Материалы и модели для обеспечения литейного производства

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Общие сведения о древесине и подготовке её для изготовления модельных комплектов

модель древесина конструирование отливка

В XVIII-XIX вв. древесина оставалась одним из основных строительных материалов в России.

Основные лесные массивы произрастают в России главным образом в Сибири и на Дальнем Востоке. Это огромная общественная ценность, определяющая климатические условия в стране, сохраняющая здоровье человека.

Древесина обладает рядом положительных свойств. К достоинствам этого материала, объясняющим причины широкого использования ее в строительстве, относятся, во-первых, достаточно высокая прочность -- при сжатии предел прочности составляет 35... 70 МПа, при растяжении и изгибе пределы прочности, равны 80... 120 МПа; во-вторых, легкость -- средняя плотность древесины составляет примерно 400...600 кг/м3 (у самых распространенных пород-- сосны, ели, лиственницы, дуба).

Древесина является одним из основных материалов, применяемых для изготовления модельных комплектов. Она отличается малой плотностью, хорошей обрабатываемостью режущими инструментами, невысокой стоимостью. Дерево состоит из тесно сросшихся между собой клеток, разнообразных по своей форме и величине. Клетки образуют волокна, представляющие собой трубки -- сосуды, по которым протекают питательные соки. Ствол дерева состоит из конусообразных оболочек неправильной формы, сросшихся между собой и нарастающих каждый год снаружи. Схема строения дерева представлена на рис. 1, а, б. Кора 1 предохраняет дерево от внешних климатических воздействий. Внутренняя часть коры 2 называется лубом, проводящим питательные вещества. Между корой 1 и древесиной 4 находится камбий 3 -- тонкий слой ткани, он служит для питания древесины и образования (отложения) годичного слоя ее. Древесина состоит из концентрических (иногда извилистых) годичных колец (это ткань, находящаяся между камбием и сердцевиной). Древесина некоторых пород не имеет равномерной окраски: во внутренней части ствола она имеет более темный цвет, чем в периферической. В этих случаях темноокрашенная часть древесины называется ядром, а периферическая, более светлая -- заболонью. Такие породы называются ядровыми. К ним принадлежат сосна, лиственница, ясень, дуб и др. Например, у сосны и лиственницы ядро образуется лишь в возрасте 25--30 лет. Некоторые породы не имеют ядра (например, ель, пихта, береза, осина, липа и др.). Они состоят только из заболони. Низкокачественной частью дерева является сердцевина 5, б, у одних пород она выгнивает (липа, береза), а у других отделяется в виде стержня (ель). Для ответственных частей модели сердцевину удаляют при раскрое пиломатериала. На торцовом разрезе ствола хорошо видны узкие радиальные полоски -- сердцевинные лучи, проводящие питательные вещества. Представление о строении древесины дает микроструктура. При рассматривании тонких срезов древесины под микроскопом оказывается, что она состоит из разнообразного рода клеток, образованных отложениями камбиального слоя. Живые клетки камбия состоят из нежной оболочки, наполненной жидким веществом -- протоплазмой (жидкое прозрачное вещество, содержащее кислоты, неорганические соли, воду, белки и др.). По достижении определенной зрелости протоплазма высыхает, клетка умирает и сохраняется лишь отвердевшая оболочка ее -- годичный слой. Из таких мертвых клеток разнообразной величины и формы и состоит вся древесина, формирующаяся из годовых колец. Группа клеток, имеющих одинаковое назначение, называется тканью. Ткани древесины подразделяются на три вида: запасающую, проводящую (сосудистую) и опорную (механическую).

