способ уплотнения и формообразования изделий из цельной древесины
Классы МПК: | B27M1/08 многоступенчатыми способами |
Автор(ы): | Ерофеев Анатолий Александрович (RU), Конохов Александр Фомич (RU), Легуша Федор Федорович (RU), Попов Николай Михайлович (RU), Пугачев Сергей Иванович (RU), Семенова Наталия Глебовна (RU), Сун Тэ Ан. (KR) |
Патентообладатель(и): | Ерофеев Анатолий Александрович (RU), Конохов Александр Фомич (RU), Легуша Федор Федорович (RU), Попов Николай Михайлович (RU), Пугачев Сергей Иванович (RU), Семенова Наталия Глебовна (RU), Сун Тэ Ан. (KR) |
Приоритеты: |
подача заявки:
1997-11-18 публикация патента:
27.11.1998 |
Изобретение относится к области деревообработки, преимущественно к технологии обработки длинномерных заготовок. Уплотнение и формообразование изделий из цельной древесины осуществляют при одновременном воздействии на размещенную в пресс-форме заготовку статической нагрузки, направленной вдоль волокон древесины, и поля акустических волн. Используют пресс-форму, изготовленную из материала, обладающего анизотропией упругих свойств, у которого величины акустического сопротивления в ортогональных направлениях согласованы с величинами акустического сопротивления древесины в направлениях вдоль и поперек волокон. Величины акустических сопротивлений материала пресс-формы и древесины отличаются друг от друга не более чем в 10 раз по каждому из направлений. Способ позволяет повысить эффективность обработки заготовок. 1 з.п. ф-лы.
Формула изобретения
1. Способ уплотнения и формообразования изделий из цельной древесины путем одновременного воздействия на размещенную в пресс-форме заготовку статической нагрузки, направленной вдоль волокон древесины, и поля акустических волн, отличающийся тем, что уплотнение и формообразование осуществляют в пресс-форме, изготовленной из материала, обладающего анизотропией упругих свойств, у которого величины акустического сопротивления в ортогональных направлениях согласованы с величинами акустического сопротивления древесины в направлениях вдоль и поперек волокон. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что величины акустического сопротивления материала пресс-формы отличаются от величин акустического сопротивления древесины не более чем в 10 раз по каждому из направлений.Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к области деревообработки, в частности к технологии уплотнения и формообразования изделий из цельной древесины, преимущественно к технологии обработки длинномерных заготовок. Большинство из известных в настоящее время способов уплотнения и формообразования изделий из цельной древесины основано на силовом воздействии на размещенную в пресс-форме заготовку внешней статической нагрузки [1]. В данных способах требуемые показатели качества прессованных изделий достигаются за счет приложения значительных по величине нагрузок, поэтому пресс-формы изготавливают из материала, способного прежде всего противостоять разрушению под действием указанных нагрузок. Наиболее подходящим материалом для пресс-форм с точки зрения механических свойств являются металлы и их сплавы. Известен способ [2] , выбранный авторами за прототип, в котором уплотнение и формообразование изделий из цельной древесины осуществляют путем одновременного воздействия на размещенную в пресс-форме заготовку статической нагрузки, действующей вдоль волокон древесины, и поля акустических волн. В указанном способе комплексное воздействие статической нагрузки и акустического поля на обрабатываемую заготовку обеспечивает ее уплотнение и формообразование, при этом возникающие под воздействием акустического поля продольно-поперечные смещения частиц древесинного вещества способствуют равномерному уплотнению материала в объеме изделия, а также снижают трение заготовки при ее продвижении в пресс-форме. Указанные факторы приводят к снижению внутренних напряжений в упруго-сжатой древесине и, как следствие, к улучшению физико-механических характеристик изделия, а также положительно сказываются на сохранении структуры материала изделия. Однако в данном способе традиционно используют пресс-форму, изготовленную из металла-материала, акустические свойства которого резко отличаются от акустических свойств древесины, в частности величина акустического сопротивления металла намного выше величины акустического сопротивления древесины. Неоднородность акустических свойств материалов в системе пресс-форма - заготовка приводит в диспропорционированию энергии волнового поля на границе раздела сред (металл - древесина), при этом большая часть энергии расходуется в материале пресс-формы, что снижает эффективность способа. Задачей заявляемого изобретения является повышение эффективности процесса уплотнения и формообразования изделий из цельной древесины. Поставленная задача решается тем, что в способе уплотнения и формообразования изделий из цельной древесины путем одновременного воздействия на размещенную в пресс-форме заготовку статической нагрузки, направленной вдоль волокон древесины, и поля акустических волн уплотнение и формообразование осуществляют в пресс-форме, изготовленной из материала, обладающего анизотропией упругих свойств, у которого величины акустического сопротивления в ортогональных направлениях согласованы с величинами акустического сопротивления древесины в направлениях вдоль и поперек волокон. Кроме того, величины акустического сопротивления материала пресс-формы отличаются от величин акустического сопротивления древесины не более чем в 10 раз по каждому из направлений. Новым в способе является то, что уплотнение и формообразование осуществляют в пресс-форме, изготовленной из материала, обладающего анизотропией упругих свойств, у которого величины акустического сопротивления в ортогональных направлениях согласованы с величинами акустического сопротивления древесины в