Loengumaterjal puit3
Loengumaterjal puit3
Loengumaterjal puit3
Create successful ePaper yourself
Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.
Puittoodete konstrueerimine. <strong>Loengumaterjal</strong> IV<br />
4.5 KÕVERJOONELISED ELEMENDID<br />
Tisleri ja mööblitoodetes kasutatakse tihti vajaliku kõveruse järgi painutatud elemente: vaheseinte,<br />
laineliste uste, diivanite ja toolide istmete, nende karkasside ja seljatugede valmistamiseks. Oma<br />
valmistamise viisilt jaotatakse kõverjoonelised elemendid:<br />
• Painutatud<br />
• Painutatud-liimitud<br />
• Sisselõigetega painutatud<br />
• Šablooni järgi väljasaetud<br />
• Volditud<br />
Painutatud elemendid valmistatakse eelnevalt aurutatud täispuidust vastavatel šabloonidel või<br />
spetsiaalpinkidel. Kasutatakse teatud puiduliikide (saar, pöök, tamm) elastsust. Need puiduliigid<br />
on aurutatud (läbikeedetud) olekus hästi painduvad ja pärast kuivamist säilitavad neile antud<br />
kõverjoonelise kuju.<br />
Konstrueerimisel (puidu murdumise vältimiseks) ei tohi kasutada väikseid raadiusi, painutatud<br />
tooriku paksuse suhe painutusraadiusesse peab olema:<br />
h 1<br />
≤<br />
R 3<br />
kus h – tooriku paksus, R – painutusraadius. See on vajalik detailide purunemise vältimiseks<br />
painutamisel.<br />
Viimasel ajal kasutatakse tehnoloogilist uuendust – Compwood tehnoloogiat, kus teatud<br />
puiduliikide painutamiseks aurutatakse toorik auruga, surutakse toorik eelnevalt kokku pikisuunas<br />
suurte survetega, painutusraadius on väiksem võrreldes aurutamisega painutamisel ning<br />
painutamiseks vajalik jõud on väiksem.<br />
Painutatud – liimitud elemendid valmistatakse järgmiselt: toorikute üksikud kihid kaetakse<br />
liimiga, asetakse šablooni ja pressitakse, pärast liimi kuivamist säilitab detail talle antud kuju.<br />
Joonisel 5.6.1 on toodud näited painutatud – liimitud elementidest.<br />
Painutatud – liimitud elementidest mööbel on lihtne oma konstruktsioonilt ja montaazhilt ning<br />
väikese töömahukusega. Talle on võimalik anda väga erinevaid kujusid. Painutatud liimitud<br />
elemendid võimaldavad vähendada detailide arvu ja materjale, sest element kujutab endast<br />
mitmete sõlmede kogumit.<br />
Spoonist elementide kihtide suunad võivad olla kas ristikihiga või samasuunalised. Spooni<br />
painutust, kui kiud jäävad sirgjooneliseks, nimetatakse painutuseks ristikiudu, kui aga puidukiude<br />
painutatakse, siis painutuseks pikikiudu.<br />
Raskelt koormatud painutatud-liimitud elementide (toolijalad, istmed, seljatoed) konstrueerimisel<br />
soovitatakse kõikides kihtides pikikiudu painutust, sest selliste elementide jäikus on tunduvalt<br />
suurem kui ristikiudu painutatuil.<br />
Ristiasetsevate kihtidega elemendid (sahtlite külg- ja tagaseina elemendid) konstrueeritakse kuni<br />
10 mm paksustena, nad säilitavad hästi oma kuju mitte eriti suurte koormuste vastuvõtmisel.<br />
1
Puittoodete konstrueerimine. <strong>Loengumaterjal</strong> IV<br />
Pealmised kihid peavad olema pikikiudu (ristikiudu tekivad painutatud kohta lõhed) elementide<br />
paremaks töötlemiseks ja viimistlemiseks.<br />
Spooni painutamisel tekivad nõgusal pinnal survepinged ja kumeral pinnal tõmbepinged. Tekkivad<br />