2. Разметка в модельном производстве

Разметкой называется операция нанесения на заготовки линий (рисок), указывающих границы, до которых надо срезать часть древесины, или пересекающихся линий, определяющих центры для просверливания отверстий, установки знаков, бобышек и т. д. По этим линиям в дальнейшем ведут обработку заготовок и сборку их в узел. Для получения высококачественных и более точных заготовок на модельные изделия пиломатериал выбирают такой, чтобы он отвечал не только качеству, но и размерам. Стремятся к тому, чтобы при раскрое на заготовки получалось как можно меньше отходов (обрезков, стружки). От правильности разметки и раскроя во многом зависит качество изделий. Излишняя толщина или ширина обрабатываемой доски или бруска требует также значительно большей затраты времени и нерационального расходования древесины. Разметку модельщик ведет на заготовках и на модели в течение всего процесса изготовления модельного комплекта вплоть до контрольной разметки на плите. Разметку применяют и для проверки размеров и геометрической формы модельных комплектов в ОТК. Каждый модельщик должен уметь выполнять модельные чертежи на щитках, уметь размечать заготовки и модели не только на верстаке, но и на разметочной плите; находить и наносить осевые (центровые) линии, проводить от них горизонтальные и вертикальные линии, находить центры окружностей, описывать окружности и т.д. Разметка является ответственной операцией, от которой во многом зависит точность изготовления модельных комплектов, особенно для фасонных отливок. При разметке моделей контурные линии наносят не на одну основную плоскость модели, а на несколько, которые могут быть между собой перпендикулярными, параллельными или находиться под углом одна к другой. Разметку модели начинают от основной исходной плоскости или центровой риски (оси), которую принимают за базу -- основу. Обычно, сначала наносят контур модели на основную плоскость разметки. Например, в разъемных моделях такими плоскостями являются их плоскости разъема. Они являются не только установочной базой, но и исходной плоскостью, от которой выдерживают все расстояния до расположенных параллельно по разъему плоскости. Установив основную плоскость разметки, на ней размечают центры и наносят оси, по которым и строят контур модели, с учетом припусков на механическую обработку, формовочных уклонов и др. В неразъемных моделях, формуемых в двух опоках, разметку выполняют с наиболее простой поверхности, от которой и откладывают все размеры. Что касается разметки отливок, то метод ее значительно отличается от метода разметки модельных комплектов, так как в отливках могут быть перекосы, смещение поверхностей и другие дефекты. Для проверки правильности отливок целесообразно указывать базовые поверхности разметки в операционной карте. В стержневых ящиках основной плоскостью (базой) будет плоскость разъема или плоскость набивки стержней. Разметка может быть плоскостной или пространственной.

3. Основные принципы конструирования модельных комплектов

При конструировании литой детали конструктор должен придать ей такую геометрическую форму, которая отвечала бы не только ее функциональному назначению и качественным показателям (прочность, точность, эстетичность и др.), но также и удобству изготовления ее, при этом с наименьшими экономическими затратами. Такую конструкцию литой детали, которая обеспечивает заданные эксплуатационные и другие качественные показатели и требует наименьших затрат времени, труда и средств в конкретных условиях данного производства как на создание самой заготовки (отливки) в модельном и литейном цехах, так и на ее механическую обработку, принято называть технологичной конструкцией.

Технологичность конструкции литой детали обычно создается совместной работой конструктора с технологом-литейщиком с учетом производственных возможностей литейного цеха. Если при ручной формовке возможно применение моделей с отъемными частями, то при машинной формовке отъемных частей у модели не желательно. Следовательно, более технологичными отливками являются такие, которые имеют более простую форму и формуются по моделям без отъемных частей, без стержней или с минимальным количеством их. Конструкция литой детали должна обеспечивать удобство извлечения модели из полуформы или снятия литейной полуформы с модели. На рис. 111, а--в приведены некоторые примеры нетехнологичных и технологичных несложных литых деталей, которые дают наглядное представление о технологичности отливки. Размеры моделей и стержневых ящиков при их проектировании и изготовлении определяют с учетом величины усадки сплава для данной отливки и припусков на механическую обработку. Для каждого литейного сплава характерна определеннаявеличина усадки, вызываемая способностью сплавов сокращать размеры отливок при их затвердевании и охлаждении. Сокращение линейных размеров, определяемое свойствами самого сплава, которое протекает без торможения со стороны формы, принято называть линейной (свободной) усадкой. В реальных условиях производства отливок сокращение их размеров встречает препятствия (затруднения) со стороны формы вследствие трения отливки о ее стенки, из-за выступающих ее частей, стержней, стояков и т. д. Кроме механического торможения усадки, большинство отливок испытывает также термическое торможение, связанное с разной скоростью охлаждения отдельных частей отливки. Поэтому действительное изменение линейных размеров характеризуется не коэффициентом линейной усадки сплава, а литейной (затрудненной) усадкой, значения которой могут быть неодинаковы в различных направлениях даже и для одной и той же отливки. При изготовлении моделей учитывают величину затрудненной (литейной) усадки. Величина припуска на механическую обработку назначается по ГОСТу в зависимости от следующих факторов: материала отливки, ее наибольшего габаритного размера, характера производства (массовое, серийное, единичное), сложности отливки, класса точности. Для верхних поверхностей (по положению при заливке) рекомендуется принимать больший припуск чем для нижних, так как на верхних поверхностях скапливаются шлаки, частички формовочной смеси, газы и т. п. Припуски на обработку отливок установлены ГОСТ 1855--55 (для чугунных отливок) и ГОСТ 2009--55 (для стальных отливок), а для отливок из сплавов цветных металлов припуски принимаются по ведомственным или заводским нормалям .

