A FA HAJLÍTÁSA A fa hajlítása a fa megmunkálásának egyik igen fontos módja. A hajlítás legfıbb elınye az anyagmegtakarítás, mivel az íves alkatrészek elıállításánál a kisebb keresztmetszeti méretek mellett nagyobb szilárdság érhetı el, mert hajlításkor nem vágjuk át a szála fa rostjait (209. ábra). b
a
209. ábra. Főrészelt és hajlított íves alkatrész. a- főrészelt; b- hajlított alkatrész A legismertebb és legrégebbi hajlítási technika kialakítása Michael Thonet nevéhez főzıdik (1830). A technika fejlıdésével azonban új hajlítási eljárásokat is kifejlesztettek. Ennek megfelelıen íves bútoralkatrészek öt módszerrel készíthetık: • főrészeléssel, • Thonet-féle hajlítással, • nagyfrekvenciás melegítéses hajlítással, • tömörítéses hajlítással és • vékony lemezek (furnérok) hajlításával, illetve azok egyidejő ragasztásával. A hajlítási technológia az alábbi fıbb mőveletekre osztható: ⇒ alkatrészek szabása ⇒ hidrotermikus elıkezelés ⇒ hajlítás ⇒ szárítás ⇒ pihentetés és ⇒ alkatrészek mechanikai megmunkálása. 4.1. A HAJLÍTÁS ELMÉLETI ALAPJAI Ha egy farúdat hajlításnak vetnek alá, akkor a húzott oldal – törésig bekövetkezı – végsı megnyúlása (Eh ) lényegesen kisebb, mint a nyomott homorú oldal nyomási rövidülése (Eny). A túlzottan meghajlított rúdban a törés elıször a húzott oldalon következik be. Ennek oka, hogy a fa lényegesen nagyobb tömörítést képes elviselni, mint megnyúlást. A feszültségi-, és alakváltozási diagramot (húzásra és nyomásra) a 210. ábrán hasonlítjuk össze, amely jól szemlélteti, hogy a nyújthatóság mintegy 30 %-kal, az összenyomhatóság viszont 25-30-szorosára növekszik.
σhúzó ,N/mm2 T=00 C
210. ábra. Feszültségi és alakváltozási diagram
T=500 C
εh
140
εh
% 35
Gızölt bükk, u=35% Gızöletlen bükk u=17% p=0,5 att t= 50 perc
100
rövidülés, εny 25 15
20
60
5 0 0
T= 500C
εny
εny T= 00C
20
1
2 nyúlás, εh
60
σnyomó, N/mm2
3%
A fa - hidegen is, de különösen melegen - jól hajlítható. Ennek az a magyarázata, hogy a fában a lignin amorf állapotban van jelen, és a cellulózrostokat úgy veszi körül, mint a beton a vasbetétet. A lignin a fızés, vagy a gızölés hatására plasztikussá válik, ami – hajlításkor – lehetıvé teszi a rostok elmozdulását.
A túlzottan meghajlított rúdban a törés elıször a húzott oldalon következik be. Ennek oka, hogy a fa lényegesen nagyobb tömörítést képes elviselni, mint megnyúlást. Ha egy tetszıleges szilárd test (jelen esetben egy tömörfa alkatrész) mely h vastagsággal rendelkezik, egy R sugarú sablonra hajlítunk (211. ábra), akkor benne – a rugalmas alakváltozás hatására – a külsı (domború) oldalon húzóerık, a belsı (homorú) oldalon pedig nyomóerık keletkeznek; közöttük a semleges zóna helyezkedik, l1=l0+∆lh ahol a normál feszültségek értéke nulla. nyomott oldal
l0
l2=l0-∆lny
h
211. ábra. Az alkatrész méretváltozása hajlításkor l1=l0+∆lh - külsı (húzott) szál; l0- középsı (semleges) szál; l2=l0 - ∆lny - belsı (nyomott) szál, h- az alkatrész vastagsága; R - hajlítási sugár; α- hajlítási szög α
R
Ha a húzó-, és nyomófeszültségek azonos nagyságúak, akkor a semleges zóna az alkatrész középvonalával esik egybe. A húzott oldalra bütü-szorítókkal szilárdan felerısített húzószalag alkalmazásával a 1 semleges szál a húzott oldal 2 felé tolható (212. ábra). 3