pinged on seda suuremad, mida väiksem on painderaadius. Puit ei saa lõpmatult pikeneda ja<br />
seetõttu tekib kumeral pinnal puidu purunemine. Eriti ohtlik on purunemine välispinnal (halb<br />
välisilme ja konstruktsiooni nõrgenemine).<br />
Joonis 4.12. Painutatud-liimitud elemendid: a<br />
–spoonist, b – okas- või lehtpuuliistakutest, c,<br />
d – okaspuiduribi, mis on kaetud liimitud<br />
vineeri või spooniga<br />
Joonis 4.13. Vähimad painderaadiused<br />
painutamisel pikikiudu. Pidev joon – kumer on<br />
vasak spooni pool, punktiirjoon – kumer on<br />
spooni parem pool<br />
Spoonist valmistatud elementide lubatud painutusraadiused sõltuvad järgmistest konstruktiivsetest<br />
parameetritest: spooni paksusest, spoonikihtide arvust, paki konstruktsioonist (kas piki- või<br />
ristikiudu), vajalikust painutusnurgast, pressvormi konstruktsioonist. Ristikiudu on spooni kerge<br />
painutada, siin võib vähim painderaadius olla 5 mm. Pikikiudu raadiused märgatavalt suurenevad.<br />
Joonisel 5.6.2 on kujutatud pikikiudu painderaadiuse sõltuvus spooni paksusest ja niiskusest.<br />
Liistudest painutatud-liimitud elementide konstrueerimisel tuleb arvestada, et teoreetiliselt<br />
(defektideta liistakute puhul) on liistakute arvutuslik paksus h max , mida võib painutada minimaalse<br />
painderaadiusega R lehtpuidul (tamm, pöök) 0,032R ja okaspuidul (mänd) 0,025R. Praktiliselt<br />
võetakse liistakute paksus kaks korda väiksem (liistakutes esinevad alati defektid ja puidurikked).<br />
Liimitud vineeri on võimalik painutada järgmiste minimaalsete painutusraadiustega:<br />
Vineeri paksus, mm 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 4,0<br />
Minimaalne painutus 9 17 20 30 37 50<br />
raadius, mm<br />
2
Puittoodete konstrueerimine. <strong>Loengumaterjal</strong> IV<br />
Liimitud painutatud elementidest võib kokku liimida küllalt keerulisi vorme. Ühendamiseks<br />
kasutatakse hammastappühendust ja sileservühendust. Sõltuvalt tappühenduse asukohast võib<br />
hammastapi teha vertikaalse või horisontaalsena. Hammastappühenduse parameetrid:<br />
Tapi pikkus L, mm 10 5<br />
Ühenduse samm t, mm 3,5 1,75<br />
Tapi otsa paksusmõõde b, mm 0,5 0,2<br />
Ühenduskoht peab asetsema vormi sirges osas, kus paindepinged puuduvad või nad on<br />
minimaalsed (vt joon. 4.14.).<br />
Joonis 4.14. Hammastappühenduse paiknemiskohad Joonis 4.15. Hammastappühendus<br />
a – horisontaalne, b - vertikaalne<br />
Liimimisel sileservühendusega paksuses peab liimitavate pindade pinnakaredus olema alla<br />
R m =100 ì m. Soovi tavad ühenduskohad on kujutatud joonisel 4.16.<br />
Joonis 4.16. Elementide soovitavad liimimiskohad<br />
Sisselõigetega painutatud elemendid valmistatakse toorikuist (prussidest), kuhu on eelnevalt<br />
lõigatud pikipilud (joon. 4.17a), aga ka kilpidesse, kuhu on töödeldud pilud (joon. 4.17b) või<br />
spetsiaalsed pesad painutuskohtadesse (joon. 4.17c, d).<br />
Leht- või okaspuidust pikipiludega toorikuid kasutatakse sel juhul kui detaili on vaja painutada<br />
otsast. Sisselõigetesse pannakse liimiga spoon, mis peab olema 0,1…0,2 mm õhem kui pilu (spoon<br />
peab mahtuma vabalt pilusse ja mitte liituma üleni liimi ja piluga). Pärast painutamist ja kuivamist<br />
