Раздел 2. Теоретическое исследование термосиловых способов обработки древесных композитных плит

Процесс термосилового воздействия на ДСтП факторами трения и температурой прижима имеет особенность обеспечивать чистоту поверхности плиты с исключением разнотолщинности и волнистости её поверхности. Поскольку вопрос определения оптимальных режимов работы термопрокатного и термопротяжного способов обработки со снижением шероховатости изучен недостаточно, согласно литературному и патентному обзору и общим теоретическим данным, приводимые здесь работы поэтому стали темой данного исследования.

Технология снижения шероховатости при термосиловом воздействии предусматривает влияние двух физических явлений: деформацию и трение. Оба явления, возникших в зонах фактического контакта двух твёрдых тел и в их тонких поверхностных слоях при относительном потенциальном перемещении, действуют в одной связке почти одновременно, и оба недостаточно изучены. Различные способы калибрования плит позволяют разделить их на два направления – резания и давления. Калибрование композиционных плит представлено рисунком 2.1 Операция резания предполагает использование шлифовальной ленты, цилиндрические, проволочные и торцевые фрезы. Калибрование давлением предусматривает плоскостное деформирование одной или двух плоскостей позиционным или проходным способом. Позиционный способ реализуется в однопролётном или многопролётном прессе, где давление, температура и время выдержки обеспечивают необходимую усадку по высоте. Проходной способ более производителен по сравнению с позиционным, реализуется в одноклетьевых и многоклетьевых прокатных станках, но имеет недостаток в необходимости спецоборудования.

Рисунок 2.1 Классификационная схема способов калибровки плит резанием и давлением

Анализируя представленные способы калибрования, следует отметить, что операциям резания свойственны следующие недостатки: перевод припуска плиты в пыль, однократное использование шлифовальной ленты, низкая стойкость режущего инструмента, образование волны на поверхности плиты. Прессовые способы калибрования плит на больших деформациях ведут к макроразрушениям в клеевых связях и не гарантируют геометрических размеров плит из-за деформаций упругого последствия. В связи с этим перспективные разработки комбинированных способов калибрования не исчерпаны и возможные их направления представлены на рисунке 2.2.

Рисунок 2.2 Классификационная схема способов обработки ДСтП давлением.

Автором предложены системы привода режущих органов и формообразующих узлов для поверхностной обработки плит калиброванием с целью снижения шероховатости.

2.1 Физическая сущность снижения шероховатости поверхности дСтП термосиловым воздействием и моделирование этого процесса.

Обработка давлением (термопротяжкой) плит, как способ формообразования имеет значительные преимущества по сравнению с другими видами обработки, в том числе и с обработкой резанием. Термосиловое воздействие оценивается величиной усилия нагрузки (напряжения) на единицу площади плиты (Н/м²) [51].

ДСтП, как всякий материал, при внешней нагрузке подвержен различного рода деформациям. Нагрузка, способная выдержать материальные разрушения или сопротивляться разрушениям от механических усилий заданного значения деформации, называется прочностью. Предел прочности при растяжении плит не меньше 0,2 – 0,3 МПа, при изгибе - не меньше 10 – 25 МПа [37,45].

Рисунок 2.3. Деформирование плиты в процессе термосиловой обработки. ΔЕ_х , Δ Е_y , Δ Е_y , - абсолютные линейные удлинения по трём осям координатной системы.

Наиболее важные виды физико-механических свойств прочности ДСтП следующие:

твёрдость – способность сопротивляться проникновению другого твёрдого тела, это свойство более полно характеризует сопротивление материала в условиях вдавливания;

жёсткость – способность сопротивляться изменению размеров и форм, этот показатель характеризует упругость;

ударная вязкость – способность поглощать работу разрушения при ударе.