Древесина, идущая на изготовление модельных комплектов, подвергается следующим основным видам ручной обработки: строганию, распиливанию, сверлению, долблению и резанию стамеской. Резание. Режущая часть (резец) всех деревообрабатывающих инструментов имеет форму клина (рис. 5), отдельные части которого имеют свои названия: плоскость 1--2--3--4 -- передняя грань; плоскость 1--2--5-- 6 -- задняя грань (фаска); плоскости 1--4--6 и 2--3--5 -- боковые грани. Линия 1--2 пересечения передней и задней граней называется режущей кромкой или лезвием. При обработке резец входит в древесину под некоторым углом д между передней гранью и поверхностью обработки. Этот угол называется углом резания. Угол в между передней и задней гранями резца называется углом заточки или заострения. Угол а между задней гранью резца (фаской) и обрабатываемой поверхностью называется задним углом или углом наклона. Различают три основных вида резания дерева: 1) в торец; 2) поперек волокон; 3) вдоль волокон. При работе резанием в торец резец перерезает волокна древесины поперек и скалывает грубую дробную стружку. Обрабатываемая поверхность получается грубой. При резании поперек волокон резец легче разрезает волокна древесины, отделяя грубую стружку. Поверхность обработки получается шероховатой, неровной. Для достижения большей чистоты обработки лезвие стараются направлять под меньшим углом к линии волокон или применяют резцы с закругленной кромкой. При резании вдоль волокон резец легко движется, срезая древесину в виде стружки, завивающейся в спираль. Обрабатываемая поверхность получается гладкой. Чтобы уменьшить задир (скалывание), нужно увеличить угол резания инструмента. Если угол резания приближается к прямому, то резец становится скоблящим. По опытным данным соотношение сопротивлений резанию в торец, поперек и вдоль волокон составляет 6:3:1. Отдельные стадии обработки деталей и их сборка разделяются на операции, которые выполняют столяры на своих рабочих местах. В зависимости от технологии обработки рабочие места оборудуются механизмами и соответствующими приспособлениями с применением различных инструментов. На ряде рабочих мест еще применяется ручная обработка древесины, встречающаяся при ремонте изделий из древесины, а также при их штучном изготовлении.

Основным оборудованием рабочего места столяра при ручной обработке является столярный верстак (рис. 32), состоящий из двух основных частей - крышки 6 и подверстачья 14. Материалом для изготовления крышки служит древесина твердых лиственных пород - граба, бука, дуба. Подверстачье изготовляется из древесины хвойных пород. Оно отделывается укрывистыми красками, закрывающими текстуру древесины. Толщина крышки верстака 60…70 мм. Она имеет два зажимных устройства - продольное и поперечное. Продольное зажимное устройство состоит из передвижной коробки и упоров. Коробка состоит из горизонтальной 13 и двух вертикальных досок 12. В коробке на расстоянии 80 мм от кромки имеется прямоугольное отверстие, в которое вставляется гребенка, изготавливаемая из металла. К боковой поверхности гребенки приклепывается пружина, позволяющая гребенке устанавливаться на определенном уровне по отношению к уровню плоскости коробки верстака. В крышке 6 верстака, также на расстоянии 80 мм от кромки имеется ряд отверстий 7, в которых может устанавливаться еще одна гребенка. В какое отверстие будет установлена вторая гребенка, зависит от длины обрабатываемой детали, зажимаемой в продольном зажимном устройстве. Винтовое устройство 11 дает возможность коробке передвигаться вправо и влево. Столяр должен чувствовать усилие, необходимое для зажима с помощью продольного зажимного устройства.

Для обработки кромок, в особенности в широких заготовках, для крепления обрабатываемых заготовок применяют поперечное зажимное устройство. Оно состоит из брусков 3, 4 и имеет винт 1 и прижимную доску 5. Для повышения прочности крышка верстака скрепляется винтом 2. Брусок 10 с брусками 3 и 4 со связывающей доской 9 образуют обвязку крышки. Во время работы на верстаке располагают инструмент, для чего служит доска 8. В случае надобности обрабатываемые детали можно зажимать также в вертикальном положении. Такой зажим применяется в основном при обработке торцовых поверхностей обрабатываемых заготовок ремонт мебели.

