CZ307337B6 - A method of manufacturing wooden beams with hot moulded steel reinforcement - Google Patents
A method of manufacturing wooden beams with hot moulded steel reinforcement Download PDFInfo
- Publication number
- CZ307337B6 CZ307337B6 CZ2017-55A CZ201755A CZ307337B6 CZ 307337 B6 CZ307337 B6 CZ 307337B6 CZ 201755 A CZ201755 A CZ 201755A CZ 307337 B6 CZ307337 B6 CZ 307337B6
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- reinforcement
- wooden
- honeycomb
- pressed
- wood
- Prior art date
Links
Landscapes
- Rod-Shaped Construction Members (AREA)
Abstract
Description
Oblast technikyTechnical field
Vynález se týká způsobu výroby dřevěných sendvičových nosníků vyztužených ocelovou výztuží z vysokopevných ocelí.The present invention relates to a method for the production of wood sandwich beams reinforced with high-strength steel reinforcement.
Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION
Dřevěné sendvičové nosníky, s výhodou využitelné pro stavebnictví, jsou vyráběny lepením z na sebe skládaných dřevěných voštin v lisech. Jednotlivé dřevěné voštiny jsou na svých styčných plochách opatřeny vrstvou lepidla a jsou vloženy do lisovacího přípravku. Tvarem použitého lisovacího přípravku je dán tvar nosníku. Po vytvrzení lepidla je možné hotový nosník z přípravku vyjmout, tvar nosníku definovaný přípravkem je již zafixován.Wooden sandwich beams, preferably usable for construction, are made by gluing of stacked wooden honeycombs in presses. The individual wooden honeycombs are provided with a layer of glue on their contact surfaces and are inserted into the press jig. The shape of the used fixture is determined by the shape of the beam. After the adhesive has cured, the finished beam can be removed from the fixture, the shape of the beam defined by the fixture is already fixed.
Průhyb hotového nosníku, mající vliv na nosnost, je dám E-modulem, modulem odporu průřezu a konstrukcí nosníku. Žádoucí zvyšování modulu odporu průřezu v ohybu vede při standardní konstrukci nosníku k nežádoucímu zvětšování průřezu, zejména jeho výšky. To má za následek nárůst hmotnosti nosníku a spotřebu materiálu, který je - s ohledem na svůj přírodní původ dostupný v potřebné kvalitě pouze v omezeném množství.The deflection of the finished beam, which affects the bearing capacity, is given by the E-modulus, the modulus of resistance of the cross-section and the structure of the beam. The desirable increase in the modulus of resistance of the cross-section in bending results in an undesirable increase in cross-section, in particular its height, in the case of a standard beam design. This results in an increase in the weight of the beam and the consumption of material which, due to its natural origin, is only available in limited quantities in the required quality.
Obecně známá technologie kalení ocelových dílců spočívá v nahřátí dané oceli na její austenitizační teplotu, při které se mění krystaly z feritu a na krystaly austenitu, a následné postupné a řízené ochlazení. Při ochlazení z austenitizační teploty pod teplotu Ms dané oceli (teplota začátku přeměny) dochází k transformaci austenitu na zákalnou strukturu martenzitu, ev. bainitu. Spodní hranice této teplotní oblasti martenzitické přeměny oceli je dána teplotou Mf dané oceli (teplota konce přeměny). Jestliže dojde k rychlému snížení z teploty austenitu na teplotu v rozmezí mezi Ms a Mf dané oceli, dojde pouze k částečné transformaci austenitu. Ve struktuře transformovaného martenzitu řízeným způsobem zůstane podíl zbytkového austenitu. Následným pomalým úplným vychlazením z teploty ležící nad Mf dané oceli proběhne stabilizace zbytkového austenitu v oceli a popuštění martenzitu. Tím dojde k difúzi uhlíku z přesyceného martenzitu do zbytkového austenitu, který se tímto stabilizuje a po postupném ochlazení na teplotu okolí zůstane v mikrostruktuře zachován. Neúplné zakalení a stabilizace zbytkového austenitu způsobí dosažení vysoké pevnosti při zároveň velmi dobré tažnosti zpracovaného ocelového dílce.A well known technology for quenching steel parts consists in heating the steel to its austenitization temperature, at which crystals are transformed from ferrite to austenite crystals, followed by gradual and controlled cooling. When cooling from the austenitization temperature below the temperature Ms of the steel (transformation start temperature), the austenite is transformed into the turbidity of martensite, ev. bainitu. The lower limit of this temperature zone of the martensitic conversion of steel is given by the temperature Mf of the steel (temperature of the end of conversion). If there is a rapid decrease from austenite temperature to a temperature between Ms and Mf of a given steel, only austenite is partially transformed. The residual austenite content remains in the controlled martensite structure in a controlled manner. Subsequent slow total cooling from the temperature above the Mf of the steel stabilizes the residual austenite in the steel and tempers the martensite. This diffuses the carbon from the supersaturated martensite into the residual austenite, which is thereby stabilized and retained in the microstructure after gradual cooling to ambient temperature. Incomplete turbidity and stabilization of the residual austenite will result in high strength and very good ductility of the treated steel member.
Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION
Podstatou vynálezu je způsob výroby dřevěných nosníků se zalisovanou ocelovou výztuží za tepla. Způsob zahrnuje kroky:SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is directed to a method for producing hot-formed wooden beams. The method comprises the steps of:
- nahřátí nejméně jedné ocelové výztuže na teplotu austenitu materiálu, ze kterého je vyrobena;- heating at least one steel reinforcement to austenite temperature of the material from which it is made;
- nahřátí nejméně jedné dřevěné voštiny na teplotu ležící mezi Ms a Mf materiálu, ze kterého je vyrobena výztuž;- heating at least one wooden honeycomb to a temperature lying between Ms and Mf of the material from which the reinforcement is made;
- nanesení teplotně odolného lepidla alespoň na část povrchu nejméně jedné výztuže a/nebo alespoň na část povrchu nejméně jedné dřevěné voštiny;- applying a heat-resistant adhesive to at least a portion of the surface of the at least one reinforcement and / or to at least a portion of the surface of the at least one wood honeycomb;
- zalisování nejméně jedné nahřáté výztuže do povrchu nejméně jedné nahřáté dřevěné voštiny v lisovacím přípravku definujícím budoucí tvar dřevěného nosníku;- pressing the at least one heated reinforcement into the surface of the at least one heated wooden honeycomb in a die defining the future shape of the wooden beam;
- udržení dřevěného nosníku v lisovacím přípravku alespoň po dobu vyrovnání teplot nejméně jedné výztuže a nejméně jedné dřevěné voštiny a jejich společného ochlazení, které zahrnuje proces stabilizace zbytkového austenitu a popuštění martenzitu v oceli výztuže a vytvrzení- retaining the timber beam in the die for at least the time of equilibrating at least one reinforcement and at least one wood honeycomb and cooling them together, which includes a process of stabilizing the residual austenite and tempering the martensite in the reinforcement steel and curing
- 1 CZ 307337 B6 lepidla. V závislosti na chemickém složení dané oceli je nutné, aby rychlost ochlazování splňovala podmínku, že většina austenitické matrice bude transformována na martenzit.Adhesives. Depending on the chemical composition of the steel, the cooling rate must meet the condition that most of the austenitic matrix will be transformed into martensite.
V jednom z možných provedení se - v závislosti na požadované nosnosti vyráběného dřevěného nosníku - do lisovacího přípravku se před lisováním vloží více střídajících se vrstev výztuží, lepidla a dřevěných voštin. Zejména je vhodné, pokud je jedna výztuž vlepena a zalisována mezi dvě dřevěné voštiny. To je výhodné i s ohledem na ochranu surového ocelového plechu výztuže před povětmostí. Lze však uvažovat i výrobu nosníku sestávajícího z více takových souvrství, např. dřevěná voština + výztuž + dřevěná voština + výztuž + dřevěná voština.In one embodiment, depending on the required load-bearing capacity of the wooden beam to be manufactured, a plurality of alternating layers of reinforcement, adhesive and wood honeycombs are inserted into the die prior to compression. It is particularly suitable if one reinforcement is glued and pressed between two wooden honeycombs. This is also advantageous with regard to the protection of the raw steel sheet reinforcement from the air. However, the production of a beam consisting of a plurality of such stacks may also be envisaged, eg wood honeycomb + reinforcement + wood honeycomb + reinforcement + wood honeycomb.
