Модуль 18. Об изготовлении

Лесопильное производство.

Один из главных путей комплексного использования древесного сырья — производство древесностружечных (ДСП) и древесноволокнистых (ДВП) плит, позволяю­щее повысить коэффициент использования древесины и получить листовой материал, эффективно заменяющий пиломатериалы. Большое значение при этом имеет внед­рение оборудования по производству щепы из тонкомер­ной низкокачественной древесины и отходов лесозагото­вок, лесопиления и деревообработки. Эффективность ле­сопильного производства повышается также за счет агрегатной переработки бревен на пиломатериалы и тех­нологическую щепу с использованием фрезерно-брусующих и фрезерно-пильных станков.

На лесопильные предприятия пиловочное сырье — хлысты (стволы срубленного дерева, у которого отделе­ны корни и сучья) поступает сплавным путем, железно­дорожным или автомобильным транспортом. При попе­речной разделке хлыстов получают круглые сортименты, имеющие различное назначение. Бревнами называют сортименты, предназначенные для использования в круглом виде или в качестве сырья для получения пиломатериалов.

Кряжами называют сортименты, используемые для выработки специальных (авиационных, резонансных)пиломатериалов, лущеного или строганого шпона, шпал. Отрезки кряжей, соответствующие по длине рабочим размерам деревообрабатывающего оборудования, назы­вают чураками. Балансы — круглые сортименты для пе­реработки на целлюлозу и древесную массу.

Пиломатериалы получают при продольной распилов­ке бревен и кряжей. Качество пилопродукции зависит от состояния технологической подготовки пиловочника перед распиловкой. Она включает в себя сортировку и подборку сырья по породам, размерам и качеству, окор­ку сырья, оттаивание в зимнее время, обмывку и очист­ку от загрязнения. Пиловочник во избежание загнива­ния хранят либо в спецальных водных бассейнах глуби­ной 1, 5—2 м, либо на суше в штабелях с применением дождевальных установок для увлажнения древесины. Влажность древесины в этих условиях около 200 %, при этом гниение прекращается. Затем для предохранения от загнивания древесины пиловочник необходимо высу­шить до влажности 20 %.

Окорка бревен является одной из эффективных опе­раций по подготовке сырья к распиловке, при этом умень­шается затупление пил, улучшается точность и чистота поверхности пиломатериалов, повышается качество от­ходов как вторичного сырья.

а —пластина; б — двухкантный брус; в -- четырехкантный брус; г — горбыль; д — рейка; е — необрезная доска; ж - обрезная доска с острым обзолом; з — обрезная доска с тупым обзолом; и — чистообрезная доска

На лесопильных предприятиях предпочтительна рас­пиловка бревен с брусовкой, в результате которой полу­чают чистообрезные пиломатериалы и, кроме того, по­вышается количественный и качественный выход пилопродукции.

Пиломатериалы хранят в штабелях под навесами или на складах в закрытых помещениях. Штабель пилома­териалов необходимо выкладывать правильной геомет­рической формы — боковые и торцовые поверхности дол­жны быть строго вертикальны. Средние размеры штабе­ля: ширина 1, 8—2, 4, высота 2, 6—5, длина 6, 5—6, 8 м.

При складировании пиломатериалов под навесами следует обеспечить защиту пиломатериалов от атмос­ферных осадков и солнечной радиации. Для этого над рядовыми штабелями монтируют односкатные крыши с уклоном 0, 2, над пакетными штабелями — одно- или дву­скатные крыши с уклоном 0, 06; свесы на стороны шта­беля 0, 3—0, 5 м.

Открытый склад устраивают на сухом, хорошо про­ветриваемом участке, территорию которого тщательно выравнивают, обрабатывают химикалиями для уничто­жения растительности, покрывают щебенкой и опрыс­кивают кузбасслаком.

Сушка древесины.

Сушка является одной из основных и самых слож­ных операций технологического процесса при использо­вании древесины. Ее проводят для повышения удельной прочности древесины, предохранения от загнивания, пре­дупреждения коробления деревянных элементов при экс­плуатации, а также для улучшения склеивания, пропит­ки и отделки древесины. В результате сушки древесина из природного сырья превращается в промышленный материал, отвечающий самым разнообразным требова­ниям, предъявляемым к ней в различных областях на­родного хозяйства.