Рабочее место столяра оборудуют режущим, разметочным и вспомогательным инструментом. К вспомогательным инструментам относятся гаечные ключи, отвертки, плоскогубцы, клещи, столярные молотки и др.

Часто на поверхностях заготовок из древесины требуется нанести риски, определяющие размеры деталей после обработки. Для выполнения этих работ служит рейсмус. Циркуль служит для разметки окружностей и их частей. Кронциркуль применяется для изменения толщины деталей и внешних диаметров тел вращения. Нутромеры применяются для измерения диаметров отверстий и расстояний между внутренними поверхностями. Шило служит для прочерчивания рисок и для накалывания точек пересечения линий. Эти точки определяют центры будущих высверливаемых отверстий.

При значительных количествах одноименных деталей следует производить массовую разметку. Для этого применяют шаблоны необходимых очертаний. Разметка с помощью шаблонов повышает точность и производительность этих работ.

Стальное полотно, на кромке которого сформированы зубья, называется пилой. Зубья представляют собой резцы в форме клина. Вершины всех зубьев пилы должны лежать на одной линии, называемой линией вершин. Основанием зуба пилы считают основание этого треугольника. Все основания зубьев также должны лежать на одной линии, которая именуется линией оснований ББ. Высотой зуба называют расстояние между линиями оснований и вершин зубьев. Каждый зуб имеет переднюю, заднюю и боковые поверхности. Передней называют поверхность abdc, по которой сходит стружка. Мы различаем режущие грани: переднюю, или короткую, и боковые. Под впадиной зуба мы понимаем полость, образованную между двумя зубьями. Во время пиления во впадине сосредоточиваются опилки. Под шагом зуба t3 мы понимаем расстояние между вершинами зубьев, взятое по линии вершин.

Пиление может происходить по отношению к волокнам в таких основных направлениях: продольном (или вдоль волокон), поперечном и под углом к волокнам, называемом смешанным.

Характерной особенностью профиля зуба для продольной распиловки следует считать его наклон вперед по направлению распиливания. В этом профиле угол заострения колеблется между 35° и 60°, а угол резания составляет 60…80°. Заточка зубьев выполняется под прямым углом к боковой поверхности полотна пилы.

Для поперечной распиловки применяют зубья, в основе профиля которых лежит равнобедренный треугольник. В этом треугольнике угол при вершине должен составлять примерно 50°. Зубья такого профиля затачивают под углом 50…60° к полотну пилы. Такую заточку именуют косой.

Строгание плоских поверхностей производится с помощью шерхебелей, рубанков, фуганков, шлифтиков и цинубелей. Ручные инструменты для строгания плоских поверхностей а - шерхебель; б - одинарный рубанок; в - двойной рубанок (схематически продольный разрез); г - фуганок; д - нож двойного рубанка со стружколомателем: 1 - лезвие, 2 - фаска ножа, 3 - винт для установки и регулировки стружколомателя; е - цинубель; ж - подошва и нож рубанка для обработки торцов; з - двуручный рубанок Первичная обработка поверхностей выполняется шерхебелем. Нож шерхебеля имеет полукруглую форму, а фаска выпуклая. Угол резания 45.50°. После строгания шерхебелем остается волнистая поверхность, для выравнивания которой применяются одинарные рубанки . В таком инструменте лезвие прямолинейное и фаска плоская.

Для обработки древесины применяют также двойной рубанок (рис. 35, в), в котором работает двойной нож, состоящий из основного ножа и так называемого горбатика. Горбатик несколько заламывает стружку, и в результате поверхность после обработки им будет более чистой, чем при обработке одинарным рубанком. Для того чтобы горбатик оправдывал свое назначение, он должен быть установлен на расстоянии не более 1 мм от лезвия основного ножа.

Для обработки поверхностей с постоянным радиусом кривизны применяют горбачи - рубанки. В горбачах применяют двойные ножи. Универсальный металлический рубанок - горбач может обрабатывать поверхности различных радиусов кривизны. В таком рубанке - горбаче подошва представляет собой металлическую ленту, которая может при натяжении изгибаться и таким образом менять радиус кривизны.

Фальцгобели (рис. 35, ж) применяют для получения четвертей определенного размера. Размер четверти определяет щека. Глубина четверти определяется высотой уступа.