V dalším možném provedení se nejméně jedna dřevěná voština před lisováním navlhčí. Navlhčení může být provedeno například párou. Vlhký materiál dřevěné voštiny může usnadnit ohýbání v lisovacím přípravku. Zvýšená vlhkost též může zabránit nežádoucímu opálu povrchu dřevěné voštiny nahřátou výztuží.In another possible embodiment, the at least one wood honeycomb is moistened prior to pressing. The wetting can be carried out, for example, with steam. The damp wood honeycomb material can facilitate bending in the die. Increased humidity can also prevent unwanted opalization of the wood honeycomb surface with heated reinforcement.
Pro zajištění vyšší pevnosti je vhodné, pokud je nejméně jedna výztuž opatřena nejméně jedním vystupujícím tvarovým zámkem, který se při lisování dřevěného nosníku zalisuje do nejméně jedné dřevěné voštiny. Zejména je výrobně výhodné, pokud je na okraji plechu výztuže zhotovena soustava vyseknutých a vyhnutých zubů, které jsou tlakem v lisovacím přípravku zamáčknuty do masy dřevěné voštiny.In order to ensure a higher strength, it is suitable if the at least one reinforcement is provided with at least one protruding form lock which is pressed into the at least one wooden honeycomb when the timber beam is pressed. It is particularly advantageous to manufacture a system of punched and bent teeth at the edge of the reinforcement sheet, which are pressed into the wood honeycomb mass by the pressure in the die.
V případě požadavku na velmi vysokou pevnost vyráběného nosníku je možné jednotlivé vrstvy dřevěného nosníku k sobě přitáhnout nejméně jedním svorníkem. Svorníkem se zde rozumí například šroub opatřený maticí, procházející skrz průchozí otvor napříč všemi vrstvami nosníku. Dalším možným typem svorníku může být prvek ve tvaru U, objímající zvenku tři stěny nosníku, k němuž je přišroubovaná destička situovaná na čtvrté stěně nosníku. Zpevnění svorníkem zvyšuje možné provozní namáhání hotového nosníku v ohybu, zabraňuje rozlepení vrstev a roztržení nosníku.If a very high strength of the manufactured beam is required, the individual layers of the wooden beam can be tightened together by at least one bolt. By a bolt is meant here, for example, a screw provided with a nut extending through a through hole across all layers of the beam. Another possible type of bolt may be a U-shaped element embracing from outside the three walls of the beam to which a bolt plate situated on the fourth wall of the beam is screwed. Bolt reinforcement increases the possible operational bending stress of the finished beam, prevents the layers from breaking and the beam from tearing.
V závislosti na tloušťce výztuže, tvrdosti dřevěné voštiny a lisovacím tlaku může být výhodné, když je nejméně jedna z nejméně dvou dřevěných voštin na svém povrchu, přilehlém k sousedící dřevěné voštině, opatřena nejméně jednou sníženou oblastí. Do této snížené oblasti se nejméně jedna výztuž uloží. Díky tomu mohou být okolní plochy přiléhajících stěn dřevěných voštin v přímém kontaktu a být dostatečně vzájemně slepeny.Depending on the thickness of the reinforcement, the hardness of the wood honeycomb and the pressing pressure, it may be advantageous if at least one of the at least two wood honeycombs is provided with at least one lowered area on its surface adjacent to the adjacent wood honeycomb. At least one reinforcement is placed in this lowered area. As a result, the surrounding surfaces of the adjacent walls of the wooden honeycombs can be in direct contact and be sufficiently glued together.
