Склеивание деталей

Склеивание – это основной вид соединения в мебельном производстве. (Вспомогательными видами являются соединения шурупами, гвоздями, скобками, винтами, скрепами, стяжками). Склеивание применяют для получения деталей большего сечения по толщине, большей ширины и длины, криволинейной формы (склеивание с одновременным гнутьём), сборочных элементов рамочной и каркасной конструкции с применением шиповых соединений, для облицовывания деталей, а также при сборке изделий. Формоустойчивость склеенных блоков выше, чем у целой заготовки равных размеров и сечения. Процесс склеивания состоит из двух основных операций – нанесения клея на древесину и запрессовки. Клеи наносят вручную кистями, стержнями. или механизировано вальцами, форсунками и др. Прочность клеевого соединения определяется толщиной клеевой прослойки и снижается как при "голодном склеивании" (при очень тонкой пленке), так и при очень толстой плёнке от возникающих при усадке клея внутренних напряжений. Оптимальное количество карбамидоформальдегидного клея для плоских поверхностей 150...200 г/м² на шиповые соединения, полуторцовые поверхности и гнутоклееные детали – 200...300 г/м². Запрессовка необходима для смачивания клеем всей площади склеивания плотного соприкосновения склеиваемых поверхностей, лучшего проникновения клея в поры древесины и выдавливания его излишков. Оптимальное давление запрессовки в мебельных производствах 01... 1 МПа; оно должно сохраняться до момента отверждения клея.

Операции склеивания древесины по времени должны быть соизмеримы с операциями механической её обработки, что важно при организации непрерывных потоков в мебельном производстве. Применяемые синтетические клеи позволяют интенсифицировать процессы склеивания до минут и десятков секунд, в основном за счёт основного Фактора ускорения процесса – температуры. Различают синтетические клеи термопластичные (обратимые) расплавляющиеся при нагреве и затвердевающие при охлаждении, и термоуеактивные (необратимые), затвердевающие при повышенных температурах, от которых, а также от типа смол и отвердителей, определяющих время его желатинизации при 100 °С, зависит продолжительность отверждения клеевого шва (рис. 6.20 и 6.21).

В мебельном производстве тепло подводят к клеевому шву тремя раз­личными способами: теплопроводностью через древесину, аккумулирован­ным теплом предварительно прогретой древесины и непосредственным на­гревом клеевого шва токами высокой частоты. При нагреве через древесину скорость подвода тепла ко шву 1...2 мм/мин. Для передачи тепла в клеевой шов через слой древесины 10 мм потребуется 10...20 мин и секунды на от­верждение клея. Поэтому на практике этот способ широко применяется для приклеивания тонких слоев древесины (при облицовывании). Предварите­льный нагр ев одной из двух соединяемых деталей способствует быстрой пе­редаче аккумулированного тепла клеевому слою, наносимому на другую хо­лодную деталь. При нанесении холодного клея на горячую деталь (при дв­устороннем нагреве) температура поверхности древесины сначала резко па­дает, и передача тепла из глубины древесины происходит не мгновенно, а в течение времени, достаточного для соединения деталей; удвоенное количест­во накопленного тепла приводит к более быстрому отверждению клея, чем при одностороннем нагреве. Оптимальная температура нагревателя 200 °С. При хорошем контакте с деталями продолжительность прогрева 6 мин. Вре­мя переноса деталей в запрессовочное устройство 5... 10с. Продолжите­льность склеивания в зависимости от породы древесины и времени желати­низации 0,2...6 мин (рис. 6.22). Толщина склеиваемых деталей не менее 10 мм. При одностороннем нагреве следует нагревать деталь с большей объ­ёмной массой. Желательно операции выполнять на автоматических установ­ках для склеивания массивных деталей простой прямолинейной формы.

Непосредственный нагрев клеевого шва ТВЧ (3*10^{<6 7>}/) эффектив­ный способ склеивания. Склеиваемые детали помещают между металличе­скими электродами в высокочастотное поле, взаимодействующее с моле­кулами и атомами материала, вызывая смещение их положительно и отри­цательно заряженных частиц то в одну, то в другую сторону. Высокочас­тотные их колебания происходят с преодолением внутренних уравновеши­вающих сил, на что затрачивается энергия в виде тепла. Удельная мощ­ность Р, Вт/см³, при частоте тока /, МГц, напряжённости электрического поля (при напряжении на электродах U, кВ и расстоянии между ними r, см) Е = U/r, кВ/см, диэлектрической проницаемости материала Е и тангенсе угла потерь tgδ определяется по формуле