Зензубели применяют для зачистки четвертей, калевки - для придания кромкам соответствующего профиля, галтели - для обработки различных полукруглых углублений.

Для формирования шпунта (паза) применяют ручные инструменты, называемые шпунтубелем. Для качественной обработки строгальными инструментами необходимо правильно затачивать и доводить ножи. Для получения сквозных отверстий и глухих гнезд круглого сечения применяют сверление. Такие отверстия необходимы в деталях из древесины для установки круглых шипов, стяжек, а также для металлических креплений в виде болтов с гайками. В некоторых деталях выполняются отверстия в форме усеченного конуса. Инструментом для получения таких отверстий служат различные сверла. Каждое сверло состоит из трех частей - хвостика, направляющей части и рабочей части. Процесс резания выполняется рабочей частью. Хвостовик служит для закрепления сверла в приспособлении для сверления (коловорот, дрель).

Различают ложечные сверла, центровые, спиральные и буравчики. Все сверла, кроме ложечных, имеют центрирующее острие, которое следует перед началом сверления устанавливать по центру размеченного отверстия, полученного путем пересечения взаимно перпендикулярных осей. Сверла закрепляют в приспособлениях для сверления (коловоротах и др.).

Отверстия прямоугольной формы выполняют инструментами, которые называются долотами. Долото имеет хвостовую часть, на которую насаживают деревянную ручку. Ручки долот изготовляют из древесины твердых пород, а сами долота из инструментальной стали. Угол заострения долота 30.40°.

В ручной обработке древесины имеется ряд работ, которые не могут выполняться инструментами для пиления, строгания, сверления и долбления. К таким работам можно отнести срез фасок, обработку криволинейных поверхностей, некоторое увеличение диаметра отверстия, уменьшение толщины шипа и другие мелкие работы. Для выполнения этих работ применяют различные стамески. По своей форме стамески бывают круглые, полукруглые и плоские. Угол заострения стамески 18. 25°.

5.Механическая обработка древесины на токарных, фрезерных, ленточнопильных и фуговальных станках.

В процессе изготовления моделей древесина проходит несколько стадий механической обработки. 1. Первичная обработка. Она включает: а) поперечный и продольный раскрой при помощи пил и круглопильных или ленточных станков; б) обработку плоскостей на рейсмусовых и фуговальных станках. 2. Изготовление заготовок. Этот процесс состоит из: а) вырезки элементов узлов моделей с помощью пил и пильных станков; б) строгания заготовок ручными или электрическими рубанками или на фуговальных и рейсмусовых станках; в) сплотки и вязки с использованием шипорезных, сверлильных и других станков. 3. Обработка заготовок. Она подразделяется на: а) точение на токарных станках; б) фрезерование; в) отделочные работы с использованием шлифовальных станков. Одни и те же станки и инструменты могут находить применение на различных этапах изготовления модельного комплекта.

Под механической обработкой древесины понимают способ обработки, при котором получают изделия или их элементы заданных размеров и формы без изменения химического состава. Механическая обработка древесины производится с нарушением связи между частицами древесины (пиление, строгание, фрезерование, сверление, долбление) и без нарушения связи между ними (гнутье, прессование). Основным способом механической обработки является резание. Различают следующие способы резания: со стружкообразованием (пиление, фрезерование и др.) и без стружкообразования (выработка шпона, раскрой шпона на ножницах); раскалывание древесины (колка дров, клепок, изготовление драни, щепы). Чаще всего при механической обработке древесины применяют резание со стружкообразованием. Обработка древесины резанием производится режущим инструментом, имеющим один резец (нож), несколько резцов (фрезы) и много резцов (пилы).

Токарные станки по дереву служат для обработки поверхностей заготовок путем точения и придания им формы тел вращения. Точение (обточка) есть процесс обработки (снятия стружки) на токарном станке при вращательном движении заготовки и поступательном движении резца. Подача резца может быть ручной (по подручнику) и механической (при помощи суппорта, перемещаемого по винту вручную или автоматически). Токарные станки по дереву находят широкое применение в модельных цехах при изготовлении модельных комплектов. В зависимости от того, какую форму должно получить изделие, изготавливаемое из заготовки, последняя может быть подвергнута как наружной обточке, так и внутренней. Наиболее распространенными в модельном производстве являются приводные токарные станки центровые и лобовые. На рис. 76, а приведен станок марки ТВ-200М для выполнения токарных работ по дереву с ручной подачей резца по подручнику. Этот станок предназначен для обработки длинных и коротких изделий небольших диаметров, но на нем можно обрабатывать и короткие изделия большого диаметра (позволяет выемка в станине). На левой стороне станины прочно закреплена неподвижная передняя бабка с вращающимся в подшипниках шпинделем, имеющем коническое отверстие, в которое вставляется стальная гребенка или центр. На конце наружной поверхности шпинделя сделана резьба для навертывания на него патрона или планшайбы.