Чем выше плотность (γ) плиты, чем выше её прочность и качество обработки. [72,99]

Формообразование поверхности ДСтП при выглаживании пуансоном (идентором) происходит в две стадии. На первой стадии идёт внедрение в ДСтП под действием внешней нагрузки, во второй - окончательное формирование поверхности после восстановления упругих деформаций. Остаточные деформации и дают окончательную поверхность с уменьшенной шероховатостью. Основным способом формообразования является обработка резанием, которая имеет ряд недостатков, указанных выше. Другие способы формообразования внедряются медленно из-за недостаточных знаний физико –механических свойств древесных материалов, необходимой техники и технологии. [51];

Рисунок 2.4 Формообразование поверхности ДСтП. АВСD – профиль в конце первой стадии формообразования. abcd – окончательный профиль.

При контактировании твёрдых тел вследствие неодинаковой жёсткости происходит процесс внедрения более жёстких неровностей в поверхность менее жёсткого тела. При этом деформация более жёсткого тела значительно меньше, чем менее жёсткого и ею можно пренебречь. Поэтому рассматривая влияние на процесс взаимодействия твёрдых тел шероховатости, следует учитывать шероховатость поверхности более жёсткого тела.

При термопротяжке сжатие плиты перпендикулярно пласти оптимальной контактной прочностью целесообразно принять сжатие 5-6 МПа [133]. Коэффициент контактной прочности при сжатии перпендикулярно пласти был определён экспериментально и составил 6-7,5 МПа ( К* КГм/c²). Автором исследований [51] был сделан вывод, что наибольшей прочностью обладают плиты при сжатии их перпендикулярно пласти. При плоскостном виде деформирования сжатие перпендикулярно пласти является основным видом деформирования, при котором возможно целеноправленное изменение поверхностного слоя одной или двух пластей плиты, т.е. в установке режима по данному исследованию.

Рисунок 2.5 Прессование ДСтП

а) плоское б) экструзиционное

1-обогреваемые плиты, 2-плиты со стружком с ориентированными параллельно пласти, 3-пуансон, 4-плиты со стружками ориентированными перпендикулярно пласти

Физическая сущность деформации заключается в изменении формы тела под давлением приложенных сил извне. При непрерывном процессе силового воздействия на плиту, организованном прокаткой или протяжкой, ослабляются молекулярные связи между структурными элементами композитной плиты и элементарными древесными частицами (молекулами мицеллами и т.д), их смещение и изменение среднего расстояния между ними. Происходит нарушение адгезионных связей. Такое поведение ДСтП является положительным фактором для снижения разнотолщинности и шероховатости [33]. Предварительные исследования показали целесообразность термопротяжки. И это направление в диссертации было принято за основу. После горячего силового воздействия в плитах возникают значительные градиенты температуры, влажности и степени поликонденсации связующего, что служит причиной образования внутренних напряжений в плитах. Внешние напряжения с течением времени исчезают, оставляя ту или иную степень деформации. Значительное влияние на прочность и величину деформации оказывают влажность и температура пласти. Влажность является постоянным фактором и находится в пределах 6-8%; менять её в процессе термосилового воздействия не представляется возможным. Связующие ДСтП относятся к классу термореактивных полимеров [71,92,127]. При нагревании они переходят в неплавкое и нерастворимое состояние в момент отверждения при изготовлении плит. Дальнейшее изменение температуры на деформативность реактопластов практически не влияет, за исключением момента прохождения температуры теплостойкости. При повышении температуры деформативность плиты увеличивается, а прочность уменьшается [72,141]. Стабильная влажность плит 6-10% [37]. Уравнение связи [37,88] в этом случае имеет линейную зависимость:

δ = - at + b, (2.1)

где: δ- прочность ДСтП, a,b – экспериментальные коэффициенты.

t – температура плиты в зоне механического воздействия.

Наблюдается явление ползучести [72], остаточная деформация которой увеличивается во времени и с увеличением параметров (напряжения, влажности,температуры) [100, 101, 103, 108]. В данном исследовании кратковременное многократное нагружение (до 13 раз) ограничено общим временем в 1-2 сек. Поэтому ползучесть в данном случае рассматривается как кратковременная. Полная остаточная деформация при сжатии ДСтП перпендикулярно пласти равна сумме мгновенной остаточной деформации и деформации ползучести.

