Введение к работе
Актуальность темы. Сохранение материальной, социально-экологических ценностей лесных ресурсов, призвана интенсификация технологии и оборудования по обеспечению безотходного производства в лесной промышленности.
Решение теоретически обоснованных задач по модифицированию древесины и древесных материалов и изделий из них, оптимизация их строения и конструктивных свойств на основе термопрессования или (пьезотермообработ-ка) существенно изменяющих их свойства, является приоритетной задачей на современном этапе развития лесной науки.
Актуальность проблемы разработки научных основ технологии термопрессования и регулирования свойств формируемых материалов в процессе их производства подтверждаются многочисленными публикациями в отечественной и зарубежной литературе. В различные годы над решением ее проблем работали Мовин М.С., Израелит А.Б., Санев В.И., Гордиенко В.В., Белокуров В.П., Шамаев В.А. и другие исследователи.
Цель работы. Разработка научных основ технологии и инструмента термопрессования декоративных элементов мебели.
Основные задачи для достижения поставленной цели сводятся к следующему:
- Определение и формализация закономерностей изменения физико-
механических свойств древесины и древесных материалов при термопрессова
нии,
- Установление возможностей регулирования и управления механически
ми свойствами изделий при интенсивном, неравномерном их уплотнении в
процессе термопрессования,
Исследование процесса термопрессования с учетом его нелинейности,
Учет анизотропии механических свойств древесины и древесных материалов при уплотнении,
Подход к анализу перемещения материала в пресс-формах контактирование элементов рабочей поверхности матриц и пуансонов с древесиной, определение рациональных режимов термопрессования, установление факторов, влияющих на работоспособность инструмента и обоснование путей повышения износостойкости рабочих элементов пресс-форм.
Научная новизна работы.
- Теоретически обоснованы и экспериментально подтверждены особен
ности деформирования древесины и древесных материалов связанных с их пье-
зотермообработкой при получении декоративных элементов мебели,
Определен характер изменения механических свойств древесины и древесных материалов и возможность их значительного изменения в процессе деформирования,
Детально анализирован характер и последовательность развития деформации и напряжений при термопрессовании рельефов, влияние их на свойства получаемых изделий в нужном направлении,
Разработана методика и программный продукт для определения оптимальных параметров процесса термопресования декоративных элементов, а так же основных параметров инструмента, матриц и пуансонов,
Сформулированы, обоснованы и математически описаны основные закономерности физико-химических процессов, имеющих место при термопрессовании,
Теоретически обоснована и экспериментально подтверждена целесообразность изменения основных параметров прессования в процессе формирования рельефных элементов,
Выбраны и обоснованы критерии эффективности процесса термопрессования, получены модели, связывающие их с управляющими факторами.
Научные положения, выносимые на защиту.
Деформирование древесины и древесных материалов и установление закономерностей воздействия уплотнений и температуры,
Анализ динамики пластического деформирования древесины с учетом ее анизотропии,
Разработка общего метода анализа напряженно-деформационного состояния древесины с учетом изменения их объема и нелинейности процесса термопрессования,
Определение возможностей регулирования и управления свойствами изделий из древесины и древесных материалов за счет термопрессования,
Расчет усилий деформационного состояния, проектирования пресс-форм и прессующего оборудования,
Оптимизация режимов термопрессования с построением номограмм практического применения,
Создание моделей и алгоритмов, позволяющих изменением технологических условий и режимов, конструкций декоративных элементов, получать материалы с требуемыми физико-механическими свойствами,
Характер деформирования древесины и древесных материалов наряду с температурой пресс-формы, также определяет тепловое состояние древесины и давление парогазовой смеси в нем.
Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций обеспечиваются обосноваїшьіми упрощениями, корректными допущениями при замене
реальных процессов расчетными схемами и разработки математических моделей; современными средствами научного проникновения, включая теории наследственности, связанного деформирования и фильтрации; подтверждением адекватности разработанных моделей функционированием технологических процессов, результатами испытаний проведенных на предприятиях отрасли, приемлемыми совпадениями результатов теоретических исследований с экспериментальными данными, а также общими итогами выпуска опытно-промышленных партий продукции и положительными итогами внедрешія технологии и оборудования в производство.
Практическая значимость работы заключается в том, что полученные результаты являются научной основой для,повышения эффективности и совершенствования технологии получения декоративных элементов методом термопрессования.
Большинство результатов исследования реализовано промышленностью, что позволило полнее использовать лесосырьевые ресурсы, создать широкую гамму декоративных элементов для создания фасадных элементов мебели разной компоновки и сочетаний, что способствовало большему выпуску высоко-художествешшх наборов мебели.
Получен новый, оригинальный, способ изготовления декоративных элементов, наряду с использованием цельной древесины, нспользоваїше кусковых отходов шпона с бумажными прокладками, пропитанной смолами.
Место проведения исследований. Работа проводилась автором или под его руководством: в научной лаборатории ПМО «Кавказ», Краснодар (1981-82 гг.); на кафедре станки и инструменты Лесотехнической академии, Ленинград (1982-85 гг.); в Центральном научно-исследовательском институте фанеры (ЦНИИФ) Санкт-Петербург с 1985 г.
Декоративные элементы методом термопрессования производились на ПМО «Кавказ» (Краснодар); ПМО «Дружба» (Майкоп); ЛМК № 1 (Ленинград); Мебельный комбинат №3 (Киев) и многих других мебельных, фанерных предприятиях.
Апробация работы. Основные положения диссертации и отдельные его разделы были заслушаны и получили одобрения на:
- Ежегодных научно-технических конференциях ЛТА (Ленинград), Бело
русского технологического института (Минск) (1982 -1999 гг);
Научно-технических конференциях УкрНИИМОД, НПО «Научфан-пром», Ленинградского дома научно-технической пропаганды, ВГОСТИМ (1982 -1999 гг);
Международных конференциях-выставках Ганновер (Германия), Прага (Чехия), Сокраменто (США) (1990 -1999 гг).
Внедрение результатов исследований. Результаты исследований апробированы на ПМО «Кавказ» (Краснодар), ПМО «Дружба» (Майкоп), ПМДО «Юг» (Мостовское), Мантуровский, Череповецкий фанерные комбинаты.
Фактический экономический эффект составляет более 700 000 руб. Результаты исследований внедрены, как в учебном процессе Лесотехнической академии, так и при разработке нормативно-технической документации для фанерной и мебельной промышленности.
Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 39 работах, включая монографию.
Объем работы. Диссертация состоит из введения, 9 глав, выводов и рекомендаций, заключения, списка литературы.
Текстовая часть изложена на 296 стр., 56 таблицах, 75 рисунков, список литературы насчитывает 131 наименований.