Новые способы модифицирования древесины. Физико-механические свойства модифицированной древесины

    При изучении этого раздела следует уяснить, в чем разница между традиционными способами модифицирования древесины и новыми, среди которых обратить внимание на следующие:

а) способ уменьшения плотности древесины;

б) способ пропитки древесины суспензиями;

в) способ безпрессового уплотнения древесины;

г) способ получения древесины с плотностью о древесинного вещества (трехстороннее прессование);

д) прессование древесины вдоль волокон;

е) изменение цвета и текстуры древесины.

    При изучении трехстороннего прессования древесины можно воспользоваться новыми данными, которые приведены ниже:

Разработана оригинальная технология модифицирования древесины малоценных мягких лиственных пород (береза, бук, клен) способом трехстороннего прессования с обработкой ультразвуком, жидким азотом и импульсным магнитным полем, позволяющая получать новый конструкционный материал с высокими физико-механическими, технологическими и эксплуатационными свойствами.

Новый материал является конкурентоспособным и может заменить собой классические конструкционные материалы для подшипников скольжения изготавливаемых из черных и цветных металлов, пластиков, пластмасс, в частности м, таких как бронза, баббит, текстолит и др.

    Из модифицированной древесины марки «Древсталь», в зависимости от назначения, возможен выпуск нескольких видов бруса:

    Д₀ – прессованная древесина;

    Д₁ – антифрикционная прессованная древесина;

    Д₂ – металлизированная прессованная древесина;

    Д₃ – антифрикционная металлизированная прессованная древесина.

Производимый древесный брус служит необходимым материалом для изготовления:

- подшипников прокатных станов;

- ползунов лесопильных рам;

- опорных подшипников тракторов и экскаваторов;

- направляющих узлов трения штампов;

- подпятников погружных насосов;

- подшипников транспортеров и другого транспортного оборудования.

    Подшипники скольжения из модифицированной древесины по износостойкости превосходят подшипники из чугуна, бронзы, пластмасс, особенно при работе в агрессивных средах.

    Одна тонна Древстали заменяет 10 т бронзы, 8 т чугуна, 3-4 т пластмасс.

Технология изготовления.

Сырье в виде березового бруса сечением 92х92 мм длиной 700 мм влажностью 25-30%, сушится в СВЧ-конвективных камерах до влажности 2-4% при температуре 100-120 ⁰С.

Высушенные заготовки помещают в кассету коробчатого сечения и горизонтальным гидроцилиндром усилием 100 тс. снабженным пульсатором, запрессовывают в пресс-форму последовательного двухосного сжатия с клиновидным приемником. При этом в начале заготовка проходит через ультразвуковую установку, где обрабатываются участками по 100 мм ультразвуковым полем напряженностью 25 Вт/см², одновременно подпрессовывается вдоль волокон на 5-8% действием пульсирующей нагрузки 10-20 МПа, после чего уплотняется, проходя клиновидный приемник на 29% в радиальном направлении и окончательно в тангенциальном направлении на 29% на гидравлическом прессе усилием 630 тс до плотности 1200-1250 кг/м³ участками по 100 мм. Температура заготовки при прессовании 90-95 ⁰С. Спрессованный участок замораживается жидким азотом до температуры -33°С, после чего заготовка передвигается на 100 мм.

    Далее спрессованный участок обрабатывается импульсным магнитным полем сериями от N=1500 до N=3000 симметричных треугольных импульсов с длительностью 10 мкс, амплитудой В₀=0,3 Тл и частотой следования 10 мс в течение 30-60 сек., где происходит фиксация форм и размеров с дополнительным упрочнением бруса на уровне нано-микроструктур.

Готовые бруски размером 54х54х680 мм обследуются дефектоскопом и выборочно проверяется твердость. Соответствующие ТУ бруски марки Д₀ упаковываются в полиэтиленовую пленку, герметизируются, упаковываются в жесткую тару.

    Соблюдение технологии производства, обеспечивающей выход высококачественной продукции, достигается посредством контроля сырья, работы оборудования и персонала на каждом этапе технологического процесса.

    Помимо марки Д₀ выпускаются марки Д₁, Д₂, Д₃.

Древсталь марки Д₁ дополнительно содержит 5-7 % антифрикционного состава типа "Biol" или технического жира, что обеспечивает коэффициент трения при работе на смазке 0,06-0,07.

    Древсталь маки Д₂ содержит 10-12 % по массе металлического никеля в виде пленки толщиной 0,8 мкм, обволакивающую всю внутреннюю поверхность, что обеспечивает теплопроводность 20-25 Вт/м/град.

Древсталь марки Д₃ содержит смазку и металлизирована.

Ориентировочная стоимость Древстали: Д₀ – 180 руб/кг; Д₁ – 220 руб/кг; Д₂ – 290 руб/кг; Д₃ – 400 руб/кг. Объемы поставок в 2013 г – до 2 тонн в месяц, в 2014 г – до 5 тонн в месяц.