Порядок работ при склеивании древесины

Лабораторная работа №1

ВВЕДЕНИЕ

Склеивание древесины – один из важных и сложных процессов в деревообработке.

В настоящее время наиболее широко применяются синтетические клеящие вещества: поликонденсационные и полимеризационные смолы. Их использование обусловлено возможностями получения прочных и долговечных клеевых соединений, технологичностью производства и применения клеев, доступностью исходного сырья.

Клееная и клеепрессованная продукция на основе древесины – это фанера и древесно-стружечные плиты, древесно-слоистые пластики и гнуто-клееные изделия из шпона, клееные деревянные конструкции для строительства и др. Качество и эксплуатационная надежность этих материалов зависит прежде всего от свойств клеев и технологических условий склеивания.

Общие указания

Все клеевые соединения подразделяются на два основных вида.

Это:

1. Поперечные.

2. Продольные.

Все они характеризуются повышенной прочностью, причем места склейки при соблюдении технологии изготовления, как правило, имеют большую прочность, чем сама древесина. По этой причине расчет на прочность проводят, как для монолитных деревянных элементов. Несомненным достоинством клеевых соединений является то, что из маломерных и зачастую ненужных деревянных досок можно получить прочное и достаточно габаритное деревянное изделие как по длине, так и по ширине. Причем их конфигурация может принимать различные геометрические формы и сечения, начиная от плоской детали и кончая изогнутой заготовкой переменного сечения.

Поперечные клеевые соединения

К этому виду соединений относятся изделия, которые склеены одним из следующих видом:

По пластям.
По кромке.
По пласти и кромке.

Способ склеивания по пластям применяется для изготовления сборных деталей высотой, равной сумме всех высот клееных досок. Этим способом могут получаться как прямолинейные, так и криволинейные изделия. Например, для изготовления деревянной балки для перекрытия в бане. Клееные детали по кромкам представляют собой заготовки, которые получаются путем склеивания нескольких элементов, расположенных в одной плоскости. Примером такого соединения может служить столешница или широкая доска для лавки. Соединение одной доски по пласти, а другой по кромке называется клеевым соединением по кромке и пласти.

Например, тавр, двутавр или швеллер представляют собой именно такой стык.

Технология склеивания деревянных деталей

Порядок расположения склеиваемых заготовок

Для склеивания деревянных деталей применяются малогабаритные доски как по длине, так и по ширине. Их толщина не должна превышать 50 мм, а ширина 180 мм. Перед склеиванием доски должны быть высушены до влажности не более 10-12%, удалены все сквозные сучки и видимые поверхностные дефекты. Превышение вышеуказанных параметров может привести к короблению клеевого соединения и, как следствие, невозможности применения его по назначению. Перед поперечным склеиванием древесины, также еще важно правильно выполнить ориентация досок относительно годичных слоев и направления волокон древесины. Так, при склеивании досок по кромкам, фугованные смежные заготовки располагают по плоскости стыка заболонь к заболони (наружные слои древесины) и сердцевина к сердцевине. А при склеивании по пластям, годичные кольца на кромках смежных досок должны быть ориентированы в противоположные стороны. Выполнение этих условий позволит исключить коробление клеевого соединения.

Порядок работ при склеивании древесины

1. Сушка древесины до влажности не более10-12%.

2. Распил досок на требуемые размеры, фугование по поверхностям склеивания с целью обеспечения плотного примыкания.

3. Удаление сучков и устранение дефектов.

4. Сборка нарезанных досок в пакеты с необходимой ориентацией по заболони и годичным кольцам в зависимости от вида клеевого соединения.

5. Разборка пакетов и, если будет делаться продольное склеивание, то вырезаются выбранные стыки.

6. Нанесение клея на стыкуемые поверхности и выполнение других операций согласно инструкции на клей.

7. После нанесения клея и выдержки заготовок в течение требуемого времени, склеиваемые

8. Элементы соединяются друг с другом и плотно зажимаются струбцинами или другим прижимным приспособлением.

9. Выдержка соединения в течение определенного времени в сжатом состоянии в соответствии с выбранным клеем.

10. Снятие с пресса клееной заготовки и выдержка ее не менее 24 часов.

11. Обработка стыков склеивания и, если требуется, дальнейшая доводка готового клеевого соединения.

Клеевые соединения должны относится к группам нагрузки, указанным в табл. 1.

Таблица 1

Описание группы нагрузки

Группа нагрузки	Примеры климатических условий и областей применения
D1	Помещения, где температура только случайно или кратковременно может превысить 50°С и влажность древесины максимум 15%
D2	Внутренние помещения с кратковременным воздействием текущей воды или конденсата и /или кратковременным воздействием высокой влажности воздуха с повышением влажности древесины до 18%
D3	Внутренние помещения с кратковременным воздействием текущей воды или конденсата и/или кратковременным воздействием высокой влажности. Наружные помещения, защищенные от климатических воздействий.
D4	Внутренние помещения с частым сильным воздействием текущей воды или конденсата. Наружные помещения, подвергающиеся воздействию атмосферных осадков, но имеющие определенную защиту поверхности

Подготовить строганные детали из древесины одной породы для склеивания между собой в двухслойный блок.

