Дослідження процесу виготовлення точених деталей з заготовок, склеєних з деревини різних порід

В.О. Маєвський

Анотація

Запропоновано низку композиційних рішень щодо виготовлення точених деталей, виготовлених з клеєних комбінованих заготовок, поєднаних деревиною різних порід, та варіанти їх використання у готових столярно-меблевих виробах. Моделювання розташування різнопорідних ділянок деревини і розмірів їх поперечних перетинів у клеєній заготовці та глибини її проточування здійснено за допомогою прикладних програм для систем автоматизованого проектування. Розроблено основні напрями дослідження процесу виготовлення точених деталей з клеєних заготовок, поєднаних деревиною різних порід, для потреб столярно-меблевого виробництва.

Ключові слова: клеєна заготовка, поєднання деревини різних порід, композиційне рішення, моделювання, проточування, точена деталь, столярно-меблевий виріб. деталь клеєний меблевий столярний

Постановка проблеми та актуальність досліджень. Однією з визначальних передумов створення інтер'єру будь-якого приміщення є підбір та улаштування предметів побуту, зокрема столярно-меблевих виробів. Для їхнього виготовлення застосовують найрізноманітніші конструкційні та оздоблювальні матеріали. На сучасному ринку через свою відносну дешевизну великим попитом користуються столярно-меблеві вироби, виготовлені зі стружкових (ДСП, OSB, постформінг, софтформінг) і волокнистих (ДВП, MDF) плит, фанери, пластичних мас тощо. Використання зазначених матеріалів для виготовлення таких виробів, здебільшого, призводить до виділення у процесі їхньої експлуатації токсичних речовин, зокрема канцерогену - формальдегіду.

Композиційне рішення, культура виконання, якість, ергономічність, екологічна безпека виробів з деревини та їх вартість - основні чинники, які найбільше турбують сучасного споживача. Для забезпечення побажання та попиту споживачів виробники пропонують споживчому ринку дедалі більше виробів з деревини, у яких закладені оригінальні композиційні художні рішення. Частка цієї продукції, незважаючи на високу собівартість, має тенденцію до збільшення, що зумовлено ростом добробуту населення та можливістю експорту такої продукції на закордонні ринки.

Сучасний споживач, зазвичай, дедалі частіше намагається оточити себе виробами виготовленими з натуральних матеріалів, зокрема з масивної деревини. Під час створення інтер'єру приміщення дизайнери-конструктори повинні враховувати різні естетичні чинники, основними з яких є: колорит, стиль, композиційне розташування та ексклюзивність. Забезпечення ексклюзивності виробів з масивної деревини, зокрема столярно-меблевих, досягається механічною чи ручною обробкою: фрезеруванням, точінням, художньою обробкою (різьбленням, інтарсією, інкрустацією, металізацією) тощо. Ексклюзивні вироби надзвичайно вартісні, висока ціна таких виробів зумовлена, здебільшого, дороговизною матеріалів з масивної деревини, опоряджувальних матеріалів та застосуванням ручних операцій. Важливою також є художня цінність таких виробів, яка досягається творчою працею дизайнерів та художників-майстрів виконавців, що однозначно підвищує їх вартість.

Отже, пошук шляхів здешевлення собівартості виробів з деревини без втрати їхньої художньої та естетичної цінності, є актуальним науково-практичним завданням. Для ефективного вирішення поставленого завдання необхідно передбачати реалізацію комплексного підходу з урахуванням як технологічних, так і економічних чинників. Основними шляхами реалізації такого підходу можна вважати використання: композицій з поєднанням різних порід деревини; короткомірних відходів деревини (рейок); прогнозування та підбору різних видів опорядження, які включатимуть використання барвників, модифікованої деревини, протрав, ґрунтівок, лаків, лако-бейців, патин тощо. Варто зазначити, що одним із найефективніших шляхів здешевлення собівартості ексклюзивних виробів є підвищення частки механізованих (автоматизованих) операцій у процесі виготовлення цих виробів та часткова заміна цінних (дороговартісних) порід деревини малоцінними.

