7.4 Деревяні матеріали
При ремонті автомобілів застосовують пиломатеріали і клеєну фанеру. Як різні лісоматеріали використовуються, як хвойні породи дерев (сосна, ялина, модрина, ялиця та ін.), так і листяні породи (дуб, береза, ясен, бук і т. п.).
7.4.1 Властивості деревини
Деревина - яскраво виражений анізотропний волоконний матеріал. Механічні характеристики у всіх порід вздовж і поперек волокон значно відрізняються.
Основна структурна одиниця деревини будь-яких порід - клітина, в початковій стадії розвитку має досить еластичну і легко проникаючу здатність для води і водних розчинів оболонку. З віком міцність оболонки різко підвищується, а проникність знижується унаслідок перетворення її у високомолекулярні органічні сполуки: целюлозу, геміцелюлозу і лігнін. Розрізняють клітки механічні (волокна ліброформа), провідні (судини і трахеїди) і запасаючі.
На поперечному розрізі стовбура деяких порід добре видні не тільки річні кільця, серцевинне проміння, але і кільцеві порожнини, що є судинами, які виконують водо-провідні функції і характерні для листяних порід.
Породи дерев, у яких крупні порожнини (судини) розташовані в ранній зоні річних шарів і утворюють суцільне кільце на поперечному зрізі, відносяться до кілцесудинних (клен, ясен і ін.), а породи, у яких судини розподілені по річному шару рівномірно, - до розсіяно-судинних (береза, осика, вільха, граб і т. д.). Вони займають до 40 % об'єму і забезпечують підвищену проникність рідинами і газами. Найбільший інтерес для створення машинобудівних матеріалів представляє деревина розсіяно-судинних листяних порід унаслідок можливості рівномірного розподілу модифікатора по всьому об'єму при наповненні.
Волокна ліброформа є основною складовою частиною деревини і займають до 70 % загального об'єму.
По хімічному складу деревина різних порід практично однакова і містить: вуглецю - 50,9 %; кисню - 43 %; водню - 6,4 %; азоту - 0,1 %.
Сосна володіє хорошими физико-механічними властивостями при відносно невеликій об'ємній масі, порівняльно малою кількістю сучків і містить багато смолянистих речовин, що надають консервуючу дію на дерев'яні деталі. Сосна добре піддається обробці ріжучими інструментами. З неї виготовляють деталі вантажних платформ і кабін автомобілів.
Єль по фізико-механічних властивостях і стійкості проти того, що гниє тільки трохи поступається сосні, але має значно більше сучків, що утрудняють механічну обробку ялинової деревини. Умови змінної вогкості сприяють загниванню ялинової деревини. Ялинові пиломатеріали також використовуються для виготовлення деталей вантажних платформ автомобілів.
Модрина - одна з найтвердіших і міцних порід дерев. Деревина модрини стійка проти дії води і вологого повітря.
Дуб володіє високою твердістю і міцністю, стійкістю проти того, що гниє і здібністю до загину. При низьких температурах дубова деревина порівняно крихка і схильна до розтріскування.
Береза відрізняється хорошою пружністю, в'язкістю і достатньою твердістю. В умовах змінної вогкості березові матеріали, особливо тонкі, схильні до викривлення. Береза є основним матеріалом для виробництва фанери.
Целюлоза (клітковина) є лінійним стеро-регулярним полісахаридом, що складається з глюкозних залишків C6H10О5. Молекулярна маса її складає від 200 000 до 2 000 000 і більш. Ступінь полімеризації коливається у вельми широких межах (від 50-200 до 5000-10 000).
Лігнін — складне полімерне з'єднання (органічна рослинна речовина). Хімічна будова лігніну остаточно не встановлена. Природний лігнін термопластичний, виділений - неплавкий. Це указує на зміни, що відбулися в ньому під час виділення. Геміцелюлози представляють групу не целюлозних полісахаридів клітинних стінок, здатних витягуватися з них водними розчинами лугів і гідролізуватись розбавленими кислотами при кип'ятінні.
Пентозани (С5Н804) і гексозани (С6Н10О5) звичайно розглядаються як полімери пентоз і гексоз. Ступінь полімеризації гемоцеллюлоз в середньому 100—200. Окрім цього, деревина містить 5-25 % екстрактних речовин. До них відносяться алифатичні вуглеводні і кислоти, феноли, смоли, ефірні масла, жири, стеарин і т.д.