212. húzószalag
ábra. Acél alkalmazása
bütüszorí-tóval 1- acél húzószalag; 2- állítható bütüszorító; 3- alkatrész A rostokkal párhuzamos maximális nyomó (εεny) - és húzó (εεh) alakváltozás, valamint a hajlítandó alkatrész geometriai méretei (h, R) között felírható a hibamentes hajlítás összefüggése: illetve, ha a húzószalag alkalmazásával a húzási megnyúlást kiküszöböljük: ε ny h = R 1 − ε ny
A száraz és hideg fa alacsony plasztikus tulajdonságokkal rendelkezik. Ha a faanyag nedvességtartalma alacsony W = 8 ± 2 %, akkor normál hımérsékleten (t=20o C) az alkatrész vastagsága és a hajlítási sugár közötti viszony: h 1 1 ≤ ÷ R 100 80
2
Ebben az esetben, ha a hajlítandó alkatrész vastagsága h=20 mm, akkor a hibamentes hajlítás sugara (h/R = 1/80 viszony mellett) R = 1600 mm. Látható, hogy ez a módszer a bútoralkatrészek hajlításánál nem alkalmazható, az igen nagy hajlítási sugár miatt. A nedves fa W = 25-30 % nedvességtartalom mellett már jobban, de nem eléggé hajlítható. Ilyenkor a h/R viszony: h 1 1 ≤ ÷ R 60 50 A fa maximális plaszticitása W = 25-30 % nedvességtartalom és t=70-80o C hımérsékleten érhetı el. A h/R viszony: h 1 1 ≤ ÷ R 30 20
Ebben az esetben, ha h=20 mm, akkor R=500 mm. Ilyen sugár alkalmazásának már reális lehetıségei vannak a bútoralkatrészek hajlításánál, acélszalag felhasználása nélkül. A hajlítási sugár további csökkentése (azonos rétegvastagság esetén) acélszalag alkalmazásával érhetı el. Ha az alkatrész nedvességtartalma W=25-30 %, hımérséklete t=70-80 oC és acélszalagot is alkalmaznak, akkor a h/R viszony: h 1 1 ≤ ÷ R 4 10
A gyakorlati adatok szerint a h/R értéke: bükknél lucfenyınél
1 1 1 ; tölgynél ; nyírnél ; 2,5 5,7 4
1 1 és erdeifenyınél . 10 11
A hajlítási sugár és a h/R viszonyszám alakulását néhány fafajra vonatkoztatva (h=25,4 mm) a 2. táblázat mutatja. (Elıkezelés: 100° C-s gızben). 2. táblázat Hajlító szalaggal Hajlító szalag nélkül Fafaj Hajlítási sugár h/R viszony Hajlítási sugár h/R viszony R, cm (h=2,54 cm) R, cm (h=2,54 cm) Lucfenyı 76,2 0,033 Erdeifenyı 35,5 0,072 71,3 0,036 Nyír 7,6 0,335 43,0 0,059 Tölgy 5,1 0,500 33,0 0,075 Kıris 6,3 0,400 30,5 0,084 Akác 3,8 0,570 28,0 0,091 Bükk 10,3 0,247 37,0 0,069 Szil 1,0 2,54 24 0,104 Mahagóni 30,5 0,084 71,3 0,036 Eperfa 30,5 0,084 80,3 0,031 A fentiek alapján megállapítható, hogy a faanyagok hajlíthatóságát az alábbi tényezık befolyásolják: a fafaj, a fa sőrősége, a fa szöveti szerkezete, a fa nedvességtartalma, a fa egészségi állapota és a fa elıkezelése. A fenti viszonyszámok ismerete a gyakorlatban nagymértékben segíti a hajlítási mód kiválasztását és a biztonságos hajlítási sugár meghatározását.
3
A hajlított alkatrészek geometriai méretei közötti összefüggések a 213. ábra segítségével határozhatók meg.
Hk h
m Hb Ík Íb
α/2
H/2
213. ábra. A hajlított alkatrészek geometriai méretei közötti összefüggések R- a hajlítási sugár; Hk- a belsı ív húrjának hossza; Hb- a külsı ív húrjának hossza; h- az alkatrész vastagsága; m- a húrmagasság; α/2- az ívhez tartozó központi szög fele; Íb - az alkatrész belsı ívhossza; Ík- az alkatrész külsı ívhossza.
