ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ДОЛГОВЕЧНОСТЬ СТОЛЯРНО - СТРОИТЕЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ
Корнева Ж.А., Лазарева Л.И. (ЛфСибГТУ, г. Лесосибирск, РФ)
The factors affecting the strength of pin connections and activities to enhance the durability of joiner-building products are examined.
Повышение качества выпускаемых изделий, обеспечение необходимой прочности, функциональной надежности и долговечности работы их в эксплуатационных условиях - основные и определяющие задачи промышленности. Однако в практике встречаются явления, когда прочность соединений нарушается даже в первый период эксплуатации, в результате чего нормальная работа соединения (изделия) или затрудняется, или исключается.
Изделия из древесины имеют различные конструктивные формы и образуются соединением между собой отдельных деталей и сборочных единиц. В изделиях из древесины возможны разъемные соединения (гвоздевые, шуруповые и т.д.) и неразъемные (шиповые на клею). Объектом исследования выбраны неразъемные соединения (применяемые в конструкциях окон, дверей и т.д.), так как при появлении брака после склеивания изменить, что-либо в шиповом соединении невозможно.
В данной работе уделено внимание вопросам долговечности столярно-строительных изделий, как одного из основных производственных показателей.
Долговечность – свойство изделия сохранять работоспособность до наступления предельного состояния, т.е. состояния при котором дальнейшая эксплуатация изделия должна быть прекращена из-за неустранимого нарушения требований безопасности, ухода параметров за установленные пределы, резкого снижения эффективности эксплуатации [1].
Этот показатель определяется опытным путем и регламентируется в гарантии качества. Каждый производитель должен знать какое гарантированное время может эксплуатироваться изделие и, какую кратковременную прочность оно будет иметь. Нормируемая долговечность изделия может обеспечиваться только при гарантируемой прочности шипового соединения изделия. Под долговечностью шипового соединения понимается его способность сохранять прочность, полученную в период изготовления в течение периода эксплуатации или изменять ее незначительно [3].
Чтобы определить, от чего зависит прочность соединения изделий из древесины, необходимо выявить нарушения функций всего изделия во время эксплуатации и требования, предъявляемые к изделиям.
Изделие считается функционально надежным, если оно в любое время безукоризненно выполняет свою задачу. У дверей и окон наблюдается следующие нарушения функции: большие зазоры (сквозняки), неправильное крепление (преждевременный износ), неправильное соотношение сторон при рамной конструкции, что снижает срок службы элемента, недостаточные функциональные зазоры в фальцах и т. д.
Функциональная надежность и долговечность деревянных конструктивных элементов зависят от выбора материала, конструкции и тщательного выполнения всех работ специалистом. Самая лучшая конструкция бессильна при неправильном выборе материала или некачественном исполнении [4].
Важнейшими материалами для производства дверей и перегородок являются: цельная древесина, материалы из нее, клеи, защитные и отделочные материалы. Преимущественно применяют ель, сосну, лиственницу, дуб и бук (для порогов). Число пороков в древесине должно быть строго ограничено. Допускают следующие пороки: отклонения от окраски, сучки, трещины, сердцевину и засмолки. Дефектные места заделывают деревянными пробками или вставками (заделками), имеющими в поперечном сечении форму ласточкина хвоста.
Под атмосферным и климатическим влиянием изменяются гигроскопические свойства древесины: она разбухает и усаживается, перекашивается и трескается. Связанные с изменением влажности явления набухания и усушки древесных материалов могут приводить к нежелательной деформации (короблению) и растрескиванию деталей. В этом случае большое значение для долговечности изделия имеет формо - и размероустойчивость его конструкции и наличие на изделии защитно-декоративного покрытия. Эти изменения необходимо учитывать при выборе и раскрое древесины. Для деталей дверного каркаса применяют доски радиального распила, для филенок - боковые доски, чтобы более полно использовать красоту древесины, ее текстуру. Разную степень усадки центральной и боковой досок необходимо учитывать при склеивании.
Значительное влияние на гигроскопические свойства оказывает влажность древесины. Влажность внутренних дверей должна равняться 8 -10%, наружных – 12 - 15%. Такая влажность соответствует равновесной, устанавливаемой под влиянием климатических изменений.
Сечения всех деревянных деталей с учетом всех положений, конструирования должны быть по возможности небольшими. Широкие плоскости из цельной древесины, например филенки, должны разделяться на узкие планки (рейки). Разбухание и усадку можно снизить до минимума благодаря оптимальной защите поверхности дверей.
Поскольку двери, особенно наружные, подвергаются влиянию влаги, их необходимо склеивать на клеях повышенной влагостойкости, а внутренние на клеях средней влагостойкости. Пороги внутренних дверей должны быть также водостойкими.