vastavas šabloonis säilitab detail hästi oma kuju. Sisselõigetega painutatud pikipiludega elementide<br />
3
Puittoodete konstrueerimine. <strong>Loengumaterjal</strong> IV<br />
konstrueerimisel tuleb arvestada elemendi paksuse sõltuvust painutusraadiusest ja puidu liigist (vt<br />
tabel).<br />
Jpoonis 4.18. Painutuspressi töö. 1 –vertikaalne<br />
surve, 2, 3 – külgjõuga press<br />
Joonis 4.17. Sisselõigetega painutatud elemendid: a – pikipilud detaili otstes, b – sisselõiked<br />
kilpides, c, d – pesad kilpides, 1 – toorik, 2 – valmis detail<br />
Puidu liik<br />
Pöök, mänd, kask<br />
Äärmises elemendid<br />
Vahepealsed elemendid<br />
Tamm<br />
Äärmised elemendid<br />
Vahepealsed elemendid<br />
Elementide paksus kõverusraadiusel, mm<br />
10 20 30 50<br />
1,5<br />
1,5<br />
-<br />
-<br />
1,5<br />
2,0<br />
1,5<br />
1,5<br />
1,5<br />
2,5<br />
1,5<br />
2,0<br />
1,5<br />
3,0<br />
1,5<br />
2,5<br />
Lõiked tehakse kilpi kas sirgjoonelised (1, joon. 4.18) või kolmnurksed (2). Ümardatud nurkade<br />
saamiseks pärast kilbi vineerimist ja lihvimist lõigatakse painutuskohtadesse vastavad pesad, mis<br />
võivad olla sirglõikelised või kalasaba-kujulised. Sirglõikelisse pessa liimitakse ümardatud pruss,<br />
aga kalasaba nurka spoon. Nurga tugevdamiseks võib tema sisekülge liimida puidust nurgiku.<br />
Sirgjooneliste sisselõigete tegemine on lihtsam, kuid kolmnurksete lõigete puhul liituvad lõiked<br />
tihedalt, seetõttu on liide vähem märgatav ja tunduvalt tugevam. Sirgjoonelistel lõigete puhul<br />
4
Puittoodete konstrueerimine. <strong>Loengumaterjal</strong> IV<br />
jäävad peale painutamist detaili sisse lõhed, mis nõrgestavad selle tugevust. Lõigete pool kaetakse<br />
kilbi painutamisel spooni või liimitud vineeriga.<br />
Sisselõigete sügavus h sõltub kilbi paksusest ja painutusraadiusest. Reeglipäraselt tehakse<br />
sisselõiked 2/3…3/4 kilbi paksusest, lõigetevaheline kaugus 1 sõltub kilbi otstarbest,<br />
kõverusraadiusest ja lõike laiusest Kilbil, mis vineeritakse hiljem spooniga, peab see olema väike,<br />
mitte rohkem kui 10…15 mm. Muidu jäävad viimistletud pinnal nähtavale ribikohad.<br />
Painderaadiuse suurendamisel sisselõigete vahekaugus väheneb.<br />
Joonis 4.18. Sirgjoonelised või kolmnurksed sisselõiked<br />
Sisselõike laius t sõltub painderaadiusest ja sisselõigete arvust. Viimane sõltuvust võib kirjeldada<br />
valemiga:<br />
2πR1 − 2πR<br />
2<br />
2π<br />
( R1<br />
− R2<br />
)<br />
t =<br />
=<br />
z<br />
z<br />
kus<br />
t – sisselõike laius, mm<br />
R 1 ja R 2 – plaadi painderaadiused, mm<br />
z – sisselõigete arv.<br />
Ümardatud nurkade saamiseks tuleb pärast kilbi vineerimist ja lihvimist lõigata sisse soon<br />
paindekohas. Viimane võib olla sirgjooneline või kalasabakujuline. Soone põhja paksus on<br />
pealistuskihi paksus + 1…1,5 mm. Sirgjoonelisse soonde asetatak se ümardatud prussik,<br />
kalasabakujulisse sisselõikesse aga spooniriba. Kilp painutatakse ja hoitakse šabloonis kuni liimi<br />
kõvenemiseni.<br />
Väljasaetud detailid valmistatakse saagimise teel eelnevalt šablooni järgi märgitud toorikust<br />
(massiivpuit, puitlaastplaat, tislerikilp jne). Detailid on konstruktsioonilt lihtsad, tugevus on<br />