7.4.2 Фізико-механічні властивості деревини
Вогкість - кількість води, що міститься в деревині, виражена у відсотках від маси абсолютно сухої деревини. повітряно-сухий стан деревини, досягнутий при сушці на повітрі протягом літніх місяців, відповідає 15-18 %, кімнатно-сухе – 8-9 %.
Випаровування з деревини води викликає зміну розмірів (усихання). Усихання викликає розтріскування деревини звичайно в радіальному напрямі, а також її викривлення. При зволоженні деревини відбувається розбухання, яке теж може викликати викривлення.
Об'ємна маса - 1 м3 деревини (кг/м3). Об'ємна маса деревини тієї або іншої породи залежить від вогкості.
Механічні властивості деревини неоднакові в різних напрямах додатку деформуючої сили і залежать від породи дерев, їх віку, наявності вад, вогкості і температури. Із зволоженням механічна міцність деревини знижується. Середні величини фізико-механічних властивостей деяких деревних порід (при вогкості 15 %) приведені в таблиці. До вад деревини відносяться (ГОСТ 2140-81) суки, тріщини, нахил волокон, прорість, внутрішня заболонь, грибні ядерні плями і смуги, побуріння, цвіль, грибні забарвлення (синява і кольорові плями) ядерна гнилизна, зовнішня трухлява гнилизна, пошкодження паразитними рослинами і червоточина, механічні пошкодження і вади обробки, чужорідні включення, скіс пропила, обзол, покороблена.
7.4.3 Пиломатеріали
Пиломатеріали виготовляють з деревини як хвойних порід (ГОСТ 8486-86), так і м'яких листяних порід (ГОСТ 2695-83).
Пиломатеріали листяних порід розділяють на односторонні обрізи обрізів і не обрізи, дошки і бруски. Терміни і визначення - по ГОСТ 18288-88.
Номінальні розміри пиломатеріалів встановлюють:
По довжині:
з твердих листяних порід від 0,5 до 6,5 м з градацією 0,10 м;
з м'яких листяних порід і берези від 0,5 до 2,0 м з градацією 0,10 м;
від 2 до 6,5 м з градацією 0,25 м;
по товщині: 19; 22; 25; 32; 40; 45; 50; 60; 70; 80; 90; 100 мм;
по ширині: обрізи - 60; 70; 80; 90; 100; ПО; 130; 150; 180; 200 мм;
і односторонні обрізи не обрізів — 50 мм і більш з градацією 10 мм
Ширина вузької пластини в пиломатеріалах не обрізів не повинна бути менше 40 мм
Номінальні розміри пиломатеріалів по товщині і ширині встановлені для деревини вогкістю 20 %. При вогкості деревини більш менш 20 % розміри пиломатеріалів повинні бути встановлені з урахуванням величини усихання по ГОСТ 6782.2-75.
Допускається виготовлення пиломатеріалів з м'яких листяних порід і берези, призначеної для використовування замість хвойних, з розмірами по ГОСТ 24454-8О. Пиломатеріали виготовляють сухими (з вогкістю не більше 22 %), сирими (з вогкістю більше 22 %) і сирими антисептировані. Антисептировані - по ГОСТ 10950-78. За якістю деревини пиломатеріали розділяються на три сорти: 1, 2 і 3.
Маркировка, упаковка і транспортування пиломатеріалів повинні проводитися по ГОСТ 6564-84 і ГОСТ 19041-85; розміри пакетів пиломатеріалів - по ГОСТ 16369-88. Хранение пиломатеріалів - по ГОСТ 7319-80 і ГОСТ 19041-85.
Для деталей каркасів і обшивки спеціальних кузовів автомобілів застосовуються ясен, дуб і модрина; для платформ вантажних автомобілів - сосна, ялина і береза. Деревина повинна бути прямолінійною з мінімальною кількістю сучків і завитків, що перерізують річні шари. Повинні бути відсутні гнилизна і підвищена смолистість. Вогкість не більше 15-18 %.
7.4.4 Клеєна фанера
Клеєною фанерою називається
деревний шаруватий матеріал, одержаний склеюванням по товщині трьох і більш
шарів лущеної шпони при взаємно перпендикулярному розташуванню волокон
деревини. Лущеною шпоною називають тонкий шар деревини (від 0,1 до 3-
По водостійкості фанера підрозділяється на фанеру підвищеної водостійкості ФСФ, склеєну клеями, середньої водостійкості ФК, одержану склеюванням шпони карбомідними клеями, і ФБА, склеєну альбуминоказеїновими клеями.
