так же измерять шероховатость поверхности. Технические характеристики микроскопа представлены в таблице 3.6.

67 67 Таблица 3.6 Технические характеристики микроскопа МИС-11 Наименование Данные 1 Увеличение микроскопа Увеличение объективов 4; 10; 40 3 Увеличение окуляра 20 4 Линейное поле в пространстве изображений, мм 8 5 Механическая длина тубуса, мм Размеры предметного столика, мм 95 х 95 7 Источник света светодиод 8 Габаритные размеры, мм 115x155x280 9 Масса, не более, кг 2 Электронный микроскоп JSM-6390 Сканирующий электронный микроскоп JSM-6390 (рисунок 3.6) с электронно-зондовыми приставками для локального микроанализа: энергодисперсионный спектрометр (EDS) и волновой спектрометр (WDS). Микроскоп предназначен для исследования тонкой структуры поверхности различных типов образцов. В том числе непроводящих или образцов низкой плотности, при экстремально низких ускоряющих напряжениях (от 100 в до 3 кв) c ультравысоким разрешением. Рисунок 3.6 Изображение сканирующего электронного микроскопа JSM Микроскоп с предельной простотой управления и высоким качеством оптики. Интуитивно понятный интерфейс. Все операции по управлению

68 68 микроскопом могут выполняться с помощью мышки. Технические характеристики электронного микроскопа представлены в таблице 3.7. Таблица 3.7 Технические характеристики микроскопа JSM-6390 Наименование Данные 1 Разрешение в режиме высокого вакуума 2 Разрешение в режиме низкого вакуума 3 Ускоряющее напряжение, кв 3 нм при 30 кв,8нм при 3кВ, 15нм при 1кВ 4 нм при 30 кв от 0,5 до 30 4 Диапазон увеличений от х8 до х при >11кВ от х5 до х при <10кВ 5 Виды контраста вторичные электроны: топографический контраст отражённые электроны: композиционный, топографический, теневой контрасты 6 Конденсорная линза с переменным фокусным расстоянием 7 Объективная линза суперконического типа 8 Диафрагма объективной линзы три ступени, с подстройкой по координатам Х и Y 9 Столик образцов большой, эвцентрического типа, диапазон 10 Моторизация перемещения столика 11 Операционная система перемещений: по координатам: Х - 80 мм, Y - 40 мм, Z - от 5 до 48 мм. наклон: от -10 до +90 градусов, вращение 360 до 5 осей с компьютерным управлением (опция) MS Windows XP

69 69 Благодаря уникальной конденсорной линзе с переменным фокусным расстоянием фокусировка и положение поля зрения даже на очень больших увеличениях поддерживаются неизменным, что избавляет оператора от потерь времени на дополнительную юстировку Внешнее проявление изнашивания инструмента при эксплуатации Пуансон В ходе экспериментальных исследований было установлено, что во время прессования деформируются (уплотняются) не только волокна древесины, но и пуансон. Деформация пуансона происходит за счет давления, которое оказывают плиты пресса для формирования оттиска на поверхности детали из древесины. Давление применяемое для прессования составляет Р = 10 12МПа. Так же сопротивление древесины во время её нагружения влияет на деформацию пуансона (рисунок 3.7). Подвижная плита пресса (1) вдавливает пуансон (2) в заготовленную деталь древесины (3). Затем происходит выдержка под давлением. Это приводит к тому, что сила упругости древесины и сила давления плиты пресса одновременно давят на пуансон, тем самым деформируя его форму. Рисунок Схема деформирования пуансона: 1 подвижная плита пресса; 2 пуансон; 3 деталь; 4 неподвижная плита пресса; Р давление применяемое для прессования древесины; F сила упругости (сопротивления) древесины

70 70 При постоянном использовании пуансон теряет свою форму и становится в сечении овальным или с острыми краями (рисунок 3.8). Это приводит к дефектам на поверхности детали из древесины: 1. Неравномерное уплотнение волокон древесины во время прессования; 2. Частичное уплотнение волокон древесины; 3. Разрыв волокон древесины во время прессования. а. б. в. Рисунок Схематическая форма сечения пуансона (в разрезе): а идеальная форма пуансона; б, в деформируемые формы пуансона Для проведения экспериментальных исследований применяли пуансон из алюминия и меди. Оба эти металла гибкие, мягкие и легко поддаются деформации. Срок службы пуансона из алюминия и меди низкий. Его хватает в среднем на прессований. Затем пуансон его из твердых металлов, например таких как железо, сталь. Это увеличит срок службы пуансона и его стойкость во время нагружения. Ножевой вал В результате давления, трения контактные поверхности инструмента изнашиваются. Наиболее сильно изнашивается ножевые валы, предназначенные для калибрования поверхности детали из древесины с отпечатком формы пуансона (рисунок 3.9). Деталь (2) после прессования с уплотненными волокнами древесины помещают на каретку (3) рейсмусового станка. Затем срезают ножевым валом (1) часть древесины, на глубину уплотнения волокон за 2 3 прохода.

71 71 Рисунок Схема взаимодействия ножевого вала с древесиной во время калибрования по толщине: 1 ножевой вал; 2 деталь из древесины; 3 каретка В результате частого использования ножевой вал затупляется (рисунок 3.10). Режущая кромка (лезвие - Л) округляется и трансформируется в криволинейную поверхность. Очертание образующей этой поверхности зависит от исходного профиля резца и действующих нагрузок на лезвие ножа и гранях. В результате этого режущие элементы теряют остроту, возрастает усилие при калибровании и снижается качество деталей. При этом могут возникнуть дефекты, которые портят поверхность детали: 1. Вырывы волокон древесины на поверхности детали; 2. Неравномерное калибрование по длине детали; 3. Неравномерное калибрование по ширине детали. Рисунок Схема износа и затупления ножей вала: У - линейный износ; р - радиус кромки; Л - лезвие; М - изношенная часть; β - угол заточки резцов

72 72 Мерой изношенности режущих элементов матриц является линейный (у) или массовый (М) износ (рисунок 3.10). Максимальный линейный износ (y = y max ) является характеристикой при разработке норм допустимого износа и расхода ножей вала при эксплуатации. Массовый износ является более объективной характеристикой при изучении физической сущности изнашивания ножей вала. Масса (М) изношенной части режущего инструмента пропорционально работе сил трения, затрачиваемой на превращение инструментального материала в продукты изнашивания. Критерием остроты режущей частоты является радиус закругления режущей кромки (р). При износе радиус режущей кромки возрастает. [18] Для увеличения срока службы ножевого вала целесообразно соблюдать технологический процесс тиснения древесины. Эксплуатировать рейсмусовый станок в помещении при температуре окружающей среды от 1 до 35 С и относительной влажности воздуха до 80 % при температуре 25 С. После каждой работы отчищать его от древесной пыли и стружек. Использовать для калибрования сухую древесину с относительной влажностью W = 8±2%. Затупившиеся режущие элементы можно натачивать и эксплуатировать дальше Методика проведения экспериментальных исследований Для проведения экспериментальных исследований по литературным источникам [62] составлена рациональная структура технологического процесса: 1. Подготовка образцов и используемого оборудования; 2. Подготовка пресса и формирование «пакета»; 3. Момент прессования; 4. Калибрование по толщине поверхности образцов с отпечатком формы пуансона; 5. Обработка поверхности водным раствором (водой); 6. Сушка; 7. Нанесение защитно-декоративного покрытия

73 73 После подготовки, сформировываем «пакет» для прессования (рисунок 3.11). На железные пластины укладываем заготовленный образец из древесины (3), а сверху на него помещаем пуансон (2), который вдавливаем в древесину. Устанавливаем по бокам образца и пуансона металлические планки (4), благодаря которым создаем глубину вдавливания, и весь «пакет» помещаем в пролет пресса (1). В холодном прессе при давлении Р = МПа и температуре воздуха t = C прессуем, создавая на поверхности образца отпечаток формы пуансона на глубину заданную изначально от 1 до 4 мм (рисунок 3.12). После выгрузки из пресса полученный образец с декорированной поверхностью калибруем по толщине, снимаем слой древесины на глубину внедрения пуансона (рисунок 3.13.а). Поверхность образца должна быть ровной, гладкой с рисунком мнимого рельефа, который получился благодаря уплотненным волокнам (рисунок 3.13.б). Рисунок 3.11 Схема формирования «пакета» и укладка в пресс: 1 пролет пресса; 2 пуансон; 3 заготовленный образец из древесины; 4 металлические планки Рисунок 3.12 Схема прессования

74 74 а. б. Рисунок 3.13 Схема калибрования по толщине: а. фрезерование; б. рисунок с мнимым рельефом на поверхности образца из древесины липы после калибрования Поверхность образца с мнимым узором обильно увлажняем и равномерно распределяем воду по всему периметру отпечатка в течение 1 минуты. Деформируемые волокна, впитывая влагу, перемещают её от наружных к внутренним слоям древесины. Насыщаясь, клеточные стенки восстанавливаются. В течение 5 минут на поверхности образуется рельефный оттиск, отпечаток формы пуансона. Восстановление первоначальной формы происходит в среднем на 60 70%. Рельеф становится выпуклым и четко прослеживается на поверхности детали (рисунок 3.14). Через 15 минут древесина полностью насыщается, поверхность остается влажной. б. а. Рисунок 3.14 Образец после нанесения водного раствора: а восстановленные волокна после нанесения водного раствора; б схема нанесения воды

75 75 Рисунок 3.15 Получившийся рельеф на поверхности образца после сушки После увлажнения поверхности, образцы сушатся в сухом и проветриваемом помещении при комнатной температуре С одни сутки. По истечению 24 часов рельефный оттиск на поверхности образца уменьшается по высоте, из-за того что произошла усушка (рисунок 3.15). Волокна впитали необходимое количество влаги для восстановления и высохли до относительной влажности 8 ± 2%, т.е. произошел процессы сорбции и десорбции, чтобы создать равновесную влажность внутри образца. Полученные данные в ходе проведения экспериментальных исследований оценивались посредством первичной обработки результатов экспериментов методами математической статистики. Такая обработка результатов опытов позволяет гарантировать их точность, надежность определения истинного значения и объективность на заданном уровне значимости. Формирования рельефного оттиска на поверхности детали древесины с использованием рационального режима прессования представляет собой сложный процесс. Эффективность которого определяется факторами и их взаимодействиями. После проведения экспериментальных исследований по полученным данным, с целью установления характера зависимости выходного параметра от отдельных управляющих факторов, проводился классический полнофакторный эксперимент, представленный в главе 7.

76 Проведение поискового экспериментального исследования по формированию рельефного оттиска на поверхности деталей из древесины Для проведения поискового экспериментального исследования подготовили 9 образцов из древесины липы с тангенциальным направлением волокон. Образцы одинакового размера 160х110х18 мм с относительной влажностью W = 8 ± 2% и шероховатостью поверхности R max = мкм. Заготовленные образцы выдерживали во время прессования под давлением от 0 до 4 мин, что повлияло на глубину уплотнения волокон. Полученные данные в процессе поискового экспериментально исследования представлены в таблице 3.8. Для точных значений измеряли в разных местах и выводили среднее значение. Таблица 3.8 Полученные данные в процессе поискового экспериментального исследования Образцы под Время прессования, мин. Ср. глубина уплотнения волокон относительно поверхности, Начальная толщина образца, мм. Конечная толщина образца, мм. Средняя высота рельефа после сушки, мм. мм ,7 18,9 17,6 0, ,04 18,9 17,6 0, ,15 18,9 17,6 0, ,98 18,9 16,2 0, ,65 18,9 16,2 0, ,02 18,9 16,2 0, ,96 18,8 16,45 0, ,06 18,8 16,45 0, ,01 18,8 16,45 0,62

77 77 Для определения наилучшего рельефного оттиска составлена визуальная оценка, результаты которой сведены в таблице 3.9. Таблица 3.9 Анализ полученных рельефных оттисков на поверхности образцов Изображение обр. поверхности образца с рельефным оттиском Визуальная оценка качества 1.1 Рельеф не высокий. Волокна восстановились не равномерно. Рисунок слабо прослеживается. Оттиск получился не четким из-за малой глубины вдавливания и отсутствия времени выдержки под давлением плитами пресса. 1.2 Рельеф выше чем в первом случае. Прослеживаются частично не восстановленные волокна. Оттиск хорошо виден на поверхности образца. 1.3 Рельеф получился не высоким, так как выдержка под давлением в прессе составила 4 минуты. Волокна сильно уплотнились и медленно восстанавливаются. Оттиски хорошо видно на поверхности. Прослеживаются разрывы волокон. Это связано с большей глубиной вдавливания, по сравнению с образцами 1.1 и 1.2.

78 78 Продолжение таблицы Рельеф прослеживается на поверхности образца. Рисунок получился «размытым». Волокна не равномерно восстановились, в некоторых местах видно разрывы волокон. 2.2 Рельеф не высокий, слабо прослеживается на поверхности образца. Рисунок получился размытым, не четким. Волокна частично не восстановились. 2.3 Хорошо прослеживается рельеф. Рисунок отчетливо видно на поверхности образца, но из-за большой глубины вдавливания по сравнению с образцами 2.1 и 2.2, волокна частично разрушились. 3.1 Рельеф слабо прослеживается на поверхности образца. Рисунок получился «размытым», не четким. Волокна восстановились не полностью. 3.2 Рельеф ярко выражен. Рисунок получился четким, слегка присутствует «размытость». Волокна хорошо восстановились, но частично произошел их разрыв, что прослеживается отчетливо на образце.

79 Высота восстановленных волокон, мм. 79 Продолжение таблицы Рельеф ярко выражен. Рисунок получился четким. Волокна восстановились меньше, чем у образца 3.2, но оттиск отчетливо прослеживается на поверхности образца. На некоторых участках видно разрыв волокон. По данным из таблиц 3.8 и 3.9 на рисунке 3.16 составлен график высоты восстановленных волокон относительно поверхности, из которого видно как изменяется высота рельефного оттиска с изменением времени выдержки под давлением и глубины внедрения пуансона. 0,8 0,8 0,75 0,7 0,6 0,5 0,63 0,57 0,48 0,46 0,62 0,4 0,3 0,2 0,1 0,33 0,3 0 1,1 1,2 1,3 2,1 2,2 2,3 3,1 3,2 3,3 Номера образцов Рисунок 3.16 Диаграмма высоты рельефного оттиска (восстановленных волокон древесины) Максимальная высота рельефного оттиска получалась у образцов 2.3 и 3.2. Следовательно, применяя рациональный режим прессования можно получить максимальный по высоте рельефный оттиск.

80 Выводы Анализируя данные полученные в ходе проведения поискового экспериментально исследования можно сделать следующие выводы: 1. Разработанная технология тиснения является действенным способом художественно-декоративной отделки поверхностей деталей из древесины. 2. Для разработки рациональных режимов прессования древесины, обоснования эффективных параметров пуансонов, обеспечения выпуска декора с нужными эксплуатационными свойствами необходимы дополнительные экспериментальные и теоретические исследования. 3. От глубины внедрения пуансона зависит высота рельефного оттиска на поверхности образца после восстановления. Для максимальной высоты рельефного оттиска необходима оптимальная глубина вдавливания, так как при малом уплотнении волокон, меньше 1 мм, отпечаток пуансона слабо прослеживается на поверхности детали, а при сильном уплотнении, больше 2,5 мм, разрушаются наружные слои древесины. 4. От времени выдержки под плитами пресса так же зависит высота рельефного оттиска после восстановления волокон. Если деталь не подвергать выдержке, то клетки древесины слабо деформируются. Если деталь выдерживать под давлением больше 4 минут, то происходит сильное смятие древесных клеток, что ведет к восстановлению волокон меньше 50%. 5. Применяя разработанный технологический процесс тиснения древесины можно получить на поверхности детали разнообразные по форме и размерам рельефные оттиски, при этом сохраняя структуру древесины и восстанавливая смятые клетки на 60-70%.

81 81 4. Экспериментальное исследование по определению рационального режима прессования 4.1. Метод исследования Для определения рационального режима прессования проведено экспериментальное исследования по установленному в 3 главе технологическому процессу холодного тиснения древесины. В качестве материала использовали древесину липы. Потребовалось 39 заготовленных образцов размером 160х100х16 мм с тангенциальным и полутангенциальным направлением волокон. Относительная влажность, которых составляла W=8±2% и шероховатость поверхности R max = 16 мкм. Заготовленные образцы поделены на равные части: Первую часть выдерживали под давлением в прессе 0 мин; Вторую часть выдерживали под давлением в прессе 2 мин; Третью часть выдерживали под давлением в прессе 4 мин. Так же изменялась глубина внедрения пуансона от 0,5 до 2,5 с градацией 0,5 мм. Для определения рациональной формы пуансона применяли пуансон цилиндрической формы разного диаметра (из проволоки): в первом случае пуансон с диаметром сечения 2 мм (рисунок 4.1); во втором 3,5 мм (рисунок 4.2); в третьем случае 5 мм (рисунок 4.3). Рисунок 4.1 Изображение пуансона с диаметром сечения 2 мм

82 82 Рисунок 4.2 Изображение пуансон с диаметром сечения 3,5 мм Рисунок 4.3 Изображение пуансон с диаметром сечения 5 мм Основные параметры, которые применяли для прессования образцов представлены в таблице приложения А. Все этапы прессования проходили по установленным параметрам (времени прессования, глубине прессования и т.д.) Результаты исследования и их анализ Исследование времени выдержки прессуемой детали под давлением Время выдержки под плитами пресса существенно влияет на волокна древесины, как при уплотнении их, так и при восстановлении. При мгновенном нагружении, клетки древесины слабо деформируются. В результате на поверхности детали возникает очертание пуансона без рельефа, так как при малых деформациях зависимость между напряжением и деформациями близка к линейной.

83 83 При времени выдержки под давлением 2 минуты волокна древесины деформируются сильнее. Во время нагружения происходит равномерное смятие клеток от наружных слоев к внутренним. Выдержка под плитами пресса в 2 минуты способствует сохранению формоизменного состояния клеточных стенок. При времени выдержки под плитами пресса 4 минуты уплотненные волокна древесины «привыкают» к деформируемому состоянию, что ведет к наименьшему их восстановлению, по сравнению с выдержкой под давлением в 2 минуты. Чем дольше подвергаешь деформации древесину, тем труднее после этого древесные клетки принимают первоначальную форму Исследование влияния глубины внедрения пуансона в деталь из древесины Глубина внедрения пуансона в заготовленный образец является значимой. С изменением глубины внедрения, изменяется деформационное состояние и уплотнение волокон древесины до момента разрушения. При малом внедрении, например 0,5-1,5 мм, древесные клетки частично сминаются, что приводит к слабо выраженному рельефному оттиску на поверхности образца после их восстановления. При внедрении пуансона в образец 2-2,5 мм, происходит значительное уплотнение волокон, без разрушения наружного слоя древесины. Смятие клеток осуществляется примерно в 1,5 2 раза. На поверхности образца в этом случае отчетливо виден отпечаток пуансона. При внедрении пуансона в образец больше 2,5 мм происходит разрыв волокон у наружных слоев древесины, что ведет к снижению эстетических качеств рельефного оттиска на поверхности образца. В таблице приложения А изображены поверхности образцов после выгрузки из плит пресса. На изображениях видно, как изменяется форма отпечатка пуансона с учетом времени, глубины вдавливания и диаметра сечения пуансона. С увеличением указанных факторов модифицируется оттиск на поверхности образцов.

84 84 Деформационное состояние клеточных стенок легко снимается обильным увлажнением путем их насыщение и перемещения влаги от наружных к внутренним слоям. Влагу наносят на прокалиброванную и гладкую поверхность с очертанием мнимого оттиска. Высота восстановленных волокон относительно поверхности образца показывает, на сколько деформировались клетки древесины во время их нагружения. Во время восстановления уплотненных волокон древесины, высота рельефного оттиска измерялась в пяти местах и вычислялись средние значения, которые представлены в таблице приложения Б Исследование влияние диаметра сечения у пуансона на рельефный оттиск При внедрении пуансона в образец на глубину 0,5 мм, древесные клетки деформировались незначительно. Соответственно, на поверхности образца прослеживается только очертание рельефного оттиска. Максимальная высота рельефа 0,12 мм, после увлажнения через 60 мин. При внедрении пуансона в образец на глубину 1 мм, после процесса восстановления на поверхности образца формируется рельефный оттиск высотой 0,3 мм. Узор отчетливо прослеживается, но имеет достаточно низкую высоту. При внедрении пуансона в образец на глубину 1,5 мм, максимальная высота рельефа 0,44 мм. При внедрении пуансона в образец на глубину 2 мм, максимальная высота рельефа 0,73 мм. При внедрении пуансона в образец на глубину 2,5 мм, максимальная высота рельефа 0,95 мм. Следовательно, увеличивая глубину внедрения пуансона в образец до 2,5 мм, пропорционально увеличивается высота восстановленных волокон.