α/2 R
A hajlított alkatrészek geometriai méretei közötti összefüggések az alábbi képletekkel fejezhetık ki: Hk Hb 2 ⋅ R ⋅ Π ⋅arcsin 2 2 ⋅ R ⋅ Π ⋅ arc sin 2 H + 4⋅m 2 ⋅(R + h) 2⋅R R= b Íb = Ík = 180 180 8⋅m
4.2. A FA HAJLÍTÁS ELİTTI HIDROTERMIKUS KEZELÉSE. Az elméleti számítások és a gyakorlati tapasztalatok szerint a legjobb hajlítási eredmények akkor érhetık el ha a faanyag nedvességtartalma a rosttelítettség pont közelében van (W = 25 - 35 %) és hımérséklete 70 - 80 0C. (Az ennél magasabb nedvességtartalom káros, mivel a szabad víz - kitöltve a fa belsı üregeit - a hajlítás során helyenkénti hidraulikus nyomást okozhat, ami rostelválást okozhat). A fa hidrotermikus kezelése • fızéssel, • gızöléssel és • nagyfrekvenciás melegítéssel valósítható meg. A fızés hátránya, hogy a víz a fa belsı üregeit kitölti, ami megnehezíti a fa melegedést és mechanikai hajlítási hibát okozhat; elszínezi a fát és megnöveli a hajlítás utáni szárítás idıszükségletét. A gızölés magas -, vagy alacsony nyomáson valósítható meg. A magas nyomású gızölés (≈ 3 Bar; 130 - 140 0C) Elınye a rövid gızölési idı, hátránya, hogy elszínezi a fát, illetve – az alacsony nyomású gızöléshez viszonyítva – magas a beruházási és üzemeltetési költsége.
4
Az alacsony nyomású (1,2 – 1,5 Bar) telítet gız hımérséklete 102-105 0C. A gızölés idıtartama az alábbi tényezıktıl függ: • az alkatrész méreteitıl, • a fa kezdeti hımérsékletétıl, nedvességtartalmától és a • a gız nyomásától. A gızölés idıtartamának meghatározására célszerő az alábbi diagramot (214. ábra) használni. (A diagram W ≈ 30 % fanedvesség tartalomra, t0 ≈ 250 C kezdeti fahımérsékletre és p ≈ 1,2 – 1,5 Bar gıznyomásra vonatkozik). Példa a diagram alkalmazására. Meghatározandó a hajlítás elıtti gızölés idıszükséglete, ha a gıznyomás p = 0.3 att., az alkatrész keresztmetszete 30 x 50 mm., az alkatrész nedvességtartalma W = 30 %, illetve hımérséklete t0 = 25 %, az alkatrész közepén elérendı hımérséklet t = 80 0C. Megoldás: Az alkatrész középvonalának távolsága
h 30 = = 15 mm . Ebbıl a pontból ( lásd a 2 2
diagram vízszintes tengelyén) húzott függıleges-, illetve a függıleges tengely 800 C-s pontjából húzott vízszintes egyenes A metszéspontja a 10 perces idıgöbén található. Vagyis az adott mérető alkatrész felmelegedési ideje 10 perc. Amennyiben az alkatrész gızölés elıtti nedvességtartalma kevesebb, mint 25 % (W < 25 %), akkor minden további 1 % nedvességcsökkenés 5 perces gızölési-idı növekedést jelent! 110
Az alkatrész középvonalának hımérséklete,fok C
100 90
A
80
110 perc 100 90
70
80 60
70 60 50 40 30
25 50 40
15 20 10 5
30 20 10 0 0
5
214. ábra. A gızölési idı meghatározására szolgáló diagram idı pontos A gızölési meghatározása meglehetısen bonyolult, mivel több tényezıtıl függ (az alkatrész keresztmetszeti méretei-, kezdeti hımérséklete és nedvesség-tartalma; az alkal-mazott gız nyomásától és hımérsékletétıl, valamint az alkatrészeknek a gızölı hengerben való helyzetétıl). A gyakorlatban a gızölés tényleges idıszükségletét kísérleti úton célszerő meghatározni! A gızöléshez alkalmazott gızölı berendezés (gızölı henger, vagy autokláv) elvi felépítését és az alkatrészek javasolt elhelyezését a 215.
