RU2122493C1 - Method of packing and moulding of products made of solid wood - Google Patents
Method of packing and moulding of products made of solid wood Download PDFInfo
- Publication number
- RU2122493C1 RU2122493C1 RU97119131A RU97119131A RU2122493C1 RU 2122493 C1 RU2122493 C1 RU 2122493C1 RU 97119131 A RU97119131 A RU 97119131A RU 97119131 A RU97119131 A RU 97119131A RU 2122493 C1 RU2122493 C1 RU 2122493C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- wood
- mold
- acoustic
- acoustic resistance
- values
- Prior art date
Links
Landscapes
- Dry Formation Of Fiberboard And The Like (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области деревообработки, в частности к технологии уплотнения и формообразования изделий из цельной древесины, преимущественно к технологии обработки длинномерных заготовок. The invention relates to the field of woodworking, in particular to the technology of compaction and shaping of solid wood products, mainly to the processing technology of long workpieces.
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. Most of the currently known methods of compaction and shaping of solid wood products are based on the force acting on the external static load placed in the mold [1]. In these methods, the required quality indicators of pressed products are achieved through the application of significant loads, so the molds are made of a material that can primarily resist destruction under the influence of these loads. The most suitable material for molds in terms of mechanical properties are metals and their alloys.
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. The known method [2], chosen by the authors for the prototype, in which the compaction and shaping of solid wood products is carried out by simultaneously affecting the static load placed in the mold, acting along the wood fibers, and the acoustic wave field.
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. In the specified method, the combined effect of the static load and the acoustic field on the workpiece provides its compaction and shaping, while the longitudinal-transverse displacements of wood particles resulting from the influence of the acoustic field contribute to uniform compaction of the material in the volume of the product, as well as reduce the friction of the workpiece as it moves in mold. These factors lead to a decrease in internal stresses in elastically compressed wood and, as a result, to an improvement in the physicomechanical characteristics of the product, and also have a positive effect on maintaining the structure of the product material.
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. However, in this method, a mold made of a metal material is traditionally used, the acoustic properties of which sharply differ from the acoustic properties of wood, in particular, the value of the acoustic resistance of a metal is much higher than the value of the acoustic resistance of wood. The heterogeneity of the acoustic properties of the materials in the mold-workpiece system results in the disproportionation of the wave field energy at the interface between the media (metal - wood), while most of the energy is spent in the mold material, which reduces the efficiency of the method.
Задачей заявляемого изобретения является повышение эффективности процесса уплотнения и формообразования изделий из цельной древесины. The task of the invention is to increase the efficiency of the process of compaction and shaping of solid wood products.
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. The problem is solved in that in the method of compaction and shaping of solid wood products by simultaneously impacting a static load placed in the mold on a piece of wood directed along the wood fibers, and the acoustic wave field, compaction and shaping is carried out in a mold made of material, possessing anisotropy of elastic properties, in which the values of acoustic resistance in orthogonal directions are consistent with the values of acoustic resistance of wood in directions along and across the fibers.
Кроме того, величины акустического сопротивления материала пресс-формы отличаются от величин акустического сопротивления древесины не более чем в 10 раз по каждому из направлений. In addition, the acoustic resistance values of the mold material differ from the acoustic resistance values of wood by no more than 10 times in each direction.
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. New in the method is that compaction and shaping is carried out in a mold made of a material having anisotropy of elastic properties, in which the values of acoustic resistance in orthogonal directions are consistent with the values of acoustic resistance of wood in the directions along and across the fibers.
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. Also new is the fact that the acoustic resistance values of the mold material differ from the acoustic resistance values of wood by no more than 10 times in each direction.
Принципиальным отличием заявляемого способа от известных является то, что в качестве материала пресс-формы использован материал с анизотропией упругих свойств. The fundamental difference between the proposed method and the known ones is that a material with anisotropy of elastic properties is used as the material of the mold.
