Savijanje drveta
-
Upload
elvir-isanovic -
Category
Documents
-
view
3.549 -
download
23
Transcript of Savijanje drveta
Vježba broj 5 Strana Vježba broj 5 Strana 11 od od 1313
Savijanje drva (Generalne postavke)
Savijanje i modeliranje drva u razne forme je tehnika koja donosi brojne prednosti:
1. Smanjuje se drvni otpad
2. Stvaranje raznih oblika mnogo je jednostavnije i brže nego kod klasičnih načina
obrade
3. Investicije u tehnologiji savijanja nisu velike
4. Pri savijanju se troši malo snage
5. Čvrstoća i krutost savinutih dijelova je veća nego kod oblika izrađenih rezanjem
6. Površine savinutih elemenata mogu se kvalitetnije obraditi
7. U nekim slučajevima npr. proizvodnja različite sportske opreme, drške štapova za
hodanje i kišobrana, nekih dijelova stolica, drvenih krugova, i dr.; savijanje je
jedina ekonomična tehnika
Stabilnost i naprezanja u savijanju drva
Teško je savijati zrako suho drvo koje prije nije plastificirano. Takva se priprema
najčešće vrši parenjem ili kuhanjem. Za nekoliko posebnih namjena nakon kuhanja koristi se
na krajevima uzoraka kombinacija savijanja i prešanja (npr. elementi za pivske bačve). Ostali
specijalni procesi: plastificiranje specijalnim kemijskim agensima (tekući amonijak) ili
poljima visokih frekvencija koja se uspješno koriste samo na ograničene dimenzije savijanja.
Osnovni razlozi koji uzrokuju probleme kod savijanja drva su loša otpornost drva na vlačna
naprezanja. Savijanje drvenog štapa u kružni oblik bez destruktivnih promjena moguće je
samo ako su zadovoljeni slijedeći uvjeti:
gdje je:
t – veličina naprezanja
a – gustoća elementa
R – radijus savijanja
Vježba broj 5 Strana Vježba broj 5 Strana 22 od od 1313
Slika 1: Naprezanje i savijanje zrakosuhog i parenog bukovog drva
Kod zrako suhog drva moguća je deformacija od 0,75 do 1,0%, odnosno radijus
savijanja . Parenje ili kuhanje čine drvo plastičnijim odnosno t će porasti na
1,5 do 2,0%, odnosno .
PRODENI (1921), S TEVENS i TURNER (1948) i FESSEL (1952) publicirali su krivulje otpornosti zrako
suhog i parenog drva bukve i hrasta na istezanje i kompresiju. TEICHGRÄBER (1953) je pokazao
da je dijagram kompresije drva u elastičnom području može prikazati kao ravna crta, te do
određene granice u plastičnom području. Raspodjela tlačnog i vlačnog naprezanja poprečno
na savijeno drvo prema FESSEL (1951) prikazuje slika broj (4). “a” prikazuje distribuciju
pritiska i deformacije. Pritisak u dijelovima drva manje je opasan ako drvo ima veliki
kapacitet za promjene oblika prilikom savijanja. Listače su prikladnija vrsta drva za savijanje
od bilo koje crnogorične vrste. Velika gustoća drva bukovine, jasena, američkog oraha i
brijesta ne predstavlja nikakav problem prilikom savijanja. Glavni problem kod savijanja
crnogoričnog drva je nastajanje pukotina što je vjerojatno uzrokovano naglim prijelazom
gustoće na granici između ranog i kasnog drva. treba imati na umu da visoka kompresija ima
utjecaj na cijelu površinu drva (STEVENS i TURNER, 1948).
Vježba broj 5 Strana Vježba broj 5 Strana 33 od od 1313
Slika 2: Čvrstoća i naprezanje savijenog drva (zrako-suhoe ili parene bukovine i hrasta)
Bilo koja slaba točka na drvu namijenjenom za savijanje poput nepravilnosti vlakana,
kvrga, pukotina, napuknuća i smolnih vrećica uzrokovati će greške. Jednako tako grešku
može uzrokovati kut žice drva prema podužnoj osi četvrtače ako je veći od 5 - 10 stupnjeva.
Na temelju toga samo čisto drvo bez grašaka može se koristiti za izradu savijenih elemenata.
Ako se defekti ne mogu u potpunosti izbjeći trebali bi biti smješteni na konveksnoj strani ili
u području neutralne osi.
Pri odabiru drva za savijanje trebalo bi uzeti u obzir: dostupnost materijala,
mogućnost savijanja i podnošenje pritisaka.