Обработка древесины ручным способом даже при использовании электро- и пневмоинструмента отнимает у рабочего много времени, энергии. Обработка на станках значительно выгоднее, производительнее, качество продукции выше, чем при ручном способе. Деревообрабатывающие станки сосредоточивают обычно в специально выделенном при модельном цехе заготовительном отделении, где и ведут предварительную обработку досок и брусков и выполняют отдельные заготовки для моделей и стержневых ящиков. Это позволяет правильно и экономично использовать оборудование и расходовать древесину, освобождая модельщиков от трудоемких ручных операций при изготовлении модельных заготовок, улучшает условия труда. Вблизи рабочих мест модельщиков обычно устанавливают несколько ленточных пил, торцевальный и шлифовальный станки. Поскольку модельные цехи изготовляют разнообразные по конструкции, размерам и назначению модельные комплекты, то деревообрабатывающие станки в этих цехах являются основным оборудованием, общее количество их должно составлять около 0,8--1,0 единиц на одного модельщика, включая и малогабаритные станки. Количество единиц оборудования определяется из соображений комплектности, поскольку оно загружено в различные периоды неравномерно. Наименование основного оборудования рассматривается в главах III и IV. При правильной организации использования деревообрабатывающих станков и механизированных приспособлений ручные операции в модельном производстве могут быть доведены до минимума и ограничены в основном подгонкой и сборкой отдельных частей модельных комплектов, изготовленных на станках. Режущий инструмент станка совершает два основных вида движения: главное (вращательное), обеспечивающее скорость резания, и движение подачи (поступательное). Не всегда движение подачи совершает режущий инструмент. Так, на фрезерных и круглопильных станках в отличие от сверлильных и токарных это движение сообщается заготовкой (материал подается к резцам). 6.Соединение элементов заготовок.

Модели, стержневые ящики и другие части модельных комплектов, как правило, изготовляют не из целого куска древесины, а из отдельных кусков. Основными видами соединений частей древесных заготовок в модельном производстве являются сплачивание, вязка и частично сращивание. Сплачиванием называется соединение досок или брусков по ширине и толщине, при котором долевые волокна древесины располагаются параллельно. Сплачивание применяют главным образом для получения щитов и массивных заготовок. При сплачивании целых заготовок из отдельных частей применяют клей, гвозди, шурупы, нагели, а сплачивание разъемных заготовок выполняют на шинах, клиньях и т. д. Наиболее распространенным способом сплачивания является соединение склеиванием встык пластями или кромками. Чем уже сплачиваемые доски (делянки), тем меньше будет коробление. При сплачивании учитывают расположение годичных слоев древесины. Заготовки, выполненные сплачиванием встык пластями, достаточно прочные и почти не деформируются по сравнению с заготовками, соединенными кромками. Для наиболее ответственных работ применяют сплачивание пластями по способу. Выстроганная доска распиливается на бруски определенной ширины и пластями сплачивается в целую заготовку, но этот способ сплачивания значительно дороже способов. Доски для разъемных моделей сплачивают так, чтобы годичные кольца были направлены выпуклой стороной к плоскости разъема, а для разъемных стержневых ящиков небольших размеров -- наоборот.

Создавая силовую схему деревянного каркаса здания, приходится в той или иной степени использовать способы соединения деревянных элементов, опыт выполнения которых формировался веками. При этом соединения деревянных элементов для увеличения поперечного сечения конструкции называют сплачиванием, а для увеличения их продольной длины -- сращиванием. Кроме того, деревянные элементы каркаса могут соединяться в узлах конструкций под различными углами. Искусство подгонки деревянных соединений шлифовалось столетиями. Раньше, когда промышленное изготовление металлических соединителей (гвоздей, шурупов и т.п.) не было налажено и их себестоимость была высока, научились так подгонять концы или края деревянных заготовок друг к другу, чтобы они выдерживали эксплуатационную нагрузку и сопротивлялись воздействию окружающей среды.