Конструкція і дизайн переважної більшості виробів з деревини є загальновживаними та потребують реалізації нових методів, способів і підходів до їхнього проектування та організації технологічного процесу виготовлення.

Художня естетика мозаїчного рисунку, створеного різницею кольору і тону, підсилюється текстурою і фактурою використаних порід, тому використання у виробах з деревини елементів з поєднанням деревини різних порід є одним із перспективних напрямів урізноманітнення асортименту сучасних виробів з деревини та зменшення їх собівартості. Введення в інтер'єр виробів з елементами поєднання деревини різних порід, на противагу тривіальному використанню масивної деревини і деревинних матеріалів, збагатить творчі підходи у дизайні та є актуальним.

Аналіз відомих досліджень. З давніх-давен у процесі виготовлення меблів застосовували личкування деревини малоцінних порід личкувальними матеріалами з деревини цінних порід. Ця технологія присутня у виробах з деревини як епохи середньовіччя, так і сучасності. Зазвичай, виробники обклеюють заготовки малоцінної деревини цінною для економії останньої [1]. Значного поширення у виробництві столярно-меблевих виробів та дерев'яному домобудуванні також набули технології зрощування заготовок (за довжиною, шириною, товщиною).

Варто зазначити, що використання клеєних заготовок з деревини різних порід (комбінованих заготовок) для виробництва столярно-меблевих виробів, попри відомі переваги клеєної продукції порівняно з масивною [2] та можливість забезпечення ексклюзивності цих виробів, не набули широкого розповсюдження. Відомі тільки окремі наукові результати та практичні рішення виробників щодо виготовлення та використання клеєних заготовок з деревини різних порід, зокрема [3-8], натомість більшість дослідників і виробників дотримуються класичного підходу, у якому поєднання деревини різних порід у клеєній конструкції вважається недоцільним.

У роботі [3] акцентовано увагу на дослідженні міцності клеєної конструкції (клеєної балки), зокрема з поєднанням в одній балці деревини сосни та осики, з відсотковим вмістом останньої не більше 50 %. За результатами досліджень встановлено, що міцність клейових з'єднань у конструкціях із поєднанням деревини сосни та осики не поступається міцності клейових з'єднань у конструкціях тільки із деревини сосни, а процес деформування клеєної балки та пов'язані з ним структурні перетворення у конструкції відбуваються за цією ж схемою для двох видів конструкцій.

Передумови поєднання ділянок деревини різних порід у клеєних щитах та результати експериментального дослідження показників формостійкості цих щитів за умови впливу агресивного середовища впродовж тривалого часу наведено у роботах [4, 5]. Отримані результати свідчать про можливість використання окремих варіантів клеєних щитів з поєднанням різних порід деревини у виробничих умовах. У роботі [6] наведено результати експериментальних досліджень формостійкості міжкімнатних і вхідних дверей, виготовлених із поєднанням деревини різних порід в одній складальній одиниці. Досліджено поєднання порід - хвойні-береза в коробках і хвойні-береза-осика в полотні, із з'єднаним на скобах каркасом із дрібнопустотним і стільниковим заповненням. Результати дослідження засвідчили доцільність використання у коробках та полотнах дверних блоків щитової конструкції березової та осикової деревини з урахуванням як технологічних (формостійкості), так і економічних (економічної ефективності за рахунок заміни хвойної деревини - м'яколистяною) чинників.

Один із виробників клеєних брусів для дерев'яного домобудування "Green- side" пропонує використання як традиційного варіанта - виготовлення клеєних брусів Scandic з деревини однієї породи, так і використання варіантів з поєднанням двох і навіть трьох порід деревини в одному брусі [7]. Заслуговує на увагу також варіант використання клеєних заготовок з поєднанням деревини різних порід для виготовлення елементів столярно-меблевих виробів, зокрема балясини [8].

Рис. 1. Деякі запропоновані композиційні рішення щодо розташування ділянок деревини різних порід у клеєній заготовці