Сушкой называется удаление влаги из древесины. При этом одновременно протекает несколько процессов: теплообмен — передача тепла древесине от агента суш­ки или источника тепловой энергии; теплопроводность—перемещение тепла внутри материала; влагоотдача — ис­парение влаги с поверхности древесины.

По методу передачи тепла различают конвективную и электрическую сушку пиломатериалов. Конвективная сушка происходит вследствие передачи тепла древесине конвекцией от нагретой газообразной или жидкой среды. К основным способам конвективной сушки относятся: атмосферная сушка на складах или под навесами; ка­мерная или газообразная сушка в газообразной среде (воздух, топочные газы, перегретым пар) при атмосфер­ном давлении; сушка в нагретых гидрофобных жидко­стях или солевых водных растворах.

Способ сушки выбирают в зависимости от назначения древесины, ее конечной влажности и требований к каче­ству древесины. Влажность свежесрубленной древесины колеблется в широких пределах и зависит от породы и анатомического строения древесины.

а — при тангенциальной распиловке; б — при радиальной распиловке; в — по­перечное коробление; г — продольное коробление по пласти; д — продольное коробление по кромке; е — винтообразное коробление

Атмосферная сушка осуществляется на открытом воздухе. Доски укладывают с зазорами (на прокладках), обеспечивающи­ми проветривание штабеля. Для предохранения от атмосферной и грунтовой влаги штабеля укладывают на подкладки и сверху устраивают навес, а для равномерного высушивания всех слоев досок штабеля периодически перекладывают.

Продолжительность сушки в штабелях зависит от климати­ческих условий местности, времени года, толщины досок и тре­буемой конечной влажности пиломатериалов. Для досок толщи­ной 30...50 мм в летнее время в районе Москвы продолжитель­ность сушки составляет 10...16 дней при высушивании до конеч­ной влажности 30 % и 20...40 дней — до конечной влажности 20 %. В связи с такой большой разницей в продолжительности сушки в зависимости от конечной влажности досок рекомендуется высушивать пиломатериалы до влажности 30 % с последующим досушиванием в камерах до требуемой влажности 8...12%.

Камерная сушка производится в сушильных камерах, внутри которых поддерживается повышенная температура и интенсивная циркуляция нагретого воздуха или перегретого пара с помощью вентиляторов.

Удаление влаги из древесины начинается с наружных слоев досок, поэтому влажность остается неравномерной по толщине досок до самого конца процесса сушки. При чрезмерно интенсив­ном удалении влаги из наружных слоев и большом перепаде во влажности по слоям в досках могут возникнуть.трещины, поэтому процесс стараются вести таким образом, чтобы сначала прогреть имеющуюся в древесине влагу, не формируя ее уда­ление с поверхности досок. Это достигается введением в камеру на первой стадии влажного нагретого воздуха при температуре 50 + 5 °С. Затем по мере прогрева и снижения влажности дре­весины температуру воздуха повышают, а влажность воздуха понижают. Доски для клееных конструкций высушивают до влажности 8 % по наружной поверхности, имея в виду, что при фрезеровании будут сняты наиболее сухие наружные слои досок. Перед механической обработкой выгруженные из камеры доски должны трое суток сохраняться в помещении с температурой воздуха 16...22 °С и влажностью воздуха 60...70 % (кондициони­руются) с целью выравнивания влажности по сечению.

К дефектам сушки относятся коробление (изменение формы) пиломатериалов и появление наружных и внут­ренних трещин в материале. Причиной коробления явля­ется также различная усушка в радиальном и тангенци­альном направлениях. На величину коробления влияют косослой и крень, вызывающие скручивание и продоль­ное коробление материала (см. рис..)

Инструмент и станки, применяемые при деревообработке.