85 Определение рационального режима прессования Увлажненные волокна, впитывая влагу, стремятся снять деформацию и восстановить первоначальную форму до максимального состояния. Восстановление волокон древесины происходит постепенно, по мере перемещения влаги от наружных к внутренним слоям. Плавное восстановление волокон приводит к равномерному рельефному оттиску на поверхности образца. Восстановление клеточных стенок происходит до момента насыщения, далее возникает процесс усушки. Древесина отдает лишнюю влагу до относительной влажности 8±2%. Таким образом, высота рельефного оттиска уменьшается. Образцы с рельефным оттиском после сушки изображены в таблице приложения В. Анализируя данные представленные в таблице приложения В следует, что у части образцов из-за слабого уплотнения волокон при глубине внедрения 0,5 1,5 мм усушка по высоте незначительная. Через измерительные приборы изменения по высоте можно проследить у каждого образца, особенно высота во время сушки изменилась в меньшую сторону от 0,05 до 0,11 мм у образцов 5.2; 5.3; 10.2; 10.3 (таблица приложения В). Для того чтобы проследить изменение высоты рельефного оттиска во время сушки в течение 24 часов на рисунках 4.4 и 4.5 составлены графики высоты восстановления волокон с учетом времени сушки у образцов 10.2 и 10.3.

86 Высота восстановленных волокон, мм Высота восстановленных волокон, мм ,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0, ,56 0,8 0,91 0,82 0 мин 5 мин 10 мин 60 мин 24 часа Время восстановления волокон после нанесения воды Прессование 2 минуты Рисунок 4.4 График высоты восстановления волокон с учетом времени сушки у образца ,95 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 0,81 0,76 0,61 Прессование 4 минуты 0 0 мин 5 мин 10 мин 60 мин 24 часа Время восстановления волокон после нанесения воды Рисунок 4.5 График высоты восстановления волокон с учетом времени сушки у образца 10.3 По представленным графикам на рисунках 4.4 и 4.5 видно, как изменяется высота рельефного оттиска с учетом времени при различной временной выдержке под плитами пресса. После 5 минут скорость насыщения клеточных стенок снижается и продолжается в течение часа. Затем начинается процесс усушки. После 24 часов высота рельефного оттиска уменьшилась примерно на 15%. Такое изменение по высоте незначительно, общая форма оттиска сохраняется.

87 Высота восстановленных волокон древесины, мм 87 По данным из таблицы в приложении В составлены диаграммы высоты рельефного оттиска относительно поверхности образца после сушки (через 24 часа) при времени прессования 0, 2, 4 мин. Для их составления применили значения, полученные при внедрении пуансона с диаметром сечения 5 мм, так как визуальная оценка имеет положительный характер. На рисунке 4.6 образец не выдерживали под давлением в прессе. Максимальная высота рельефа составила 0,56 мм при глубине внедрения 2,5 мм. Волокна древесины слабо деформировались, что привело к незначительному рельефному оттиску. Следовательно, при увеличении высоты рельефного оттиска необходимо декорируемую деталь выдерживать под давлением в прессе. 0,6 0,56 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 0,27 0,23 0,08 0 0,5 1 1,5 2 2,5 Глубина прессования древесины, мм Ряд1 Рисунок 4.6 Диаграмма высоты рельефного оттиска относительно поверхности образца без времени нагружения На рисунке 4.7 представлена высота рельефного оттиска при выдержке под давлением 2 минуты. Во время выдержки клетки древесины не только деформируются, но и сохраняют «новую» форму до момента восстановления. Возникновение большей деформации под давлением привело к лучшему уплотнению волокон. Соответственно, высота рельефного оттиска выше, по сравнению с диаграммой рисунка 4.6.

88 Выота восстановленных волокон древесины, мм Высота воссатновленных волокон древесины, мм 88 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 0,82 0,54 0,31 0,33 0,03 0,5 1 1,5 2 2,5 Глубина прессования древесины, мм Ряд1 Рисунок 4.7 Диаграмма высоты рельефного оттиска относительно поверхности образца при времени нагружения 2 минуты На рисунке 4.8 показана диаграмма высоты рельефного оттиска относительно поверхности образца при выдержке под давлением в прессе 4 минуты. Сравнивая диаграмму на рисунке 4.7 с диаграммой на рисунке 4.8 следует, чем дольше древесина находится под давлением, тем сильнее происходит уплотнение волокон, что уменьшает процент восстановленных волокон. 0,9 0,8 0,81 0,7 0,6 0,56 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0,05 0,16 0,25 Ряд1 0 0,5 1 1,5 2 2,5 Глубина прессования древесины, мм Рисунок 4.8 Диаграмма высоты рельефного оттиска относительно поверхности образца при времени нагружения 4 минуты

89 89 По полученным данным из рисунков 4.6, 4.7, 4.8 следует, что при глубине внедрения пуансона в образец 2,5 мм волокна древесины с учетом временного фактора восстанавливаются поразному. Высота восстановленных волокон в процентном содержании имеет следующий результат: без выдержки под давлением волокна восстановились на 22,4% относительно глубины вдавливания; при выдержке под давлением в прессе 2 мин волокна восстановились на 32,8% относительно глубины вдавливания; при выдержке под давлением в прессе 4 мин волокна восстановились на 32,4% относительно глубины вдавливания. Следует, что самое оптимальное время выдержки под давлением в прессе 2 минуты при глубине внедрения пуансона в образец 2,5 мм. Волокна несильно деформируются, что приводит к более эффективному их восстановлению. Наружный слой древесины не разрушается. Деформация возникшая под давлением в прессе составляет обратимую часть после прессования. Форма пуансона влияет не только на уплотнение волокон во время нагружения, но и на рельефный оттиск в целом. Для определения оптимального диаметра сечения пуансона на рисунке 4.9 составлен график высоты рельефа при использовании пуансонов с диаметрами: d = 2 мм, d = 3,5 мм, d = 5 мм. По графикам на рисунке 4.9 видно, что при использовании пуансонов с диаметром сечения d = 3,5 мм, d = 5 мм высота рельефного оттиска выше 0,8 мм, что является положительным результатом. Учитывая, что пуансон с диаметром сечения d = 5мм формирует более объемный узор на поверхности образца, принимаем его, как оптимальный, для режима прессования.

90 Высота рельефа восстановленных волокон, мм 90 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 Высота рельефа при диаметре пуансона 3,5 мм Высота рельефа при диаметре пуансона 5 мм Высота рельефа при диаметре пуансона 2 мм 0,1 0 0,5 1 1,5 2 2,5 Глубина внедрения пуансона в образец, мм Рисунок 4.9 График высот рельефных оттисков при использовании пуансонов с разным даиметром сечения и выдержке под давлением 2 мин Прессование древесины с целью получения рельефного декора на поверхности является полностью механическим процессом. Учитывая это, такие свойства древесины, как пластичность, упругость и вязкость приобретают первостепенное значение при деформации. Древесина, подвергающаяся прессованию, не является чисто упругим телом. Наличие в ней таких явлений, как релаксация и ползучесть, дает основание отнести древесину к упруго-вязким или вязко-пластичным материалам [19]. Деформируемые клетки древесины после нанесения воды, впитывая влагу, набухают. После максимального насыщения начинается процесс десорбции до равновесной влажности. Для того чтобы, давление окружающей среды находилось в равновесии с давлением жидкости в поверхностных слоях древесины. Рельефный узор на поверхности детали из древесины изменяет свою высоту после полного высыхания до влажности окружающей среды. Сравнивая высоту рельефа у образца 10.3 (таблица приложение 2) после восстановления волокон через 60 минут и 24 часа можно отметить, что высота рельефа за 23 часа снизилась на

91 91 5,6%. Вычисление проводилось относительно глубины внедрения пуансона в образец от 2,5 мм. Волокна восстановились на 38% после 60 минут, относительно глубины прессования, но через 24 часа произошел процесс десорбции, и высота восстановленных волокон составила 32,4%. Рельефный оттиск на поверхности получается выпуклым, равномерным и отчетливо прослеживается весь узор. Применяемый режим прессования для образца 10.3 формирует максимальный по высоте рельефный оттиск, что подходит для художественно-декоративного способа отделки холодным тиснением Выводы Анализируя данные полученные в ходе проведения экспериментально исследования можно сделать следующие выводы: 1. Во время нагружения древесины, происходит её деформация. Чем дольше подвергать деформации волокна древесины, тем слабее они будут восстанавливать первоначальную форму, что приведет к слабо выраженному рельефному оттиску на поверхности образца. 2. Глубина внедрения пуансона в образец является критичной. При большей глубине внедрения происходит сильное уплотнение клеточных стенок, что ведет к уменьшению восстановления первоначальной формы. При малой глубине внедрения происходит слабое смятие клеточных стенок, что приводит к минимальной высоте рельефного оттиска. 3. Во время формирования рельефного оттиска на поверхности детали необходимо учитывать, что толщина после калибрования уменьшается. Соответственно, нужно учитывать глубину внедрения пуансона и брать заготовку с припуском по толщине на обработку. 4. Экспериментальное исследование помогло установить рациональный режим прессования (таблица 4.1), применяя который на поверхности образца можно сформировать максимальный по высоте и форме рельефный оттиск.

92 92 Таблица 4.1 Режим прессования для создания рельефного оттиска на поверхности детали Наименование Значение 1 Диаметр пуансона, мм. 5 2 Глубина прессования, мм. 2,5 3 Время выдержки под давлением в прессе, мин. 2 С помощью экспериментального исследования выявили необходимый режим прессования для создания надежного, выпуклого рельефного рисунка на поверхности детали из древесины липы. Учитывая упруго-пластичные свойства древесины, получили рациональную глубину и время прессования, для того чтобы не повредить наружные слои древесины и частично деформировать клетки. По установленным данным следует, что уплотнение волокон древесины происходит за счет смятия клеточных стенок, которые восстанавливаются после снятия нагрузки. Клетки деформируются до момента разрушения, что найденый режим прессования не допускает этого. После прессования снимаем наружный слой древесины до ровной поверхности, для того чтобы уплотненные волокна после восстановления создали на поверхности детали выпуклый, рельефный декор. Деформированные клеточные стенки древесины, восстанавливаются частично, и высота рельефного оттиска получается меньше глубины внедрения пуансона в образец. При соблюдении всех условий технологического процесса и установленного режима прессования на поверхности детали из древесины создается выпуклый, равномерный, рельефный оттиск.

93 93 5. Исследование качественного рельефного оттиска сформированого на поверхности деталей из древесины лиственных пород 5.1. Метод исследования Проведено экспериментальное исследование по формированию рельефного оттиска на поверхности деталей из древесины различных лиственных пород. Для проведения эксперимента были взяты 7 деталей разной породы древесины, в том числе и липа. В таблице 5.1 приведены данные по характерным особенностям каждой породы древесины, которые применяли для холодного тиснения. Таблица 5.1 Механические свойства древесины лиственных пород Порода Твердость, Плотность, Разрез образца образца древесины Н/мм 2 кг/м 3 1 Дуб Радиальный Бук Тангенциальный 49, Осина Радиальный 18, Берёза Полутангенциальный 32, Груша Радиальный 57, Липа Полурадиальный 16, Ясень Радиальный 57,1 680 При проведении экспериментального исследования необходимо было выявить: 1. Породу древесины, которая подчиняется установленному режиму прессования без разрушения наружных слоев древесины; 2. На какой породе древесины максимальная высота рельефного оттиска; 3. Какая порода древесины подходит для данного вида тиснения. Для экспериментального исследования применяли древесину относительной влажности 8±2%. Толщина всех заготовок отличается, но это не влияет на режим прессования. Все этапы прессования происходили четко по установленным

94 Полученная глубина прессования, мм 94 параметрам (времени прессования, глубине прессования и т.д.). Установленный в главе 4 режим прессования помог выявить несколько пород древесины, которые легко поддаются деформации, и на поверхности формируется отчетливый рельефный оттиск с наибольшей высотой рельефа Результаты исследования и их анализ Полученные данные в ходе проведения экспериментального исследования сведены в таблице 1 приложения Г. Глубина отпечатка после внедрения пуансона в древесину измерялась в 5 местах, и вычислялось среднее значение. Глубина прессования и время выдержки для всех образцов были равными. Из-за разной плотности и твердости волокна древесины упрессовывались неодинаково (рисунок 5.1). По диаграмме видно, как изменяется глубина отпечатка пуансона у пород древесины. 1,8 1,6 1,4 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 1,75 1,6 1,64 1,21 1,16 0,82 0,33 Дуб Бук Осина Берёза Груша Липа Ясень Наименование пород древесины Рисунок 5.1 Глубина уплотненных волокон древесины на месте отпечатка пуансона Лучше всего поддается прессованию ясень, липа, груша, дуб и бук. Глубина уплотненных волокон составляет больше 1 мм. Древесина берёзы и осины уплотнилась меньше чем на 1 мм.

95 Высота восстановленных волокон у бука, мм 95 После того, как восстановили волокна древесины, на поверхности образца образовался рельефный оттиск, по высоте которого можно отследить насколько деформируются клеточные стенки у разных пород древесины. Высота восстановленных волокон, и изменение высоты рельефного оттиска с учетом времени занесены в таблицу 2 приложения Г. Восстановление волокон проходило постепенно. Все исследуемые породы древесины максимально насытились влагой за 60 минут. После чего, начался процесс усушки. За сутки древесина высохла до относительной влажности 8 ± 2%. Из-за разных физико-механических свойств у каждой породы древесины, высота восстановленных волокон разнообразная. Для определения наилучшей высоты рельефного оттиска составлены графики высоты восстановления волокон с учётом времени на рисунках представлены графики. Древесину дуба не рассматриваем, так как волокна не восстановились. 0,7 0,6 0,5 0,54 0,65 0,57 0,4 0,35 0,3 0,2 0,1 0 5 мин. 10 мин. 60 мин. 1 сутки Время восстановления волокон Рисунок 5.2 Изменение высоты восстановленных волокон древесины бука во времени На рисунке 5.2 можно проследить, как изменяется высота волокон с момента нанесения воды через 5, 10, 60 минут и момент усыхания волокон во время сушки. Деформируемые волокна древесины бука легко восстанавливаются и формируют на поверхности четкий рельефный узор. Усыхание восстановленных волокон во время сушки на 0,08 мм является не значительным.

96 Высота восстановленных волокон у берёзы, мм Высота восстановленных волокон у осины, мм 96 0,25 0,21 0,21 0,2 0,15 0,1 0,11 0,15 0, мин. 10 мин. 60 мин. 1 сутки Время восстановления волокон Рисунок 5.3 Изменение высоты восстановленных волокон древесины осины во времени На рисунок 5.3 восстановление волокон проходит слабо. За 60 минут высота восстановленных волокон составляет 0,21 мм и остается неизменной так же после сушки. Усыхания во время сушки не было. Волокна плохо поддаются деформации и так же плохо восстанавливаются. 0,5 0,45 0,4 0,35 0,3 0,25 0,2 0,15 0,1 0,05 0 0,43 0,38 0,3 0,2 5 мин. 10 мин. 60 мин. 1 сутки Время восстановления волокон Рисунок 5.4 Изменение высоты восстановленных волокон древесины берёзы во времени Ни рисунок 5.4 восстановление волокон варьируется достаточно сильно. Насыщаясь влагой, уплотненные волокна восстановились за 10 минут на максимальную высоту 0,43 мм. После сушки высота рельефа уменьшилась в два

97 Высота восстановленных волокон у липы, мм Высота восстановленных волокон у груши, мм 97 раза, что привело к слабо выраженному рельефному оттиску на поверхности образца. 0,8 0,73 0,73 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0,56 0, мин. 10 мин. 60 мин. 1 сутки Время восстановления волокон Рисунок 5.5 Изменение высоты восстановленных волокон древесины груши во времени На рисунке 5.5 показано, что деформируемые волокна древесины груши восстанавливаются быстро. На поверхности через 5 минут уже прослеживается четкий рельефный оттиск. Максимальная высота составляет 0,73 мм и после сушки остается неизменной. 0,6 0,5 0,48 0,54 0,49 0,4 0,38 0,3 0,2 0,1 0 5 мин. 10 мин. 60 мин. 1 сутки Время восстановления волокон Рисунок 5.6 Изменение высоты восстановленных волокон древесины липы во времени

98 Высота восстановленных волокон у ясеня, мм 98 На рисунок 5.6 показано, что восстановление волокон происходит постепенно. Максимальная высота рельефа составляет 0,54 мм. После сушки высота уменьшилась на 0,05 мм, что является значительным. На поверхности прослеживается отчетливый рельефный оттиск. 0,5 0,45 0,4 0,35 0,3 0,25 0,2 0,15 0,1 0,05 0 0,45 0,35 0,25 0,19 5 мин. 10 мин. 60 мин. 1 сутки Время восстановления волокон Рисунок 5.7 Изменение высоты восстановленных волокон древесины ясеня во времени На рисунок 5.7 видно, что высота рельефа значительно меняется. Волокна восстанавливаются постепенно. После сушки высота оттиска уменьшается на 0,1 мм. Максимальная высота восстановленных волокон 0,45 мм. На поверхности образца отчетливо прослеживается рельефный оттиск. Нанесение воды, выдержка во времени, температура помещения для всех образцов были одинаковыми. По полученным данным, следует, что твердость и плотность являются не основным критерием при формировании рельефного оттиска на поверхности детали из древесины. На рисунке 5.8 показана диаграмма высоты восстановленных волокон у исследуемых пород древесины после сушки. Из диаграммы следует, что на всех испытуемых породах древесины формируется рельефный оттиск. Минимальная высота восстановленных волокон составляет 0,2 мм, максимальная 0,73 мм. На поверхности древесины берёзы, осины и ясеня формируется слабо выраженный рельефный оттиск, так как высота рельефа низкая. При использовании древесины

99 Глубина и высота, мм 99 бука, липы и груши рельефный оттиск на поверхности получается объемным, равным. Рисунок 5.8 Высота рельефа после сушки исследуемых пород древесины Учитывая полученные данные, можно определить какая древесина лучше восстанавливается после прессования. На рисунок 5.9 представлено сравнение между глубиной уплотненной древесины и высотой восстановленных волокон. 1,8 1,6 1,4 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 1,21 0 1,16 0,57 0,33 0,21 0,2 0,82 0,73 1,6 1,64 0,49 1,75 0,35 Высота восстановленных волокон древесины относительно поверхности Глубина уплотненных волокон древесины относительно поверхности Породы древесины Рисунок 5.9 Разница между уплотненными и восстановленными волокнами древесины По рисунку 5.9 видно, что восстановление волокон относительно уплотнения древесины слабое. При слабой деформации волокна древесины

100 100 восстанавливаются незначительно. В двух случаях волокна восстановились на половину получившейся глубины уплотненных волокон. Это бук, у которого глубина прессования составила 1,16 мм, а высота восстановленных волокон 0,57 мм, и осина, у которой глубина прессования составила 0,33 мм, а высота восстановленных волокон 0,21 мм. Учитывая представленный выше анализ полученных результатов, составлено процентное соотношение от заданной глубины прессования в таблице 5.2. Таблица 5.2 Процентное соотношение от заданной глубины прессования Высота Заданная глубина восстановленных Полученная Порода прессования (2,5 волокон глубина после образца древесины мм рассмотрим как относительно прессования, % 100%), % заданной глубины прессования,% 1 Дуб ,4 0 2 Бук ,4 22,8 3 Осина ,8 13,2 4 Берёза ,8 8 5 Груша ,2 6 Липа ,6 19,6 7 Ясень По данным приставленным в таблице 5.2, следует, что не вся древесина восстанавливается после прессования. В связи с неоднородностью древесины, установленный в 4 главе режим прессования формирует рельефные оттиски на поверхности деталей различных размеров. Наибольшая высота рельефного оттиска получилась у таких лиственных пород, как бук, груша и липа. Соответственно, данные породы легче поддаются деформации, что в дальнейшем приводит к более выраженному рельефному оттиску на поверхности детали.

101 Выводы Анализируя полученные данные в ходе экспериментального исследования, можно сделать следующие выводы: 1. Разработанный способ художественно-декоративной отделки холодным тиснением подходит для древесины лиственных пород. 2. Применяя технологию холодного тиснения, на поверхности деталей формируются различные по высоте узоры отпечатка пуансона. 3. Лучше всего восстановились волокна у древесины груши, бука и липы в среднем на 25-30% относительно глубины прессования. Применяя данные породы можно получить максимальный по высоте и форме рельефный оттиск на поверхности детали.