10 15 20 25 30 35 40 45 50
Az alkatrész közepvonalának távolsága a felülettıl, mm
ábrán mutatjuk be. A
1
2
A-A 2 3
3 4
5 5
A
215. ábra. Gızölı berendezés elvi felépítése és az alkatrészek javasolt elhelyezése 1- gızölı tartály, 2- ajtó, 3- zár, 4- párabeeresztı csı, 5- kondenzvíz leeresztı csap, A – A metszet- az alkatrészek javasolt elhelyezése
4.3. A Thonet-hajlítás technikája Hajlításra az egyenes növéső, csomómentes, keskeny évgyőrős fák (bükk, kıris, szil, tölgy, akác, nyír, juhar, cseresznye, dió) a legalkalmasabbak. Hajlításnál igen fontos az évgyőrők elhelyezkedése (216. ábra). 216. ábra. Az évgyőrők elhelyezkedése hajlításnál a- ideális; b- megengedett eltérés
a b
α= 5-100 Álló évgyőrő fát nehezebb hajlítani, mert az ıszi pászta merev és nehezen hajlítható. A fa az évgyőrőre merıleges irányban ideálisan hajlítható, de az évgyőrők kis dılésszöge (510°) még nem befolyásolja a hajlítás minıségét (216. ábra). A fa szálirányának a munkadarab éleivel párhuzamosnak kell lennie, mivel a hajlításnál fellépı feszültségek hatására a túlzott rosteltérés töréshez vezet. Maximálisan 7°-os rostelhajlás engedhetı meg (217. ábra). α
217. ábra. A megengedett rosteltérés mértéke α < 70
Hajlítás elıtt célszerő munkadarabok kereszt-metszeti megmunkálását elvégezni, mert hajlítás után a megmunkálás már nehezebb, és nem is mindig lehetséges. A hajlítandó darabokat pontos hosszra, végeiket derékszögben kell levágni, hogy az acélszalagon lévı sarokvas a bütüre jól illeszkedjen. A kézi hajlítás hajlító asztalon történik, amelyre a hajlító formát fogják fel (218. ábra). Kézzel hajlítják, pl. a széklábakat és egyéb kiskeresztmetszető alkatrészeket. Ha a hajlító forma széles, akkor egyszerre több alkatrészt lehet egymás mellett hajlítani. Az acélszalag szabad végein bütü szorítók vannak. 1
2
218. ábra. Kézi hajlítás 1- húzószalag merev végütközıvel; 2- alkatrész; 3asztalhoz rögzített hajlító forma; 4- rögzítı kapocs; 5- feszítı kar; 6- szorító ék; 7- rögzített ütközı
6 3 4 5 7
6
A forma néha gızzel főthetı. Az alkatrész addig marad a gızzel főtött formán, amíg annyira kiszárad, hogy alakját már megtartja, így utólagos szárítás nem szükséges.
Térgörbe alkatrész hajlításánál – pl. szék háttámlák (219. ábra) – az alkatrészre húzószalagot erısítenek, majd addig hajlítják a formán, míg a hajlítás síkja meg nem változik (1.fázis). 219. ábra. Térgörbe alkatrész hajlítása 1.
Ezután szorítókkal hozzáfogják a formához, majd a végleges formára (2. fázis) hajlítják. Ezután az alkatrészt a formával együtt szárítják. Az intenzív szárítás után az alkatrészt leveszik a formáról és a tovább-megmunkálás elıtt – a feszültségek kiegyenlítése miatt – 10-14 napig klímahelyiségben pihentetik.
2.
