ВЛИЯНИЕ СТРУКТУРНЫХ СОСТАВЛЯЮЩИХ ДРЕВЕСИНЫ НА ИЗНОСОСТОЙКОСТЬ РАБОЧИХ ЭЛЕМЕНТОВ ВАЛЬЦОВ
Пилюшина Г.А. (БГИТА, г.Брянск, РФ)
The factors influential in a wear resistance of working members of rolls of woodworking machines are reviewed.
Основным видом изнашивания рабочих поверхностей вальцовых подач является постепенное затупление шипов (рифлей), зачастую сопровождающееся выкрашиванием вершинок. В процессе эксплуатации поверхностные слои подвергаются циклическим деформациям, становятся разупрочненными. Это состояние осложняется присутствием в зоне контакта шипов с древесиной влаги и абразивных частиц.
В значительной степени на интенсификацию износа поверхностных слоев металлических материалов влияют структурные составляющие древесного вещества. Исследования, проведенные зарубежными учеными [1], дают основание полагать, что контакт металлических материалов с древесиной оказывает непосредственное влияние на коррозионную стойкость поверхностных слоев.
В процессе перемещения бревен под действием прижимного усилия острые зубья вальцов проникают в толщу древесины, благодаря чему движение осуществляется непосредственным давлением граней зубьев на древесину бревна. При этом шипы вальцов поочередно проходят слои коры, камбий и внедряются в древесину (рисунок1).
Рисунок 1- Схема внедрения шипа в древесину
Активная способность древесины по отношению к металлическим материалам обуславливается содержанием в ней алифатических кислот, находящихся во всех структурных слоях. Из них жирные кислоты являются поверхностно-активными веществами, а олеиновая и стеариновая, входящие в состав растительных масел, проявляют наиболее высокую активность [2].
Адсорбируясь и проникая в микро- и субмикротрещины металлической поверхности шипов, в особенности при наличии в ней напряжения растяжения, поверхностно-активные вещества размягчают поверхность, облегчают пластическое течение в тончайшем поверхностном слое, что может повлечь разупрочнение и разрывы под действием сил трения. Такой процесс усиливается коррозионным действием кислот.
Кислая реакция древесины большинства видов обусловлена свободными и легко отщепляющимися кислотами, преимущественно уксусной кислотой.
Кора имеет более кислую реакцию, чем древесина, из-за более высокого содержания кислотных соединений, причем наружный слой коры (корка) имеет рН ниже, чем флоэма.
В таблице 1 даны значения рН водных экстрактов, полученных из коры и древесины европейских пород.
Таблица 1
Порода |
Кора |
Древесина |
|
Picea abies (Ель европейская) Pinus sylvestris (Сосна обыкновенная) Fagus sylvatika (Бук лесной) Querkus robur (Дуб черешчатый) |
3,9/3,6 3,8/3,5 5,4/5,0 4,2/3,9 |
4,9/4,6 4,4/4,2 5,5/5,3 4,9/4,8 |
|
Примечание.В числителе – данные при обработке холодной водой, в знаменателе – горячей. |
||
С возрастом дерева рН коры несколько увеличивается, а при хранении древесины во влажных условиях кислотность ее возрастает [3].
Интенсивность изнашивания резко возрастает при наличии абразивных частиц на поверхностях трения шипов (рифлей) о загрязненную кору. При этом на поверхности трения в результате трибохимических процессов происходит выделение водорода, часть которого может диффундировать в сталь.
В более слабых кислотах, например уксусной или угольной, растворение оксида происходит при более высоком значении рН, поэтому скорость коррозии железа возрастает и начинается выделение водорода при рН = 5 или 6. Это объясняется тем, что при данном рН в слабой кислоте имеется большее число ионов Н+, способных реагировать и растворять барьерную оксидную пленку, чем в сильной кислоте [1].
Это предполагает сложный механизм изнашивания рабочих элементов вальцов, что необходимо учитывать при назначении упрочняющей обработки, которая в значительной степени позволит повысить работоспособность лесопильного оборудования.
Литература:
1. Улиг Г.Г., Реви Р.У. Коррозия и борьба с ней. Введение в коррозионную науку и тех нику: Пер. с англ./ Под ред. А.М. Сухотина. – Л.: Химия, 1989. – Пер. изд.,США, 1985. – 456 с.
- Защита от коррозии, старения и биоповреждений машин, оборудования и сооружений: Справочник в 2 т. Т1/Под ред. А.А. Герасименко. – М.: Машиностроение, 1987. – 688 с.
- Фенгел Д., Вегнер Г. Древесина: Химия. Ультраструктура. Реакции: Пер. с англ. – М.: Лесная промышленность, 1988. – 512 с.