102 Исследование высоты восстановленных волокон и рельефного оттиска 6.1. Методика определения силовых и качественных показателей волокон древесины во время их восстановления (разбухания) Задачей экспериментального исследования является изучение силовых и качественных показателей при восстановлении волокон древесины с учетом временного фактора путем измерения переносным динамометром ДОСМ 3 0,1. Поставленная задача решается в три этапа: 1. Исследование образца 1 из древесины липы после прессования и калибрования по толщине; 2. Исследование образца 2 из древесины липы через сутки после прессования и калибрования по толщине; 3. Исследование образца 3 из древесины липы через двое суток после прессования и калибрования по толщине. В результате теоретических и экспериментальных исследований, а так же литературных данных определен рациональный режим прессования для формирования рельефного оттиски на поверхности детали из древесины. Данный режим применяли для методики определения силовых и качественных показателей волокон древесины во время их восстановления. Экспериментальная установка состоит из опоры, струбцины и динамометра образцового ДОСМ 3 0,1. С помощью шарика, расположенного на силовом элементе устройства, осуществляется измерение усилия по величине высоты восстановленных волокон древесины. Принципиальная схема экспериментальной установки приведена на рисунке 6.2. Устанавливается опора (основание), к которой крепится динамометр образцовый переносный ДОСМ 3 0,1 через струбцину. Динамометр работает по принципу определения сил по величине деформации силового упругого элемента (1) специальной формы. В нашем случае динамометр работает для определения силы во время восстановления деформируемых (уплотненных)

103 103 волокон древесины. Отсчет показаний значений величины силы производят по индикатору (2). У динамометра упругий элемент воспринимает нагрузку через накладку (3) и шарик (4). Под действием нагрузки упругий элемент деформируется и передает величину своего прогиба на индикатор (2) непосредственно через упор (5). Усилие, которое показывает индикатор, фиксируется и, после окончания опыта, высчитывается суммарное значение. Рисунок 6.1 Общий вид установки для определения усилия во время восстановления волокон Рисунок 6.2 Схема установки для определения усилия во время восстановления волокон: а образец древесины липы; б опора; в струбцина; г динамометр ДОСМ-3-0,1: 1 элемент упругий (силовой); 2 индикатор; 3 накладка; 4 шарик; 5 упор; 6 корпус

104 Характеристика и подготовка исследуемых образцов древесины Для данного экспериментального исследования применяли древесину липы. Заготовки для образцов сортировались по плотности и структуре (по месту положения в стволе). [63] Условная плотность определялась для каждого образца в соответствии с методикой по ГОСТ (СТ СЭВ ) «Древесина. Метод определения плотности». [64] Результаты занесены в таблицу 6.1. Из заготовок выпиливали образцы (рисунок 6.3) с размерами: толщина 15 мм, длина 170 мм, ширина 80 мм. Влажность образцов определялась стандартным методом, с помощью влагомера CONDTROL HYDRO Easy для древесины, и соответствовала W = 8 ± 2%. Образцы обрабатывали при комнатной температуре 20-22, что соответствует нужной температуре образца. Таблица Характеристика образцов Порода древесины Плотность образцов образца древесины, гр/см 3 1 Липа 0,392 2 Липа 0,402 3 Липа 0,392 Рисунок 6.3 Форморазмеры образцов древесины

105 Услиние во время восстановления волокон, кгс Режим и анализ исследования высоты восстановленных волокон и рельефного оттиска После того, как образцы и экспериментальная установка подготовлены к проведению опыта, начинается процесс измерения усилия восстановления волокон с учетом временного фактора. Образец 1 испытывали сразу после обработки (калибрования по толщине). Подготовленный образец древесины помещали в экспериментальную установку и увлажняли уплотненные волокна древесины 5 мл водного раствора (водой). Уплотненные волокна на образце, впитывая влагу, восстанавливались и формировали рельефный оттиск на поверхности. На рисунке 6.4. показано усилие восстановления уплотненных волокон древесины с учетом временного фактора , , , сутки Временной фактор, мин Усилие с учетом временного фактора Рисунок 6.4 График усилия восстановления волокон древесины с учетом временного фактора у образца 1 По графику на рисунке 6.4 видно, что волокна древесины обильно впитывают влагу и восстанавливаются. За первые 10 минут усилие для восстановления волокон оказано высокое. Затем по мере насыщения клеточных стенок, усилие падает. Волокна восстанавливаются и формируют на поверхности образца рельефный узор. Через сутки усилие восстановления прекращается.

106 Услиние во время восстановления волокон, кгс 106 Образец 2 испытывали по такому же принципу через сутки после его обработки и подготовке к опыту. На рисунке 6.5 показан график усилия восстановления уплотненных волокон древесины с учетом временного фактора ,5 22, сутки Временной фактор, мин 8 Усилие с учетом временного фактора Рисунок 6.5 График усилия восстановления волокон древесины с учетом временного фактора у образца 2 По графику на рисунке 6.5 видно, что усилие восстановления волокон ослабело, по сравнению с рисунком 6.4. Максимальное усилие было осуществлено на 60 минуте опыта, затем пошел спад. После суток волокна древесины восстановились, и усилие уменьшилось до 8 и осталось неизменным. Разница усилия восстановления волокон между образцами 1 и 2 заключается в том, что разница времени проведения опыта составляет 1 сутки. Уплотненные волокна древесины у образца 2 деформировались и сохраняли свою деформацию какое-то время, что и привело к меньшему восстановлению волокон и усилию этого восстановления. Образец 3 испытываем через 2 суток после его подготовки. Усилие восстановления волокон показано на рисунке 6.6. По графику на рисунке 6.6 видно, что усилие восстановления волокон слабое, по сравнению с образцами 1 и 2. Следовательно, волокна меньше впитывают влагу. Восстановление происходит постепенно в течение часа. После

107 Услиние во время восстановления волокон, кгс 107 суток усилие падает, поскольку волокна максимально восстановились. Наибольший показатель усилия составил на минутах опыта , , Усилие с учетом временного фактора сутки Временной фактор, мин Рисунок 6.6 График усилия восстановления волокон древесины с учетом временного фактора у образца 3 Учитывая полученные данные, найдем среднее усилие восстановления волокон для каждого исследуемого образца. Результат занесен в таблицу 6.2. Таблица 6.2 Данные полученные в ходе экспериментального исследования силовых и качественных показателей Проведение Глубина Высота Среднее образца опыта уплотнения восстановленных усилие волокон при волокон с учетом восстановления прессовании, временного волокон за 70 мм фактора, мм мин., кгс 1 2 Сразу по готовности Через сутки, как готов образец 1,15 0,8 25,257 1,26 0,8 25

108 108 Продолжение таблицы 6.2 Через двое суток, как 3 готов образец 1,21 0,57 19, Вывод Наибольшее усилие во время восстановления волокон оказывают образцы 1 и 2. Соответственно, высота восстановленных волокон выше по сравнению с образцом 3. Рельефный рисунок выходит лучше и надежнее, так как волокна восстановились в среднем на 60-70%, что повышает качество оттиска на поверхности детали из древесины. На рисунке 6.7 изображены образцы после проведения опыта и восстановления волокон древесины. а. б. в. Рисунок 6.7 Образцы после проведения опыта и восстановления волокон древесины: а образец 1; б образец 2; в образец 3 Проведенное экспериментальное исследование помогло определить наилучший временной фактор для формирования рельефного узора на поверхности детали из древесины липы. Восстановление деформируемых волокон будет наиболее эффективным, если весь технологический процесс тиснения совершать в течение суток.

109 Теоретическое исследование закономерностей формирования рельефного оттиска на поверхности детали из древесины 7.1. Методика определения наибольшего коэффициента для факторов режима прессования Установленный экспериментальным путем режим прессования создает на поверхности детали разнообразные формы отпечатка пуансона. Экспериментальные исследования сопровождаются теоретическими, в которых опытным путем определяется наибольшее положительное значение применяемых во время прессования факторов. Для правильного составления технического анализа используем линию тренда. Посторенние которой покажет максимальный и минимальный коэффициент. Соответственно, подтвердит или опровергнет применяемый режим прессования. Рассмотрим диаметр сечения пуансона, применяемый в экспериментальных исследованиях. Первый пуансон с диаметром сечения d 1 = 3,5 мм; Второй пуансон с диаметром сечения d 2 = 5 мм; Третий пуансон с диаметром d 3 = 2 мм. По полученным данным составлен график для всех пуансонов на рисунке 7.1. Линия тренда в каждом случае имеет растущий тренд. Следует, что с увеличение глубины внедрения пуансона в деталь из древесины до 2,5 мм, увеличивается высота рельефного оттиска после восстановления волокон.

110 Высота рельефа восстановленных волокон, мм ,8 0,6 R² = 1 R² = 1 R² = 0,8897 Высота рельефа при диаметре пуансона 3,5 мм Высота рельефа при диаметре пуансона 5 мм 0,4 Высота рельефа при диаметре пуансона 2 мм 0, ,5 1 1,5 2 2,5 3 Полиномиальная (Высота рельефа при диаметре пуансона 3,5 мм) Полиномиальная (Высота рельефа при диаметре пуансона 5 мм) Линейная (Высота рельефа при диаметре пуансона 2 мм) -0,2 Глубина, на которую упрессовывали древесину, мм Рисунок 7.1. Линии тренда высоты восстановленных волокон Составленные графики, имеют полиноминальную и линейную линии тренда. Для каждой зависимости выбрана определенная линия тренда с наибольшим значением коэффициента R 2. Полученный коэффициент R 2 линий тренда во всех трех случаях имеет разное значение. Наибольший коэффициент показывает, при каком диаметре сечения пуансона высота восстановление волокон выше. В представленном случае, при прессовании пуансоном с диаметром сечения d 1 = 3,5 мм, d 2 = 5 мм волокна древесины восстанавливаются лучше, рельеф оттиска равномерный и имеет максимальную высоту. Таким же образом проверим время выдержки под плитами пресса. По установленному режиму наилучшее время составляет 2 мин. Для составления линии тренда использовали данные при глубине прессования 2,5 мм с применением пуансона с диаметрами сечения d 1 = 3,5 мм, d 2 = 5. Результат представлен на рисунке 7.2.

111 Высота рельефа восстановленных волокон, мм 111 0,95 0,89 0,9 R² = 1 0,85 0,85 0,8 R² = 1 0,82 0,81 0,750,73 0,7 0,65 0,6 0,55 0,56 0, Время выдержки под давлением в прессе, мин. Высота рельефа при диаметра сечения паунсона 3,5 мм Высота рельефа при диаметре сечения пуансона 5 мм Полиномиальная (Высота рельефа при диаметра сечения паунсона 3,5 мм) Полиномиальная (Высота рельефа при диаметре сечения пуансона 5 мм) Рисунок 7.2. Линии тренда высота восстановленных волокон с учетом времени выдержки под давлением в прессе На рисунке 7.2. представлены две линии тренда. При использовании пуансона с диаметром сечения 3,5 мм линия тренда показана в растущем тренде. При использовании пуансона с диаметром сечения 5 мм линия тренда показана в убывающем тренде. Следовательно, при использовании пуансона с диаметром сечения 3,5 мм время выдержки под давлением в прессе может составлять от 2 до 4 минут. При использовании пуансона с диаметром сечения 5 мм рациональное время выдержки под давлением в прессе 2 мин. С увеличением времени упрессовки возрастает деформация клеточных стенок, что ведет к сильному уплотнению наружных слоев древесины. На рисунке 7.3. составлена полиноминальная линия тренда для высот рельефных оттисков на различных породах древесины.

112 Высота восстановленых волокон, мм 112 0,8 0,73 0,7 0,6 0,5 0,4 0,35 0,49 0,57 R² = 0,9806 Высота рельефного оттиска 0,3 0,2 0,1 0 0,2 0, Породы дреевсины Полиномиальная (Высота рельефного оттиска ) Рисунок 7.3. Линия тренда высоты восстановленных волокон лиственных пород В представленном случае, показан растущий вид линии тренда. В растущем тренде каждый последующий уровень (высота рельефа) превышает предыдущий. Следовательно, при большей высоте восстановленных волокон, рельефный оттиск на поверхности детали получается выше. Полученный коэффициент полиноминальной линии тренда можно интерпретировать следующим образом: породы древесины, у которых высота восстановленных волокон составляет больше 0,5 мм, предпочтительнее для представленного вида художественно-декоративной отделки холодным тиснением. При составлении полиноминальной линии тренда можно проследить степень полинома (максимальное и минимальное значения). В рассмотренных случаях полиноминальная линия является более точной, нежели обычная линия тренда. Поскольку при составлении остальных зависимостей линий тренда коэффициент R 2 имеет наименьшее значение, а при полиноминальной зависимости наибольшее. Полиноминальную подходящей зависимостью. линию тренда можно считать

113 113 Построение линии тренда имеет положительный характер. Коэффициент R 2 при построении полиноминальной линии тренда показал максимальное значение. Путем построения полиноминальной линии тренда подтвердили установленные факторы для режима прессования и применяемые породы древесины с формированием максимального по высоте рельефного оттиска Методика оценки опытных данных режима прессования и планирования эксперимента Для исследования процесса прессования при формировании рельефного оттиска на поверхности детали древесины проведены опыты по плану ПФЭ N = 2 3, [65, 66, 67] причем каждый эксперимент проводился по три раза. Выбор натуральных значений технологических факторов был произведен на основании классического эксперимента с учетом теоретического анализа и производственного опыта по реализации типовых технологических процессов тиснения поверхности древесины. Цель исследования построить математическую модель с учетом взаимодействия факторов, проверить полученную модель на адекватность и провести её интерпретацию. Область варьирования глубины прессования от 1,5 до 2,5 мм. При выборе шага варьирования 0,5 мм результаты эксперимента различались не значительно, что не дает статистической ошибки. Область варьирования времени выдержки под плитами пресса от 0 до 4 минут. Если не выдерживать под давлением деталь, то не формируется требуемый отпечаток пуансона на поверхности детали. Если прессовать 4 минуты, то происходит сильное уплотнение волокон. Область варьирования диаметра пуансона от 2 до 5 мм. Данная область варьирования факторов объясняется тем, что при внедрении пуансона с диаметром сечения 2 мм не дает требуемого результата, а пуансон с диаметром сечения 5 мм приводит к необходимому рельефу.

114 114 Натуральные значения технологических факторов и диапазон их варьирования представлены в таблице 7.1. Постоянные факторы при проведении эксперимента представлены в таблице 7.2. Таблица 7.1 Натуральные значения технологических факторов и диапазон их варьирования Уровни факторов Шаг Обозначение Наименование факторов варьирования z 1 Глубина прессования, мм. 1,5 2 2,5 0,5 Время выдержки детали из z 2 древесины между плитами пресса, под давлением, мин. z 3 Диаметр пуансона, мм 2 3,5 5 1,5 Таблица 7.2 Постоянные факторы при проведении экспериментов п/п Постоянный фактор Показатель 1 Влажность воздуха, % 70±5 2 Температура окружающей среды, С 20±2 3 Влажность древесины липы, % 8±2 Эксперименты проводились согласно методике, представленной в главе 3. Каждый опыт проводился не менее 5 раз. Это связано с тем, что на базе результатов этих опытов был набран эмпирический ряд чисел для статистических расчетов в заданном количестве, так как результаты одного опыта являются недостаточными для этих расчетов. Результаты опытов заносились в таблицу 7.3.

115 115 Таблица 7.3 Матрица планирования ПФЭ N = 2 3 опыта Изучаемые факторы Результаты экспериментов z 1 z 2 z 3 y 1 y 2 y ,76 0,95 0, ,22 0,32 0, ,46 0,65 0, ,26 0,32 0, ,85 0,74 0, ,32 0,39 0, ,51 0,54 0,53 8 0,07 0,09 0,08 Порядок проведения полного факторного эксперимента (ПФЭ) рассматривается в 7 этапов: 1. Кодируем переменные; 2. Строим матрицу планирования с учетом парных взаимодействий и проводим обработку результатов эксперимента; 3. Проверяем воспроизводимость эксперимента; 4. Определяем дисперсию опыта, проверяем коэффициенты модели на значимость, записываем уравнение регрессии в кодированных переменных; 5. Проверяем полученную математическую модель на адекватность; 6. Проводим интерпретацию полученной модели; 7. Переходим в уравнение регрессии к натуральным переменным. На первом этапе для каждого фактора находили центр плана z 0 i = (z i + z + i ) 2 и интервал варьирования γ i = z + i z 0 i. Находили зависимость кодированной переменной x i от натуральной z i по формуле (7.1) где z i 0 центр плана; x i = (z i z 0 i ) γ i, (7.1)

116 116 γ i интервал варьирования. Результаты вычислений сведены в таблицу 7.4. Таблица Результаты кодирования факторов Фактор Верхний Нижний уровень уровень + z 1 z 1 Центр Интервал Зависимость между кодированной и z i 0 варьирования натуральной переменными z 1 2,5 1,5 2 0,5 z z ,5 1,5 γ i x 1 = z 1 2 0,5 = 2 z 1 4 x 2 = z x 3 = z 3 3,5 1,5 = 0,5 z 2 1 = 0,667 z 3 2,33 На втором этапе вычисляли средние выборочные результатов для каждого эксперимента с фиксированными уровнями факторов по формуле (7.2): = (1 m), (j = 1,2,, N) (7.2) y j m i=1 y ji где m = 3 число опытов на каждом уровне факторов; N = 2 3 = 8 число экспериментов (уровней факторов). Построчные дисперсии найдены по формуле: S 2 j = (1 (m 1) )((y j1 y j ) 2 + (y j2 y j ) 2 + (y j3 y j ) 2 ) Результаты вычислений сведены в таблицу 7.5. Таблица Матрица планирования Уровни факторов Взаимодействия Результаты опытов Среднее выборочное Построчная дисперсия 2 x 1 x 2 x 3 x 1 x 2 x 1 x 3 x 2 x 3 x 1 x 2 x 3 y 1 y 2 y 3 y j S j ,76 0,95 0,81 0,840 0,0097

117 117 Продолжение таблицы ,22 0,32 0,25 0,263 0, ,46 0,65 0,56 0,557 0, ,26 0,32 0,23 0,270 0, ,85 0,74 0,77 0,786 0, ,32 0,39 0,36 0,357 0, ,51 0,54 0,53 0,527 0, ,07 0,09 0,08 0,080 0,0001 На третьем этапе по формулам (7.3) вычислили коэффициенты математической модели. Полученные значения представлены в таблице 7.6. b 0 = (1 N) N j=1 y j,, i = 1, k, p = 1, k b j = (1 N) j=1 x ji y j, N b rp = (1 N) x jr x jp y j, r < p, r = 1, k j=1 N }. (7.3) b 0 = (1 8)(0,84 + 0, , ,27 + 0, , , ,08) = 0,46; b 1 = (1 8)(0,84 0, ,557 0,27 + 0,786 0, ,527 0,08) = 0,218; b 2 = (1 8)(0,84 + 0,263 0,557 0,27 + 0, ,357 0,527 0,08) = 0,102; b 3 = (1 8)(0,84 + 0, , ,27 0,786 0,357 0,527 0,08) = 0,0225; b 12 = (1 8)(0,84 0,263 0, ,27 + 0,786 0,357 0, ,08) = 0,0342; b 13 = (1 8)(0,84 0, ,557 0,27 0, ,357 0, ,08) = 0,00167; b 23 = (1 8)(0,84 + 0,263 0,557 0,27 0,786 0, , ,08) = 0,03; b 123 = (1 8)(0,84 0,263 0, ,27 0, , ,527

118 118 0,08) = 0,0383. Таблица Коэффициенты математической модели b 0 b 1 b 2 b 3 b 12 b 13 b 23 b 123 0,46 0,218 0,102 0,0225 0,0342 0, ,03 0,0383 Полученные коэффициенты проверяем на значимость по критерию Стьюдента. Находим доверительный интервал b j : если b j > b j, то b j значим; если b j < b j, то b j незначим и его приравнивают к нулю в уравнении регрессии. Критическую точку t кр. находим из таблицы распределения Стьюдента по числу степеней свободы n(m-1)=8(3-1)=16 и с заданным уровнем значимости α = 0,05 для двухсторонней критической области. Критическая точка t кр = 2,12. На четвертом этапе осуществлялась проверка воспроизводимости 2 эксперимента по критерию Кохрена. Определяли построчные дисперсии S {yi } проверки воспроизводимости эксперимента. Дисперсия опыта равна: для 2 S коэф = S {yi } (N m). (7.4) 2 Дисперсия опыта S {yi } характеризует ошибку всего эксперимента. При одинаковом числе наблюдений в каждом эксперименте для расчета используем формулу (7.5): 2 S {y} N 2 = (1 N) S j (7.5) j=1 В формуле (7.5) внутренние суммы S j 2 являются построчными дисперсиями результатов опытов для j-го эксперимента (j=1,, n). Для удобства оформляем расчеты в виде таблицы 7.7.

119 119 Таблица Вычисление построчных дисперсий j y 1 y 2 y 3 y j (y j1 y j ) 2 (y j2 y j ) 2 (y j3 y j ) 2 2 S j y j 1 0,76 0,95 0,81 0,84 0,0064 0,0121 0,0009 0,0097 0, ,22 0,32 0,25 0,263 0,0016 0,0036 0,0001 0, , ,46 0,65 0,56 0,557 0,01 0, , , ,26 0,32 0,23 0,270 0,0001 0,0025 0,0016 0,0021 0, ,85 0,74 0,77 0,786 0,0036 0,0025 0,0004 0, , ,32 0,39 0,36 0,357 0,0016 0, , , ,51 0,54 0,53 0,527 0,0004 0, , , ,07 0,09 0,08 0,080 0,0001 0, ,0001 0,104 Суммируем значения последнего столбца таблицы 7.7 и получаем: 8 2 j=1 S j = 0,0283. По формуле (7.5) вычислили дисперсию опыта: S 2 y = 0, = 0, По формуле (7.4) определили среднее квадратическое отклонение коэффициентов S коэф. : S коэф = 0,00353 (8 3) = 0,0121. Критическое значение. t кр выбираем по таблице распределения Стьюдента для двухсторонней критической области при уровне значимости при уровне значимости α = 0,05 и числа степеней свободы n(m-1)=8(3-1)=16: t кр = 2,12. Доверительный интервал b = t кр S коэф = 2,12 0,0121 = 0,0257. Сравнивая полученное значение b=0,0257 с коэффициентами уравнения регрессии, представленными в таблице 7.6, видно, что все коэффициенты кроме b 3 и b 13 больше по абсолютной величине b=0,0257. Следовательно, b 3 и b 13 незначимы, полагаем их равными нулю.