ε_{ост.пол.} = ε_{мгн.ост.} + ε_полз. (2.2)

Для анализа деформации ДСтП необходимо определить к какому типу сред плиты относятся. Двумя крайними по своему деформативному поведению плитами сред являются идеально упругое тело и идеально вязкое тело. В первом теле не происходит рассеивания энергии, а второе тело не способно запасать энергию деформирования. Все полимерные материалы, к которым относятся ДСтП, обладают как упругими, так и вязкими свойствами, т.е. вязкоупругостью [131]. Ю.М. Иванов установил две фазы физического состояния полимера (целлюлозы): в первой стадии – область обычной упругости, во второй – увеличенные остаточные деформации. Граница между ними – предел вынужденной эластичности [72]. В условиях термопротяжки поверхности плит деформации сжатия в зоне раздела (клей-растительное сырьё древесины) составляют до 2% и не вносят существенных изменений на состояние материала, т.к. деформации фенольных резорциновых и карбамидных клеев и воздушно-сухого наполнителя в плите также составляют 1-1,5% [51]. Поэтому композитные материалы на основе смол с растительным наполнителем способны деформироваться.

Раздел физики, изучающий деформацию и текучесть твёрдых, жидких, веществ, представляет науку реологию (от греч. rheos- теченение), занимающую промежуточное положение между теорией упругости и гидродинамикой. Течение – это движение, приводящее к остаточной деформации, развивающейся со временем. Предметом реологии является описание сложных поведений веществ с одновременным проявлением различных механических свойств, вязких и упругих, или вязких и пластических, в различных режимах деформирования, а также установление зависимости между механическими напряжениями и их изменениями во времени и рассмотрение процессов с необратимыми остаточными деформациями. Общее реологическое уравнение состояния веществ пока не установлено, имеются лишь уравнения для отдельных частных случаев. Для каждого конкретного случая предстоит выбор между сложным и точным уравнением и менее точным, упрощённым. Для описания реологического поведения материалов пользуются механическими моделями, для которых составляют дифференциальные уравнения с различными комбинациями упругих и вязких характеристик. Упругость, вязкость и пластичность – три фундаментальных свойства реологии [115, 131]. ДСтП, как многие полимеры, обладает способностью проявлять несколько свойств одновременно и поэтому считается упруговязкопластичным телом [115, 131]. При длительном термосиловом воздействии реологические свойства плиты показывают развитие в ней деформаций трёх видов: упругие, обратимые эластичные и необратимые остаточные деформации. Деформации ползучести в плите возникают от длительного воздействия нагрузки. Исследования влияния температуры на прочность и жёсткость ДСтП показали, что при высокой температуре явление ползучести протекает быстрее [100], что является положительным фактором. Учитывая проходной характер обработки принятый нами и вследствиии этого кратковременное воздействие давления и температуры, следует остановиться на первых трёх факторах. ДСтП является в нашем случае упруговязким телом [38].

Деформация упругости способна после снятия напряжения восстанавливать первоначальную форму и полностью возвращать затраченную на её энергию; возникает мгновенно и прямо пропорционально величине напряжения при увеличении его, без каких-либо остаточных явлений, до определённого предела, предела упругости. Предел упругости (σ_у) – максимальное напряжение, при котором в материале не обнаруживается признаков пластичной деформации. При постоянном напряжении (σ_const) во времени не развивается

Ε_у = σ / Е₁ – реологическое уравнение упругости, (2.3)

где Е₁ – мгновенная упругость I рода; σ – напряжение; Ε_у –относительная упругая деформация.

Молекулярный механизм упругой деформации заключается в следующем. Под воздействием внешних сил происходит нарушение равновесия притяжения и отталкивания молекул (или ионов) материала, и упругость материала накапливается в виде упругой энергии с переходом в работу. Если напряжение превысит значение упругой деформации (σ>σ_y) , то энергия перейдёт в тепло. Упругость не имеет текучести [47,134].