Gépi hajlítással 20x20-100x220 mm keresztmetszető alkatrészek is hajlíthatók. Horizontális (vízszintes) elrendezéső hajlító gépen (Thonet-féle) elsısorban zárt győrőket, pl. ülés- és asztalkávákat hajlíthatnak (220. ábra). 6
2
4
220. ábra. Zárt görbe hajlítása vízszintes elrendezéső hajlító gépen 1- sablon, 2- acélszalag, 3- forgástengely, 4rögzítı keret, 5- hajlítandó alkatrész, szorítógörgı
5 1
3
A hajlítandó fa végét elvékonyítják, s bedugják a forma és a ráerısített szalag közé. A szalag másik végét bütü szorítóval erısítik a fához. A gép, az alkatrészt fém hajlító formára „csévéli” fel. A hajlító formát a gép függıleges tengely körül forgatja Vertikális gépen (Morris-féle) ) nagy keresztmetszető és olyan tárgyakat hajlítanak, melyek egyik oldalukon nyíltak, pl. nyílt üléskáva (221. ábra). A gép olyan alkatrészek hajlítására alkalmas, ahol a h/r viszony alapján acélszalag alkalmazása szükséges. Széles acélszalag (tálca) alkalmazásával egyszerre több alkatrész hajlítható.
A
1
B
5
4
6 2
7 3
7
C
121. ábra. Hajlítás függıleges elrendezéső hajlító gépen A- a gép és az alkatrész helyzete hajlítás elıtt; B- a gép és az alkatrész helyzete hajlítás után; C- hajlított alkatrész; 1- hajlítókar, 2- hajlító sin, 3- állandó hajlító sablon, 4- rögzítı kapocs, 5- támasztó bak, 6- alkatrész, 7- acélszalag 4.4. AZ ALKATRÉSZEK HAJLÍTÁS UTÁNI SZÁRÍTÁSA Az alkatrészeket hajlítás után szárítani kell. A szárítást szárítókamarában célszerő végezni. Az egyszerre szárított alkatrészek vastagság-különbsége 10 mm -nél, a nedvességeltérésük pedig 2÷3 % -nál több nem lehet. A szárítás a sablonnal és acélszalaggal együtt történik. Az alkatrészeket 9÷10 % nedvesség-tartalomra célszerő leszárítani. A szárítás után az alkatrészeket normál klímán (t=20÷22 0C ; relatív páratartalom = 60÷65 %) pihentetni kell. A sablonok és acélszalagok, valamint az alkatrészek változó méretei miatt meglehetısen nehéz a pontos szárítási menetrendet megadni. Különösen nehéz ez a szárító kamara mőszaki paramétereinek ismerete nélkül. A gyakorlati tapasztalatok szerint konvekciós szárítókamara alkalmazásakor 1÷3 napos szárítási idıvel kell számolni. (h = 22÷38 mm anyagvastagság; t = 70 0C kamarahımérséklet; ∆t = 10÷15 0C pszihometrikus hımérséklet-különbség). 4.5. NAGYFREKVENCIÁS PRÉSEN TÖRTÉNİ HAJLÍTÁS A nagyfrekvenciás présen történı hajlítás (222. ábra) jellegzetességei az alábbiakban foglalható össze: • A prés olyan alkatrészek hajlítására alkalmas, ahol a h/R viszony alapján nincs szükség acélszalag alkalmazására. •• Az alkatrészeknek hajlítás elıtt W = 25 ÷ 30 % nedvesség-tartalommal kell rendelkezni. Amennyiben az alkatrészek természetes nedvesség-tartalma eléri ezt az értéket, akkor nincs szükség gızölésre, mivel az alkatrészek optimális t = 70 ÷ 800 C hımérséklete a présben 1 ÷ 2 perc alatt biztosítható. ••• A présen állandó sablonok alkalmazhatók, melyek forgácslapból, vagy rétegelt lemezbıl alakíthatók ki az alkatrészek méreteinek függvényében. préslap alkatrész negatív sablon
G pozitív sablon
préslap
222. ábra. Hajlítás nagyfrekvenciás présen G- nagyfrekvenciás generátor az elektródákkal •••• Az alumínium elektródák a sablonokra vannak rögzítve. Az alumínium elektróda kizárja az alkatrész elszínezıdését.