120 120 Проверяем воспроизводимость эксперимента по критерию Кохрена. Расчетное значение критерия Кохрена равно: G p = (max S 2 8 j ) ( S 2 j ) = 0,0097/(0, , , j=1 +0, , , , ,0001) = 0,343, где max S j 2 = 0,0097 наибольшая из построчных дисперсий. Табличное значение критерия Кохрена для уровня значимости α = 0,05, числа степеней свободы f u = 2 и числа опытов N = 8 составляет G t = 0,5157. Получаем, что G p = 0,343 < G t = 0,5157. Следовательно, эксперимент воспроизводим. Записываем математическую модель с учётом значимых коэффициентов: y = b 0 + b 1 x 1 + b 2 x 2 + b 12 x 1 x 2 + b 23 x 2 x 3 + b 123 x 1 x 2 x 3 = (7.6) = 0,46 + 0,218 x 1 + 0,102 x 2 + 0,0342x 1 x 2 0,0325x 2 x 3 + 0,0383x 1 x 2 x 3. На пятом этапе проверили полученное уравнение (7.6) на адекватность по критерию Фишера. Дисперсия опыта найдена в 4-ом этапе, для определения расчетного значения критерия F расч необходимо вычислить факторную дисперсию S 2 фак. Для этого находим значения отклика по полученной математической модели y j (j = 1,2,,8), подставляя +1 или -1 вместо x j в соответствии с номером j эксперимента из таблицы 7.3. Полученные значения отклика y j (j = 1,2,,8) представлены в таблице Факторную дисперсию S фак вычисляем по формуле: 2 S фак N j=1 = m (N r) (y j y j ) 2, Получаем: где r = 6 число значимых коэффициентов математической модели. 2 S фак = 3 (8 6)((0,787 0,840) 2 + (0,239 0,263) 2 + +(0,536 0,557) 2 + (0,246 0,270) 2 + (0,808 0,786) 2 + (0,381 0,357) 2 + (0,548 0,527) 2 + (0,104 0,080) 2 ) = 0,00611.

121 121 Расчетное значение критерия Фишера F расч определяем по формуле: 2 F расч = S фак Табличное значение критерия F табл 2 S y = 0, ,00353 = 1,731. находим из таблиц критических точек распределения Фишера по заданному уровню значимости α = 0,05 и по соответствующим степеням свободы k 1 = N r = 8 6 = 2 и k 2 = N (m 1) = 8 (3 1) = 16. Получаем F табл = 3,63. Адекватность математической модели по критерию Фишера выполнена, так как F расч = 1,731 < F табл = 3,63. На шестом этапе проведена интерпретация полученной математической модели: y = 0,46 + 0,218 x 1 + 0,102 x 2 + 0,0342x 1 x 2 0,0325x 2 x 3 + 0,0383x 1 x 2 x 3. По уравнению видно, что наиболее сильное влияние оказывает фактор x 1 глубина прессования, так как он имеет наибольший по абсолютной величине коэффициент. Следующий фактор по силе влияния на отклик (формирование надежного рельефа на поверхности детали из древесины) является x 2 время выдержки заготовки под плитами пресса; затем идет тройное взаимодействие всех факторов x 1 x 2 x 3 ; парное взаимодействие x 1 x 2 сочетание глубины прессования и времени выдержки под плитами пресса заготовки; парное взаимодействие x 2 x 3 сочетание времени выдержки под плитами пресса и радиус пуансона при прессовании. В связи с тем, что коэффициенты при x 1, x 2, x 1 x 2, x 1 x 2 x 3 положительны, то с увеличением этих факторов увеличивается отклик, т.е. волокна древесины сильнее уплотняются (до момента разрушения), тем самым увеличивая рельеф на поверхности детали во время процесса восстановления. Коэффициент при x 2 x 3 отрицателен, это означает, что с уменьшением взаимодействие значения отклика будет возрастать, а с увеличением убывать.

122 122 На седьмом этапе выписали уравнение регрессии в натуральных переменных, подставляя вместо x i их выражения через z i, которые берем из последнего столбца таблицы 7.4: y = 0,46 + 0,218 x 1 + 0,102 x 2 + 0,0342x 1 x 2 0,0325x 2 x 3 + 0,0383x 1 x 2 x 3 = = 0,46 + 0,218 (2 z 1 4) + 0,102 (0,5 z 2 1) + +0,0342(2 z 1 4)(0,5 z 2 1) 0,0325(0,5 z 2 1)(0,667 z 3 2,33) + +0,0383(2 z 1 4)(0,5 z 2 1)(0,667 z 3 2,33). После алгебраических преобразований получаем: y = 0, ,546 z 1 + 0,199z 2 + 0,124z 3 0,0553 z 1 z 2 0,0511z 1 z 3 0,0619 z 2 z 3 + 0,0256 z 1 z 2 z 3. По результатам экспериментальных данных построена графическая зависимость изменения высоты рельефного оттиска от переменных факторов на рисунках Для рассмотрения парного влияния технологических факторов на выходной параметр, исключали из уравнения регрессии поочередно каждый фактор. Исключив из уравнения z 3 диаметр пуансона, получили уравнение: y = 0, ,546 z 1 + 0,199z 2 0,0553 z 1 z 2 влияния времени прессования и глубины прессования на высоту рельефного оттиска. На рисунках 7.4 и 7.5 наблюдается изменение высота рельефного оттиска с изменением технологических факторов (глубины прессования и времени прессования). Наибольшая высота рельефа 0,6 0,8 мм прослеживается при глубине прессования 2-2,5 мм и времени выдержки под давлением от 2 до 4 мин.

123 Высота рельефа, мм 123 Рисунок 7.4 Зависимость высоты рельефного оттиска от глубины прессования и времени прессования 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0, , ,0 1,5 1,75 2 2,25 2,5 Глубина прессования, мм 0,8-0,9 0,7-0,8 0,6-0,7 0,5-0,6 0,4-0,5 0,3-0,4 0,2-0,3 0,1-0,2 0,0-0,1 Рисунок 7.5 Зависимость высоты рельефного оттиска от глубины прессования и времени прессования (вид спереди) Исключив из уравнения z 2 время прессования, получили уравнение: y = 0, ,546 z 1 + 0,124z 3 0,0511z 1 z 3 влияния глубины прессования и диаметра пуансона на высоту рельефного оттиска.

124 Высота рельефа, мм 124 Рисунок 7.6 Зависимость высоты рельефного оттиска от глубины прессования и диаметра пуансона 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0,5-0,6 0,4-0,5 0,3-0,4 0,2-0,3 0,1-0,2 0,0-0,1 0,0 1,5 1,75 2 2,25 2,5 Глубина прессования, мм Рисунок 7.7 Зависимость высоты рельефного оттиска от глубины прессования и диаметра пуансона (вид спереди) На рисунках 7.6 и 7.7 наблюдается изменение высота рельефного оттиска с изменением технологических факторов (глубины прессования и диаметра пуансона). Наибольшая высота рельефа 0,5 0,6 мм прослеживается при глубине прессования 2,5 мм и диаметре пуансона 5 мм. Исключив из уравнения z 1 время прессования, получили уравнение:

125 Высота рельефа, мм 125 y = 0, ,199z 2 + 0,124z 3 0,0619 z 2 z 3 влияния времени прессования и диаметра пуансона на высоту рельефного оттиска. Рисунок 7.8 Зависимость высоты рельефного оттиска от времени прессования и диаметра пуансона 0-0,1-0,2-0,3-0,4-0,5-0,6-0, Время прессования, мин. -0,1-0 -0,2--0,1-0,3--0,2-0,4--0,3-0,5--0,4-0,6--0,5-0,7--0,6 Рисунок 7.9 Зависимость высоты рельефного оттиска от глубины прессования и диаметра пуансона (вид спереди)

126 126 На рисунках 7.8 и 7.9 наблюдается изменение высота рельефного оттиска с изменением технологических факторов (времени прессования и диаметра пуансона). Высота рельефа при применении двух фактором отрицательная. Следовательно, взаимодействие времени прессования и диаметра пуансона невозможно без глубины прессования, так как иначе будет происходить разрыв волокон и рельеф получится негативным. Высота рельефного оттиска будет максимальной при взаимодействии двух факторов (глубины прессования и времени прессования) или трех факторов (глубины прессования, времени прессования и диаметра пуансона) с максимальными значениями. Данный теоретический анализ подтвердил оптимальность режима прессования, установленного экспериментальным путем Выводы Анализируя проведенные теоретические исследования можно сделать следующие выводы: 1. Теоретически обосновано, что установлен рациональный режим прессования, при котором формируется максимальный по высоте рельефный оттиск. 2. Определено, что при использовании пуансона с диаметром сечения 3,5 и 5 мм можно сформировать на поверхности детали необходимый по форме и размеру рельефный оттиск. 3. Теоретически подтверждено, что для максимальной высоты рельефного оттиска необходимо выдерживать запрессованную деталь под давлением в прессе не меньше 2 мин. 4. Теоретически подтверждено, что экспериментальным путем выявлены породы древесины, на поверхности которых формируется минимальный и максимальный по высоте рельефный оттиск.

127 Установлено, что с изменением технологических факторов (времени выдержки под давлением, глубины внедрения пуансона в детали, диаметра сечения пуансона), изменяется форморазмер рельефного оттиска. 6. Математическая модель является адекватной, и факторы являются значимыми, так как, учитывая их значения, формируется на поверхности детали максимальный по высоте рельефный оттиск.

128 Взаимодействие защитно-декоративного покрытия с декорированной поверхностью детали из древесины 8.1. Материалы используемые для нанесения защитно-декоративного покрытия Окрашивание древесины обусловлено двумя основными потребностями: защитить поверхность и придать ей красивый внешний вид. Изделия в домах имеют не только функциональное назначение, они также украшают помещения. Поэтому они должны быть не просто защищены от различных внешних, разрушительных факторов, но и выглядеть эстетически. Лакокрасочный материал (ЛКМ) это смесь химических компонентов, которая при нанесении на поверхность способна создавать твёрдую плёнку, устойчивую к механическим и химическим воздействиям и обладающую свойством придавать изделию декоративные характеристики, такие как цвет, блеск, текстура. Лакокрасочные материалы достаточно универсальны. Их можно применять для изделия любой формы, что подходит к виду художественнодекоративной отделки холодным тиснением. Для создания на поверхности с рельефным оттиском защитнодекоративного покрытия используем три вида лакокрасочного материала: 1. Масло Датское (Decking oil); 2. Натуральный воск Holzwachs lasur; 3. Тиксотропный лак на водной основе AZ2130/00. Производство масла и воска Borma Wachs, а производство ПУ лака Sayerlack. Представленный лакокрасочный материал обладает высокой стойкостью, создает надежное защитно-декоративное покрытие, предназначен как для прозрачной, так и для укрывистой отделки поверхности древесины, чтоб подчеркнуть её структуру.

129 Масляное покрытие Decking oil Материал представляет собой смесь натуральных масел с добавлением уретановых смол (рисунок 8.1). Он был специально разработан для обработки садовой мебели, дверей, заборов, лодок и т.п. Его специальная формула помогает сохранить натуральную красоту древесины. Синтетические смолы, входящие в состав масла, делают его устойчивым к воздействию воды и погодных условий. Входящие в состав материала УФ фильтры сохраняют естественный цвет дерева. Масло прекрасно подходит для окрашивания садовой мебели, беседок.[68] Рисунок 8.1 Масляное покрытие Decking oil Таблица 8.1 Технические характеристики Значение Данные 1 Количество слоев ЛКМ используется для Всех видов необработанных деревянных поверхностей 3 Эксплуатация Снаружи и внутри помещения 4 Формальдегид Не содержит Таблица 8.2 Физические и химические характеристики Значение Данные 1 Состав Уретановые смолы с высоким сухим остатком 2 Растворимость в воде Не растворим 3 Разбавление Разбавитель для масла Solvoil 04 и Solvoil Plus

130 130 Продолжение таблицы Нанесение Кистью, валиком или мягкой тканью 5 Расход, м 2 /л на каждый слой, в зависимости от способа нанесения и впитываемости древесины 6 Сушка, ч часов в зависимости от толщины нанесенного слоя и впитываемости древесины при температуре +20ºС. Полная сушка 24 ч. 7 Температура нанесения Не ниже чем +10ºС 8 Температура хранения Не ниже +5 С, не допускать замерзания 9 Безопасность воспламеняем 10 Влажность древесины, % 8 12 Способ применения Перед нанесением масла необходимо отшлифовать деталь из древесины до гладкой поверхности, очистить её от возможных загрязнений. Последняя шлифовка должна быть осуществлена наждачной бумагой с зерном 220. До начала работ удалить все остатки пыли. Нанесение Перед применением необходимо взболтать банку. Наносить непосредственно на отшлифованную древесину при помощи валика, кисти или распылителя. После затвердевания, слегка отшлифовать поверхность древесины, используя наждачную бумагу с зерном , и тщательно удалить пыль, прежде чем наносить второй слой. Материал не совместим с другими грунтами и лаками для мебели. Уход Деревянная мебель, обработанная Датским маслом, не требует большого ухода.

131 Натуральный воск для внутренних и наружных работ NATURA HOLZWACHS LASUR Natura Holzwachs lasur это финишный воск для внутренних и наружных работ (рисунок 8.2). Он глубоко проникает в древесину, придавая красоту ее натуральной структуре, создавая видимость мягкой непрозрачной поверхности. Воск гарантирует водостойкость поверхности детали, позволяя древесине «дышать». Лакокрасочный материал защищает древесину от атмосферных условий, благодаря наличию поглотителей УФ-лучей и УФ-фильтров, которые гарантируют эластичность поверхности.[69] Рисунок 8.2 Натуральный воск для внутренних и наружных работ NATURA HOLZWACHS LASUR Таблица 8.3 Физические и химические характеристики Значение Данные 1 Сухой остаток, % 27 2 Плотность, гр./м Вязкость при нанесении Готов к применению 4 Разбавление Вода 5 Расход, м 2 /л 8 12 в зависимости от способа нанесения и впитываемости древесины 6 Нанесение Кистью, валиком или мягкой тканью

132 132 Продолжение таблицы Сушка От пыли 20 минут при 20 С На отлип - 60 минут при 20 С Полная сушка - 24 часа 8 Срок годности 6 месяцев при нормальных условиях хранения 9 Влажность древесины, % 9 12 Способ применения и нанесение Применяется в качестве финишного покрытия на древесине, предварительно обработанной грунтом. Также может наноситься на необработанную древесину с помощью кисти или ткани. На поверхности деталей, которые будут использоваться вне помещений, необходимо нанести 2 слоя с промежутком 8 часов. Перед нанесением второго слоя нужно слегка отшлифовать поверхность древесины использую наждачную бумагу зерном , что повысит мягкость финишного результата. После 24 часов лакокрасочная пленка окончательно высохнет и затвердеет. Уход Обработанную древесину можно протереть, используя простую кисть и без шлифовки нанести 1 2 слоя натурального воска Holzwachs lasur Тиксотропный лак на водной основе AZ 2130/00 Водный лак имеет хорошую растекаемость и долговечность, которые делают его идеальным для защиты деревянных поверхностей от внешнего воздействия (рисунок 8.3). Водный лак специально создан для обеспечения требуемых характеристик в промышленном применении. Прозрачность лакокрасочного покрытия и устойчивость к атмосферному воздействию позволяют избежать необходимости добавления связующего.[70]

133 133 Рисунок 8.3 Тиксотропный лак на водной основе Таблица 8.4 Технические характеристики Значение Данные 1 Количество слоев Область применения Двери, оконные рамы и любые другие деревянные поверхности, располагающиеся снаружи. 3 Содержание нелетучего 42 ± 1 вещества, % 4 Плотность, кг/л 1,030±0,020 5 Растекаемость, м 2 /кг От 2 до 4 в зависимости от системы нанесения 6 Рецептура смешивания Готов к использованию, если требуется, может быть разбавлен водой на 5-10% На отлип 4 часа 7 Время сушки (при 20 С): Складирование 24 часа Шлифовка 24часа Повторное покрытие 24часа 8 Срок годности 15 месяцев 9 Температура хранения 5 35 С Способ применения и нанесение Наносится на хорошо отшлифованную и очищенную от пыли и грязи поверхность равномерно при помощи безвоздушных пистолетов, лаконаливных

134 134 машин или с помощью кисти. Помещаем обработанную деталь из древесины в помещение для сушки. После полного высыхания деталь готова к эксплуатации. Уход Деревянные предметы интерьера и экстерьера не требуют большого ухода. Представленные лакокрасочные материалы производства Италии создают надежное защитно-декоративное покрытие, которое подходит для любой древесины, как лиственных, так и хвойных пород. ЛКМ используется для наружной и внутренней отделки помещений, для предметов интерьера и экстерьера. Он хорошо подходит для защиты деталей с рельефными узорами и создает крепкую плёнку на поверхности Технология формирования защитно-декоративного покрытия с применение разнотипных лакокрасочных материалов Для нанесения защитно-декоративного покрытия выбрали три вида лакокрасочного материала, которые по всем параметрам подходят к рассматриваемому способу декорирования. Технологический процесс нанесения защитно-декоративного покрытия состоит из ряда технологических операций, которые необходимы для создания ровной, гладкой и надежной пленки на поверхности детали с рельефным оттиском. Технологические операции: 1. Шлифование поверхности детали; 2. Лакирование поверхности; 3. Сушка детали; 4. Прошлифовка лакированной поверхности детали; 5. Второй этап лакирования поверхности древесины; 6. Сушка детали.

135 135 Для нанесения защитно-декоративного покрытия были выбраны 3 образца древесины липы, изготовленные по установленному режиму прессования. Размер всех исследуемых образцов составляет 170х80х15 мм. Таблица 8.5 Характеристики образцов древесины Размер Порода Влажность Лакокрасочный образца образца древесины образца, % материал (детали), мм 1 Липа 170х80х15 4 Масло Датское (Decking oil) 2 Липа 170х80х15 4,1 Натуральный воск Holzwachs lasur 3 Липа 170х80х15 4,7 Тиксотропный лак на водной основе AZ2130/00 Первый этап технологического процесса начинается с шлифования поверхности детали древесины, на которой нанесен рельефный оттиск. Шлифование осуществляется специальной установкой с помощью «лепестков адаптера» (рисунок 8.4). Деталь древесины (1) закрепляют в тисках (3) и плавными движениями шлифуют поверхность установкой (2) (рисунок 8.5). Рисунок Общий вид установки для шлифования поверхности детали древесины

136 136 Рисунок Схема установки для шлифования поверхности детали древесины: 1 деталь древесины; 2 установка; 3 тиски После того, как поверхность с рельефным оттиском отшлифована (рисунок 8.6), наносят первый слой лакокрасочного материала (рисунок 8.7). Затем отставляют сушиться от 12 часов до 24 часов (в зависимости от лакокрасочного материала). Рисунок Поверхность детали древесины после шлифования Рисунок Схема пресса шлифования и формирования защитнодекоративного покрытия (ЗДП) Последующая шлифовка проходит с помощью наждачной бумаги с зерном 220. Шлифовка необходима для того, чтобы убрать остатки ворсинок

137 137 древесины, которые поднялись во время лакирования, и для равномерного покрытия второго слоя лакокрасочного материала. После нанесения лакокрасочного материала, образцы древесины сушились в проветриваемом помещении при температуре С до полного высыхания Визуальная оценка лакокрасочного материала на декорированной поверхности Защитно-декоративное покрытие на всех трех образцах древесины равномерно легло на поверхности с рельефным оттиском. Лакокрасочный материал сформировал надежную, прочную пленку (рисунок 8.8; 8.9; 8.10). Рисунок Образец древесины липы с нанесенным Датским маслом (Decking oil) Рисунок Образец древесины липы с нанесенным натуральным воском Holzwachs lasur

138 138 Рисунок Образец древесины липы с нанесенным тиксотропным лаком на водной основе AZ2130/00 Полученный лакокрасочный материал на поверхностях образцов древесины с рельефным оттиском испытали на прочность, стойкость к истиранию и водопроницаемость. Оценка проводилась визуально. Лакокрасочная пленка на каждом образце достаточно прочная. При ударе она не разрушилась, и рельефный оттиск остался целым, неповрежденным, не деформировался. Стойкость к истиранию у каждого образца высокая. Применяли грубую ткань, что не привело ни к каким-либо видимым дефектам на рельефной поверхности. Для определения водонепроницаемости проливали на поверхность воду. Лакокрасочная пленка осталась целой и защитила древесину от возможного разбухания. Это так же благоприятно сказывается на рельефном оттиске. Примененный лакокрасочный материал создал на поверхности детали надежную, прочную пленку. Защитно-декоративное покрытие не только имеет защитные функции для исследуемого образца, но и повышает эстетические качества, подчеркивая рельефный узор Выводы 1. Нанесение защитно-декоративного покрытия на поверхность детали с рельефным оттиском необходимо, для того, чтобы защитить от внешних разрушающих факторов и подчеркнуть декор.

139 Лакокрасочный материал не деформировал и сохранил форморазмер рельефного оттиска. 3. Декорированная поверхность с нанесенным лакокрасочным материалом, водонепроницаемая, ударостойкая и износостойкая.