Vježba broj 5 Strana Vježba broj 5 Strana 44 od od 1313
Slika 3: Čvrstoća i naprezanje savijenog drva kod dvije vlažnosti nakon različitih procesa parenja
Veći broj vrsti drva može se savijati u zelenom stanju odmah nakon što se odvoji od
debla. Zrako suho drvo vlažnosti između 17 – 25% je naj prikladnije za savijanje zbog
slijedećih razloga:
1. Rijetko se pojavljuju greške nakon otpuštanja iz pritisnog kalupa
2. Trajanje sušenja nakon savijanja je vrlo kratko
3. Deformacije za vrijeme sušenja po svršetku savijanja su male
Vježba broj 5 Strana Vježba broj 5 Strana 55 od od 1313
Slika 4: Distribucija naprezanja u savijenom drvu
Priprema drva za savijanje
Plastičnost drva kao osnovnog uvjeta za savijanje efektivno se postiže parenjem:
obično se koristi zasićena vodena para sa približno 100 °C (102-105°C). Parenje traje 1 sat /
25 mm debljine drva. Moguće je korištenje pare visokog pritiska čime se ubrzava proces
plastifikacije, ali pritisci iznad 2 kp/cm2 mogu uništiti drvo. Umjesto parenja moguće je
kuhanje, ali dolazi do pojave nejednoličnog bubrenja drva i do prevelike apsorpcije vlage.
Trajanje parenja ovisi o vlažnosti, dimenzijama i vrsti drva, a smatra se da je postignuta
dovoljna plastičnost kada je u centru obratka postignuta temp. od 70 °C.
Metode i mašine za savijanje drva
Slika 5: savijanje drva prema metalnim oblicima
Ručno savijanje hladnog drva je vrlo rijetko. Drvo koje nije nikako tretirano moguće je
savijati samo ako su radijus zakrivljenosti i debljina drva koji savijamo u odnosu .
Slika 6:
Vježba broj 5 Strana Vježba broj 5 Strana 66 od od 1313
Slika 7:
Hladno savijano drvo ima tendenciju vračanja gotovo u prvobitni položaj. Za savijanje drva
na manje radijuse potrebno ga je prethodno plastificirati kao što je to prije navedeno.
Pareni elementi male debljine mogu biti savijani preko metalnih oblika kao što je
pokazano na slici br 5. Neki deblji elementi npr. za sita, bačve i dr. mogu se savijati u ručno
upravljanim mašinama prikazanim na slici 6.
Ako je veličina radijusa savijanja manja od približno trideseterostrukog iznosa
debljine pojava pukotina je neizbježna. MICHAEL THONET je pred kraj 19-stog stoljeća otkrio da
učvršćivanjem metala ili sličnog materijala otpornog na razvlačenje sa konveksne strane drva
kojeg savijamo možemo izbjeći nastanak pukotina. Debljina takvog metalnog elementa mora
biti prilagođena debljini drva koje savijamo, te radijusu na koji savijamo. Ona iznosi 0,2 do 2
mm, sa prosjekom od 0,75 do 0,88 mm. Pri tome optimalna brzina savijanja kreće se oko 40
Vježba broj 5 Strana Vježba broj 5 Strana 77 od od 1313
stupnjeva u sekundi. Slika 7. pokazuje izradu U-oblika od pripremne faze (gornja slika) do
završetka operacije (donja slika).
Slika 8:
Za strojno savijanje mehanički, fizički i tehnološki preduvjeti su približno isti kao i kod
ručnog savijanja. Na strojevima za savijanje koriste se snage od 1,5 do 3 kW. Slika 8.
prikazuje shematski različite tipove mašina za savijanje sa ručnim pogonom. Drugi tip su
okretne stolne mašine slika 9.
Vježba broj 5 Strana Vježba broj 5 Strana 88 od od 1313
Slika 9:
Mogućnosti savijanja drva
Kapacitet upijanja celuloze kontrolira hidroskopno ponašanje drva. Iako postoje
različita mišljenja stručnjaka oko još nerazjašnjenih činjenica, znamo da su hidroksilne grupe
od velike važnosti posebno u koordinaciji spaja međusobno susjednih molekula. Struktura
drveta je značajno promijenjena tokom savijanja i oblikovanja koje slijedi. Razmatrajući
činjenice možemo očekivati da će se i higroskopske izoterme također promijeniti pri
hladnom postupku odnosno pri savijanju, pri tretmanu visokom frekvencijom ili
kombinacijom parenja i savijanja.