Pro zajištění větší styčné plochy přiléhajících stěn dřevěných voštin je výhodné, pokud je nejméně jedna výztuž v ploše svého těla opatřena nejméně jedním průchozím otvorem. Díky tomu mohou být plochy přiléhajících stěn dřevěných voštin vzájemně slepeny nejen kolem výztuže, resp. snížené oblasti, ale i v ploše výztuže.In order to provide a greater contact area of adjacent wooden honeycomb walls, it is advantageous if at least one reinforcement is provided with at least one through hole in the area of its body. As a result, the surfaces of the adjoining walls of the wooden honeycombs can be glued together not only around the reinforcement, respectively. lowered areas, but also in the reinforcement area.
Pro některé aplikace může být výhodné, pokud je nejméně jedna výztuž na obvodu svého těla opatřena tvarovaným okrajem. Ten zajišťuje větší styčnou plochu přiléhajících stěn dřevěných voštin. Navíc se jedná o druh tvarového zámku, pomáhá zamezit posunu výztuže po stěně dřevěné voštiny.For some applications, it may be advantageous if at least one reinforcement is provided at the periphery of its body with a shaped edge. This ensures greater contact area of the adjacent walls of wooden honeycombs. In addition, it is a kind of shaped lock, it helps to prevent the reinforcement from moving along the wall of the wooden honeycomb.
Objasnění výkresůClarification of drawings
Příkladné provedení navrhovaného řešení je popsáno s odkazem na výkresy, na kterých je na obr. 1 - schematický axonometrický pohled na možnou podobu výztuže;An exemplary embodiment of the proposed solution is described with reference to the drawings, in which Fig. 1 is a schematic axonometric view of a possible form of reinforcement;
obr. 2 - schematický axonometrický pohled na dřevěnou voštinu opatřenou sníženou oblastí;Fig. 2 is a schematic axonometric view of a wooden honeycomb provided with a lowered area;
obr. 3 - nosník obsahující dvě dřevěné voštiny a dva svorníky procházející skrz nosník.FIG. 3 shows a beam comprising two wooden honeycombs and two bolts passing through the beam.
-2CZ 307337 B6-2GB 307337 B6
Příklad uskutečnění vynálezuDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Dřevěné voštiny 3 jsou předehřátý na teplotu 200 °C a opatřeny lepidlem. Výztuž 2 z oceli o složení viz tab. 1 je ohřátá na teplotu 900 °C a vložena mezi dvě dřevěné voštiny 3. Poté je provedeno zalisování v přípravku tak, že dojde ke kontaktu výztuže 2 s dřevěnými voštinami 3. Přitom dojde k vniknutí tvarových zámků 4 výztuže 2 do dřevěných voštin 3 a k vytvarování nosníku 1 podle tvaru přípravku. Tím se výztuž 2 mechanicky zakotví. V kontaktu s dřevěnými voštinami 3 rychle poklesne teplota výztuže 2 přibližně na teplotu dřevěných voštin 3, tj. na rozmezí mezi 180 až 250 °C, čímž dojde k neúplnému zakalení materiálu výztuže 2. Po zalisování dojde vlivem ochlazení výztuže 2 k transformaci austenitu na zákalnou strukturu martenzitu, ev. bainitu. Protože jsou dřevěné voštiny 3 předehřátý nad teplotu Mf oceli, nedojde k úplné transformaci. Ve struktuře transformovaného martenzitu zůstane podíl zbytkového austenitu. Poté se teploty výztuže 2 vyrovnají teplotě dřevěných voštin 3 a následuje jejich společné ochlazování, při kterém proběhne stabilizace zbytkového austenitu v oceli, popuštění martenzitu i vytvrzení lepidla, spojujícího dřevěné voštiny 3. Vzhledem ktomu, že toto