140 Экономическое обоснование эффективности и материализация художественно-декоративного способа отделки холодным тиснением на деревообрабатывающем производстве 9.1. Оценка технико-экономической эффективности художественнодекоративного способа отделки холодным тиснением Технико-экономическая эффективность определяется путем сравнения разработанной технологии холодного тиснения с существующим способом горячего тиснения поверхности древесины. Расчет капитальных вложений в данном разделе не производится, так как разработанная технология не требует замены технологического оборудования. Расчет себестоимости художественно-декоративного вида отделки холодным тиснением детали из древесины. Таблица 9.1 Стоимость материала Наименование Ед. из. Количество на Стоимость на Цена за ед. деталь деталь руб. 500х300х20 мм 500х300х20мм 1 Доска липы м , Пуансон 1 дм 2 шт Вода л. 5 0,02 1 Сумма: 621 Таблица 9.2 Стоимость затраченной энергии Наименование потребителя Мощность, Время Затрачено квт работы, мин. квт 1 Пресс гидравлический 5,5 9 0,91 2 Рейсмусовый станок 5,5 10 0,92 3 Ленточно-пильный станок 5,5 10 0,92

141 141 Продолжение таблицы Фрезерный станок 5,5 7 0,65 5 Освещение 0,4 90 0,6 Итого: 4 Стоимость 1кВт электроэнергии составляет 2 руб., следовательно: 2 х 4 = 8 руб. Время, которое было затрачено на изготовление декорированной детали из древесины липы составляет 90 минут. Пусть один час рабочего времени стоит 100 руб. Следовательно: 1,5 х 100 = 150 руб. стоимость работы. Расчет себестоимости художественно-декоративного вида отделки горячим тиснением детали из древесины. Таблица 9.3 Стоимость материала Наименование Ед. из. Количество на Стоимость на Цена за ед. деталь деталь руб. 500х300х20 мм 500х300х20мм 1 Доска липы м , Пуансон 1 дм 2 шт Сумма: 1720 Таблица 9.4 Стоимость затраченной энергии Наименование Мощность, Время Затрачено потребителя квт работы, мин. квт 1 Пресс гидравлический 5, ,5 2 Освещение 0, Итого: 7,5

142 142 Стоимость 1кВт электроэнергии составляет 2 руб., следовательно: 2 х 7,5 = 15 руб. Время, которое было затрачено на изготовление декорированной детали из древесины липы составляет 210 минут. Пусть один час рабочего времени стоит 100 руб. Следовательно: 3,5 х 100 = 350 руб. стоимость работы. Полученные результаты сведены в таблицу 9.5. Таблица 9.5 Сравнительная оценка себестоимости холодного и горячего тиснения древесины липы Наименование Ед. изм. Холодное Горячее тиснение тиснение 1 Обработанный щит липы 500х300х20 мм руб Пуансон 1 дм 2 руб Электроэнергия руб Работа руб Вода руб. 1 - Сумма: Сравнительная оценка себестоимости холодного и горячего тиснения на обработанном щите из древесины липы размером 500х300х20 мм показала, что способ художественно-декоративной отделки холодным тиснением составляет меньше затрат. Технико-экономической эффективностью применения художественнодекоративной отделки методом холодного тиснения поверхностей древесины лиственных пород, так же определяется себестоимость 1-го дм 2 различных способов рельефного декорирования поверхности. Берем во внимание высоту рельефа. При увеличении высоты рельефа стоимость трудозатрат возрастает, соответственно цена пропорционально

143 143 увеличивается. Для расчета цены возьмем высоту рельефа меньше 3 мм, что приводит к повышающему коэффициенту равному 1. В таблице 9.6 представлены различные способы художественнодекоративной отделки с рельефным оттиском на поверхности детали. Таблица 9.6 Расчет стоимости художественно-декоративных видов отделки за 1 дм 2 Наименование вида отделки Цена за 1 дм 2 отделки, руб. Цена за 1 дм 2 пуансона, руб. Цена за 1 нож фрезы Цена за инструмент для резьбы Общая стоимость отделки, руб. 1 Холодное тиснение Горячее тиснение Фрезеровка на ЧПУ Резьба Лазерная гравировка Учитывая стоимость за 1 дм 2 представленный в таблице 9.6, составлена диаграмма художественно-декоративной отделки, экономически целесообразного способа декорирования поверхности. (рисунок 9.1) наиболее Рисунок 9.1 Сравнение стоимости художественно-декоративных способов отделки за 1 дм 2

144 144 По полученным данным, представленным в таблице 9.6 и рисунке 9.1, видно, что экономически целесообразным являются два способа художественнодекоративной отделки деталей из древесины: фрезеровка на ЧПУ и холодное тиснение. Себестоимость за 1дм 2 составляет меньше 2000 руб. Отличительной особенностью способа художественно-декоративной отделки холодным тиснением поверхности деталей из древесины является то, что при формировании рельефного оттиска сокращается время, трудозатраты и энергозатраты технологического процесса, по сравнению с традиционным способом горячего тиснения древесины. Холодное тиснение формирует на поверхности детали из древесины рельефный оттиск, который является не только эстетичным, но и экономически целесообразным Реализация результатов работы на деревообрабатывающих предприятиях Для того чтобы провести промышленную апробацию работы, изготовили в соответствии с ГОСТ и ГОСТ [71, 72] опытный образец (рисунок 9.2) на кафедре МОД и ПБ ИЛБИДС УГЛТУ в городе Екатеринбург. Данный опытный образец подтвердил рациональность режима прессования и всего технологического процесса. Рисунок 9.2 Опытный образец из древесины липы (шкатулка)

145 145 Внедрение результатов разработанного способа художественно-декоративного отделки осуществлялось в ООО «Архитектурно-столярной студии» в городе Екатеринбург (акт промышленной апробации в приложении Д). Была выделена рабочая зона в цеху для подготовки деталей и необходимого инвентаря с целью проверки результатов, которые были выявлены в ходе теоретических и экспериментальных исследований. Непосредственно, опробовать режим холодного прессования, обеспечивающий хорошую производительность и качество при изготовлении рельефного оттиска на поверхности детали из древесины. Также необходимо отработать практические вопросы изготовления декора на детали. В механическом отделе предприятия изготавливались необходимые для проверки пунсоны из проволоки в соответствии с разработанным проектом. К инструментам, предназначенным для изготовления декорированных деталей из древесины, нам предъявлялись следующие требования: 1. Технологический процесс должен обеспечивать минимальные трудозатраты на изготовление и эксплуатацию; 2. Сформированная конструкция для прессования должна быть надежной в работе, выдерживать действующие нагрузки во время прессовании и обеспечивать высокое качество изготовления рельефного узора; 3. Изготовление рельефного оттиска должно быть безопасным, удобным в работе и не затруднять выполнение других операций рабочим. Для формирования рельефного оттиска на поверхности детали из древесины нами использовались сплошные заготовки из отходов лиственных пород (липа, бук и др.) Заготовки имеют в большинстве прямоугольную форму с прямолинейными кромками и гранями. Размеры деталей определяют качество декора и технико-экономические показатели процесса. Выбор размера детали по толщине связан, с одной стороны, например, с требуемыми размерами элементов на фасадах мебели, а с другой, - с возможностью реализации рисунка при прессовании (глубина рельефа) и калибровании.

146 146 Габаритные размеры пуансона выбирались нами в зависимости от размеров выбранных деталей и рабочего инструментального комплекта в целом (пролет пресса, рейсмусового станка и конструкция для прессования). Во время прессования тонкие детали могут сильно деформироваться, нарушиться наружные слои древесины и рельефный оттиск на поверхности может получиться не точным. Поэтому жесткость элементов нами согласована как с действующими усилиями, так и с напряжениями. Технологический процесс выполнялся поэтапно на каждую деталь по установленному режиму. Изготовленные изделия показаны на рисунке 9.3, 9.4. Рисунок 9.3 Журнальный столик с рельефным узором на поверхности столешницы из древесины бука Детали для декорирования были изготовлены из липы и бука. Размеры деталей устанавливались в соответствии с габаритными размерами изделия. Волокна расположены по длине деталей. Влажность образцов 6 7 %. При подготовке образцов соблюдались требования ГОСТ (требования к материалам). Заготовки обрабатывались в соответствии с инструкцией ТИ 1-02 «Раскрой пиломатериалов хвойных и лиственных пород на черновые заготовки». Условия изготовления рельефных оттисков на поверхности деталей приведены в таблице 9.4.

147 147 Рисунок 9.4 Ключница с рельефными узорами по всей поверхности из древесины липы Контроль параметров технологического режима и качества изготовления декора производился в соответствии с требованиями инструкции (контроль качества) ИК Таблица 9.7 Режим и производственные условия при изготовлении рельефного оттиска на поверхности детали из древесины Параметры (условия) Норма (величины) 1 Температура воздуха в помещении, С Относительная влажность воздуха в 70 помещении, % 3 Влажность деталей, % 8 ± 2 4 Время выдержки при прессовании, мин. 2 5 Глубина вдавливания пуансона, мм. 2,5 6 Давление прессования, МПа Диаметр пуансона, мм. 5 8 Контроль режима прессования Визуально с помощью приборов 9 При оценке качества декорированных деталей контролировались Разрыв волокон, сколы, трещины, сильное уплотнение Так же исследование по формированию рельефного оттиска проходили на предприятии ООО «Артель ТМ» в городе Реж (акт промышленной апробации в приложении Д). Технологический процесс холодного тиснения древесины соблюдался строго по установленному (в ходе экспериментальных исследований) режиму.

148 148 В результате проведенных исследований на предприятиях установлено: 1. Данные (режим прессования, выводы, нормы проектирования и т.д.), которые получены в ходе экспериментальных и теоретических исследований, достоверны, и ими можно пользоваться на предприятиях по изготовлению различных предметов интерьера и экстерьера с декором из древесины. 2. Художественно-декоративный вид отделки путем холодного тиснения древесины создает на поверхности детали уникальные узоры и обеспечивает высокое качество при соблюдении установленных требований. 3. Производительность труда может быть значительно увеличена, так как холодное тиснение древесины упрощает технологический процесс, уменьшает трудозатраты. Так же является экономически целесообразным. 4. Данный вид художественно-декоративной отделки можно применять на различных фасадных элементах мебели интерьера или экстерьера. Промышленная апробация позволяет сделать заключение о целесообразности внедрения рассмотренного художественно-декоративного способа отделки поверхность деталей из древесины рельефным оттиском.

149 149 Заключение Облагораживание поверхности предмета мебели интерьера или экстерьера не только придает изделию дополнительную красоту и ценность, но пользуется огромным спросом уже более 100 лет. Уникальные узоры и рисунки можно формировать на поверхности детали разнообразными способами художественнодекоративной отделки. Существует достаточно много техник декорирования, которые совершенствуются и изменяются. Современные технологии позволяют создать различные рельефные узоры на поверхности детали древесины. Тиснение является одним из самых устоявшихся способов художественно-декоративной отделки. Это подтолкнуло на создание нового способа тиснения с измененным технологическим процессом. Разработанный способ тиснения заключается в прессовании в холодном прессе и последующим восстановлением уплотненных волокон древесины путем обильного увлажнения. Изучение вопросов формирования рельефного оттиска на поверхности детали из древесины позволяет сделать следующие основные выводы и рекомендации. 1. Для обеспечения требуемого качества рельефного оттиска разнообразных способов художественно-декоративной отделки поверхностей изделий из древесины лиственных пород необходимо рационально осуществлять выбор материала и технологию декорирования с учетом строения и физикомеханических свойств древесины. 2. В широком промышленном применении практически отсутствуют технологии холодного прессования в неразогретом прессе с последующим восстановлением деформируемых волокон древесины. 3. Изменение установленной технологии тиснения древесины термопрессованием, привело к разработке техники холодного тиснения древесины, что повышает качество изделия и уменьшает энергозатраты. 4. Теоретически обосновано и экспериментально установлено, что художественно-декоративный способ отделки холодным тиснением формирует

150 150 на поверхности детали отчетливый, выпуклый, равномерный по высоте оттиск, который задан формой пуансона. 5. Процесс холодного тиснения поверхностей деталей представляет временное смятие древесных клеток, путем внедрения пуансона в древесину на заданную глубину, с последующим восстановлением через обильное увлажнение деформируемых древесных клеток. 6. Установленная расчетным путем математическая модель подтверждает адекватность разработанного способа тиснения и значимость технологических факторов, которые имеют оптимальные значения для деформации и восстановления клеток древесины. 7. Теоретически обоснован и экспериментально установлен рациональный режим прессования, при котором возникающие во время нагружения деформации исключают возможные дефекты (сколы, трещины, разрыв волокон и др.) на поверхности детали, деформируемые клетки древесины восстанавливают первоначальную форму в среднем на 60-70% относительно глубины упрессовки, и сохраняется структура, текстура и физико-механические свойства древесины. 8. Теоретически обоснованы и экспериментально установлены лиственные породы древесины (бук, груша и липа), на поверхности которых формируется оптимальный по высоте рельефный оттиск, выше 0,5 мм. 9. Экспериментально уставнолено, что в процессе формирования рельефного оттиска на поверхности детали происходит изменение линейных размеров по толщине. При изготовлении деталей определенных размеров, необходимо принимать припуск на обработку. 10. Экспериментально подтверждено, что сформированный на поверхности детали рельефный оттиск не изменяет форму со временем под действием внешних факторов и защитно-декоративным покрытием. 11. Экономическая эффективность применения разработанного способа художественно-декоративной отделки заключается в повышении качества

151 151 декорированного изделия, снижения затрат на формирование рельефного отиска и низкой себестоимостью отделки за 1 м 2. Облагораживание поверхности холодным тиснением можно использовать не только для предметов мебели, но для внутренней и наружной отделки помещений. Декоративные рельефные узоры на поверхности изделия придают дополнительную ценность и красоту, которые в настоящее время являются весьма актуальными.

152 152 Список литературы 1. Химический состав и анатомической строение древесины [Электронный ресурс] // Химия древесины и синтетических полимеров Режим доступа: 2. Никитин Н.И. Химия древесины и целлюлозы: учебное пособие / Н.И. Никитин. - М.; Л.: Изд-во АН СССР, с. 3. Чудинов В.С., Андреев М.Д. Вода в клеточной стенке древесины: учебное пособие / В.С. Чудинов, М.Д. Андреев. - Красноярск: ИЛиД СО АН СССР, с. 4. Соболев Ю.С. Древесина как конструкционный материал: учебное пособие / Ю.С. Соболев. - М.: Лесн. пром-сть, с. 5. Fry S.C. Cross-linking of matrix polymers in the growing cell wall: of Angiosperms // Ann. Rev. Plant Physiol P Fry S.C. The growing plant cell wall: Chemical and metabolic analysis // Ann. Rev. Plant Physiol P Бейнарт И.И., Ведерников Н.А., Громмов В.С. Клеточная стенка древесины и ее изменения при химическом воздействии: учебное пособие / И.И. Бейнарт, М.А. Ведерников, В.С. Громов, Г.Ф. Закис и др. Рига: Изд-во Зинатне, с. 8. Строение и химический состав клеточной стенки древесины [Электронный ресурс] // Химия древесины и синтетических полимеров Режим доступа: 9. Строение клеточной оболочки древесной клетки [Электронный ресурс] // Древесина. Микроскопическое строение Режим доступа: 10. Fry S.C. Phenolic components of the primary cell wall. Feruloylated disaccharides of D-galactose and L-arabinose from spinach polysaccharide // Biochem. J (2). - P

153 Азаров В.И., Буров А.В., Оболенская А.В. Химия древесины и синтетических полимеров: учебное пособие / В.И. Азаров, А.В. Буров, А.В. Оболенская. С.Пб.: Лесн. пром-сть, c. 12. Фенгел Д., Вегенер Г. Древесина. Химия, ультраструктура, реакции: Пер. с англ. / Д. Фенгел, Г. Вегенер. - М.: Лесн. пром-сть, с. 13. Amor Y., Haigler C.H., Johnson S., Wainscott M., Delmer D.P. Amembrane associated from of sucrose synthase and its potential role in synthesis of cellulose and callose in plants // Proc. Natl. Acad. Sci. USA P Израелит А.Б. Исследование путей оптимизации гнутоклеенных изделий из шпона и оборудования для их изготовления: дис. ЛЛТА док. техн. наук: / Арон Борисович Израелит. Л., с. 15. Израелит, А.Б., Литовский, Л.И. О закономерностях изменения упруго механических свойств и коэффициентов качества древесины различных пород / А.Б. Израелит, Л.И. Литовский // Сборник статей Получение свойства и применение модифицированной древесины С Кислый В.В., Щеглов П.П., Братенков Ю.И. Справочное пособие по деревообработке / В.В. Кислый, П.П. Щеглов, Ю.И. Братенков и др. Екатеринбург: БРИЗ, с. 17. Бахтеяров В.Д., Антонова Р.П., Ильинский С.А. Справочник по деревообработке. Изд. 2-е, перераб. / В.Д. Бахтеяров, Р.П. Антонова, С.А. Ильинский. - М.: Лесн. пром-сть, с. 18. Хуажев О.З. Формирование декоративных элементов мебели из древесины методом термопрессования: дис. ЦНИИФ док. техн. наук: / Хуажев Олег Закиреевич. В., с. 19. Серговский П.С. Гидротермическая обработка древесины: учебное пособие / П.С. Серговский. М.: Лесн. пром-сть, с. 20. Биргер И.А., Пановко Я.Г. Прочность, устойчивость, колебания: справочное пособие 3 т. / И.А. Биргер, Я.Г. Пановко. М.: Изд-во Машиностроение, с.

154 Donaldson Lloyd A., Nanayakkara1 B., Radotic K. Xylem parenchyma cell walls lack a gravitropic response in conifer compression wood // Planta P Хухрянский П.Н. Прочность древесины: учебное пособие / П.Н. Хухрянский. М.: Гослесбумиздат, 1955, - 152с. 23. Иванов Ю.М. Сопротивление древесины сосны сжатию под разными углами к волокнам / Ю.М. Иванов // Труды. Института Леса АН СССР. Т. IX С Тутурин С.В. Механическая прочность древесины: учебное пособие / С.В. Тутурин. М.: Изд-во Компания Спутник+, с. 25. Пат Рос. Федерация, МПК5 В44С1/24. Способ получения декоративного рельефного изображения на поверхности древесной платины / Кожинов Ю.В., Буев А.Р.; заявитель и патентообладатель Хозрасчетный научнотехнический центр «Зет» /12; заявл ; опубл , - 3 с. (описание под заголовком) 26. Пат СССР, М.Кл.3 В44С1/24. Способ получения рельефного изображения на поверхности деревянной заготовки / Берзиньш Г.В., Гипслис М.П., Слагис Э.Я., Храбров В.А., Зиемелис А.Э.; заявитель Латвийское научнопроизводственное объединение «Гауя» /28-12; заявл , опубл с. (описание под заголовком) 27. Пат Рос. Федерация, МПК6 В44С1/24. Способ получения плоского декоративного рисунка, обладающего оптическим эффектом объемного изображения, на поверхности уплотненной древесины / Короленко В.Г., Постнов В.И., Фадеев Е.А., заявители Короленко В.Г., Постнов В.И., Фадеев Е.А.; патентообладатель Короленко В.Г /12; заявл , опубл с. (описание под заголовком) 28. Ветошкин Ю.И., Газеев М.В., Цой Ю.И. Специальные виды отделки: учебное пособие / Ю.И. Ветошкин, М.В. Газеев, Ю.И. Цой. Екатеринбург: Уральский государственный лесотехнический университет, с.

155 Гордиенко В.В., Прудников П.Г., Фринлянд М.И. Декорирование плоских элементов мебели прессованием рельефов / В.В. Гордиенко, П.Г. Прудников, И.М. Фринлянд // Деревообрабатывающая промышленность С Гордиенко В.В. Декорирование фасадных поверхностей мебели / В.В. Гордиенко // Лесное хозяйство. Лесная, бумажная и деревообрабатывающая промышленность С Буглай Б.М. Технология отделки древесины: учебник для вузов. Изд. 2- е, перераб. и доп. / Б.М. Буглай. - М.: Лесн. пром-сть, с. 32. Карлсен Г.Г. Конструкции из дерева и пластмасс: учебное пособие / Г.Г. Карлсен. - М.: Изд-во Стройиздат, с. 33. Орлова Ю.Д. Отделка изделий из древесины: учебное пособие / Ю.Д. Орлова. М: Изд-во Высшая школа, с. 34. Барановский В.А. Проекты мебели для вашего дома / В.А. Барановский. - Ростов н/д: Феникс, с. 35. Gaff M., Gasparik M., Matlak J. 3D Molding of Veneers by Mechanical Means // PEER-REVIEWED ARTICLE P Ржаницин А.Р. Теория ползучести: учебное пособие / А.Р. Ржаницин. - М.: Стройиздат, с. 37. Белянкин Ф.П. Яценко В.Ф. Деформированность и сопротивляемость древесины как упруго-вязко-пластического тела: учебное пособие / Ф.П. Белянкин, В.Ф. Яценко. - Киев: Изд-во АН УССР, с. 38. Белянкин Ф.П., Яценко В.Ф., Дыбенко Г.И. Прочность и деформативность слоистых пластиков: учебное пособие / Ф.П. Белянкин, В.Ф. Яценко, Г.И. Дыбенко. - Киев: Изд-во Наукова думка, с. 39. Иванов Ю.М., Баженов В.А. Исследования физических свойств древесины: учебное пособие / Ю. М. Иванов, В. А. Баженов. - М.: Изд-во Академия наук СССР, с. 40. Хухрянский П.Н. Прессование древесины: учебное пособие / П.Н. Хухрянский. - М.: Лесн. пром-сть, с.