В производстве деревянных строительных деталей, изделий и конструкций для придания им необходимых размеров, форм и чистоты поверхности применяют обра­ботку древесины резанием. Обработку резанием со сня­тием стружки осуществляют инструментами, имеющими один или несколько резцов. В общем виде резец имеет форму клина

Различают элементарное и сложное резание. Эле­ментарным называется резание, которое производится только одной прямолинейной кромкой резца — лезвием, направлено прямолинейно и имеет постоянную скорость. Стружка получается одинаковой толщины по ширине и направлению резания. Резец занимает по отношению к волокнам одно из рассмотренных выше положений. Вся­кий другой случай резания называется сложным.

Распиловка — наиболее распространенный способ резания древесины. Пилы представляют собой много­резцовый инструмент. Оки состоят из полотна и резцов, которые называются зубьями. Различают рамные, дис­ковые и ленточные пилы.

Рамные пилы, представляющие собой длинные тон­кие стальные полотна толщиной 1, 8—2, 2 мм, предназна­чены для продольной распиловки бревен на лесопильных рамах. На рис. Х.14 приведены профили зубьев рамных пил.

Круглые пилы представляют собой стальные диски толщиной 1—5, 5, диаметром 200—1250 мм; на перифе­рийной части нанесены зубья, профили которых показа­ны на рис. Они применяются для продольной и по­перечной распиловки. Пилы с переменной толщиной диска называются строгальными.

Ленточные пилы имеют вид непрерывной ленты с ре­жущими зубьями на передней кромке шириной полотна до 40—50, толщиной 0, 6—2, 2 мм. Длину пильной ленты выбирают в зависимости от габаритов станка, концы ленты спаивают. Они применяются для продольной рас­пиловки пиломатериалов и для криволинейных пропи­лов.

Операции строгания и фрезерования тождественны по своему принципу. Под строганием понимают процесс плоскостной обработки заготовок, тогда как при фрезе­ровании производят фасонную обработку по прямолинейному или криволинейному контуру (рис. Х.19). Стро­ганием удаляют с поверхности заготовок неровности, образовавшиеся при других видах механической обра­ботки или получают шпон и стружку для плит. Строга­ние выполняют на строгальных, циклевальных, лущильных, стружечных станках. В качестве строгаль­ного инструмента используют строгальные ножи.

Фуговальные станки предназначаются для выверки и фрезерования под плоскость одной пли двух смежных граней под заданный между ними угол.

Рейсмусовые станки. На этих станках можно обрабатывать заготовки в размер по толщине и ширине, соблюдая при этом параллельность противоположных сторон.

Волокнистое строение древесины и анизотропия ее механических свойств обусловливают особенности кон­струкции сверл для древесины (рис. Х.26). Для сверле­ния отверстий перпендикулярно волокнам используют сверла с подрезателями. Последний перерезает волокна, а режущая кромка скалывает волокна в их плоскости. Во избежание увода сверла часто применяют направ­ляющий центр, заточенный в виде пирамиды.

Для механизации трудоемких ручных работ при об­работке и сборке элементов конструкций применяют ручные электрические и пневматические машины и ин­струменты, представляющие собой упрощенные и умень­шенные до портативных размеров деревообрабатываю­щие станки.

Дисковые электропилы (ИЭ-5106, ИЭ-5102Б) служат для продольного и поперечного раскроя пиломатериалов и щитов, а также для пригонки деталей при монтаже деревянных конструкций. Ленточные электропилы поз­воляют обрабатывать древесину по криволинейному контуру. Машина ИЭ-6009 предназначена для строга­ния, продольного и поперечного пиления, фрезерования и сверления древесины. Паркетно-фрезерные машины (СО-40А, СО-97) в некоторых случаях могут быть ис­пользованы для обработки боковых поверхностей клее­ных дощатых конструкций. К переносным электрифици­рованным инструментам относятся электрофуганки, сверлильные, фрезерные, долбежные инструменты, гай­коверты и шуруповерты. Привод инструмента может быть электрическим или пневматическим.

При изготовлении деталей и заготовок следует исхо­дить из существующего сортамента пиломатериалов и учитывать припуски на механическую обра­ботку. Припуском называется превышение размеров за­готовки над номинальными размерами детали, т. е. это слой материала, подлежащий удалению при механичес­кой обработке.