Slika 10:
Vježba broj 5 Strana Vježba broj 5 Strana 99 od od 1313
Slika 11:
Mehaničke mogućnosti. Bilo koji postupak savijanja je kompleksan fenomen do stupnja
ovisnosti o vrsti drva, gustoći, sadržaju vlage, debljini uzorka, radijusu savijanja, a možda i o
kemijskom sastavu. TEICHGRÄBER (1953) u potpunosti je dokazao da mehaničke mogućnosti
ovise na zanimljiv način od debljine drva do stupnja savitljivosti i može potaknuti pad u
mehaničkoj kvaliteti ili uzrokovati njeno povećanje. Dijagram treba dobro proučiti. On
pokazuje, npr. da je snaga loma uvijek znatno smanjena u odnosu na puno drvo, model
elastičnosti i udarni otpor postoje veći pogotovo ako je debljina spojenih dijelova manja i
ako se mjere približe vanjskim zonama. Ovo dosta raznoliko ponašanje što se tiče modula
elastičnosti ili udarnog otpora je značajno.
Kako bi osušeni obradci zadržali danu zakrivljenost treba ih sušiti zajedno s kalupom i
trakama na 8 – 12 % vlažnosti uz problematiku jednaku onoj kod običnih obradaka.
Savijanje uz istodobno sljepljivanje (lameliranje)
Mogućnosti savijanja drva bez hidrotermičke obrade su male i uglavnom ovise o
dimenzijama elementa koji želimo saviti.
Dobro je poznata činjenica da je furnire i druge tanke trake od drva lako savinuti bez
oštećenja čak i na male radijuse. Zbog svojih elastičnih sposobnosti ti će se elementi
pokušati vratiti u svoj prvotni oblik. Iz tog razloga moraju na neki način biti zadržani u
željenom obliku. To je metoda lameliranog savijanja pri čemu se koristi lijepljenje i na taj se
Vježba broj 5 Strana Vježba broj 5 Strana 1010 od od 1313
način može dobiti mali radijus i potrebna debljina. Važno je da svaki pojedini list bude iste
debljine, da ne bude oštećen ili načet propadanjem. Sadržaj vlage bi trebao biti ispod 20%.
Slika 12:
Nekada su gotovo sve vrste lijepila smatrane pogodnima za ove operacije. Međutim,
praktično se koriste samo urea formaldehidna lijepila ili formalni oblici lijepila. Metoda
prešanja između muškog i ženskog predloška je ograničena. Razlog tome je prikazan na slici
12. Vidljivo je da pritisak prati cosinus funkcije i zbog toga bi bilo nemoguće proizvesti
polukružni oblik na taj način. Problem može biti riješen stavljanjem u metalni okvir. S
ekonomskog stajališta ovi uvjeti nisu zadovoljavajući. Dakako najbolja metoda korištenja
jednakog pritiska preko cijele površine savijanja je pomoću hidraulične preše. Koriste se
fleksibilne gumene cijevi. Druga metoda je korištenje gumenih ploha ili vreća.
Slika 13:
Vježba broj 5 Strana Vježba broj 5 Strana 1111 od od 1313
Slika 14:
Slika 15:
Furniri smiju imati sadržaj vlage oko 15%. Slaganje lameliranih ploča ovisi uglavnopm o
vrsti ljepila koje se koristi. Toplina potrebna za polimerizaciju ljepila uvodi se u lamele
putem pare, tople vode ili struje. Novija metoda uključuje i korištenje strujom zagrijanih
ploča. Slika (13) daje primjer takove metode.
Izrada kalupa za savijanje:
Vježba broj 5 Strana Vježba broj 5 Strana 1212 od od 1313
Sila prešanja:
F =
k-koef. vrste drva (k=1-crnogorica, k=1,2-bjelogorica)
h-veličina progiba
E-modul elastičnosti u smjeru vlakanaca
E"-modul elastičnosti u smjeru okomito na vlakanca
nl, n2 -broj listova furnira (uzdužni i poprečni smjer vlakanaca)
b-širina paketa
s-debljina listova furnira
l-dužina paketa
Distribucija sile u kalupu:
-nije svuda ravnomjerna
Vježba broj 5 Strana Vježba broj 5 Strana 1313 od od 1313
Fn = F cos
Zbog toga se kalupi izrađuju na specifičan način:
F1’ = F cos
F2 = F cos
F2” > F’