156 Перелыгин Л. Древесиноведение: учебное пособие / Л. Перелыгин. М.: Гослесбумиздат, с. 42. Уголев Б.Н. Древесиноведение с основами лесного товароведения: учебник для лесотехнических вузов. Изд. 4-е / Б.Н. Уголев. М.: ГОУ ВПО МГУЛ, с. 43. Ашкенази Е.К. Анизотропия машиностроительных материалов: учебное пособие / Е.К. Ашкенази. - Л., Из-во: Маши ностроение, с. 44. Огибалов П.М., Ломашин В.А., Кытнин Б.П. Механика полимеров: учебное пособие / П.М. Огибалов, В.А. Ломашин, Б.П. Кытнин. - М.: МГУ, с. 45. Ашкенази Е.К. Прочность анизотропных древесных и синтетических мате-риалов: учебное пособие / Е.К. Ашкенази. - М.: Лесн. пром-сть, с. 46. Израелит А.Б. Определение деформаций древесины с учетом изменения ее объема / А.Б. Израелит // Сб.: Исследование свойств и применение уплотненной модифици рованной древесины. ЛТА и ИХД АН Латв. ССР научные труды С Дорняк О. Р., Свиридов Л. Т. Структурно-механические свойства и напряженно-деформированное состояние древесины в процессах прессования. Реологическое уравнение состояния // Вестник Московского государственного университета леса Лесной вестник С Дорняк О. Р. Напряженно-деформированное состояние древесного образца при интенсивном уплотнении // Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. Серия: Технические науки S6. С Ашкенази Е.К. Анизотропия древесины и древесных материалов. М.: Лесная промышленность, с. 50. Новожилов В.В. Теория упругости: учебное пособие / В.В. Новожилов. - Л.: Судпромиздат, с. 51. Рейнер М. Реология / М. Рейнер. - М.: Изд-во Наука, с. 52. Pan Y., Zhong Z. Micromechanical modeling of the wood cell wall considering moisture absorption // Composites Part P

157 Joffre1 T., Isaksson P. A method to measure moisture induced swelling Properties of a single wood cell // Experimental Mechanics p. 54. Серговский П.С., Расев А.И. Гидротермическая обработка и консервирование древесины: учебник для вузов. 4-е изд., перераб. и доп. / П.С. Серговский, А.И. Расев. М.: Лесн. пром сть, с. 55. Gu H., Zink-Sharp A., Sell J. Hypothesis on the role of cell wall structure in differential transverse shrinkage of wood // Holz als Roh- und Werkstoff P Кречетов И.В. Сушка древесины: Изд. 4-е перераб. и дополн. / И.В. Кречетов. М.: Лесн. пром-сть, с. 57. Безухов Н. И. Основы теории упругости, пластичности и ползучести: учебник для вузов. Изд. 2-е, испр. и доп. / Н.И. Безухов. М.: Изд-во Высшая школа, с. 58. Гмурман В.Е. Руководство к решению задач по теории вероятности и математической статистике: Изд. 4-е / В.Е. Гмурман М.: Изд-во Высшая школа, с. 59. Степин П.А. Сопротивление материалов: Учеб. для немашиностроит. спец. вузов. Изд. 8-е / П.А. Степин. П.: Изд-во Интеграл, с. 60. ГОСТ Шероховатость поверхности. Параметры и характеристики. М: Изд-во Стандартинформ, с. 61. ГОСТ Изделия из древесины и древесных материалов. Параметры шероховатости поверхности. М: Изд-во Стандартинформ, с. 62. Ветошкин Ю.И., Глухих Л.С., Кошелева Н.А. Разработка конструкции и технологических процессов изготовления изделий из древесины: учебное пособие / Ю.И. Ветошкин, Л.С. Глухих, Н.А. Кошелева. Екатеринбург: УЛТИ, с. 63. Шамаев В.А. Модификация древесины: учебное пособие / В.А. Шамаев. - М.: Экология, с 64. ГОСТ (СТ СЭВ ) Древесина. Метод определения плотности. М: Изд-во стандартов, с.

158 Пижурин А.А., Розенблит М.С. Основы моделирования и оптимизация процессов деревообработки: учебное пособие / А.А. Пижурин, М.С. Розенблит. М.: Лесн. пром-сть, с. 66. Пижурин А.А. Современные методы исследований технологических процессов в деревообработке: учебное пособие / А.А. Пижурин. М.: Лесн. промсть, с. 67. Андреев В.Н. Математическое планирование экспериментов: Методические указания / В.Н. Андреев. Л.: РИО ЛТА, с. 68. Защитно-декоративное покрытие для древесины различных пород [Электронный ресурс] // Архитектурно-столярная студия Режим доступа: 69. Защитно-декоративное покрытие древесины для внутренней и наружной отделки [Электронный ресурс] // Архитектурно-столярная студия Режим доступа: 70. Лакокрасочное покрытие для древесины [Электронный ресурс] // Архитектурно-столярная студия Режим доступа: 71. ГОСТ Изделия из древесины и древесных материалов. Поля допусков для линейных размеров и посадки. М.: Изд-во стандартов, с. 72. ГОСТ Изделия из древесины и древесных материалов. Неуказанные предельные отклонения и допуски. М.: Изд-во стандартов, с.

159 159 Приложения

160 160 Приложение А (Обязательное) Основные параметры, применяемые для прессования Время Глубина Толщина перед Разрез образца выдержки, прессования, калиброванием, образца мин. мм. мм. Толщина заготовки после калибрования, мм. Изображение образца Диаметр рельефа у пуансона 3,5 мм. 1.1 тангентальный 0 0, ,7 1.2 тангентальный 2 0, ,8 1.3 тангентальный 4 0, , тангентальный 0 1, ,4

161 161 Продолжение таблицы приложения А 2.2 тангентальный 2 1, ,8 2.3 тангентальный 4 1, ,6 3.1 полутангентальный 0 1, ,2 3.2 полутангентальный 2 1, ,2

162 162 Продолжение таблицы приложения А 3.3 полутангентальный 4 1, ,9 4.1 полутангентальный 0 2, ,7 4.2 полутангентальный 2 2, полутангентальный 4 2, ,9

163 163 Продолжение таблицы приложения А 5.1 полутангентальный 0 2, ,3 5.2 полутангентальный 2 2, , полутангентальный 4 2, ,3 Диаметр рельефа у пуансона 5 мм. 6.1 тангентальный 0 0, ,85

164 164 Продолжение таблицы приложения А 6.2 тангентальный 2 0, , тангентальный 4 0, ,9 7.1 полутангентальный 0 1, ,7 Видимых изменений не 7.2 полутангентальный 2 1, ,7 произошло относительно 7.3 полутангентальный 4 1, ,7 образцов 6.3 и тангентальный 0 1, тангентальный 2 1,

165 165 Продолжение таблицы приложения А 8.3 тангентальный 4 1, тангентальный 0 2, ,7 9.2 тангентальный 2 2, ,6 9.3 тангентальный 4 2, ,5

166 166 Продолжение таблицы приложения А 10.1 тангентальный 0 2, , тангентальный 2 2, , тангентальный 4 2, ,5 Диаметр рельефа у пуансона 2 мм полутангентальный 0 1,5 16,3 16

167 167 Продолжение таблицы приложения А 11.2 полутангентальный 2 1,5 16,3 15, полутангентальный 4 1,5 16,3 15, полутангентальный , полутангентальный ,3 15,8

168 168 Продолжение таблицы приложения А 12.3 полутангентальный ,3 15, тангентальный 0 2,5 16,3 15, тангентальный 2 2,5 16,3 15, тангентальный 4 2,5 16,3 15,5

169 169 Приложение Б (Обязательное) Восстановление волокон после нанесения водного раствора Высота восстановленных волокон после Изображение образца нанесения воды после минут как образца 5 минут 10 минут 60 минут нанесли воду Диаметр рельефа у пуансона 3,5 мм ,09 0,12 0, ,1 0,01 0, ,05 0,03 0, ,1 0,15 0, ,01 0,05 0, ,19 0,14 0,23

170 170 Продолжение таблицы приложения Б 3.1 0,3 0,33 0, ,11 0,14 0, ,24 0,25 0, ,43 0,47 0, ,49 0,59 0, ,51 0,62 0, ,63 0,66 0,76

171 171 Продолжение таблицы приложения Б 5.2 0,67 0,79 0, ,74 0,74 0,91 Диаметр рельефа у пуансона 5 мм , ,01 0,01 0, ,01 0, ,04 0,05 0, ,09 0,16 0,22

172 172 Продолжение таблицы приложения Б 7.3 0,12 0,14 0, ,2 0,26 0, ,25 0,25 0, ,15 0,22 0, ,21 0,2 0, ,42 0,41 0, ,34 0,5 0,64

173 173 Продолжение таблицы приложения Б ,35 0,46 0, ,56 0,8 0, ,61 0,76 0,95 Диаметр рельефа у пуансона 2 мм ,05 0,07 0, ,24 0,3 0, ,3 0,32 0,39

174 174 Продолжение таблицы приложения Б ,1 0,17 0, ,36 0,38 0, ,34 0,4 0, ,43 0,51 0, ,62 0,74 0, ,6 0,85 0,74

175 175 Приложение В (Обязательное) Высота восстановленных волокон через 24 часа Высота рельефа Изображение образца после после 24 часа как нанесли Анализ образца нанесения воды воду через 24 часа 1.1 0,08 Диаметр рельефа у пуансона 3,5 мм. Оттиск слабо выражен на поверхности Оттиск фактически отсутствует ,02 Прослеживаются очертания рисунка пуансона 2.1 0,17 Оттиск видно на поверхности. Волокна восстановились не полностью ,09 Выпуклый рисунок не на всей поверхности. Волокна восстановились частично.

176 Продолжение таблицы приложения В ,16 Оттиск прослеживается на поверхности. Рельеф получился не четким ,42 Волокна восстановились не равномерно. Рельефный рисунок видно на поверхности , ,29 Волокно восстановились не полностью. Оттиск прослеживается на поверхности Волокна восстановились частично. Рельеф рисунка не равномерный, не четкий , ,65 Оттиск более ровный, четко прослеживается на поверхности. Волокна восстановились не полностью. Рельеф рисунка четкий. Волокна не равномерно восстановились ,43 Оттиск видно на поверхности, но он не четкий. Волокна восстановились не полностью.

177 Продолжение таблицы приложения В ,73 Четко выражен рельеф рисунка на поверхности. Волокна на некоторых участках восстановились частично , ,89 Ярко выражен рельеф оттиска. Присутствуют вырывы вокруг рисунка. На некоторых участках произошло перерезание волокон. Четкий рельефный рисунок. Волокна не равномерно восстановились. Диаметр рельефа у пуансона 5 мм Прослеживается мнимый рисунок на поверхности ,03 Видны очертания рисунка. Волокна частично, не полностью восстановились ,05 Оттиск прослеживается на поверхности слабо. Волокна восстановились не полностью.

178 Продолжение таблицы приложения В ,08 Рисунок видно на поверхности. Волокна восстановились частично ,31 Рельеф оттиска прослеживается. Волокна восстановились не равномерно ,16 Оттиск на поверхности видно. Волокна восстановились частично и не полностью ,23 Оттиск прослеживается на поверхности. Волокна не равномерно восстановились ,33 Оттиск видно на поверхности. Волокна восстановились не равномерно ,25 Рельефный рисунок не четкий. Волокна восстановились не полностью и частично.

179 Продолжение таблицы приложения В ,27 Оттиск слабо прослеживается на поверхности. Волокна восстановились не равномерно ,54 Оттиск получился размытым. Частичное восстановление волокон ,56 Оттиск не четкий. Волокна восстановились не равномерно, частично , ,82 Очертания рельефа более четкое. Волокна восстановились не равномерно на поверхности. Четко прослеживается рельефный рисунок на поверхности. Волокна восстановились равномерно. На некоторых участках наблюдаются вырывы ,81 Четкий, ровный оттиск. Волокна восстановились равномерно. Присутствуют небольшие вырывы.

180 180 Продолжение таблицы приложения В Диаметр рельефа у пуансона 2 мм ,08 Рисунок слабо прослеживается на поверхности. Волокна незначительно восстановились ,35 Рисунок слабо прослеживается на поверхности. Очертания рисунка четко видно. Волокна восстановились не полностью ,36 Рисунок слабо прослеживается на поверхности. Волокна восстановились не равномерно на поверхности ,15 Оттиск слабо выражен на поверхности. Волокна не восстановились ,43 Прослеживаются очертания рисунка пуансона. Волокна восстановились частично ,36 Оттиск слабо прослеживается на поверхности. Волокна восстановились не полностью.

181 Продолжение таблицы приложения В ,53 Рисунок видно на поверхности. Волокна восстановились частично ,76 Видно четкие линии оттиска. Волокна восстановились не равномерно на поверхности ,77 Рисунок прослеживается на поверхности. Волокна восстановились частично.

182 182 Приложение Г (Обязательное) Таблица 1 Основные параметры в ходе технологического процесса Глубина отпечатка Время Глубина Толщина перед Порода пуансона выдержки, прессования, фрезерованием, образца древесины после мин. мм. мм. прессования, мм. Радиус рельефа у пуансона 5 мм. Толщина заготовки после фрезерования, мм. Изображение образца после прессования 1 Дуб 4 2,5 1,21 23,1 22,6 2 Бук 4 2,5 1,16 24,9 23,5

183 183 Продолжение таблицы 1 приложения Г 3 Осина 4 2,5 0,33 30,9 28,3 4 Берёза 4 2,5 0,82 29,2 28,3 5 Груша 4 2,5 1,6 18,7 17,8 6 Липа 4 2,5 1,64 16,3 15,6 7 Ясень 4 2,5 1,75 28,2 26,9

184 184 Таблица 2 Восстановление волокон после нанесения водного раствора Высота восстановленных волокон после Изображение образца Порода нанесения воды через: после 24 часов как обр. древесины 10 5 минут 60 минут 24 часа нанесли воду минут Радиус рельефа у пуансона 5 мм. 1 Дуб Бук 0,35 0,54 0,65 0,57 Анализ Волокна не восстановились, рельефа на поверхности нет, узор получился вогнутым Четко прослеживается рельеф, волокна восстановились равномерно 3 Осина 0,11 0,15 0,21 0,21 Волокна восстановились слабо, рельефа фактически нет на поверхности

185 185 Продолжение таблицы 2 приложения 4Г 4 Берёза 0,38 0,43 0,3 0,2 5 Груша 0,56 0,61 0,73 0,73 6 Липа 0,38 0,48 0,54 0,49 7 Ясень 0,19 0,25 0,45 0,35 Волокна восстановились частично, рельефный оттиск слабо видно на поверхности Отчетливо прослеживается рельеф, волокна восстановились равномерно Волокна восстановились не полностью, рельеф получился не четким Волокна восстановились не равномерно, рельефный рисунок видно на поверхности

186 186 Приложение Д

187 187

188 188

189 189

190 190

191 191

192 192

193 193

194 194

195 195

УДК Кирилина А.В., Ветошкин Ю.И. (УГЛТУ, г. Екатеринбург, РФ)

УДК Кирилина А.В., Ветошкин Ю.И. (УГЛТУ, г. Екатеринбург, РФ) УДК 684.4.53 Кирилина А.В., Ветошкин Ю.И. (УГЛТУ, г. Екатеринбург, РФ) 25zav@mail.ru; uivetoshkin@mail.ru РАЗЛИЧИЕ И ОСОБЕННОСТИ ГОРЯЧЕГО И ХОЛОДНОГО ТИСНЕНИЯ ДРЕВЕСИНЫ Тиснение это формирование рельефного

Подробнее

Электронный архив УГЛТУ

Электронный архив УГЛТУ Система сертификации и знак соответствия Система D Система Е Система F Применение Данная система, в отличие от предыдущих, является обязательной и распространяется на продукцию строительного профиля, на

Подробнее

Рассмотрим стержень упруго растянутый центрально приложенными сосредоточенными

Рассмотрим стержень упруго растянутый центрально приложенными сосредоточенными Растяжение (сжатие) элементов конструкций. Определение внутренних усилий, напряжений, деформаций (продольных и поперечных). Коэффициент поперечных деформаций (коэффициент Пуассона). Гипотеза Бернулли и

Подробнее

Лабораторная работа 2 ВЛИЯНИЕ СТРОЕНИЯ И ВЛАЖНОСТИ ДРЕВЕСИНЫ НА ЕЕ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА Вопросы допуска к выполнению лабораторной работы 1.

Лабораторная работа 2 ВЛИЯНИЕ СТРОЕНИЯ И ВЛАЖНОСТИ ДРЕВЕСИНЫ НА ЕЕ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА Вопросы допуска к выполнению лабораторной работы 1. Лабораторная работа 2 ВЛИЯНИЕ СТРОЕНИЯ И ВЛАЖНОСТИ ДРЕВЕСИНЫ НА ЕЕ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА Вопросы допуска к выполнению лабораторной работы 1. К какому классу строительных материалов относится древесина?

Подробнее

Васильев М.В. Национальная академия природоохранного и курортного строительства. Численное моделирование каркасно-каменных панелей

Васильев М.В. Национальная академия природоохранного и курортного строительства. Численное моделирование каркасно-каменных панелей Раздел 2. Строительные конструкции, здания и сооружения 57 УДК 624.04:681.3 Васильев М.В. Национальная академия природоохранного и курортного строительства Численное моделирование каркасно-каменных панелей

Подробнее

Определение модуля Юнга древесины при колебаниях балки

Определение модуля Юнга древесины при колебаниях балки МИНОБРНАУКИ РОССИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Ухтинский государственный технический университет» (УГТУ) 7 Определение модуля

Подробнее

дов деформаций может быть сведено к двум основным: растяжение (или сжатие) и сдвиг.

дов деформаций может быть сведено к двум основным: растяжение (или сжатие) и сдвиг. Лекция 16 Силы упругости. Упругие свойства твердых тел. Закон Гука для разных деформаций. Модули упругости, коэффициент Пуассона. Диаграмма напряжений. Упругий гистерезис. Потенциальная энергия упругой

Подробнее

Кроме деформации растяжения или сжатия (см. лекцию 3) материал нагруженного элемента конструкции может испытывать деформацию сдвига.

Кроме деформации растяжения или сжатия (см. лекцию 3) материал нагруженного элемента конструкции может испытывать деформацию сдвига. Сдвиг элементов конструкций Определение внутренних усилий напряжений и деформаций при сдвиге Понятие о чистом сдвиге Закон Гука для сдвига Удельная потенциальная энергия деформации при чистом сдвиге Расчеты

Подробнее

Министерство образования и науки Российской Федерации

Министерство образования и науки Российской Федерации Министерство образования и науки Российской Федерации Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана»

Подробнее

ЛЕКЦИЯ Элементы, подверженные действию осевой силы с изгибом Растянуто-изгибаемые и внецентреннорастянутые

ЛЕКЦИЯ Элементы, подверженные действию осевой силы с изгибом Растянуто-изгибаемые и внецентреннорастянутые ЛЕКЦИЯ 4 3.4. Элементы, подверженные действию осевой силы с изгибом 3.4.1. Растянуто-изгибаемые и внецентренно-растянутые элементы Растянуто-изгибаемые и внецентренно-растянутые элементы работают одновременно

Подробнее

Лекция 8. Конструкционная прочность материалов. Особенности деформации поликристаллических тел. Наклеп, возврат и рекристаллизация

Лекция 8. Конструкционная прочность материалов. Особенности деформации поликристаллических тел. Наклеп, возврат и рекристаллизация Лекция 8 http://www.supermetalloved.narod.ru Конструкционная прочность материалов. Особенности деформации поликристаллических тел. Наклеп, возврат и рекристаллизация 1. Конструкционная прочность материалов

Подробнее

Тема 1. Разрушение с точки зрения термофлуктуационной теории

Тема 1. Разрушение с точки зрения термофлуктуационной теории Цель дисциплины ФОРМИРОВАНИЕ ЗНАНИЙ ПО ПРОБЛЕМАМ МЕХАНИКИ ПРОЧНОСТИ И РАЗРУШЕНИЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ, ОЗНАКОМЛЕНИЕ С ПРИНЦИПАМИ УПРАВЛЕНИЯ СОПРОТИВЛЕНИЕМ РАЗРУШЕНИЮ С ПОЗИЦИЙ СТРУКТУРНОГО

Подробнее

Итоговый тест, Прикладная механика (сопромат) (2579) 9. (70c.) Под прочностью элемента конструкции понимается (несколько ответов) 1)

Итоговый тест, Прикладная механика (сопромат) (2579) 9. (70c.) Под прочностью элемента конструкции понимается (несколько ответов) 1) Итоговый тест, Прикладная механика (сопромат) (2579) 9. (70c.) Под прочностью элемента конструкции понимается 1) сопротивление 2) внешнему воздействию 3) вплоть до 4) возникновения больших деформаций 5)

Подробнее

ОСНОВЫ ТЕОРИИ СОПРОТИВЛЕНИЯ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ. ПРОСТЕЙШИЕ СЛУЧАИ НАГРУЖЕНИЯ

ОСНОВЫ ТЕОРИИ СОПРОТИВЛЕНИЯ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ. ПРОСТЕЙШИЕ СЛУЧАИ НАГРУЖЕНИЯ Глава 4 ОСНОВЫ ТЕОРИИ СОПРОТИВЛЕНИЯ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ. ПРОСТЕЙШИЕ СЛУЧАИ НАГРУЖЕНИЯ Как уже говорилось выше, железобетон это анизотропный материал сложной структуры, характеризующийся нелинейной

Подробнее

Механические свойства и механические характеристики материалов

Механические свойства и механические характеристики материалов 1. Механические свойства и механические характеристики материалов На диаграмме напряжений пределу прочности материала соответствует точка ОТВЕТ: 1) B; 2) D; 3) E; 4) A. 2. Максимальное напряжение в детали

Подробнее

ART AND DECORATIVE TYPE OF FINISHING OF DETAILS FROM WOOD OF DECIDUOUS BREEDS BY THE STAMPING METHOD

ART AND DECORATIVE TYPE OF FINISHING OF DETAILS FROM WOOD OF DECIDUOUS BREEDS BY THE STAMPING METHOD УДК 684.4.053 ХУДОЖЕСТВЕННО-ДЕКОРАТИВНЫЙ ВИД ОТДЕЛКИ ДЕТАЛЕЙ ИЗ ДРЕВЕСИНЫ ЛИСТВЕННЫХ ПОРОД МЕТОДОМ ТИСНЕНИЯ Кирилина А.В. 1, Ветошкин Ю.И. 1 1 УГЛТУ «Уральский Государственный Лесотехнический Университет»,

Подробнее

Радченко А.В. 1, Радченко П.А. 2

Радченко А.В. 1, Радченко П.А. 2 Влияние ориентации механических свойств композиционных материалов на динамическое разрушение преград из них при высокоскоростном нагружении Радченко А.В. 1 Радченко П.А. 2 1 Томский государственный архитектурно-строительный

Подробнее

МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ (Национальный Исследовательский Университет) Кафедра Динамики и Прочности машин Имени Болотина В.В.

МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ (Национальный Исследовательский Университет) Кафедра Динамики и Прочности машин Имени Болотина В.В. МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ (Национальный Исследовательский Университет) Кафедра Динамики и Прочности машин Имени Болотина В.В. Задача 2 Студент: Еремин Л.И. Группа: С-06-09 Преподаватель: Позняк

Подробнее

Лекция 8 Влияние различных факторов на силы резания и качество обработки

Лекция 8 Влияние различных факторов на силы резания и качество обработки Лекция 8 Влияние различных факторов на силы резания и качество обработки 1. Факторы процесса резания древесины В процессе резания древесины участвуют три объекта: заготовка, режущий инструмент и станок.

Подробнее

Цель сообщения - моделирование и исследование наиболее общих фундаментальных свойств систем твердое покрытие на податливом основании

Цель сообщения - моделирование и исследование наиболее общих фундаментальных свойств систем твердое покрытие на податливом основании Структурно- механические аспекты деформации полимеров с тонким твердым покрытием Материалы доклада профессора Волынского А.Л. E-mail: Volynskii@mail.ru 939-55-09 Цель сообщения - моделирование и исследование

Подробнее

Определение модуля Юнга древесины при статическом изгибе

Определение модуля Юнга древесины при статическом изгибе МИНОБРНАУКИ РОССИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Ухтинский государственный технический университет» (УГТУ) 6 Определение модуля

Подробнее

Министерство образования и науки Российской Федерации

Министерство образования и науки Российской Федерации Министерство образования и науки Российской Федерации Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана»

Подробнее

Лекция 6. Нагрузки, напряжения и деформации. Механические свойства.

Лекция 6. Нагрузки, напряжения и деформации. Механические свойства. Лекция 6 http://www.supermetalloved.narod.ru Нагрузки, напряжения и деформации. Механические свойства. 1. Физическая природа деформации металлов. 2. Природа пластической деформации. 3. Дислокационный механизм

Подробнее

3. СОПРОТИВЛЕНИЕ МАТЕРИАЛОВ Осевое растяжение-сжатие.

3. СОПРОТИВЛЕНИЕ МАТЕРИАЛОВ Осевое растяжение-сжатие. 3. СОПРОТИВЛЕНИЕ МАТЕРИАЛОВ 3.2. Осевое растяжение-сжатие. Растяжением или сжатием называют такой вид деформации бруса (стержня), при котором в его поперечных сечениях возникает только один внутренний

Подробнее

УДК Расчетное определение глубины и степени упрочнения деталей из жаропрочных материалов при несвободном точении

УДК Расчетное определение глубины и степени упрочнения деталей из жаропрочных материалов при несвободном точении УДК 6.9 Расчетное определение глубины и степени упрочнения деталей из жаропрочных материалов при несвободном точении Михайлов С. В., Данилов С. Н., Михайлов А. С. (Костромской государственный технологический

Подробнее

Рис. 1. Схема напряженно-деформированного состояния трубчатой заготовке при раздаче. а без подпора; б с подпором

Рис. 1. Схема напряженно-деформированного состояния трубчатой заготовке при раздаче. а без подпора; б с подпором РАЗДАЧА ТРУБЧАТОЙ ЗАГОТОВКИ С ОСЕВЫМ ПОДПОРОМ С ЦЕЛЬЮ УВЕЛИЧЕНИЯ ПРЕДЕЛЬНОГО ФОРМОИЗМЕНЕНИЯ Койдан И.М. МГТУ им. Н.Э.Баумана Кафедра "Технологии обработки металлов давлением" Научный руководитель: к.т.н.,

Подробнее

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ СУШКИ ПИЛОМАТЕРИАЛОВ НЕКОТОРЫХ ПОРОД ДРЕВЕСИНЫ

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ СУШКИ ПИЛОМАТЕРИАЛОВ НЕКОТОРЫХ ПОРОД ДРЕВЕСИНЫ Комиссаров А.П., Савина В.В., Самаркин Е.Р., Синегубова Е.С. ( УГЛТУ, г. Екатеринбург, РФ) vik_savina@bk.ru ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ СУШКИ ПИЛОМАТЕРИАЛОВ НЕКОТОРЫХ ПОРОД ДРЕВЕСИНЫ (IMPROVING THE EFFICIENCY

Подробнее

Устойчивое и неустойчивое упругое равновесие. Критическая сила. Критическое напряжение. Гибкость стержня

Устойчивое и неустойчивое упругое равновесие. Критическая сила. Критическое напряжение. Гибкость стержня Устойчивое и неустойчивое упругое равновесие. Критическая сила. Критическое напряжение. Гибкость стержня 1.Критическое напряжение в сжатом стержне большой гибкости определяется по формуле ОТВЕТ: 1) 2)

Подробнее

В.Ф. ДЕМЕНКО МЕХАНИКА МАТЕРИАЛОВ И КОНСТРУКЦИЙ

В.Ф. ДЕМЕНКО МЕХАНИКА МАТЕРИАЛОВ И КОНСТРУКЦИЙ В.Ф. ДЕМЕНКО МЕХАНИКА МАТЕРИАЛОВ И КОНСТРУКЦИЙ 2013 1 ЛЕКЦИЯ 10 Опытное изучение механических свойств материалов в целях оценки прочности инженерных конструкций Основная цель получить предельные для испытуемого

Подробнее

Расчет элементов стальных конструкций.

Расчет элементов стальных конструкций. Расчет элементов стальных конструкций. План. 1. Расчет элементов металлических конструкций по предельным состояниям. 2. Нормативные и расчетные сопротивления стали 3. Расчет элементов металлических конструкций

Подробнее

СПИСОК ЭКЗАМЕНАЦИОННЫХ ВОПРОСОВ ПО «СОПРОТИВЛЕНИЮ МАТЕРИАЛОВ» 1) ДЛЯ СТУДЕНТОВ СПЕЦИАЛЬНОСТИ ПТМ

СПИСОК ЭКЗАМЕНАЦИОННЫХ ВОПРОСОВ ПО «СОПРОТИВЛЕНИЮ МАТЕРИАЛОВ» 1) ДЛЯ СТУДЕНТОВ СПЕЦИАЛЬНОСТИ ПТМ СПИСОК ЭКЗАМЕНАЦИОННЫХ ВОПРОСОВ ПО «СОПРОТИВЛЕНИЮ МАТЕРИАЛОВ» (часть 1) ДЛЯ СТУДЕНТОВ СПЕЦИАЛЬНОСТИ ПТМ 2014-2015 уч. год 1. Какие допущения о свойствах материалов приняты в курсе "Сопротивление материалов

Подробнее

7.8. Упругие силы. Закон Гука

7.8. Упругие силы. Закон Гука 78 Упругие силы Закон Гука Все твердые тела в результате внешнего механического воздействия в той или иной мере изменяют свою форму, так как под действием внешних сил в этих телах изменяется расположение

Подробнее

ГОСТ Государственный стандарт. Союза ССР ПЛАСТМАССЫ МЕТОД ИСПЫТАНИЯ НА РАСТЯЖЕНИЕ ГОСТ (СТ СЭВ ) Издание официальное

ГОСТ Государственный стандарт. Союза ССР ПЛАСТМАССЫ МЕТОД ИСПЫТАНИЯ НА РАСТЯЖЕНИЕ ГОСТ (СТ СЭВ ) Издание официальное ГОСТ 11262-80 Государственный стандарт Союза ССР ПЛАСТМАССЫ МЕТОД ИСПЫТАНИЯ НА РАСТЯЖЕНИЕ ГОСТ 11262-80 (СТ СЭВ 1199-78) Издание официальное Переиздание (ноябрь 1986 г.) с Изменением 1, утвержденным в

Подробнее

(шифр и наименование направления)

(шифр и наименование направления) Дисциплина Направление Сопротивление материалов 270800 - Строительство (шифр и наименование направления) Специальность 270800 62 00 01 Промышленное и гражданское строительство 270800 62 00 03 Городское

Подробнее

Контрольные вопросы по сопротивлению материалов

Контрольные вопросы по сопротивлению материалов Контрольные вопросы по сопротивлению материалов 1. Основные положения 2. Каковы основные гипотезы, допущения и предпосылки положены в основу науки о сопротивлении материалов? 3. Какие основные задачи решает

Подробнее

3.2. Пластическая деформация и деформационное упрочнение

3.2. Пластическая деформация и деформационное упрочнение 3.2. Пластическая деформация и деформационное упрочнение Пластическая деформация является результатом необратимых смещений атомов. В процессе пластической деформации играют роль только касательные (тангенциальные)

Подробнее

ЗАКОН ГУКА ЦЕЛЬ РАБОТЫ ЗАДАЧИ ВВЕДЕНИЕ

ЗАКОН ГУКА ЦЕЛЬ РАБОТЫ ЗАДАЧИ ВВЕДЕНИЕ ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 1.17 ЗАКОН ГУКА ЦЕЛЬ РАБОТЫ Экспериментально проверить справедливость закона Гука для упругих материалов различных видов. ЗАДАЧИ 1. Измерить удлинения l пружины 1 и пружины 2 в зависимости

Подробнее

d где ρ плотность древесины; d истинная плотность древесного вещества. Пористость древесины колеблется в пределах от 50 до 80 %.

d где ρ плотность древесины; d истинная плотность древесного вещества. Пористость древесины колеблется в пределах от 50 до 80 %. 8. Физические и физико-химические свойства древесины 8.1. Гетерокапиллярная структура Древесина представляет собой гетерокапиллярную систему. Капиллярные пространства бывают первого и второго порядка.

Подробнее

4.1. Механическое разрушение твердых тел

4.1. Механическое разрушение твердых тел 4.1. Механическое разрушение твердых тел Наиболее типичными видами разрушения материалов, оборудования, машин и приборов являются механическое разрушение, износ, и коррозия. Эти виды разрушения охватывают

Подробнее

Оглавление Введение... 3

Оглавление Введение... 3 Оглавление Введение... 3 Глава 1. Основные предпосылки, понятия и определения, используемые в курсе сопротивления материалов - механике материалов и конструкций... 4 1.1. Модель материала. Основные гипотезы

Подробнее

7. СОДЕРЖАНИЕ ТЕСТОВЫХ ЗАДАНИЙ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ «ПРИКЛАДНАЯ МЕХАНИКА» (СОПРОТИВЛЕНИЕ МАТЕРИАЛОВ) Вопрос Ответ Правильный

7. СОДЕРЖАНИЕ ТЕСТОВЫХ ЗАДАНИЙ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ «ПРИКЛАДНАЯ МЕХАНИКА» (СОПРОТИВЛЕНИЕ МАТЕРИАЛОВ) Вопрос Ответ Правильный . Прочность это. Жесткость это. Устойчивость это 4. К допущениям о свойствах материала элементов конструкций не относится 5. Пластина это способность материала сопротивляться действию нагрузок, не разрушаясь

Подробнее

t. (1) Согласно нелинейной теории наследственности данную зависимость можно представить в следующем виде:

t. (1) Согласно нелинейной теории наследственности данную зависимость можно представить в следующем виде: 6. Скуднов В.А. Предельные пластические деформации металлов. - М.: Металлургия, 1989. - 176 с. 7. Челышев Н.А., Люц В.Я., Червов Г.А. Показатель напряженного состояния и параметр Надаи-Лоде. //Известия

Подробнее

Вестник научно-технического развития 5 (93), 2015 г.

Вестник научно-технического развития  5 (93), 2015 г. УДК 61.539.43.1.4 Вестник научно-технического развития www.vntr.ru 5 (93), 15 г. ПРОБЛЕМЫ МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ В МЕХАНИКЕ ДЕФОРМИРОВАНИЯ И РАЗРУШЕНИЯ НА СТАДИИ ОБРАЗОВАНИЯ ТРЕЩИН. Часть 7. Накопление повреждений

Подробнее

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ КАЗАНСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНАЯ АКАДЕМИЯ. Кафедра физики

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ КАЗАНСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНАЯ АКАДЕМИЯ. Кафедра физики МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ КАЗАНСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНАЯ АКАДЕМИЯ Кафедра физики МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ЛАБОРАТОРНЫМ РАБОТАМ ПО ФИЗИКЕ для студентов специальностей

Подробнее

В.В. Воронько, д-р техн. наук Я.С. Жовноватюк

В.В. Воронько, д-р техн. наук Я.С. Жовноватюк 56 УДК 621.7.044 В.В. Воронько, д-р техн. наук Я.С. Жовноватюк ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ТОЧНОСТИ ОТВЕРСТИЙ, ПЕРФОРИРУЕМЫХ В ЛИСТОВЫХ ДЕТАЛЯХ АВИАЦИОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ СПОСОБОМ ЭЛЕКТРОГИДРАВЛИЧЕСКОЙ

Подробнее

Лекция 3. Механические свойства строительных материалов

Лекция 3. Механические свойства строительных материалов Лекция 3 Механические свойства строительных материалов Механические свойства характеризуют способность строительных материалов сопротивляться разрушению и деформированию под действием внешних сил. Основные

Подробнее

éòó ÂÌÌÓÒÚË apple Ò ÂÚ ÒÚ Î Ì ı ÍÓÌÒÚappleÛ͈ËÈ ËÁ ÚÓÌÍÓÒÚÂÌÌ ı ÌÛÚ ı ÔappleÓÙËÎÂÈ

éòó ÂÌÌÓÒÚË apple Ò ÂÚ ÒÚ Î Ì ı ÍÓÌÒÚappleÛ͈ËÈ ËÁ ÚÓÌÍÓÒÚÂÌÌ ı ÌÛÚ ı ÔappleÓÙËÎÂÈ 2 МОНТАЖНЫЕ И СПЕЦИАЛЬНЫЕ РАБОТЫ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ 3 '08 Наука производству éòó ÂÌÌÓÒÚË apple Ò ÂÚ ÒÚ Î Ì ı ÍÓÌÒÚappleÛ͈ËÈ ËÁ ÚÓÌÍÓÒÚÂÌÌ ı ÌÛÚ ı ÔappleÓÙËÎÂÈ Э.Л. АЙРУМЯН, канд. техн. наук (ЗАО «ЦНИИПСК

Подробнее

ОГНЕСТОЙКОСТЬ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ

ОГНЕСТОЙКОСТЬ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ»

Подробнее

Федеральное агентство по образованию. Томский государственный архитектурно-строительный университет СОПРОТИВЛЕНИЕ МАТЕРИАЛОВ ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 7

Федеральное агентство по образованию. Томский государственный архитектурно-строительный университет СОПРОТИВЛЕНИЕ МАТЕРИАЛОВ ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 7 Федеральное агентство по образованию Томский государственный архитектурно-строительный университет СОПРОТИВЛЕНИЕ МАТЕРИАЛОВ ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 7 «Испытание деревянной балки на изгиб» Методические указания

Подробнее

Аттестационное тестирование в сфере профессионального образования

Аттестационное тестирование в сфере профессионального образования Page 1 of 15 Аттестационное тестирование в сфере профессионального образования Специальность: 170105.65 Взрыватели и системы управления средствами поражения Дисциплина: Механика (Сопротивление материалов)

Подробнее

Основные понятия сопромата

Основные понятия сопромата Основные понятия сопромата Прикладная наука об инженерных методах расчёта на прочность, жесткость и устойчивость деталей машин и конструкций, называется сопротивлением материалов. Деталь или конструкция

Подробнее

Л.4 Прочность, жесткость, устойчивость. Силовые нагрузки элементов

Л.4 Прочность, жесткость, устойчивость. Силовые нагрузки элементов Л. Прочность, жесткость, устойчивость. Силовые нагрузки элементов Под прочностью понимают способность конструкции, ее частей и деталей выдерживать определенную нагрузку без разрушений. Под жесткостью подразумевают

Подробнее

Механические свойства при растяжении и сжатии. для холоднодеформированной арматуры. Так, в

Механические свойства при растяжении и сжатии. для холоднодеформированной арматуры. Так, в Механические свойства при растяжении и сжатии холоднодеформированной арматуры класса В500С Авторы: Тихонов И.Н., Гуменюк В.С. кандидаты технических наук, НИИЖБ им. А.А.Гвоздева, Казарян В.А. инженер, ОАО

Подробнее

Лекция Продольно поперечный изгиб Концентрация напряжений Продольно поперечный изгиб.

Лекция Продольно поперечный изгиб Концентрация напряжений Продольно поперечный изгиб. Лекция 3 3 Продольно поперечный изгиб 3 Концентрация напряжений 3 Продольно поперечный изгиб Рассмотрим случай одновременного действия на стержень, например с шарнирно закрепленными концами, осевой сжимающей

Подробнее

2 Нормативные ссылки

2 Нормативные ссылки Настоящий стандарт распространяется на древесные плиты, изготовленные методом горячего прессования древесной стружки, ориентированной горизонтально в пласти плиты, смешанной со связующим (далее - плиты),

Подробнее

Министерство образования и науки Российской Федерации

Министерство образования и науки Российской Федерации Министерство образования и науки Российской Федерации Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана»

Подробнее

Лабораторная работа 1 МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МЕТАЛЛОВ

Лабораторная работа 1 МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МЕТАЛЛОВ Лабораторная работа 1 МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСВА МЕАЛЛОВ Цель работы: 1. Ознакомиться с оборудованием и методикой определения твердости и показателей механических свойств при испытании на растяжение. 2. Установить

Подробнее

«ИЗУЧЕНИЕ УПРУГИХ СВОЙСТВ МАТЕРИАЛОВ»

«ИЗУЧЕНИЕ УПРУГИХ СВОЙСТВ МАТЕРИАЛОВ» Лабораторная работа «ИЗУЧЕНИЕ УПРУГИХ СВОЙСТВ МАТЕРИАЛОВ» Цель работы: Определение модуля упругости материалов. Принадлежности: Установка для изучения упругих свойств материалов, образцы, линейка, микрометр,

Подробнее

Расчет проводится на соответствие конструкции требованиям по обеспечению работоспособности при воздействии внешних факторов.