· нанести кистью или шпателем клей на соединяемые поверхности деталей из расчета 150-200 г/м² и дать открытую выдержку в 5-8 мин;

· соединить детали между собой и зажать в прессе или вайме под давлением не менее 0,5 МПа;

· обеспечить выдержку блока в зажатом состоянии на режимный период склеивания (см. рекомендации по соединению древесины клеями на основе ПВА- дисперсии);

При изготовлении клееных конструкций широко применяется водостойкая строительная фанера, склеенная из шпонов, толщиной до 3 мм и шириной от 1.5 до 2 м.

Инструкция (ИСП-101-51) и п. 127 НнТУ-122-55 предусматривают применение двух видов фанеры: водостойкой (ФК) и средней водостойкости (ФСФ). Водостойкая фанера (на фенолформальдегидном клее) применяется для несущих конструкций — балок, арок, рам и т. д. — в открытых сооружениях с окраской их поверхностей и в помещениях с влажностью не свыше 70%; для кровельных щитов с гидроизоляцией и для стен и других наружных частей здания — с окраской поверхностей. Фанера средней водостойкости (на карбамидных, альбуминоказеиновых и других клеях с антисептиком) используется для несущих конструкций в помещениях с влажностью воздуха не свыше нормальной — с окраской и для инвентарной опалубки. Клеенофанерные балки состоят из фанерных стенок и дощатых поясов (рис. 2). Поперечное сечение клеенофанерной балки может быть двутавровым и коробчатым. Так как при этом пояса балки удалены от нейтральной оси, то материал в таких балках используется более эффективно. При этом клеенофанерные балки могут быть постоянной высоты, двускатными, а также с криволинейным верхним поясом. Балки с плоской фанерной стенкой рекомендуется использовать для пролетов до 15 м. Их высоту назначают в пределах 1/18—1/12 длины пролета. Толщина стенок должна быть не менее 8 мм. Доски поясов балки могут располагаться как горизонтально, так и вертикально. Пояса балки по плоскостям склеивания с фанерными стенками должны иметь прорези для того, чтобы ширина клеевых швов не превосходила 10 см. Это предотвратит появление перенапряжения швов при колебаниях температуры и влажности.

Придание жесткости фанерной стенке обеспечивается установкой дощатых ребер жесткости, которые располагают в коробчатых балках в полости между двумя фанерными стенками. В двутавровых балках ребра жесткости располагают по обе стороны стенки. По длине ребра жесткости ставятся с шагом, равным 1/8—1/10 пролета.

Рис.2 Сечение клееных деревянных балок:

а) — сплошное прямоугольное; б) — двутавровое с клееной фанерой и клееными деревянными стенками; в) - двутавровое с волнистой стенкой; г) — коробчатое; д) - коробчатое с двумя стенками;

Пример расчета плиты. Подобрать и проверить сечениекоробчатой клеефанерной плиты покрытия. Коробчатая плита (панель) имеет длину L =6 м и ширину В =1,5 м. Плита опирается на верхний пояс клеедеревянных ферм. Угол ската кровли α = 15⁰. Величина погонной нормативной нагрузки от собственного веса и снега, действующая нормально к поверхности плиты, составляет: q ^н=1,5кН м; расчетная ─ q = 2,3кН м. Соответственно норма-тивная и расчетная составляющая от веса человека с грузом:

Р ^н=1,0кН/мcos15=0,966кН; P = Р ^н1,2=1,16кН.

Каркас плиты выполняется из обрезных досок сосны. Верхняя и нижняя обшивки из фанеры марки ФСФ.

Решение. Из расчета на местный изгиб верхней фанернойобшивки, определим требуемый шаг продольных ребер. Принимая толщину верхней обшивки δ₁ = 8 мм, находим

Здесь R ^'_фи = 0,65кН см² – расчетное сопротивление изгибу фанеры при действии сил поперек волокон рубашки, согласно табл. 2.12 [5]. Предварительно назначаем размеры сечения продольных ребер
.Тогда необходимое количество шагов продольных ребер n_а при заданной ширине коробчатой плиты В =150 см составит

Здесь b _н = 3,2см толщина продольного нащельника (см. рис. 3). Принимаем 4 продольных ребра с шагом а = 47,6 см. Толщину нижней обшивки принимаем δ₂ = 6 мм. Полная высота коробчатой клеефанерной плиты будет равна

Расчетная схема плиты – однопролетная шарнирно опертая балка пролетом

l = 6 - 0,05 = 5,95м.

Расчетные усилия в плите:

а					в

б

l

Рис. 3 Конструкция клеефанерной панели:

а – план; б – продольный разрез; в – поперечный разрез; 1 – слой рубероида; 2 – верхняя фанерная обшивка; 3 – поперечное ребро; 4 – торцевое ребро; 5 – слой паро-изоляции; 6 – утеплитель на битумной основе; 7 – продольное ребро; 8 –фанерная обшивка; 9 –крепежный брус; 10 –продольный нащельник

Приведенные геометрические характеристики сечения, необходимые для расчета, находим по формулам:

где Апр,Sпр,Iпр соответственно площадь, статический момент и момент инерции приведенного сечения клеефанерной плиты; Аф,Sф,Iф соответственно площадь, статический момент и момент инерции фанерных обшивок относительно нейтральной оси приведенного сечения; Адр, S др, I др соответственно площадь, статический момент и момент инерции продольных ребер плиты относительно той же нейтральной оси; Едр, Е _ф модули упругости древесины и фанеры, принимаемые по [1, п. 3.5 и табл. 11], или по табл. 2.12 [5].