eelmistega võrreldes tunduvalt väiksem, raskendatud on nende kõverjooneliste kantide töötlemine<br />
ja viimistlemine. Tugevuse langust põhjustab kiudude läbilõikamine. Kui võtta survetugevus<br />
pikikiudu võrdseks 100%, siis rakendatud jõu ja kiusuuna vahelise nurga suurenemine põhjustab<br />
tugevuse langust järgmiselt:<br />
Kiudude kadenurk, kraadi 3º 5º 10º 15º 45º<br />
Tugevuse langus, % 2…3 4…8 8…15 10…28 50<br />
5
Puittoodete konstrueerimine. <strong>Loengumaterjal</strong> IV<br />
Arvestades eelnevat tuleb väljasaetud detailidel püüda vähendada kõverusraadius minimaalseks.<br />
Tislerikilbist väljasaetud detailidel on raskusi servade vormistamisega. Paremaid tulemusi annab<br />
siin puitlaastplaat. Lisaks sellele tuleb väljasaagimisel palju jäätmeid.<br />
Volditud elemendid valmistatakse puitlaastpaatidest või teistest plaatmaterjalidest kokkuvoltimise<br />
teel. Voltimise võimaldamiseks freesitakse voltimise kohtadesse vajaliku profiiliga sooned ja<br />
liidetavatele pindadele kantakse enne voltimist liim.<br />
Joonis 4.19 Volditud elemendid<br />
Joonis 4.20. Mööbliesemed, mille valmistamisel on kasutatud Compwood süsteemi<br />
CompWood TM süsteem. Puidu painutamise uus tehnoloogia avab uued võimalused disainis ja<br />
tootmises. Võimalik on puitu painutada väikeste painderaadiustega ja mitmes erinevas tasapinnas.<br />
Puidu algniiskus peab olema piirides 20…25%. Võimalik on töödelda alljärgnevaid puid uliike:<br />
Saar (Fraxinus excelsior)<br />
Saar (Fraxinus Americana)<br />
Pöök (Fagus sylvatica)<br />
Pöök (Fagus spp)<br />
Must kirss (Prunus serotina)<br />
Jalakas (Ulmus glabra)<br />
Suhkruvaher (Accer saccharum)<br />
Jaapani küpress (Chamaesypris obtsusa)<br />
Põhja Ameerika tam (Quercus velutina)<br />
Tamm (Quecus spp. deciduas)<br />
Tamm (Quecus petraea)<br />
Euroopa<br />
Põhja Ameerika<br />
Euroopa<br />
Jaapan<br />
Põhja Ameerika<br />
Euroopa<br />
Põhja Ameerika<br />
Jaapan<br />
Põhja Ameerika<br />
Jaapan<br />
Euroopa<br />
6
Puittoodete konstrueerimine. <strong>Loengumaterjal</strong> IV<br />
Must pähklipuu (Juglans nigra)<br />
Põhja Ameerika<br />
I. Puit aurutatakse auruga 90… 102° C juures 3h vältel (prussi mõõtmetel 80x120<br />
mm). Aurutamise aeg on 45 mm 25 mm puidu paksuse kohta. Võib kasutada KSV<br />
kuumutust, mis on kiirem, kuid raskemini kontrollitav.<br />
II.<br />
Kokkusurumine teostatakse spetsiaalsetel patenteeritud pressidel prussidel<br />
mõõtmetega 3000x80x120 mm (need on maksimaalsed mõõtmed). Rõhk<br />
pressimisel on 210…300 bar. Pressimise kiirus 40..180 mm/min. Kokkusurumisel<br />
lüheneb 3000 mm pruss pikkuseni 2400 mm, pärast survest vabastamist taastub<br />
pikkusmõõt 2850 mm. Prussi võib kokku suruda 10-30%. Press on CNC<br />
juhtimisega. Kokkusurmise aeg 10…15 min, surve hoitakse peal mõned minutid.<br />
Pressi käik on 700 mm.<br />
CW<br />
Millennium<br />
Joonis.4.21 Kokkusurumise pressi ristlõige<br />
Toodetakse 3 erinevat kokkusurumise masinat:<br />
Materjali max<br />
laius, mm<br />
Materjali max<br />
kõrgus, mm<br />
Materjali max<br />
pikkus, mm<br />
Masina võimsus,<br />
m 3 /vahetuses<br />
CW 99/1 80 120 3000 1…2<br />