finální dochlazování probíhá pomalu až na teplotu okolí, dojde k difúzi uhlíku z přesyceného martenzitu do zbytkového austenitu, který se tímto stabilizuje a po postupném ochlazení na teplotu okolí zůstane v mikrostruktuře zachován. Smrštění oceli je částečně využito pro mechanické zakotvení tvarových zámků 4 do dřevěných voštin 3 a jeho zbývající složka je vykompenzována transformační plasticitou. Neúplné zakalení a stabilizace zbytkového austenitu způsobí dosažení vysoké pevnosti při zároveň velmi dobré tažnosti. Poté je hotový nosník 1 vyjmut z přípravku.The wooden honeycombs 3 are preheated to a temperature of 200 ° C and provided with an adhesive. Steel reinforcement 2 with composition see tab. 1 is heated to a temperature of 900 ° C and inserted between two wooden honeycombs 3. Thereafter, the molding is carried out in such a way that the reinforcement 2 contacts the wooden honeycombs 3. The locks 4 of the reinforcement 2 penetrate into the wooden honeycombs 3 and according to the shape of the jig. As a result, the reinforcement 2 is mechanically anchored. In contact with the wood honeycombs 3, the temperature of the reinforcement 2 rapidly decreases to approximately the temperature of the wood honeycombs 3, i.e. between 180 and 250 ° C, resulting in incomplete turbidity of the reinforcement material 2. After compression, the austenite is transformed to turbidity. martensite structure, ev. bainitu. Since the wooden honeycombs 3 are preheated above the temperature Mf of the steel, there is no complete transformation. The proportion of residual austenite remains in the structure of the transformed martensite. Thereafter, the temperatures of the reinforcement 2 are equal to the temperature of the wood honeycombs 3, followed by co-cooling to stabilize the residual austenite in the steel, temper the martensite and cure the adhesive joining the wood honeycombs. the carbon diffuses from the supersaturated martensite to the residual austenite, which is thereby stabilized and is retained in the microstructure after gradual cooling to ambient temperature. The shrinkage of the steel is partly used for mechanically anchoring the shape locks 4 to the wooden honeycombs 3 and its remaining component is compensated by the transformation plasticity. Incomplete turbidity and stabilization of residual austenite will result in high strength and very good ductility. Then the finished beam 1 is removed from the fixture.
Tab. 1: Chemické složení materiálu v % hmotn. (zbytek do 100 % hmotn. je tvořen Fe)Tab. 1: Chemical composition of the material in% wt. (the remainder to 100 wt.% is Fe)
Průmyslová využitelnostIndustrial applicability
Vynález lze široce uplatnit v oblasti výroby dřevěných lepených nosníků, především pro stavební průmysl. Týká se způsobu výroby dřevěného nosníku s ocelovou výztuží, která v průběhu procesu výroby nosníku získá v důsledku vhodné ochlazovací rychlosti z teplotní oblasti austenitu vícefázovou strukturu o vysoké pevnosti a zvýšené tažnosti.The invention is widely applicable in the field of wood glued beam production, especially for the construction industry. It relates to a method for producing a timber beam with steel reinforcement which, during the beam manufacturing process, obtains a multiphase structure of high strength and increased ductility due to a suitable cooling rate from the austenite temperature region.