Расчет проводится на соответствие конструкции требованиям по обеспечению работоспособности при воздействии внешних факторов. 1. Содержание 1. Введение... 3 2. Исходная информация и постановка задач... 4 3. Задачи расчетных исследований... 4 4. Нагрузки и воздействия. Основные расчетные положения... 5 4.1. Виды нагрузок на конструкцию

Подробнее

ОТЗЫВ ОФРЩИАЛЬНОГО ОППОНЕНТА Мезенцева Максима Олеговича

ОТЗЫВ ОФРЩИАЛЬНОГО ОППОНЕНТА Мезенцева Максима Олеговича Название организации: ОАО «ОДК-Газовые турбины» Почтовый адрес и индексом 152914, Россия, г. Рыбинск, ул. Толбухина, дом 16. Телефон: 8 -(4855) -29 39 04; 8-915-962-26-13. e-mail: maksim.mezentcev@gmail.com

Подробнее

Г О С У Д А Р С Т В Е Н Н Ы Й С Т А Н Д А Р Т С О Ю З А С С Р ДРЕВЕСИНА МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРЕДЕЛА ПРОЧНОСТИ ПРИ СТАТИЧЕСКОМ ИЗГИБЕ

Г О С У Д А Р С Т В Е Н Н Ы Й С Т А Н Д А Р Т С О Ю З А С С Р ДРЕВЕСИНА МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРЕДЕЛА ПРОЧНОСТИ ПРИ СТАТИЧЕСКОМ ИЗГИБЕ Г О С У Д А Р С Т В Е Н Н Ы Й С Т А Н Д А Р Т С О Ю З А С С Р ДРЕВЕСИНА МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРЕДЕЛА ПРОЧНОСТИ ПРИ СТАТИЧЕСКОМ ИЗГИБЕ ГОСТ 16483.3-84 (СТ СЭВ 390-76) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО СТАНДАРТАМ

Подробнее

3. СОПРОТИВЛЕНИЕ МАТЕРИАЛОВ

3. СОПРОТИВЛЕНИЕ МАТЕРИАЛОВ 3. СОПРОТИВЛЕНИЕ МАТЕРИАЛОВ 3.1. Сопротивление материалов. Задачи и определения. Сопротивление материалов - наука о прочности, жесткости и устойчивости элементов инженерных конструкций. Первая задача сопротивления

Подробнее

ОЦЕНКА ОПАСНОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИИ ГАЗОПРОВОДА СРЕДНЯЯ АЗИЯ-ЦЕНТР С ПОВЕРХНОСТНЫМИ ДЕФЕКТАМИ ЭЛЛИПТИЧЕСКОГО ТИПА МЕТОДОМ КОНЕЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

ОЦЕНКА ОПАСНОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИИ ГАЗОПРОВОДА СРЕДНЯЯ АЗИЯ-ЦЕНТР С ПОВЕРХНОСТНЫМИ ДЕФЕКТАМИ ЭЛЛИПТИЧЕСКОГО ТИПА МЕТОДОМ КОНЕЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ОЦЕНКА ОПАСНОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИИ ГАЗОПРОВОДА СРЕДНЯЯ АЗИЯ-ЦЕНТР С ПОВЕРХНОСТНЫМИ ДЕФЕКТАМИ ЭЛЛИПТИЧЕСКОГО ТИПА МЕТОДОМ КОНЕЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ Климов П.В. АО «Интергаз Центральная Азия», г. Астана Бердин Н.К.

Подробнее

ОЦЕНКА УПЛОТНЕНИЯ ГРУНТА ПОД СЛЕДОМ КОЛЕСА ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА

ОЦЕНКА УПЛОТНЕНИЯ ГРУНТА ПОД СЛЕДОМ КОЛЕСА ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА УДК 64.38..678.063 ОЦЕНКА УПЛОТНЕНИЯ ГРУНТА ПОД СЛЕДОМ КОЛЕСА ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА Довжик М.Я., к.т.н., доцент, Татьянченко Б.Я., к.т.н., доцент, Соларёв А.А., аспирант Сумской национальный аграрный

Подробнее

ОТЗЫВ ОФИЦИАЛЬНОГО ОППОНЕНТА

ОТЗЫВ ОФИЦИАЛЬНОГО ОППОНЕНТА ОТЗЫВ ОФИЦИАЛЬНОГО ОППОНЕНТА на диссертацию Перминова Дмитрия Андреевича «Повышение несущей способности узлов рамных каркасов с колоннами коробчатого сечения», представленную на соискание ученой степени

Подробнее

Лабораторная работа Изучение деформации растяжения.

Лабораторная работа Изучение деформации растяжения. Лабораторная работа Изучение деформации растяжения. Цель: Приборы и оборудование: прибор для изучения деформации растяжения; индикатор часового типа 0-10 мм; микрометр; линейка измерительная; стальная

Подробнее

Определение предела прочности древесины при статическом изгибе

Определение предела прочности древесины при статическом изгибе МИНОБРНАУКИ РОССИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Ухтинский государственный технический университет» (УГТУ) 4 Определение предела

Подробнее

ТЕСТЫ ПО СОПРОТИВЛЕНИЮ МАТЕРИАЛОВ

ТЕСТЫ ПО СОПРОТИВЛЕНИЮ МАТЕРИАЛОВ ТЕСТЫ ПО СОПРОТИВЛЕНИЮ МАТЕРИАЛОВ ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ, МЕТОД СЕЧЕНИЙ, НАПРЯЖЕНИЯ Вариант 1.1 1. Прямой брус нагружается внешней силой F. После снятия нагрузки его форма и размеры полностью восстанавливаются.

Подробнее

ОГЛАВЛЕНИЕ. Предисловие... 3 ЧАСТЬ ПЕРВАЯ

ОГЛАВЛЕНИЕ. Предисловие... 3 ЧАСТЬ ПЕРВАЯ ОГЛАВЛЕНИЕ Предисловие... 3 ЧАСТЬ ПЕРВАЯ Глава первая Растяжение и сжатие......6 1.1. Продольная сила...6 1.2. Нормальные напряжения, абсолютное удлинение и потенциальная энергия...8 1.3. Поперечная деформация

Подробнее

ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СНЕГА

ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СНЕГА Министерство образования и науки РФ федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования НИЖЕГОРОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ им. Р.Е.

Подробнее

В.Ф. ДЕМЕНКО МЕХАНИКА МАТЕРИАЛОВ И КОНСТРУКЦИЙ

В.Ф. ДЕМЕНКО МЕХАНИКА МАТЕРИАЛОВ И КОНСТРУКЦИЙ В.Ф. ДЕМЕНКО МЕХАНИКА МАТЕРИАЛОВ И КОНСТРУКЦИЙ 2013 1 ЛЕКЦИЯ 3 Основные положения механики материалов и конструкций науки о инженерных расчетах деформируемого твердого тела на прочность, жесткость и устойчивость

Подробнее

д.т.н., проф. А.Н. Чубинский, к.т.н., доц. А.А. Тамби, асп. А.А. Федяев

д.т.н., проф. А.Н. Чубинский, к.т.н., доц. А.А. Тамби, асп. А.А. Федяев д.т.н., проф. А.Н. Чубинский, к.т.н., доц. А.А. Тамби, асп. А.А. Федяев УДК 674.028.9 Ключевые слова: строение древесины, обработка поверхности, плотность контактных слоев, склеивание древесины Wood structure,

Подробнее

УДК Мирсалимов М. В. ЗАРОЖДЕНИЕ ТРЕЩИНЫ В ПОЛОСЕ ПЕРЕМЕННОЙ ТОЛЩИНЫ. (Тульский государственный университет)

УДК Мирсалимов М. В. ЗАРОЖДЕНИЕ ТРЕЩИНЫ В ПОЛОСЕ ПЕРЕМЕННОЙ ТОЛЩИНЫ. (Тульский государственный университет) ВЕСТНИК ЧГПУ им И Я ЯКОВЛЕВА МЕХАНИКА ПРЕДЕЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ 7 УДК 5975 Мирсалимов М В ЗАРОЖДЕНИЕ ТРЕЩИНЫ В ПОЛОСЕ ПЕРЕМЕННОЙ ТОЛЩИНЫ (Тульский государственный университет) Рассматривается задача механики

Подробнее

КОНСТРУКТИВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ДРЕВЕСИНЫ ПРИ СОЗДАНИИ РЕЛЬЕФНОГО УЗОРА НА ЕЕ ПОВЕРХНОСТИ

КОНСТРУКТИВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ДРЕВЕСИНЫ ПРИ СОЗДАНИИ РЕЛЬЕФНОГО УЗОРА НА ЕЕ ПОВЕРХНОСТИ УДК 684.4.053 КОНСТРУКТИВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ДРЕВЕСИНЫ ПРИ СОЗДАНИИ РЕЛЬЕФНОГО УЗОРА НА ЕЕ ПОВЕРХНОСТИ Кирилина А.В. 1, Ветошкин Ю.И. 1 1 УГЛТУ «Уральский Государственный Лесотехнический Университет», Екатеринбург,

Подробнее

Надежность строительных конструкций и оснований. Конструкции деревянные. Основные положения по расчету

Надежность строительных конструкций и оснований. Конструкции деревянные. Основные положения по расчету Надежность строительных конструкций и оснований. Конструкции деревянные. Основные положения по расчету СТАНДАРТ СЭВ СТ СЭВ 4868-84 СОВЕТ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ВЗАИМОПОМОЩИ Надежность строительных конструкций и

Подробнее

1. ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ ОСНОВЫ КУРСА «СОПРОТИВЛЕНИЕ МАТЕРИАЛОВ» 1.1. Основные определения сопротивления материалов

1. ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ ОСНОВЫ КУРСА «СОПРОТИВЛЕНИЕ МАТЕРИАЛОВ» 1.1. Основные определения сопротивления материалов Введение. Общие понятия и принципы дисциплины «Сопротивление материалов». Реальный объект и расчетная схема. Внешние силовые факторы (классификация). Определение внутренних усилий методом мысленных сечений.

Подробнее

Лекция 1 (2 ч) Исследование процесса деформации металла при лезвийной обработке. План. Библиографический список. 1. Введение

Лекция 1 (2 ч) Исследование процесса деформации металла при лезвийной обработке. План. Библиографический список. 1. Введение Лекция 1 (2 ч) Исследование процесса деформации металла при лезвийной обработке План 1. Введение 2. Материалы и методы исследования 3. Результаты и их обсуждение 4. Заключение Библиографический список

Подробнее

УДК Артюх Г.В. К ВОПРОСУ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ПУАССОНА

УДК Артюх Г.В. К ВОПРОСУ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ПУАССОНА УДК 620.178.6 Артюх Г.В. К ВОПРОСУ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ПУАССОНА Практика проектирования и эксплуатации машин различного назначения характеризуется широким применением новых конструкционных материалов

Подробнее

ПРИМЕНЕНИЕ СТРУКТУРОЗНАЧИМЫХ МОДЕЛЕЙ MSC.MARC: ОБРАЗОВАНИЕ ЗЕРЕН И ПОР В МАТЕРИАЛЕ ПРИ ГОРЯЧЕЙ ЭКСТРУЗИИ

ПРИМЕНЕНИЕ СТРУКТУРОЗНАЧИМЫХ МОДЕЛЕЙ MSC.MARC: ОБРАЗОВАНИЕ ЗЕРЕН И ПОР В МАТЕРИАЛЕ ПРИ ГОРЯЧЕЙ ЭКСТРУЗИИ ПРИМЕНЕНИЕ СТРУКТУРОЗНАЧИМЫХ МОДЕЛЕЙ MSC.MARC: ОБРАЗОВАНИЕ ЗЕРЕН И ПОР В МАТЕРИАЛЕ ПРИ ГОРЯЧЕЙ ЭКСТРУЗИИ А.И. Простомолотов, Н.А. Верезуб (ИПМех РАН), М.Г. Лаврентьев, В.Б. Освенский (ОАО «Гиредмет»),

Подробнее

ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ УГОЛЬНЫХ ЦЕЛИКОВ НА РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ НАПРЯЖЕННО- ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ УГЛЕПОРОДНОГО МАССИВА ПРИ ОТРАБОТКЕ СВИТЫ ПЛАСТОВ

ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ УГОЛЬНЫХ ЦЕЛИКОВ НА РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ НАПРЯЖЕННО- ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ УГЛЕПОРОДНОГО МАССИВА ПРИ ОТРАБОТКЕ СВИТЫ ПЛАСТОВ УДК 622.831.232 Л.Д. Павлова Л.Д. Павлова 2005 ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ УГОЛЬНЫХ ЦЕЛИКОВ НА РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ НАПРЯЖЕННО- ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ УГЛЕПОРОДНОГО МАССИВА ПРИ ОТРАБОТКЕ СВИТЫ ПЛАСТОВ Р азработка

Подробнее

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ 1 к практическому занятию по «Прикладной механике» для студентов II курса медико-биологического факультета.

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ 1 к практическому занятию по «Прикладной механике» для студентов II курса медико-биологического факультета. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ 1 ТЕМА Введение. Инструктаж по технике безопасности. Входной контроль. ВВЕДЕНИЕ В ПРАКТИЧЕСКИЕ ЗАНЯТИЯ ПО КУРСУ «ПРИКЛАДНАЯ МЕХЕНИКА». ИНСТРУКТАЖ ПО ПОЖАРО- И ЭЛЕКТРОБЕЗОПАСНОСТИ.

Подробнее

«УФИМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЯНОЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

«УФИМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЯНОЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «УФИМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЯНОЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» Кафедра физики УПРУГИЕ

Подробнее

Экзаменационный билет 3

Экзаменационный билет 3 Экзаменационный билет 1 1. Реальный объект и расчетная схема. Силы внешние и внутренние. Метод сечений. Основные виды нагружения бруса. 2. Понятие об усталостной прочности. Экзаменационный билет 2 1. Растяжение

Подробнее

Механические свойства при сжатии горячекатаной арматуры класса А400 после остаточной деформации растяжением

Механические свойства при сжатии горячекатаной арматуры класса А400 после остаточной деформации растяжением Механические свойства при сжатии горячекатаной арматуры класса А400 после остаточной деформации растяжением Авторы: Тихонов И.Н., Гуменюк В.С. кандидаты технических наук, НИИЖБ им. А.А.Гвоздева, Казарян

Подробнее

высокопрочный брус клееный из шпона (ЛВЛ)

высокопрочный брус клееный из шпона (ЛВЛ) высокопрочный брус клееный из шпона (ЛВЛ) Основные преимущества бруса клееного из шпона ULTRALAM Экологически чистый композитный материал на основе натуральной древесины, обладающий уникальными прочностными

Подробнее

Следующим шагом является отыскание x наиболее напряженного сечения. Для этого A

Следующим шагом является отыскание x наиболее напряженного сечения. Для этого A Лекция 05 Изгиб Проверка прочности балок Опыт показывает, что при нагружении призматического стержня с прямой осью силами и парами сил, расположенными в плоскости симметрии, наблюдаются деформации изгиба

Подробнее

КОНЕЧНО-ЭЛЕМЕНТНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПОВЕРХНОСТНОГО ПЛАСТИЧЕСКОГО ДЕФОРМИРОВАНИЯ МУЛЬТИРАДИУСНЫМ РОЛИКОМ

КОНЕЧНО-ЭЛЕМЕНТНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПОВЕРХНОСТНОГО ПЛАСТИЧЕСКОГО ДЕФОРМИРОВАНИЯ МУЛЬТИРАДИУСНЫМ РОЛИКОМ УДК 621.787.4 КОНЕЧНО-ЭЛЕМЕНТНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПОВЕРХНОСТНОГО ПЛАСТИЧЕСКОГО ДЕФОРМИРОВАНИЯ МУЛЬТИРАДИУСНЫМ РОЛИКОМ Митрофанова Кристина Сергеевна, Кузбасский государственный технический университет имени

Подробнее

ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ВВЕДЕНИЕ

ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ВВЕДЕНИЕ ЗАКОН ГУКА Цель работы: проверить применимость закона Гука для упругих материалов на примере пружины и резиновой ленты. Приборы и принадлежности: компьютер, установка для проверки закона Гука, набор гирь,

Подробнее

ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ РАБОТЫ КЛЕЕФАНЕРНОЙ РЕБРИСТОЙ ПЛИТЫ

ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ РАБОТЫ КЛЕЕФАНЕРНОЙ РЕБРИСТОЙ ПЛИТЫ Кожевникова Мария Сергеевна магистрант ФГБОУ ВО «Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова» г. Барнаул, Алтайский край ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ РАБОТЫ КЛЕЕФАНЕРНОЙ РЕБРИСТОЙ ПЛИТЫ

Подробнее

ПРОГРАММА вступительного экзамена при поступлении в аспирантуру очной формы обучения по направлению подготовки Математика и механика

ПРОГРАММА вступительного экзамена при поступлении в аспирантуру очной формы обучения по направлению подготовки Математика и механика Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физико-технических проблем Севера им. В.П. Ларионова (ИФТПС СО РАН) Сибирского отделения Российской академии наук «Утверждаю» Директор,член-корр.

Подробнее

НАГРУЗКИ И ВОЗДЕЙСТВИЯ

НАГРУЗКИ И ВОЗДЕЙСТВИЯ СОДЕРЖАНИЕ Введение.. 9 Глава 1. НАГРУЗКИ И ВОЗДЕЙСТВИЯ 15 1.1. Классификация нагрузок........ 15 1.2. Комбинации (сочетания) нагрузок..... 17 1.3. Определение расчетных нагрузок.. 18 1.3.1. Постоянные

Подробнее

Кручение простой вид сопротивления (нагружения), при котором на стержень действуют моменты в плоскостях, перпендикулярных к продольной оси стержня.

Кручение простой вид сопротивления (нагружения), при котором на стержень действуют моменты в плоскостях, перпендикулярных к продольной оси стержня. Кручение стержней с круглым поперечным сечением. Внутренние усилия при кручении, напряжения и деформации. Напряженное состояние и разрушение при кручении. Расчет на прочность и жесткость вала круглого

Подробнее

ВЛИЯНИЕ РЕЖИМОВ ХИМИКО-ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ НА СТРУКТУРООБРАЗОВАНИЕ КАРБИДНЫХ СЛОЕВ БЫСТРОРЕЖУЩИХ СТАЛЕЙ Я. А. Ермаченко Учреждение образования

ВЛИЯНИЕ РЕЖИМОВ ХИМИКО-ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ НА СТРУКТУРООБРАЗОВАНИЕ КАРБИДНЫХ СЛОЕВ БЫСТРОРЕЖУЩИХ СТАЛЕЙ Я. А. Ермаченко Учреждение образования ВЛИЯНИЕ РЕЖИМОВ ХИМИКО-ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ НА СТРУКТУРООБРАЗОВАНИЕ КАРБИДНЫХ СЛОЕВ БЫСТРОРЕЖУЩИХ СТАЛЕЙ Я. А. Ермаченко Учреждение образования «Гомельский государственный технический университет имени

Подробнее

Рисунок 1 - Объемное НДС в точке

Рисунок 1 - Объемное НДС в точке ПОВЫШЕНИЕ НАГРУЗОЧНОЙ СПОСОБНОСТИ И ЭНЕРГОЕМКОСТИ НОВОГО УПРУГОГО ЭЛЕМЕНТА ИЗ КОМПОЗИЦИОННОГО МАТЕРИАЛА доц. Чуканин Ю.П., к.т.н., проф. Щербаков В.И. каф. «Сопромат» МГТУ «МАМИ» Для традиционных упругих

Подробнее

А.Л. Суркаев, Т.А. Сухова ИЗУЧЕНИЕ ЗАКОНА ГУКА И ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОДУЛЯ СДВИГА

А.Л. Суркаев, Т.А. Сухова ИЗУЧЕНИЕ ЗАКОНА ГУКА И ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОДУЛЯ СДВИГА МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ВОЛЖСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ (ФИЛИАЛ) ФЕДЕРАЛЬНОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО БЮДЖЕТНОГО ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО УЧРЕЖДЕНИЯ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

Подробнее

1.4 Достоверность и обоснованность основных выводов и результатов:

1.4 Достоверность и обоснованность основных выводов и результатов: Отзыв на диссертацию Шенкнехт Юрия Ивановича, выполненную на тему «Повышение эффективности применения прицепных почвообрабатывающих машинно-тракторных агрегатов за счет улучшения показателей их устойчивости

Подробнее

Тычина К.А. III. К р у ч е н и е

Тычина К.А. III. К р у ч е н и е Тычина К.А. tychina@mail.ru К р у ч е н и е Крутящим называют момент, вектор которого направлен вдоль оси стержня. Кручением называется такое нагружение стержня, при котором в его поперечных сечениях возникает

Подробнее

КАМЫШИНСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ (ФИЛИАЛ)

КАМЫШИНСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ (ФИЛИАЛ) МИНОБРНАУКИ РОССИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «ВОЛГОГРАДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» КАМЫШИНСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ

Подробнее

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О СВАРОЧНЫХ НАПРЯЖЕНИЯХ И ДЕФОРМАЦИЯХ

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О СВАРОЧНЫХ НАПРЯЖЕНИЯХ И ДЕФОРМАЦИЯХ ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О СВАРОЧНЫХ НАПРЯЖЕНИЯХ И ДЕФОРМАЦИЯХ ТЕОРИЯ СВАРОЧНЫХ ДЕФОРМАЦИЙ И НАПРЯЖЕНИЙ И ЕЕ ЗНАЧЕНИЕ Специфичный, высокотемпературный, локальный нагрев элементов конструкций при сварке, характеризующийся

Подробнее

М.П. СТЕПАНОВА, соискатель, С.В. ЧЕРКАСОВ, Т.И. ШЕЛКОВНИКОВА, канд. техн. наук, ВГАСУ, г. Воронеж, Россия

М.П. СТЕПАНОВА, соискатель, С.В. ЧЕРКАСОВ, Т.И. ШЕЛКОВНИКОВА, канд. техн. наук, ВГАСУ, г. Воронеж, Россия УДК.3-1. М.П. СТЕПАНОВА, соискатель, С.В. ЧЕРКАСОВ, Т.И. ШЕЛКОВНИКОВА, канд. техн. наук, ВГАСУ, г. Воронеж, Россия ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ДАВЛЕНИЯ ПРЕССОВ АНИЯ НА УПРУГИЕ ДЕФОРМАЦИИ СЫРЦА И СВОЙСТВА КЕРАМИЧЕСКОГО

Подробнее