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. As is known, some of the acoustic characteristics of a material are determined by its elastic properties, since they reflect the propagation processes of elastic mechanical longitudinal and transverse vibrations in the bulk of the material.
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. Wood has a pronounced anisotropy of elastic properties, which is due to the fibrous structure of the wood substance. Anisotropy of elastic properties is manifested, for example, in that the speed of sound propagation in the direction along the wood fibers is 3 ... 4 times higher than the speed of sound propagation in the direction transverse to the fibers.
Для характеристики акустических свойств материалов используют ряд показателей, в том числе величину акустического сопротивления Z, выражающуюся произведением Z = ρc, где ρ - плотность материала, c - скорость звука в материале. A number of indicators are used to characterize the acoustic properties of materials, including the value of acoustic resistance Z, expressed by the product Z = ρc, where ρ is the density of the material, c is the speed of sound in the material.
В результате экспериментальных исследований авторами установлено, что эксплуатационные качества прессованных изделий получаются весьма высокими, если процесс уплотнения и формообразования изделий под воздействием статической нагрузки и поля акустических волн проводить в пресс-форме, изготовленной из материала, акустически согласованного с материалом древесины. As a result of experimental studies, the authors found that the performance of pressed products is very high if the process of compaction and shaping of products under the influence of a static load and the field of acoustic waves is carried out in a mold made of a material that is acoustically matched with the material of wood.
Указанное согласование достигается тем, что для пресс-формы выбирают материал с анизотропными упругими свойствами, а именно материал, обладающий анизотропией акустического сопротивления в ортогональных направлениях, при этом величина акустического сопротивления материала в одном из ортогональных направлений должна быть близка к величине акустического сопротивления древесины в направлении вдоль волокон, а величина акустического сопротивления материала в другом направлении должна быть близка к величине акустического сопротивления древесины в направлении поперек волокон. При этом экспериментально установлено, что указанные величины акустических сопротивлений материала пресс-формы и древесины не должны отличаться более чем в 10 раз по каждому из направлений, в противном случае эффективность способа значительно снижается. This coordination is achieved by the fact that a material with anisotropic elastic properties is selected for the mold, namely, a material having anisotropy of acoustic resistance in orthogonal directions, while the value of acoustic resistance of the material in one of the orthogonal directions should be close to the value of acoustic resistance of wood in the direction along the fibers, and the acoustic resistance of the material in the other direction should be close to the acoustic resistance wood in the direction across the fibers. It was experimentally established that the indicated values of acoustic impedances of the material of the mold and wood should not differ by more than 10 times in each of the directions, otherwise the efficiency of the method is significantly reduced.
При изготовлении пресс-формы, например, в виде цилиндрической трубы обеспечивают ориентацию в ней материала таким образом, чтобы в готовой пресс-форме величины акустического сопротивления в продольном и поперечном направлениях соответствовали величинам акустического сопротивления в направлениях вдоль и поперек волокон помещаемой в пресс-форму древесной заготовки. In the manufacture of a mold, for example, in the form of a cylindrical pipe, the material is oriented in such a way that in the finished mold the values of acoustic resistance in the longitudinal and transverse directions correspond to the values of acoustic resistance in the directions along and across the fibers of the wood placed in the mold blanks.
Величины акустического сопротивления материала пресс-формы и древесины могут быть вычислены на основании справочных данных [3] или определены экспериментально. The acoustic resistance values of the mold material and wood can be calculated on the basis of reference data [3] or determined experimentally.
За счет согласования акустических свойств материала пресс-формы и обрабатываемой древесины при прохождении через систему "пресс-форма - заготовка" продольных и поперечных акустических колебаний значительно снижаются потери волновой энергии на границе раздела пресс-форма - заготовка, и соответственно увеличивается объемная плотность энергии в материале древесины, а также обеспечивается более равномерное распределение энергии в объеме обрабатываемой заготовки. By coordinating the acoustic properties of the mold material and the wood being processed when longitudinal and transverse acoustic vibrations pass through the mold-workpiece system, the wave energy losses at the mold-workpiece interface are significantly reduced, and the bulk energy density in the material increases accordingly wood, and also provides a more uniform distribution of energy in the volume of the workpiece.