Claims (8)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CZ2017-55A CZ307337B6 (en) | 2017-01-31 | 2017-01-31 | A method of manufacturing wooden beams with hot moulded steel reinforcement |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CZ2017-55A CZ307337B6 (en) | 2017-01-31 | 2017-01-31 | A method of manufacturing wooden beams with hot moulded steel reinforcement |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CZ201755A3 CZ201755A3 (en) | 2018-06-13 |
CZ307337B6 true CZ307337B6 (en) | 2018-06-13 |
Family
ID=62488896
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CZ2017-55A CZ307337B6 (en) | 2017-01-31 | 2017-01-31 | A method of manufacturing wooden beams with hot moulded steel reinforcement |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CZ (1) | CZ307337B6 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH06226715A (en) * | 1993-02-05 | 1994-08-16 | Sumitomo Ringyo Kk | Composite beam material |
US5497595A (en) * | 1994-08-18 | 1996-03-12 | Kalinin; Daniel | Method of reinforcing wood beams and wood beams made therefrom |
CN1267589A (en) * | 1999-03-18 | 2000-09-27 | 段梦麟 | Making process of artificial ribbed board |
JP2006002556A (en) * | 2004-05-18 | 2006-01-05 | Nippon Steel Corp | Compound member formed of wooden member and steel member, structure and method for connecting wooden member to steel plate, and construction having structure for connecting wooden member to steel plate |
-
2017
- 2017-01-31 CZ CZ2017-55A patent/CZ307337B6/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH06226715A (en) * | 1993-02-05 | 1994-08-16 | Sumitomo Ringyo Kk | Composite beam material |
US5497595A (en) * | 1994-08-18 | 1996-03-12 | Kalinin; Daniel | Method of reinforcing wood beams and wood beams made therefrom |
CN1267589A (en) * | 1999-03-18 | 2000-09-27 | 段梦麟 | Making process of artificial ribbed board |
JP2006002556A (en) * | 2004-05-18 | 2006-01-05 | Nippon Steel Corp | Compound member formed of wooden member and steel member, structure and method for connecting wooden member to steel plate, and construction having structure for connecting wooden member to steel plate |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CZ201755A3 (en) | 2018-06-13 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Verma et al. | Comparative study of mechanical properties of bamboo laminae and their laminates with woods and wood based composites | |
Verma et al. | Development of layered laminate bamboo composite and their mechanical properties | |
Kutnar et al. | The mechanical properties of densified VTC wood relevant for structural composites | |
JP2011255413A (en) | Device for heating steel sheet, method for manufacturing press-formed article, and press-formed article | |
He et al. | Production and mechanical performance of scrimber composite manufactured from poplar wood for structural applications | |
TW200700565A (en) | Hot-rolled steel sheet, method for production thereof and molded article formed from hot-rolled steel sheet | |
RU2012154837A (en) | ABRASIVE CIRCLE WITH A RECESSED CENTER AND METHOD FOR ITS MANUFACTURE | |
Ramesh et al. | Effect of alkalization on mechanical and moisture absorption properties of Azadirachta indica (neem tree) fiber reinforced green composites | |
US6105321A (en) | Prestressed wood composite laminate | |
CN102275200A (en) | Method for manufacturing bamboo-fiber composite section | |
WO2014068493A1 (en) | Die-quenching method and apparatus of an aluminum alloy material | |
Mirzaei et al. | Glulam beam made from hydrothermally treated poplar wood with reduced moisture induced stresses | |
US7494718B2 (en) | Method for improving the surface hardness of a wooden body using an aqueous solution of an impregnating agent | |
EP3520977A1 (en) | Wood laminate material and method for manufacturing same | |
Lee et al. | Dimensional stabilization through heat treatment of thermally compressed wood of Korean pine | |
KR102372480B1 (en) | Tailor rolled blank, manufacturing method for hot stamping product using tailor rolled blank and hot stamping product manufactured using the same | |
CZ307337B6 (en) | A method of manufacturing wooden beams with hot moulded steel reinforcement | |
Ray | Thermal shock and thermal fatigue on delamination of glass-fiber-reinforced polymeric composites | |
DE05717681T1 (en) | METHOD FOR PRODUCING A REINFORCEMENT WITH AT LEAST ONE ADHESIVE SURFACE, WHICH CAN BE POSITIONED NEW, AND AN INNOVATIVE REINFORCEMENT | |
US11413673B2 (en) | Manufacturing method of body frame and body frame | |
DE102008034596A1 (en) | Hardened sheet steel component producing method, involves heating sheet steel, and locally adjusting cooling process of sheet steel by selectively intervening heat transmission from sheet steel to molding tools | |
JP5629863B2 (en) | Heat-pressed wood and method for producing the same | |
CN108367538A (en) | Clad steel | |
US1700561A (en) | Roofing and other sheet and process for making same | |
SE532160C2 (en) | Ways to mold and harden a sheet metal |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | Patent lapsed due to non-payment of fee |
Effective date: 20190131 |