Воздействие повышенных температур при постоянной влажности ведёт к некоторому снижению прочности ДСтП вследствии нарушения адгезионных связей между наполнителем и связующим, а также в результате деструкции клея [36]. Очевидно,что верхний предел температуры не должен превышать температуры, при которой начинается термическое разложение наполнителя из растительного сырья. В процессе калибровки и снижения шероховатости плит снятием припуска с последующим выравниваем поверхности сжатием адгезионные связи внутpи плиты здесь не имеют решающего значения, т.к. трещины, внешние дефекты, пустоты уплотняются, обеспечивая требуемый результат. Композитная плита, как упругопластичное тело при силовом воздействии испытывает мгновенные упругие деформации с последующим ростом эластичных деформаций, которые также являются упругими [88,100,127]. Затем наступает процесс текучести (σ_от ) с последующим образованием пластической деформации (σ = σ₀). Предел текучести (σ_от) – максимально предельное напряжение, при котором не обнаруживается признаков пластической деформации. Пластическая деформация наблюдается в том случае, когда предел текучести ( σ_от) твёрдого тела ниже предела его текучести «хрупкой» прочности, т.е. при σ > σ_от [37,72,132]. Пластичностые материалы отнесены как к жидким, так и к твёрдым телам; в основном это дисперсии, которые характеризуются показателем преломления длин волн. Молекулярный механизм пластической деформации заключается в следующем. В состоянии покоя молекулы или частицы тела могут образовывать пространственную решётку. Силы, деформирующие её, ограничивают перемещение элементов объёма и придают этому материалу характер твёрдого тела с бесконечно большой вязкостью, т.е. способностью развивать достигнутую форму с течением времени [6,51,146], а в некоторых случаях проявлять несколько свойств одновременно [37,45,72,133,136,137]. Если внешние силы будут меньше сил, деформирующих сетку, тело будет деформироваться с переходом в работу. Когда внешние силы достигнут достаточной величины для преодоления сил, формирующих, сетку, т.е. превысят предел текучести (σ > σ_от ), сетка разрушится, а твёрдое тело обратится в жидкость или разрушится. При напряжении равном пределу текучести (σ = σ_от ) материал пластически течёт. Если напряжение превысит предельное значение упругой деформации (σ > σ_0т), то энергия будет рассеиваться вследствие сил внутреннего трения, противодействующих перемещению молекул, с переходом в тепло. Отсюда вязкость ошибочно называют внутренним трением, как отмечает известный реолог М. Рейнер. Согласно его постулату тело считается абсолютно твёрдым до предела текучести [100].

При изучении деформации учитываются только начальная и конечная конфигурации, промежуточному состоянию внимание не уделяется. В противоположность этому течение используется для обозначения непрерывных состояний движения. В области остаточных деформаций однозначного ответа нет. Остаточные деформации включают в себя любые деформации, развивающиеся со временем (вязкие, пластические, эластические). Установлено [38,51]: при сжатии деформация плиты имеет две фазы: область обычной упругости и увеличение остаточной деформации. Упруго-эластические деформации перерождаются в остаточные. Эластические после разгрузки со временем бесследно исчезают.

Полимеры в вязкотекучем состоянии характеризуются способностью к развитию необратимых деформаций, что объясняется взаимными поступательными перемещениями частиц (чаще молекул). Реология полимеров устанавливает связи между напряжением, деформацией и скоростью развития деформаций при различных температурах и режимах деформирования. Под действием внешних сил у полимеров в текучем состоянии возможно необратимое направленное перемещение макромолекул относительно друг друга без нарушения целостности тела. При течении всегда наблюдается мгновенная необратимая остаточная деформация, называемая пластической, развитие которой происходит по другому закону, чем упругость [27]. Этим такие соединения отличаются от низкомолекулярных жидкостей. Высокоэластические деформации всегда ограничены по величине, тогда как необратимые деформации у полимеров в текучем состоянии могут нарастать во времени неограниченно. Между высокоэластическим и текущим состоянием высокомолекулярных соединений четкой границы нет. Неструктированные полимеры, как ДСтП, могут течь и в высокоэластическом состоянии. Способность к высокоэластическим деформациям у ДСтП снижается с уменьшением молекулярного веса и с повышением температуры. При изучении реологических свойств полимеров основное значение имеют три простейших вида деформации: всестороннее сжатие, растяжение и сдвиг. У полимеров в текучем состоянии – это сдвиг. За меру деформации сдвига принимается тангенс угла поворота прямой или расстояние межу плоскостями до начала процесса деформации. Деформация – величина безразмерная. Изменение деформации во времени определяет скорость деформации:

v= dy/dt (2.4)

с размерностью сек^-1.