За якістю обробки сорочок
розрізняють фанеру шліфовану і не шліфовану. Залежно від наявності вад і якості
шпони сорочок фанеру підрозділяють на 4 сорти, а за якістю шпони серединок - на
3 сорти. В рубашках фанери отвору від випавших сучків розміром менше 6 мм закладаються мастиками, а більше
Абсолютна вогкість фанери сортів ФСФ і ФК при поставці споживачам повинна бути в межах 5-10 %, а сорти ФБА 6-15%.
Нижче приведені номінальні розміри листів фанери в мм; в дужках дана товщина фанери, окрім вказаної в основній формулі:
2440x1525x1,5 (2 і 2,5); 1525x1220x6 (7; 8 і 9);
2440Х1220Х3; 1525x725x10 (12);
2135X1525X4; 1220x725x10 (12);
1830X1220X5; 1220x1220x15 (18 і 19).
1525x1525x6 (7; 8 і 9);
Допускаються відхилення по
довжині ± 5 мм, по ширині ± (4-5), по
товщині ± (0,25-0,7) мм Для березової і вільхової фанери мінімальна товщина
прийнята 1,5 мм, а для інших порід
дерева
Межа міцності при сколюванні по клейовому шву повинна бути не менше: для березової фанери 12 кгс/см2, а для фанери з інших порід 6-10 кгс/см2.
На оборотній сорочці наносять маркировку з вказівкою марки, сорти фанери, номера контролера ОТК. При упаковці фанери в пачках масою не більше 80 кг маркировка наноситься на сорочки зовнішніх листів.
7.4.5 Бакалізована фанера
Бакалізована фанера (ГОСТ 11539-83) є клеєною фанерою з березової шпони, склеєної фенол формальдегідними смолами, що додають матеріалу підвищену водостійкість. Бакалізована фанера підрозділяється на марки: ФБС і ФБС1, склеєні спирторозчинними смолами; ФБВ і ФБВ, склеєні водорозчинними смолами; ФБС-А і ФБС!-А на спирторозчинних смолах, що використовуються для виготовлення внутрішніх конструкцій автомобілів. Друга марка фанери як неводостійка використовується для конструкції із з'єднаннями тільки механічними способами.
Нижче приведені розміри (довжина і ширина) листів фанери в мм Розміри, вказані в дужках, не повинні враховуватися при проектуванні нового устаткування.
7700x1550; 5600x1550; (4400)x1550; (5700)х1250; 5600x1250; (4900)х1250; (1550)х1500; (1500)х1200.
Допускаються відхилення по довжині ± (20-40) мм, по ширині ±20 мм і по товщині ± (0,5-2,0) мм Межа міцності Бакалізованої фанери різних марок повинна бути не менше: при сколюванні по клейовому шву - 15 кгс/см2, при розтягуванні уздовж волокон сорочки - 600-900 кгс/см2, а при статичному вигині уздовж волокон сорочки - 800-1200 кгс/см2.
На кожному листі фанери на відстані 100 мм від кромок на паперовій етикетці, запресованій разом з фанерою, наносять маркировку з вказівкою виробника, марки фанери, товщини листа, номера запресовки і номера стандарту.
7.4.6 Деревопластики
На основі деревини створюються антифрикційні матеріали, що суміщають функції конструкційного і змащувального матеріалу. Капілярно-пориста будова деревини визначає широкі можливості для додання їй властивостей самозмазування унаслідок виділення в зону контакту змащувального матеріалу з однократно або періодично заповнюваних їм пор і судин.
Досвід вживання як підшипникові матеріали ущільненої деревини (берези, ясена) при змащенні водою і рідкими маслами показує, що вона забезпечує стабільний режим роботи вузла тертя, більш стійка до стирання, ніж чавун, бронза, текстоліт, і не розчинна в звичайних органічних розчинниках.
Величина коефіцієнта тертя при зовнішньому змащенні моторними маслами приблизно складає 0,02-0,08, а в режимі самозмащення - 0,06-0,12. Швидкості ковзання і навантаження, що допускаються при цьому, обмежуються температурою тертя, яка в середньому не повинна перевищувати 80 °С.
На основі деревини створюються і використовуються також дерево- шаруваті пластики (ДСП), маси деревно-пресувальників на основі крупно дисперсних частинок і прес-пороші на основі мілко дисперсних частинок. Основна заслуга деревопластиків і інших композиційних матеріалів - достатньо висока міцність і жорсткість, що доводиться на одиницю маси.