CW 99/4 200 160 3000 3…4<br />
120…140 80…90<br />
3000 1..2<br />
(reguleeritav9 (reguleeritav)<br />
Võimalik on kokkusurumine ainult osal materjali pikkusel. Kokkusurutud materjali<br />
võib ristlõike ulatuses jaotada (saagimise teel) väiksemateks osadeks, mida on<br />
võimalik iseseisvalt painutada.<br />
7
Puittoodete konstrueerimine. <strong>Loengumaterjal</strong> IV<br />
III.<br />
IV.<br />
Hoidmine. Võimalik on kohene painutamine. Samuti võib tooriku pakkida kilesse<br />
ja painutada 1…2 nädalat hiljem. Pakitud toorik säilitab painutamise võime<br />
külmkapis 2 kuu vältel. Kasutada saab ainult nii kaua kui on niiske.<br />
Masintöötlemine. Võimalik on tooriku saagimine, lihvimine, hööveldamine,<br />
puurimine<br />
V. Painutamine. Painutatakse vormides kasutades tooriku välimises küljel teraslinti<br />
lõhede tekkimise vältimiseks (takistab puidukiude pikenemast, tavalisel<br />
painutamisel pikenevad need kuni 2%). Toorik jäetakse pärast painutamist vormi<br />
kuivama.<br />
Joonis 4.22. Compwood süsteemi press<br />
Kasutatavate puiduliikide minimaalsed painderaadiused:<br />
Painutamine ilma lindita<br />
Pöök (nelinurkne ristlõige<br />
10 x paksus – 50 mm<br />
Pöök (ümmargune ristlõige<br />
7 x paksus + 30 mm<br />
Saar (nelinurkne ristlõige)<br />
6 x paksus<br />
Saar (ümmargune ristlõige) 11 x diameeter – 100 mm<br />
Painutamine lindiga<br />
Pöök (nelinurkne ristlõige<br />
2 x paksus<br />
Pöök (ümmargune ristlõige<br />
2 x diameeter<br />
Saar (nelinurkne ristlõige)<br />
2 x paksus<br />
Saar (ümmargune ristlõige)<br />
2 x diameeter<br />
VI. Puidu kuivatamine. Kasutatakse kamberkuivatust, kuivatatakse koos vormiga 40°<br />
C juures 2 nädala vältel (suured toorikud 60…120 mm). Väiksemad toorikud,<br />
näiteks ümmargune toorik ø34 mm, kuivab 2…3 päeva 60° C juures. Pärast 6h<br />
kuivamist võib tooriku vormist välja võtta. KSV kuivatus on kiirem, kuid ohtlik on<br />
lõhede tekkimine.<br />
Pärast kuivatamist on võimalik kasutada samu masintöötlemise operatsioone, mis harilikel<br />
detailidel, samu liime ja viimistlusmaterjale.<br />
8
Puittoodete konstrueerimine. <strong>Loengumaterjal</strong> IV<br />
Compwood protsessi tulemusena muutuvad materjali omadused (saar, pöök):<br />
Tihedus +5%<br />
Paindetugevus -10%<br />
Kõvadus -15%<br />
Tõmbetugevus -10%<br />
Survetugevus -10%<br />
Löögitugevus +20%<br />
Kokkusurutud puitu müüakse ka kaubaartiklina, pöögipuu puhul on hind 25000…35000<br />
FIM/m 3 . Seadmetekomplekti hind 2 milj FIM (1998. a.).<br />
U-KUJULISE DETAILI PAINUTAMINE<br />
Pressis kokkusurutud<br />
tooriku lõikamine<br />
väiksemaks suuruseks<br />
Tooriku lihvimine vähendamaks<br />
masintöötlemist<br />
peale painutamist<br />
Rakis U-kujulise detaili<br />
painutamiseks<br />
Teraslint<br />
Toorik paigutatuna<br />
teraslindi vastu<br />
Toorik paigutatuna vormi<br />
külge<br />
Toorik painutatakse<br />
vajalikku kujusse<br />
Painutamine lõpetatud.<br />
Toorik fikseeritakse rakises<br />
Painutatud tooriku<br />
kuivatamine rakises<br />
Toorik eemaldatakse<br />
rakisest, otsad painduvad<br />
tagasi<br />
Pinna viimistlemine<br />
9
Puittoodete konstrueerimine. <strong>Loengumaterjal</strong> IV<br />
10
Change language