Указанные обстоятельства положительно сказываются на качестве прессованных изделий, при этом более эффективное использование энергии акустического поля позволяет получать высококачественные изделия из заготовок большого диаметра и длины при относительно невысоких энергетических затратах (без увеличения величины статической нагрузки, мощности источника акустических колебаний.)
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.These circumstances have a positive effect on the quality of extruded products, while a more efficient use of acoustic field energy makes it possible to obtain high-quality products from large diameter blanks and lengths at relatively low energy costs (without increasing the static load or the power of the source of acoustic vibrations.)
As the mold material satisfying the above requirements, mainly various reinforced polymeric materials, for example fiberglass, carbon fiber, and also a number of composite materials (boron-aluminum systems, etc.) can be used. When choosing a material, one should also take into account its strength characteristics to ensure the resistance of the mold to the applied static loads.
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. It should be noted that the use of compression molds made of non-metallic materials in the process of compaction and shaping of solid wood products provides a number of additional advantages, namely, corrosion of the internal surface of the mold under the influence of chemically active wood juice is eliminated, the mass of the mold is reduced, which facilitates the transportation of the mold with the workpiece for subsequent operations of the process.
Возможность реализации заявляемого способа показана в примерах конкретного выполнения. The possibility of implementing the proposed method is shown in examples of specific performance.
Пример 1
Брали цилиндрическую заготовку из ольхи диаметром 67 мм и длиной 500 мм с исходной плотностью в сухом виде 0,33 г/см.Example 1
We took a cylindrical billet from alder with a diameter of 67 mm and a length of 500 mm with an initial dry density of 0.33 g / cm.
Величина акустического сопротивления древесины составила в направлении вдоль волокон 1,2•105 г/см•с, в направлении поперек волокон 0,45•105 г/см•с. Использовали пресс-форму, выполненную в виде трубы с внутренним диаметром 54 мм. В качестве материала пресс-формы использовали стеклопластик марки ЭДТ-10П.The value of the acoustic resistance of wood amounted to 1.2 • 10 5 g / cm • s in the direction along the fibers, and 0.45 • 10 5 g / cm • s in the direction across the fibers. A mold made in the form of a pipe with an inner diameter of 54 mm was used. As the mold material used fiberglass brand EDT-10P.
Величина акустического сопротивления стеклопластика в ортогональных направлениях составила соответственно 8,8•105 г/см•с и 3,0•105 г/см•с.The acoustic resistance of fiberglass in orthogonal directions was 8.8 • 10 5 g / cm • s and 3.0 • 10 5 g / cm • s, respectively.
Осуществляли статическую нагрузку на заготовку величиной 4000 кгс с помощью пуансона, движущегося со скоростью 5 мм/с. A 4000 kgf static load was applied to the workpiece using a punch moving at a speed of 5 mm / s.
Одновременно сообщали пресс-форме акустические колебания с частотой 18,0±1,5 кГц. At the same time, acoustic vibrations with a frequency of 18.0 ± 1.5 kHz were reported to the mold.
По окончании процесса запрессовки снимали внешнее силовое воздействие и осуществляли сушку изделия в пресс-форме, после чего извлекли изделие из пресс-формы. At the end of the pressing process, the external force was removed and the product was dried in the mold, after which the product was removed from the mold.