8
••••• A nagyfrekvenciás prés elınye, hogy az alkatrészek hajlítás utáni szárítása is a présben történik. A gyakorlati tapasztalatok alapján megközelítıleg az alábbi szárítási idıkkel lehet számolni: 20, 30, 40 mm anyagvastagság esetén 40, 60, 70 perc. •••••• A nagyfrekvenciás présben (35 ÷ 40 mm anyagvastagság fölött) kombinált hajlítás is végrehajtható. Ez azt jelenti, hogy a hajlító gépen hajlított alkatrészeket - egynapos kamarás szárítás után - nagyfrekvenciás présbe helyezik, ahol utóhajlítják és véglegesen kiszárítják. ••••••• A nagyfrekvenciás hajlítás igen nagy elınye, hogy az alkatrészek kiváló alaktartóssággal rendelkeznek. 4.6. TÖMÖRÍTÉSES HAJLÍTÁS A tömörített fa elınye többek között, hogy: ♣ környezetbarát módon - vegyi anyagok alkalmazása nélkül - állítható elı; ♦ hidegen tárolható és idıbeni korlátozás nélkül hajlítható; ♥ nagymértékő alakváltozásokat is elvisel, minden irányban hajlítható; ♠ az alakítás egyszerő eszközökkel végrehajtható és ezek használata könnyen elsajátítható. Az elıállítás és feldolgozás fázisai: a főrészárut megfelelı méretre szabják, melegítéssel lágyítják vegyi anyagok nélkül, majd tömörítı berendezésbe helyezik. A tömörítı gépben rostirányú zsugorítással a rostfalak harmonikaszerően győrıdnek, ezután a faanyag hajlítható. Az anyag száradás után a kívánt formában "megszilárdul". A tömörített fából készült termékek gyártásának mőveleti sorrendje az 223. ábrán követhetı.
3
ϕ=20-25% 1
2
5
4
6
7
3
8
9
10
u=30-60% 11
Főrészüzem 12
4
Tömörítı üzem
13
Asztalos üzem
15
16
ϕ=90%
Raktár
0
t=20 C
9
16 t=00 C
14
223. ábra. A tömörített fából készült termékek gyártásának mőveleti sorrendje. 1- nyersanyag, 2- szabás, 3- tárolás, 4- faanyagvédelem, 5- gyalulás, 6- plasztifikálás, 7tömörítés, 8- alkatrész-szabás, 9- hajlítás, 10- szárítás, 11- mechanikai megmunkálás, 12szerelés, 13- felületkezelés, 14- végtermék, 15- fóliacsomagolás, 16- klímakamara Alkalmazható fafajok és azok tulajdonságai. A fa tömöríthetısége, hajlíthatósága a fa sejtszerkezetétıl függ, és így fafajonként változó. Eddig a következı fafajok bizonyultak tömörítéses hajlításra alkalmasnak: kıris, bükk, szil, juhar, tölgy és fekete dió. A szelvényen belül a szijács és geszt aránya a tömörítés minıségét nem befolyásolja, ez vonatkozik az évgyőrők elhelyezkedésére is. Döntı fontosságú a faanyag párhuzamos száliránya, és a minimális rostkifutás (< 70). Tömörítésre a 20-25 % nedvességtartalmú faanyag alkalmas. Plasztifikálás (lágyítás). Tömörítés elıtt a faanyagot gızöléssel, vagy nagyfrekvenciás erıtérrel melegíteni kell (≈70-90 0c.). Gızzel történı melegítés esetén kb. 45 perc/25 mm gızölési idıvel kell számolni. Gızölést alkalmaznak az alacsony nedvességtartalmú (u< 30%) faanyag nedvesítésére is. A nagyfrekvenciás melegítés gyorsabb a gızölésnél (5-10 perc/25 mm) a generátor kapacitásától függıen.
Tömörítés. A melegített alkatrészeket a tömörítı gépbe helyezik, majd rostirányban nagy nyomással tömörítik. A nyomás hatására a hossz 10-30 %-al csökken. Ezt az értéket a fafaj függvényében határozzák meg. A nyomás csökkenésével a faanyag „visszarugózik” (tömörítési foknak is nevezik). A maradandó hosszcsökkenés (az összenyomás nagyságától függıen) 3-10 %. Tömörítés közben az alkatrészeket oldalirányban meg kell támasztani, a nyomás hatására fellépı kihajlás megakadályozására. A tömörítı gépet számítógép vezérli, amely mőködés közben szabályozza a nyomást. A tömörítendı alkatrészek méretét/többszörös méretét a tömörítı gép befogadóképessége határozza meg. A Compwood Maskiner A/S standard tömörítı berendezéseinek befogadóképessége a 3. táblázatban található. 3. táblázat A beren- Szélesség Magasság, Hossz, dezés , mm mm mm Typ. 1 80 120 3000 Typ.2 120 120 3000 Typ.3 200 160 3000 Tömörítés után a faanyag kisebb darabokra szabható, ill. kötegelt tömörítés is lehetséges. Több kisebb keresztmetszető alkatrészbıl a 224. ábra szerint kialakított „köteg” egyszerre is tömöríthetı.