направлениях вдоль и поперек волокон. Новым является также то, что величины акустического сопротивления материала пресс-формы отличаются от величины акустического сопротивления древесины не более чем в 10 раз по каждому из направлений. Принципиальным отличием заявляемого способа от известных является то, что в качестве материала пресс-формы использован материал с анизотропией упругих свойств. Как известно, некоторые из акустических характеристик материала определяются его упругими свойствами, так как они отражают процессы распространения упругих механических продольных и поперечных колебаний в объеме материала. Древесина обладает явно выраженной анизотропией упругих свойств, что обусловлено волокнистой структурой древесинного вещества. Анизотропия упругих свойств проявляется, например, в том, что скорость распространения звука в направлении вдоль волокон древесины в 3...4 раза выше скорости распространения звука в направлении поперек волокон. Для характеристики акустических свойств материалов используют ряд показателей, в том числе величину акустического сопротивления Z, выражающуюся произведением Z =![способ уплотнения и формообразования изделий из цельной древесины, патент № 2122493](/images/patents/349/2122010/961.gif)
![способ уплотнения и формообразования изделий из цельной древесины, патент № 2122493](/images/patents/349/2122010/961.gif)
В качестве материала пресс-формы, удовлетворяющего вышеуказанным требованиям, могут быть использованы преимущественно различные армированные полимерные материалы, например стеклопластики, углепластики, а также ряд композиционных материалов (системы бор - алюминий и др.). При выборе материала следует учитывать также его прочностные характеристики для обеспечения стойкости пресс-формы к применяемым статическим нагрузкам. Следует отметить, что использование в процессе уплотнения и формообразования изделий из цельной древесины пресс-форм, изготовленных из неметаллических материалов, дает ряд дополнительных преимуществ, а именно исключается коррозия внутренней поверхности пресс-формы под действием химически активного древесного сока, снижается масса пресс-формы, что облегчает транспортировку пресс-формы с заготовкой на последующие операции технологического процесса. Возможность реализации заявляемого способа показана в примерах конкретного выполнения. Пример 1
Брали цилиндрическую заготовку из ольхи диаметром 67 мм и длиной 500 мм с исходной плотностью в сухом виде 0,33 г/см. Величина акустического сопротивления древесины составила в направлении вдоль волокон 1,2
![способ уплотнения и формообразования изделий из цельной древесины, патент № 2122493](/images/patents/349/2122008/183.gif)
![способ уплотнения и формообразования изделий из цельной древесины, патент № 2122493](/images/patents/349/2122008/183.gif)
![способ уплотнения и формообразования изделий из цельной древесины, патент № 2122493](/images/patents/349/2122008/183.gif)
![способ уплотнения и формообразования изделий из цельной древесины, патент № 2122493](/images/patents/349/2122008/183.gif)
![способ уплотнения и формообразования изделий из цельной древесины, патент № 2122493](/images/patents/349/2122008/183.gif)
![способ уплотнения и формообразования изделий из цельной древесины, патент № 2122493](/images/patents/349/2122008/183.gif)
![способ уплотнения и формообразования изделий из цельной древесины, патент № 2122493](/images/patents/349/2122008/183.gif)
![способ уплотнения и формообразования изделий из цельной древесины, патент № 2122493](/images/patents/349/2122008/183.gif)
![способ уплотнения и формообразования изделий из цельной древесины, патент № 2122493](/images/patents/349/2122009/177.gif)
![способ уплотнения и формообразования изделий из цельной древесины, патент № 2122493](/images/patents/349/2122008/183.gif)
![способ уплотнения и формообразования изделий из цельной древесины, патент № 2122493](/images/patents/349/2122008/183.gif)
Брали цилиндрическую заготовку из березы диаметром 67 мм и длиной 500 мм с исходной плотностью 0,50 г/см. Величина акустического сопротивления древесины в направлении вдоль волокон - 3,2
![способ уплотнения и формообразования изделий из цельной древесины, патент № 2122493](/images/patents/349/2122008/183.gif)
![способ уплотнения и формообразования изделий из цельной древесины, патент № 2122493](/images/patents/349/2122008/183.gif)
![способ уплотнения и формообразования изделий из цельной древесины, патент № 2122493](/images/patents/349/2122008/183.gif)
![способ уплотнения и формообразования изделий из цельной древесины, патент № 2122493](/images/patents/349/2122008/183.gif)
Осуществляли процесс уплотнения и формообразования заготовки по примеру 3, но использовали пресс-форму по примеру 2 (сталь 45) с приложением статической нагрузки 8000 кгс. Получили изделие, диаметр и плотность которого были аналогично примеру 3. Разброс результатов измерения расстояния между годичными кольцами составил 18...20%. Из приведенных примеров видно, что при обработке крупногабаритных заготовок из различных пород древесины в пресс-форме, изготовленной из материала, обладающего анизотропией упругих свойств, величины акустического сопротивления которого согласованы с величинами акустического сопротивления древесины, удалось достигнуть требуемой степени уплотнения изделий при меньших - статических нагрузках, при этом равноплотность указанных изделий по сравнению с изделиями, обрабатываемыми в пресс-форме из стали 45, в несколько раз выше. Таким образом, примеры реализации способа позволяют судить о его высокой эффективности. Источники информации
1. Гончаров Н. А. и др. Технология изделий из древесины. Москва, 1990, стр. 309. 2. Патент РФ N2089385, B 27 M 3/04, опубл. БИ N25, 1997 (прототип). 3. Кикоин И.К. Таблицы физических величин. Москва, 1976, стр. 66,86.
Класс B27M1/08 многоступенчатыми способами