Плотность полученного изделия увеличилась в 1,5 раза и составила 0,50 г/см, при этом диаметр изделия составил 53 мм. The density of the obtained product increased by 1.5 times and amounted to 0.50 g / cm, while the diameter of the product was 53 mm
Проводили оценку равноплотности прессованного изделия, для чего исследовали рентгенограммы поперечных срезов изделия по его длине. О равноплотности судили по величине разброса результатов измерения расстояния между годичными кольцами, который составил 5...7%. Equal density of the pressed product was evaluated, for which X-ray patterns of the transverse sections of the product along its length were examined. Equality was judged by the magnitude of the scatter of the results of measuring the distance between the annual rings, which amounted to 5 ... 7%.
Пример 2 (сравнительный). Example 2 (comparative).
Осуществляли процесс уплотнения и формообразования заготовки по примеру 1, но использовали пресс-форму, изготовленную из стали 45 с приложением статической нагрузки 6000 кгс. The process of compaction and shaping of the workpiece according to Example 1 was carried out, but a mold made of steel 45 with a static load of 6000 kgf was used.
Величина акустического сопротивления стали 45 составляла 46,6•105 г/см•с в обоих ортогональных направлениях, что примерно в 40 раз больше величины акустического сопротивления древесины в направлении вдоль волокон и примерно в 60 раз больше величины акустического сопротивления древесины в направлении поперек волокон.The acoustic resistance of steel 45 was 46.6 • 10 5 g / cm • s in both orthogonal directions, which is about 40 times the acoustic resistance of wood in the direction along the fibers and about 60 times the acoustic resistance of wood in the direction across the fibers .
Получили изделие, диаметр и плотность которого были аналогично примеру 1. Received the product, the diameter and density of which were similar to example 1.
Равноплотность изделия определяли по примеру 1. Разброс результатов измерения между годичными кольцами составил 18...20%. The uniform density of the product was determined according to example 1. The spread of the measurement results between the annual rings was 18 ... 20%.
Пример 3
Брали цилиндрическую заготовку из березы диаметром 67 мм и длиной 500 мм с исходной плотностью 0,50 г/см.Example 3
A cylindrical billet was taken from birch with a diameter of 67 mm and a length of 500 mm with an initial density of 0.50 g / cm.
Величина акустического сопротивления древесины в направлении вдоль волокон - 3,2•105 г/см•с, в направлении поперек волокон - 0,9•105 г/см•с.The value of acoustic resistance of wood in the direction along the fibers is 3.2 • 10 5 g / cm • s, in the direction across the fibers - 0.9 • 10 5 g / cm • s.
Использовали пресс-форму по примеру 1. Осуществляли обработку изделия, как описано в примере 1, прикладывая нагрузку 5540 кгс. Used the mold according to example 1. Carried out the processing of the product as described in example 1, applying a load of 5540 kgf.
В результате получили изделие, плотность которого увеличилась в 1,5 раза и составила 0,75 г/см, при этом диаметр изделия составил 53 мм. The result was a product whose density increased by 1.5 times and amounted to 0.75 g / cm, while the diameter of the product was 53 mm.
Оценивали равноплотность изделия, как описано в примере 1. Разброс результатов измерения расстояния между годичными кольцами составил 5...7%. Estimated the uniformity of the product, as described in example 1. The spread of the results of measuring the distance between the annual rings was 5 ... 7%.
Пример 4 (сравнительный)
Осуществляли процесс уплотнения и формообразования заготовки по примеру 3, но использовали пресс-форму по примеру 2 (сталь 45) с приложением статической нагрузки 8000 кгс.Example 4 (comparative)
The process of compaction and shaping of the workpiece according to Example 3 was carried out, but the mold according to Example 2 (steel 45) was used with a static load of 8000 kgf.
Получили изделие, диаметр и плотность которого были аналогично примеру 3. Got a product whose diameter and density were similar to example 3.
Разброс результатов измерения расстояния между годичными кольцами составил 18...20%. The scatter of the results of measuring the distance between the annual rings was 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. It can be seen from the above examples that when processing large-sized blanks from various wood species in a mold made of a material having anisotropy of elastic properties, the acoustic resistance values of which are consistent with the acoustic resistance values of wood, it was possible to achieve the required degree of compaction of the products at lower static loads while the equal density of these products compared with products processed in a mold made of steel 45, several times higher.