При длине склеиваемого материала I, м, частота тока не должна пре­вышать величины

по которой подбирают стандартную промышленную частоту из ряда: 5,28; 13,56; 27,12 МГц. Напряжённость электрического поля должна быть вдвое ниже максимально возможного, при котором наступает пробой (для карбамидоформальдегидного клея Е=1...1,3 кВ/см). Диэлектрическая прони­цаемость древесины £=3 (при W=8... 10 %), жидких клеев £ = 25. Тангенс угла потерь для древесины tg δ = 0,06, для клея tg δ = 0,7.

Различают продольный (или параллельный) нагрев в поле ТВЧ, ко­гда поле, параллельно клеевому шву, и поперечный (перпендикулярный) нагрев (рис. 6.23 а и б). При продольном нагреве Е_кл = Е_др – основная мощ­ность выделяется в клеевом шве, что видно из отношения удельных мощ­ностей в шве и древесине:

При поперечном нагреве - древесина и клей нагреваются почти одинаково: разница всего в 1,4 раза:

Склеивание мебельных деталей по толщине производят для повыше­ния формоустойчивости и размеров блока, (например, ножек обеденного стола и т. п.). Шероховатость поверхности должна быть не более 100 мкм, влажность 7...9%. В единичном производстве необходимое давление при склеивании на несколько часов обеспечивается обычными столярными струбцинами; в серийном и массовом производствах – пневматическими или гидравлическими прижимами с предварительным нагревом древесины или нагревом в поле ТВЧ (рис. 6.24).

Усилие, Р, Н, развиваемое пневмошлангом диаметром d, см, и /, см, при расстоянии между брусьями, на которые он опирается, 5 см и удель­ном давлении в пневмосистеме р_уд (обычно 0,4) МПа приближённо рассчи­тывают по формуле

Удельное давление на склеиваемую поверхность площадью шва Fm² составит p = P:F:10⁶ МПа. (Для хвойных пород р= 0,2...0,5, для твёрдых ли­ственных 0,5... 1 МПа). Продолжительность склеивания при предваритель­ном нагреве определяется по графику на рис. 6.22, а при нагреве в поле ТВЧ – на рис. 6.25. График составлен для тока частотой 27 МГц и колеба­тельной мощности 2,5 кВт; при других их параметрах (например, при час­тоте 13,56 МГц и колебательной мощности 10 кВт) продолжительность на­гревания, полученную по графику (например, 195 с), увеличивают пропорционально уменьшению частоты и мощности

Массивные плиты, склеенные из реек (делянок) кромками меньше коро­бятся, чем щиты из целой древесины. Кромки делянок и одна пласть долж­ны быть простроганы. Делянки подбирают одноимёнными кромками (за­болонь к заболони...) и разноименными пластями (заболонь к ядру); их ширина 30...70 мм. Плиты из делянок склеивают либо с помощью винто­вых или клиновых сжимов, либо при массовой склейке – на сборочных станках-ваймах с пневмоприжимами и электродными ТВЧ-узлами мощно­стью 2,5 или 10 кВт для склеивания щитов 40x600x2500 мм, либо на полу­автоматических линиях непрерывного склеивания типа НПЛ-600, состоя­щей из дискового клеенаносящего станка, высокочастотного гидравличе­ского пресса и станка для торцовки склеенного полотна на щиты необхо­димой длины. Максимальная ширина щитов 600 мм, толщина 30-80 мм. Линия обслуживается двумя рабочими, подающими рейки в клеенанося­щий станок и располагающими рейки торцами вразбежку (рис. 6.26). Тяго­вые цепи I с дубовыми прижимными брусками 2 подают делянки 3 в зазор между сплошным нижним и решётчатым верхним 5 электродами; удельное давление (0,4...0,5 МПа) на кромки щита передаётся прижимными бруска­ми от гидроцилиндра 6. Выпучивание плиты предотвращается прижимным дубовым валиком 4. Непрерывно движущееся со скоростью 0,2...0,5 м/мин полотно по выходе из пресса торцуется. (Скорость подачи лимитируется способностью рабочих бесперебойно подавать делянки шириной 40...50 и длиной 500..1500 мм в клеенаносящий станок). В линии установлены два генератора ТВЧ мощностью по 10 кВт. Длина линии 16 м, ширина 3,7 м.