Склеивание древесных материалов и слоистых пластиков
Основным способом соединения деталей и узлов в столярном производстве является их склеивание. Сущность склеивания заключается в следующем: клеевой раствор, нанесенный на поверхность древесины, проникает в нее на некоторую глубину, заполняя межклеточные и внутриклеточные пространства, затвердевает и образует клеевой шов между склеиваемыми поверхностями. Прочность шва зависит от качества подготовки древесины, равномерности смазки, глубины проникновения клеевого раствора в древесину, свойств клея, соблюдения режима склеивания, плотности прилегания склеиваемых поверхностей.
Клееные конструкции по виду материала разделяются на дощатые (склеиваемые из пиломатериалов) и фанерные (склеиваемые из шпона или фанеры) и могут собираться из любого количества элементов. При этом чем меньше их толщина, тем прочнее конструкция. По форме клеевого шва конструкции могут быть прямо- и криволинейные.
Поверхность заготовок из древесины обрабатывают на строгальных станках, а из столярных плит, клееной фанеры и слоистых пластиков — на шлифовальных. Обработанная поверхность не должна иметь заколов, задиров и следов от подающих рифленых валиков. Цинубление поверхностей под склейку, особенно древесины мягких пород, не рекомендуется, так как при этом увеличивается толщина клеевой прослойки, а вследствие объемной усадки клея и больших внутренних напряжений прочность склейки уменьшается. Во избежание брака прессование деталей необходимо выполнять до загустения клея.
Величина давления при склеивании зависит от температуры воздуха в помещении, где склеиваются материалы, и концентрации клея. При склеивании клеем слабой концентрации требуется низкое давление, так как такой клей легко выдавливается. Поэтому необходимо соблюдать рекомендуемые режимы склеивания. Соединения на карбамидных клеях, испытывающие большие нагрузки, часто нарушаются из-за внутренних напряжений при усадке клея. Для снижения внутренних напряжений рекомендуется в состав этих клеев (например, мочевиноформальдегидного) вводить пластифицирующую добавку — поливинил ацетатную эмульсию ПВА-Э, (25—30% на 100% клея). Такой клей применяют для облицовывания щитов декоративным бумажно-слоистым пластиком и для склеивания шиповых соединений.
Нанесение клея на плоскости производят на клеевых вальцах (при толщине заготовки до 50 мм), на приводных одновалковых устройствах, состоящих из металлической емкости с клеем и резинового валика, или вручную кистями. На шиповые соединения клей наносят тонкой кистью или пензелем из дуба.
Древесину можно склеивать холодным способом или при нагреве клеевого шва. Холодной способ менее производителен, так как требует более длительной выдержки для схватывания клея. Нагрев клеевого шва тонких заготовок аккумулированным теплом (сквозной прогрев заготовок до определенной температуры контактными электрическими или паровыми нагревателями в поле токов высокой частоты) ускоряет процесс склеивания. Как правило, нагревают одну из склеиваемых поверхностей, а другую намазывают клеем. На качество склеивания влияет продолжительность выдержки деталей после снятия с них давления. Полное схватывание клея в зависимости от свойств склеиваемых материалов происходит через 24—72 ч. Это время необходимо для уравновешивания напряжений возникающих в материалах при склеивании. Склеенные заготовки из древесных материалов должны выдерживаться до последующей обработки не менее 24 ч, из слоистых пластиков с древесными материалами — 48 ч, а из металлов со слоистыми пластиками — 72 ч.
Сжатие склеиваемых деталей — одно из основных требований технологического процесса. Оно может быть продолжительным, когда давление снимается только после отверждения клеевого слоя, и непродолжительным, когда склеиваемые детали имеют дополнительное скрепление между собой (например, узлы с шиповой вязкой). Сжатие производят различными приспособлениями (цвингами, струбцинами и мелкими винтовыми ваймами) и специальным оборудованием (механическими прессами и ваймами с винтовым или пневматическим приводом).
Простейшим приспособлением является цвинга с клиновым или винтовым прижимом. Постелью цвинги служит швеллер. На его боковых плоскостях имеются косые прорези для переставных упоров, между которыми и производят сжатие. В цвинге с клиновым прижимом сжатие достигают при помощи парных клиньев со скосом 10—15°, в цвинге с винтовым прижимом — при помощи винта, вмонтированного в переднем упоре.
Ручная струбцина представляет собой металлический угольник с подвижным плечом, на конце которого имеется винт с ручкой.
Для склеивания деревянных щитов из делянок широко применяют вайму с пневматическими прижимами. Она состоит из ряда металлических струбцин, закрепленных на конвейерных цепях. Количество рядов колеблется от 16 до 40. Каждая струбцина снабжена переставным упором и верхним прижимом.
Процесс склеивания состоит из промазывания кромок делянок клеем, укладки делянок в струбцину и их сжатия. Когда полный ряд струбцин заполнен щитами, включают привод конвейерной цепи, и ряд струбцин опускается вниз. На рабочее место, где склеиваются очередные щиты, устанавливают новый ряд струбцин и т. д. Времени, потраченного на заполнение струбцин щитами от первого ряда до последнего, достаточно для отверждения клеевого шва.
Для склеивания шиповых соединений коробок и мебельных ящиков целесообразно применять пневматические ваймы, оборудованные устройством для нагрева клеевых швов в поле токов высокой частоты. Устройство состоит из комплекта электродов, присоединенных к высокочастотному генератору нагрева с рабочей частотой 25—30 МГц. Для безопасности работы вайма оборудована автоматическим защитным устройством, которое соединено с пусковым аппаратом для включения установки токов высокой частоты. Работа в вайме двухпозиционная; в одной позиции производится склеивание узла, а в другой — склеенный узел снимается и закладываются детали очередного узла. Вайма состоит из станины с жестко установленными базирующими балками, силовыми переставными поперечинами и поршневыми прижимными устройствами, к штокам которых шарнирно закреплены нажимные башмаки. В зависимости от размера собираемого узла вайму настраивают перестановкой прижимных башмаков и регулировкой пневмоцилиндров с помощью винтового механизма.
Подогрев ваймы в поле токов высокой частоты производят после сжатия склеиваемых поверхностей.
Выклеивание элементов кресел и выдвижных ящиков из лущеного шпона выполняют горячим способом в специальной вайме.
Она состоит из сварной станины, внутри которой смонтирован блок по форме выклейного каркаса. Вокруг блока и прижимных колодок расположены нагревательные элементы, нагреваемые от электросети через трансформатор. Температура нагрева 120° С. Перемещение блока в верхнее и нижнее положения осуществляется при помощи верхнего пневмоцилиндра, шток которого соединен с блоком, а боковое давление на заготовку — пневмоприжимами камерной конструкции. Заготовку ящика, состоящую из пяти слоев шпона с нанесенным на них клеем, укладывают между нагревательными элементами и включают верхний пневмоцилиндр, который, перемещая блок в нижнее положение, автоматически включает боковые пневмоприжимы. Сформированный таким образом пакет выдерживают под давлением 5—6 м.