Двери должны выходить с завода с полностью отделанной, защищенной поверхностью. Влажность и пыль на строительной площадке отрицательно влияют на поверхность дверей. Поэтому ее необходимо пропитывать специальным бесцветным защитным составом, который не оказывает отрицательного влияния на отделку.
Важнейшими материалами и полуфабрикатами при производстве окон являются древесина, стекло, клеи, замазка, уплотнительные прокладки, грунтовочные материалы, лаки и краски.
Несмотря на все более растущее применение пластмасс и легких сплавов, основным материалом при производстве окон остается древесина, так как она имеет прекрасные изоляционные свойства и сравнительно недорога. Для оконных рам чаще всего применяют древесину ели, лиственницы, сосны. Эти породы при соответствующей обработке поверхности обладают высокой стойкостью к действию любых атмосферных изменений. Древесину ели применяют только для внутренних окон, потому что она не обладает высокой прочностью.
Клеевые швы угловых соединений оконных рамных конструкций должны быть водостойкими. Клей не должен вредно влиять на поверхность древесины.
Перед монтажом поверхность окон необходимо покрыть составами, препятствующими проникновению влаги в древесину. Большое значение для долговечности окон имеет прочность угловых соединений и жесткость конструкции. Коробка должна выдерживать массу стекол и массу брусков створки без особых изменений угловых соединений. В каждом угловом соединении рамы образуется центр прилагаемых сил, положение и размеры которых довольно трудно определить. Это приводит к возникновению момента, который может нарушить угловое соединение.
К качеству окон предъявляются очень высокие требования, так как непригодность какого-либо бруска коробки ведет к деформации всего окна. В основном не допускаются пороки древесины, которые могут отрицательно повлиять на прочность древесины (например, трещины, большие сучки, синяя гниль); вызвать перекос рам (наклон волокон, большие сучки), повлиять на качество окраски (заражение гнилью и другими грибками, необработанный засмолок, смоляные кармашки и др.). Влажность древесины должна составлять 12 - 15%.
Как показал анализ [2], нарушения прочности соединений могут происходить от несоответствия между начальной, производственной влажностью сопрягаемых деталей и той влажностью, которую они получают в условиях эксплуатации. Также наблюдается разброс во влажности отдельных досок в высушенной партии пиломатериалов.
Изменение влажности необходимо учитывать еще при конструировании изделий: необходимо конструировать изделие из нее таким образом, чтобы эти неизбежные изменения размеров и формы деталей в процессе их возможного увлажнения и усушки происходили свободно, без разрушения целостности изделия и изменения его формы.
В результате анализа теоретических исследований было выявлено, что прочность и долговечность шиповых соединений является основным фактором, определяющим их качество. Прочность шиповых соединений зависит от размеров шипов и соотношения их с размерами гнезда, прочности склеивания, рациональной конструкции, выбора материала (вида древесного материала, породы древесины, вида клея), точности исполнения и взаимозаменяемости деталей, условий эксплуатации, несоответствия между начальной, производственной влажностью сопрягаемых деталей и той влажностью, которую они получают в условиях эксплуатации.
В области повышения долговечности изделий из древесины, представляют интерес следующие мероприятия:
1 Значительное ужесточение требований к допустимым отклонениям величин влажности древесины в партиях высушенных пиломатериалов (для I и II категории качества сушки - минимум в 2 раза);
2 Разработка методов и способов влажностной взаимозаменяемости, т. е. селективного подбора сопрягаемых деталей и узлов по группам влажности;
3 Химическая обработка древесины;
4 Технология паростабилизации;
5 Применение клееных материалов, значительно превосходящих по свойствам цельную древесину;
Литература
1 Гончаров, Н. А. Технология изделий из древесины [Текст]:Учебник для вузов.- 2-е изд., испр. и дополн. / Н. А. Гончаров, В. Ю. Башинский, Б. М. Буглай - М.: Лесн. пром-сть, 1990.- 528 с.
2 Гроховский А.Г. Исследование влияния разброса влажности сухих пиломатериалов на качество продукции деревообработки [Текст] / А. Г. Гроховский // Деревообрабатывающая промышленность. - 2007. -№4. - С. 16-18.
3 Ильинский, С. А. Надежность и качество [Текст] :Технический контроль в деревообрабатывающей и мебельной промышленности / С. А. Ильинский , В. В. Кислый. – М.: Лесн пром-сть, 1980.- 232 с.
4 Цитц, Г. Производство оконных и дверных блоков [Текст] /Г.Цицт.- М: Лесн. пром-сть, 1981.- 224 с.