10
224. ábra. Tömörítés kötegben, a tömörítı berendezés méreteinek függvényében A bútoripar, amely jelenleg a tömörített faanyag legjelentısebb felhasználója, rendszerint tömörítı berendezés kapacitásánál kisebb keresztmetszető alkatrészeket használ, ezért lehet elınyös a „kötegelt" tömörítés. Ilyenkor a „kötegbe” azonos fafajú és lehetıleg azonos mérető darabok kerüljenek. Tárolás a tömörítés után. Tömörítés után a faanyag hajlítható. Ha a hajlítást késıbb végzik, az alkatrészeket úgy kell tárolni, hogy a nedvességtartalom ne csökkenjen 25 % alá. Hőtıben való tárolás, vagy fóliába csomagolás megakadályozza a tömörített fa kiszáradását. Tárolási módtól függıen akár 6 hónapig is hajlítható marad a tömörített faanyag. A hajlítás. A tömörítés ellenére – kis hajlítási sugár esetén - elıfordul, hogy a húzott zónában rostszakadás lép fel. A belsı íven a faanyag nagyobb deformációkat is képes elviselni, szemmel látható „győrıdések” nélkül. Hajlításnál az alkatrészben fellépı húzó- és nyomófeszültségeket húzószalaggal lehet befolyásolni. A szalagot hajlítás elıtt a hajlítandó ív külsı oldalára helyezik fix, vagy állítható bütü szorító segítségével A szalag megakadályozza a külsı ív túlzott megnyúlását. A hajlítási sugár. Sok tényezı befolyásolja, hogy milyen mértékben hajlítható a tömörített fa (fafaj, anyagminıség, alkatrészméret, tömörítési fok, a hajlításnál alkalmazott sablon és szerszám. Annak ellenére, hogy a faanyag tömörítés során plasztikussá válik, a nagyobb keresztmetszetek hajlításához jelentıs erık szükségesek. Vékony lécek kézzel is alakíthatók, de általában sablonok, szorító-berendezések, szerszámok szükségesek a formára történı hajlításhoz. A sablonban rögzített alkatrész a szárítás során a kívánt formában „megszilárdul”. Az 225.-228. számú ábrák (grafikonok) bükk és kıris minimális hajlítási sugarát mutatják. A diagramok 20%-os tömörítési fokra és kb. 5% maradandó hosszcsökkenésre vonatkoznak. Szil, cseresznye, dió, juhar esetében a kırishez; tölgynél pedig a bükkhöz készült ábrák használhatók. Figyelembe kell venni, hogy húzószalag alkalmazása befolyásolja a megadott hajlítási sugarakat. A grafikonról leolvasható hajlítási sugarak a belsı ívre vonatkoznak, így egyben a sablon görbületi sugarai is. A sraffozott terület felsı vonala jelenti azt a határt, ameddig az egyes anyagvastagságokat húzószalag nélkül lehet hajlítani. A vonalkázott részen belüli területen húzószalagot kell használni. A legkisebb ívek hajlítását állítható húzószalaggal lehet végezni. Legkisebb hajlítási sugár, mm
400 350
Húzószalag nélkül
Fix végponttal
300 Húzószalaggal
250 200
Állítható végponttal
150 100 50 0 20
24
28
32
36
40
Anyagvastagság, mm
11
44
48
225. ábra. Téglalap keresztmetszető, tömörített bükk hideg hajlítása
Legkisebb hajlítási sugár, mm
400 350 Húzószalag nélkül
300 250 Fix végponttal
200 Húzó-szalaggal
150 100
Állítható végponttal
50 0 20
24
28
32
36
40
44
48
Anyagvastagság, mm
226. ábra. Kör keresztmetszető, tömörített bükk hideg hajlítása
Legkisebb hajlítási sugár, mm
400 350 Húzószalag nélkül