Многие полимеры, в текучем состоянии имеют надмолекулярные структуры с высокой эластичностью.

Сущность эластической деформации с молекулярной точки зрения всегда связана с изменением формы макромолекул под влияние внешней силы, что объясняет свободное вращение отдельных групп относительно валентных связей в головной цепи полимера. Их перемещения обратимы, и при деформации цепи возникают внутренние напряжения, приводящие к обратимости высокоэластичных деформаций после разгрузки.

Реологическое уравнение пластичности:

σ = Е*ε_{мгн пл.} , (2.5)

где Е- коэффициент пропорциональности, модуль пластической деформации;

ε_{мгн пл} – относительная мгновенная пластическая деформация.

Если внешнее усилие меньшей силы сухого трения (σ < σ_тр), движение не происходит (V=0); если внешнее усилие превышает силу сухого трения (σ > σ_тр), то начинается равномерно-ускоренное движение (V=0). Напряжение сухого трения может до бесконечности приближаться к пределу. Этим отличается данная деформация от деформации вязкости, которая увеличивается во времени неограниченно. По П.Н.Хухрянскому общая деформация рассматривается как сумма упругой и пластической деформации:

ε_общ = ε_у + ε_пл (2.6)

ДСтП не является идеально плотным материалом, ему свойственны рыхлость, пустота, пористость. Поэтому очевидно, что прикосновение горячего тела (идентора) с плитой при больших нагрузках ведёт к уплотнению верхней структуры плиты, ликвидирует искажения её плоскостности Такой механизм деформации можно назвать мгновенной пластической деформацией, сформированной за счёт заполнения пустот от термического воздействия. Величина остаточной деформации здесь обратно пропорциональна плотности плиты. Такой деформации достаточно, чтобы обеспечить минимальную шероховатость поверхности для последующей обработки или нанесения лакокрасочных материалов [66,67].

ДСтП находится между вязкой жидкостью и упругом твёрдым телом. Занимая такое промежуточное положение, плита имеет сложную деформацию. Считается, что у упругого твёрдого тела соотношение между напряжением и деформацией не зависит от динамических факторов, как скорость, приложение нагрузки или скорость деформации. Однако, если материал нагружен в течение достаточного времени, то происходит перераспределение молекул или противодействие сил внутреннего трения, что приводит к изменению величины деформации материала. После снятия нагрузки материал не способен сразу вернуться в исходное состояние. Это означает, что поведение материала зависит от таких факторов как длительность нагрузки и величина прилагаемой нагрузки. Если напряжение в упругом теле связано непосредственно с деформациями, то напряжение в вязкой жидкости (за исключением гидростатической составляющей) зависит от скорости деформации.

1.Установление влияющих факторов и выходных параметров.

Практическое использование пригодности ДСтП к обработке давлением целесообразно в тех случаях, когда деформации имеют остаточный необратимый характер, когда они значительны по величине и не снижают прочность плит после обработки давлением. Анализ поперечного сечения плит, образованных клеевым каркасом и наполнителем из древесный массы слоёв волокон показал, что последние также стягивают каркас и не уменьшают объём пор, составляющих до 50% от общего занимаемого объёма. Поведение плиты при термосиловом сжатии позволяет построить механическую модель и дать её математическое описание. Предполагая, что упругие и остаточные составляющие деформации нелинейны от давления в начальный момент при вытеснении воздуха из межволоконных полостей и до выравнивая поверхности плиты, деформация переходит более интенсивно и не требует больших усилий. Для аналитического описания процесса изменения деформации плиты от времени, температуры и удельного давления применена теория линейной вязкоупругости. Необходимо изложить теоретические предпосылки по обоснованию параметров рабочего органа термосилового воздействия на обрабатываемый объект, включающий древесный материал со связующим. При этом предлагается новый подход к проектированию деревообрабатывающего оборудования для снижения шероховатости поверхности обрабатываемых композиционных материалов. Изделия из композитных плит относят к неоднородным анизотропным материалам. Поэтому один из основных вопросов обработки – это установление закономерности изменения показаний шероховатости в зависимости от объемного веса, температуры и прочности. Для плиты, максимально приближённой по физико-механическим свойствам к натуральной древесине, эта зависимость по мнению проф. П.Н. Хухрянского выражается линейным уравнением:

δ = a + bγ, (2.7)

где: δ- прочность полимерной плиты;

a, b- экспериментальные коэффициенты;

γ- объёмный вес.

Чем выше плотность (объёмный вес), тем выше прочность (плотность в пределах 0,5-1,07 г/см^3.).

ДСтП имеет незначительный предел прочности при сжатии перпендикулярно пласти, имеет предел прочности 90-110 МПа [36,141]. При исследовании деформативно-прочностных свойств плиты в качестве выходных параметров принимаем величину шероховатости и разнотолщинности плиты и предел прочности 0,3-0,5 МПа на разрыв перпендикулярно пласти. Такой подход позволяет объективно оценить новые способы и устройство калибрования плит на снижающие прочностные показатели материала. Имеющиеся сведения и предварительные опыты показали о небольшой собственной деформативности ДСтП, но в большом увеличении её под воздействием внешних факторов, в частности давления и температуры. Доминирующие внешние факторы, влияющие на деформативность в исследуемом процессе это: материал, инструмент, режим обработки. Факторы, характеризующие плиту: вид плиты, плотность, температура. Факторами, характеризующими инструмент будут материал термопротяжки и его форма. Факторы, относящиеся к режиму обработки: напряжение сжатия, температура процесса, скорость нагружения, длительность выдержки под нагрузкой, режим нагружения, коэффициент трения между плитой и пуансоном. Номенклатура влияющих факторов приведена в таблице(2.1).

Таблица 2.1 Номенклатура влияющих факторов.

Наименование факторов	Предел варьирования
	Нижний	Верхний
Плотность необлицованной композитной плиты, кг/м3	600	800
Температура плиты, 0С	20	100
Материал обрабатывающего органа термопротяжки	Сталь
Форма пуансона	Прямоугольная пластина шириной 10 мм.
Напряжения сжатия, МПа	4	6
Температура процесса, 0С	20	250
Скорость нагружения, мм/мин	3	5
Длительность выдержки под нагрузкой ,сек	2	3
Режим нагружения	Непрерывный
Коэффициент трения между пластиной и плитой	0,2	0,1

Каждый из принятых факторов определённым образом воздействует на деформативность ДСтП. Для количественной оценки этого воздействия необходимо выбрать выходные параметры и описать способы их определения. При исследовании деформативно-прочностных свойств ДСтП в качестве выходных параметров принята величина общей деформации ДСтП при сжатии перпендикулярно пласти и составляющие (предел прочности при сжатии и растяжении перпендикулярно пласти).

Общая деформация (Е_общ) определилась суммой ε_ост и ε_упр,

ε_общ = ε_ост + ε_упр, (2.8)

Предел прочности при сжатии составил 7 МПа.

Если расставить факторы в порядке убывания вносимого действия нагрузки вклада, то значимыми будут: температура процесса, режим нагружения и его длительность, плотность плиты.

Вывод: обработка ДСтП с приведёнными параметрами обеспечивает снижение шероховатости до 70-100 мкм, достаточную для облицовывания плит натуральным или синтетическим шпоном.

2. Деформативность ДСтП при различных видах нагружения.

Основной фактор – непрерывно возрастающая нагрузка.

Для исследования деформативности ДСтП производили нагружение с постоянной скоростью образцов до полного их разрушения. В качестве испытательных образцов была использована плита П-2Т (ГОСТ-10632-77) плотностью 710 кг/м³. Размер образцов 20x20x19 мм, влажность 8 ± 2%, температура 20⁰С. Нагружение- на испытательной машине ЦД-40. Измерение деформаций- индикатором часового типа с ценой деления 0,01мм. В результате испытаний была построена диаграмма зависимости деформации (рис 2.6) от напряжения при сжатии ДСтП перпендикулярно пласти при непрерывно возрастающей нагрузки [51].