По способу передачи усилий соединения деревянных элементов разделяют на следующие виды:

· соединения на механических связях (на болтах, гвоздях, шурупах, и т.п.);

· соединения, в которых усилия передаются непосредственным упором контактных поверхностей соединяемых элементов (шипов, врубок, нагелей и т.п.);

· соединения на клеях.

Соединения на механических связях обладают достаточно высокой прочностью и надежностью. Передача сил в таких соединениях происходит от одного элемента к другому через отдельные точки и компенсируется силами трения между металлом и волокнами древесины (гвоздевое соединение) или упорами винтовой нарезки и прорезаемыми в древесине винтовыми желобками (соединение на шурупах). Гвоздевые соединения осуществляются при помощи гвоздей. Наиболее применимые из них даны на рис.18. Количество гвоздей определяют расчетным путем, а в некоторых случаях назначают конструктивно, например, при настилке полов, установке встроенного оборудования, обшивке потолков и перегородок и т.п. В гвоздевых соединениях конструкций, изготовляемых из древесины лиственницы и твердых лиственных пород, гвозди диаметром более 6 мм следует забивать в заранее просверленные отверстия (рис. 19). Причем, диаметр отверстий должен составлять 0,9 диаметра забиваемого гвоздя. В соединениях из досок мягких пород гвозди независимо от диаметра забивают без предварительного сверления. При забивке гвоздей следует придерживаться нескольких правил, которые повышают эффективность соединения и избавляют от нежелательных последствий:

· чтобы древесина не раскололась во время забивания гвоздя, нужно притупить его кончик (или откусить его кусачками). Такой гвоздь будет сминать волокна древесины, а не раскалывать ее;

нужно помнить, что гвоздь, забитый вдоль волокон, держится намного слабее, чем гвоздь, забитый поперек волокон;

· несколько забитых гвоздей, расположенных близко друг к другу вдоль одного слоя древесины, могут ее расколоть. Древесина расколется и в том случае, когда толстый гвоздь забить близко от кромки. Чтобы избежать этого, гвозди лучше брать меньшего диаметра, увеличивая их количество. Забивать их лучше в шахматном порядке.

Некоторые приемы, которыми пользуются при забвении гвоздей показаны на рис. 20. Соединения на шурупах и глухарях (рис. 21) более надежны, так как для выдергивания шурупов потребуются достаточно большие усилия. Шурупы различаются размерами, формой шляпки и шагом резьбы. Как правило, часть поверхности стержня шурупа резьбы не имеет. Самыми крупными шурупами являются так называемые "глухари". Они имеют квадратную или шестигранную шляпку и закручиваются гаечными ключами. Некоторые из таких шурупов обладают прорезью на шляпке, что позволяет использовать отвертку.

Соединения на нагелях препятствуют взаимному сдвигу стыкуемых элементов, поэтому гвозди и шурупы в некоторой степени можно считать разновидностью нагелей. В нагельном соединении, находящемся под воздействием внешней нагрузки, сам нагель работает на изгиб, а древесина соединяемых элементов под нагелями подвергается смятию. Нагели бывают стальные, пластмассовые и деревянные, а по форме -- цилиндрические и пластинчатые. В конструкциях, которые находятся в агрессивной среде, используют алюминиевые, пластмассовые и дубовые нагели.

Древесина для нагеля подбирается из твердых пород, а ее влажность должна быть на 3-5% ниже, чем влажность основной древесины. В этом случае при достижении баланса влажности нагель плотно заклинивается в гнезде, создавая прочное соединение. Если влажность нагеля и основной древесины будет одинаковой, то при высыхании древесины плотность посадки нагеля уменьшается и соединение может разрушиться. Выбор того или иного диаметра нагеля целиком и полностью зависит от толщины соединяемых деталей и от требований к прочности соединения. Расчетную несущую способность на один срез нагеля определяют исходя из трех условий:

· изгиба металлического нагеля;

смятия древесины крайнего соединяемого, а также более тонкого элемента толщиной а;

· смятия древесины среднего соединяемого, а также более толстого элемента толщиной с.

Различают две группы соединения на нагелях: симметричные и нессиметричные. Расчетную несущую способность цилиндрического нагеля на один шов сплачивания в соединениях сосны и ели принимают равному одному из значений, приведенных в таблице 10.