300 250
Fix végponttal
200 Húzószalaggal
150 100
Állítható végponttal
50 0 20
24
28
32
36
40
44
48
Anyagvastagság, mm
227. ábra. Téglalap keresztmetszető, tömörített kıris hideg hajlítása
12
Legkisebb hajlítási sugár, mm
400 350 Húzószalag nélkül
300
Fix végponttal
250 200
Húzószalaggal
150 100 50 0 20
24
28
32
36
40
44
48
Anyagvastagság, mm
228. ábra. Téglalap keresztmetszető, tömörített kıris hideg hajlítása Nagy hajlítási sugaraknál nem szükséges húzószalagokat használni, az alkatrészt egyszerően a formára hajtják, végeit szorítókkal rögzítik. Az alábbi általános szabályok állapíthatók meg (4. táblázat): 4. táblázat Keresztmetszet Téglalap Kör
Legkisebb hajlítási sugár Bükk Kıris 10 x vastagság - 50 mm 6 x vastagság 7 x átmérı + 30 mm 11 x átmérı - 100 mm
A hajlítási ív görbületi sugarának csökkenésével nı a külsı íven a rostszakadás veszélye. Ennek elkerülésére húzószalagot használnak. Általános elv a húzószalaggal hajlítható legkisebb sugár meghatározására: Téglalap-, kör keresztmetszet: Bükk, kıris Legkisebb hajlítási sugár = 2 x vastagság / átmérı Az 5. táblázat adatai a 20 % tömörítési fokú, 5 % maradandó rövidüléső és a hajlítás után magas hımérsékleten (60-70° C) szárított faanyag jellemzıinek változásai a tömörítés nélküli faanyaghoz viszonyítva. 5. táblázat Jellemzık
Eltérés, % Fizikai
Sőrőség Nedvességtartalom
+5 0 Mechanikai
Hajlítószilárdság Húzószilárdság Nyomószilárdság Nyírószilárdság
-10 -10 -10 -10
13
Keménység Ütıszilárdság Csavarállóság
-15 +20 -10
Nedvességfüggı Méretváltozás nedvességváltozás hatására
0
A tömörítéssel hajlított fa alkalmazási lehetıségei (229. ábra): sportszer, térplasztika, játék, lépcsıkorlát, karfa, élléc, szék, heverı, kézmőipari termék, ablakráma stb.
AJÁNLOTT IRODALOM Becske Ö. (1980): Faipari készülékek, Mőszaki Könyvkiadó, Budapest Guhdo. (1987): Szerszámkatalógus, Wermelskirchen Lugosi A. (1967): Faipari Kézikönyv, Mőszaki Könyvkiadó, Budapes Lugosi A. (1987): Faipari szerszámok és gépek kézikönyve, Mőszaki Könyvkiadó, Budapes Mihajlov, V.N. (1964):Tehnológija mehanícseszkoj abrabótki dreveszínü, Lesznaja promüslennoszty, Moszkva Orbay P.-né (1999): Mőszaki elıkészítés, a mőszaki dokumentációs rendszer és tervezésének alapjai a bútoriparban, Egyetemi jegyzet, Soproni Egyetem, Sopron Siebert W. – Roland K. (1974): Bútorgyártás, Mőszaki Könyvkiadó, Budapest Sitkei Gy. (1994): A faipari mőveletek elmélete, Mezıgazdasági Szaktudás Kiadó, Bp Szabó D. (1963): Faipari Kézikönyv, Mőszaki Könyvkiadó, Budapest Szabó I. (1977): Bútor-, ajtó-, ablakgyártástan, Egyetemi jegyzet, Erdészeti és Faipari Egyetem, Sopron Tóth S. (1986): Korszerő irányzatok a faipari gépek konstrukcióknál, Faipar, 7, 215-217 Tóth S. (1999): A fa hajlítása, a hajlított bútorok. Az ötlettıl a megvalósúlásig a XIX. és XX. században. Faipar, 4, 3-5 Vlaszov, G.D. – Kulikov , V.A. – Rodionov, Sz. V. (1967): Tehnológia derevoobrabátüvájuscsih proizvodsztv, Lesznaja promüslennoszty, Moszkva Zemiar J. (1973): Technológia vyroby nábytku a ostatnych vyrobkov, Skola Lesnícka a Drevárska, Zvolen
14