Рисунок 2.6 Диаграмма зависимости деформации от напряжения при сжатии перпендикулярно пласти.

С начала нагружения и до разгружения характерна нелинейная зависимость между нагрузкой и разгрузкой. Максимальное напряжение и напряжение в момент разгружения совпадают по величине. При разрушении нагрузочная способность ДСтП падает практически мгновенно. Приведённая диаграмма деформации условно разделена на три участка ОА, АВ, ВС. На первом участке ОА- линия малой кривизны, сравнительно большому приращению нагрузки в пределах 10МПа соответствует небольшое приращение деформации до 1-2мм. На втором участке АВ характерен наибольший наклон к оси абсцисс, небольшим приращениям нагрузок соответствует значительное увеличение деформации, т.е. наблюдается явление текучести. Именно в этой зоне и работает принятый нами обрабатываемый узел калибрования идентор. На третьем участке ВС увеличение деформации незначительно. Криволинейный вид диаграммы сжатия характерен для материалов с нелинейно-упругими или пластическими свойствами. Поскольку режим обработки «нагрузка-разгрузка», то линейно-упругие свойства ДСтП приводят к остаточной деформации порядка 10% от первоначального сжатия. Деформирование поверхности ДСтП в режиме «нагрузка-разгрузка» имеет ряд характерных особенностей. Условный предел прочности при неравномерном сжатии до разрушения возрастает до 70-90 МПа. Напряжения сжатия, при которых проявляются максимальные деформации ДСтП, составляют 5-15МПа. В конце цикла нагрузки-разгрузки общую деформацию можно расчленить на упругую и остаточную. В начале нагружения плита в условиях обработки при температуре 200⁰С и влажности 6-8% имеет мгновенные (упругие и остаточные) деформации. При вдавливании прессовыми устройствами на всю ширину заготовки присутствуют остаточные деформации, вызванные уплотнением пустот клеевого скелета и пространства между частицами, обеспечивая требуемую шероховатость. В процессе получения диаграммы (рисунок 2.7) нагрузки – разгрузки деформация без включения и с выключением температурного фактора установлена зависимость при нагрузке и разгрузке на материал плиты.

Рисунок 2.7 – Диаграмма деформационной плиты при нагрузке-разгрузке . 1- кривая нагружения; 2- кривая разгрузки; 3- кривая разгрузки при 200⁰С.

Такой режим имеет место в экспериментальной промышленной установке, на которой проводились основные исследования. Диаграмма показывает, что при незначительном напряжении и комнатной температуре процесс нагрузки-разгрузки оказался практически обратимым. Величина остаточной деформации находится в пределах допуска на калибровальную плиту. При температуре в пределах деструкции плиты величина остаточной деформации возрастает в 2-3 раза. На диаграмме изменение деформации плиты от внешнего напряжения не носит линейный характер, а значит и шероховатость не линейно зависима. С увеличением температуры до разрушения поверхностного слоя плиты повлияет на её шероховатость. Предполагаемая кривая шероховатости (парабола рисунок 2.8) поверхности ДСтП при её обработке методом термосилового воздействия получена экспериментально. График параболы имеет квадратичную функцию f (ax²+bx+c=0).

Рисунок 2.8 Предполагаемая кривая шероховатости поверхности древесной композиционной плиты от величины внешней нагрузки при её обработке

Приведённые исследования деформативности ДСтП перпендикулярно пласти с непрерывно возрастающей нагрузкой установили следующее:

1. упругопластичность материала;

2. построенные диаграммы приближённо определяют основные деформационно-прочностные свойства ДСтП при сжатии – предел прочности, равен 7МПа, при сжатии до разрушения приблизительно 100МПа, условный предел текучести до 8МПа;

3. напряжение сжатия, при котором проявляется максимальная деформативность ДСтП (зона ползучести), 8-20МПа;

4. Общая деформация при разрушении E_общ приблизительно 9мм.