Таблица 10. Методика определения несущей способности основных видов цилиндрических нагелей

Для изготовления элементов деревянных строительных конструкций (арок, балок, коробок, прогонов, стропил) требуются толстомерные пиломатериалы, для чего тонкомерные пиломатериалы, отрезки склеивают по длине, ширине, толщине. Для изготовления клееных строительных элементов используют преимущественно пиломатериалы хвойных пород и клеи на основе сннтетичексих смол.

Размеры пиломатериалов для склеивания определяются проектными размерами требуемых элементов с учетом припусков на усушку и механическую обработку.

Для склеивания в основном применяют синтетические клеи -- карбамидоформальдегидные, фенолформальдегидные, резорцинформальдегидные и алкилрзорцинформальдегидные. По сравнению с другими синтетические клеи, водо- и биостойки, дают более прочное соединение, процесс изготовления клеевого раствора (состава) проще.

Небольшое количество клея приготовляют вручную, а большое--в клеемешалках типа КМ-40-10. Приготовление клея состоит из следующих операций: подготовки компонентов клея, перемешивания жидких компонентов, просеивания подсушенных порошкообразных отвердителей, взвешивания их в соответствии с составом. Составляющие компоненты клея (смолу, отвер - дитель, наполнитель) тщательно перемешивают. Клей наносят на обе склеиваемые поверхности (наносить клей на одну сторону детали допускается лишь при большой жизнеспособности клея).

Склеиваемая древесина должна быть одной породы и иметь одинаковую влажность, так как при склеивании заготовок (деталей) из двух частей разной влажности после высыхания на более влажной стороне (заготовки) образуется вогнутость, а в клеевом шве -- внутренние напряжения, потому разница во влажности древесины в склеиваемых элементах должна быть не более 2--4%.

При небольшом объеме работ клей на элементы наносят вручную кистями, валиками, а при большом -- на клеенаносящих вальцовых станках .

Доски, бруски при малых объемах производства склеивают пластями или кромками в струбцинах, хомутах, ваймах. При склеивании щитов рейки (детали), подлежащие склеиванию, выравнивают по длине и устраняют провесы между пластями, подбирают по толщине и собирают в пакет. Собранные в пакет детали со стороны кромки намазывают клеем, now чего детали раскладывают в ваймах, струбцинах. Щ запрессовке следят за тем, чтобы щит не выпучивалс^ и не имел перекосов, проверяют это линейкой по диа? гонали и поперек щита, правильность угла проверяю! угольником. После проверки рейки "детали зажимают Винтами (клиньями) и выдерживают до полного схватывания клея.

Бруски створок, коробки и другие элементы столярных изделий склеивают на автоматических линиях с использованием высокочастотных установок для отвердения клея.

В запрессованном состоянии при температуре 18--20°С прямолинейные конструкции выдерживают 14--12 ч, криволинейные--24--20 ч, при температуре 22--25°С прямолинейные выдерживают 10--7 ч. криволинейные--18--16 ч. Клеевое соединение достигает при этом не менее.5.0% полной прочности склеиваемых прямолинейных несущих конструкций и 70% криволинейных. Для деревянных конструкций, в том числе для столярных изделий, основным видом клеевого соединения является склеивание досок, уложенных на пласть (рис. 36, а, б). По длине доски стыкуют впритык (рис. 36, в), с точной приторцовкой на «ус» (рис. 36, г), на зубчатое клеевое соединение (рис. 36, д). Bee стыки должны быть тщательно промазаны клеем. Шероховатость поверхности клееных конструкций, Подлежащих непрозрачной отделке, должна быть до 500 мкм.

7. Изготовление несложных моделей

Модельный комплект - приспособления, включающие литейную модель, модели литниковой системы , стержневые ящики, модельные плиты, контрольные и сборочные шаблоны.

Литейная модель - приспособление, с помощью которого в литейной форме получают отпечаток, соответствующий конфигурации и размерам отливки. Применяют модели разъемные и неразъемные, деревянные, металлические и пластмассовые. Размеры модели больше размеров отливки на величину линейной усадки сплава.

Модели деревянные (сосна, бук, ясень), лучше изготавливать не из целого куска, а склеивать из отдельных брусочков с разным направлением волокон, для предотвращения коробления. Для лучшего удаления модели из формы ее окрашивают: чугун - красный, сталь - синий.

Модельные плиты -- формируют разъем литейной формы, на них закрепляют части модели. Используют для изготовления опочных и безопочных полуформ. Для машинной формовки применяют координатные модельные плиты и плиты со сменными вкладышами (металлическая рамка плюс металлические или деревянные вкладыши).