Таким образом, примеры реализации способа позволяют судить о его высокой эффективности. Thus, examples of the implementation of the method allow us to judge its high efficiency.
Источники информации
1. Гончаров Н. А. и др. Технология изделий из древесины. Москва, 1990, стр. 309.Sources of information
1. Goncharov N.A. et al. Technology of wood products. Moscow, 1990, p. 309.
2. Патент РФ N2089385, B 27 M 3/04, опубл. БИ N25, 1997 (прототип). 2. RF patent N2089385, B 27 M 3/04, publ. BI N25, 1997 (prototype).
3. Кикоин И.К. Таблицы физических величин. Москва, 1976, стр. 66,86. 3. Kikoin I.K. Tables of physical quantities. Moscow, 1976, p. 66.86.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU97119131A RU2122493C1 (en) | 1997-11-18 | 1997-11-18 | Method of packing and moulding of products made of solid wood |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU97119131A RU2122493C1 (en) | 1997-11-18 | 1997-11-18 | Method of packing and moulding of products made of solid wood |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2122493C1 true RU2122493C1 (en) | 1998-11-27 |
| RU97119131A RU97119131A (en) | 1999-02-27 |
Family
ID=20199125
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU97119131A RU2122493C1 (en) | 1997-11-18 | 1997-11-18 | Method of packing and moulding of products made of solid wood |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2122493C1 (en) |
-
1997
- 1997-11-18 RU RU97119131A patent/RU2122493C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Гончаров Н.А. и др. Технология изделий из древесины. - М.: Лесная промышленность, 1990, с.309. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Hamada et al. | Comparison of energy absorption of carbon/epoxy and carbon/PEEK composite tubes | |
| US4358418A (en) | Method and apparatus for making compressed composite bodies of plant particles and binder | |
| Tomkins et al. | Low endurance fatigue in metals and polymers: Part 3 The mechanisms of failure | |
| AU566628B2 (en) | Method for pressing composites | |
| EP0874719B1 (en) | Manufacture of bodies using rice hulls | |
| RU2122493C1 (en) | Method of packing and moulding of products made of solid wood | |
| Rusli et al. | Sound absorption characteristics of the natural fibrous material from coconut coir, oil palm fruit bunches, and pineapple leaf | |
| CA2306576C (en) | Method of pressing mats into the production of pressed board | |
| CN1082419C (en) | Compressing method and equipment for raising hardness and strength of wood | |
| SU386977A1 (en) | JOESSING> &: 6I5L1-1O ' | |
| RU2245888C2 (en) | Method of conditioning of foam materials by squeezing | |
| RU2122944C1 (en) | Method of packing and moulding of products of solid wood and device for its realization | |
| RU2014677C1 (en) | Device for manufacture of tubes waveguides of rectangular section | |
| SU1574367A1 (en) | Method of compacting powders | |
| Tönshoff et al. | About damping mechanisms for disk shaped tools | |
| JP2636973B2 (en) | Extrusion molding method for plate-like cement products | |
| RU2089385C1 (en) | Method of densification and molding of products from solid wood and device for its embodiment | |
| AU725558B3 (en) | Extrusion of bodies using rice hulls | |
| Nurick et al. | Prediction of large inelastic deformations of T-beams subjected to uniform impulsive loads | |
| JPS61229546A (en) | Fiber reinforced plastic molded shape | |
| RU2232675C1 (en) | Method for production of modified wood | |
| RU2368461C2 (en) | Method of products receiving made of hard alloys | |
| JPH09216166A (en) | Frp grinding body and production method thereof | |
| JPH02151408A (en) | Manufacture of reclaimed rubber sheet | |
| Bitzer | Graphite honeycomb |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20091119 |