Автомобили

Древесные материалы при производстве и ремонте автомобилей

Одним из неметаллических материалов, применыемых при производстве и ремонте автомобилей является древесина. В качестве их сырьевой базы используются лесоматериалы различных хвойных (сосна, ель, лиственница, пихта и др.) и лиственных пород деревьев (дуб, береза, ясень, бук и т. п.).

1. Свойства древесины

Древесина – это органический материал растительного происхождения, представляющий собой сложную ткань древесных растений, которая составляет основную массу ствола дерева. Древесина является волокнистым материалом, причём волокна в ней расположены вдоль ствола. Строение древесины изучают на трёх разрезах ствола: поперечный (торцовый) разрез образуется плоскостью, проходящей перпендикулярно оси ствола; радиальный разрез образуется плоскостью, проходящей через сердцевину ствола; тангенциальный разрез образуется плоскостью, проходящей вдоль ствола под некоторым углом к оси волокон. При поперечном разрезе можно увидеть концентрически расположенные по окружности ствола кольца, отличающиеся одно от другого толщиной, интенсивностью окраски, цветом. По числу годичных колец на срезе определяют возраст дерева.

На поперечном разрезе ствола некоторых пород хорошо видны не только годичные кольца, сердцевинные лучи, но и кольцевые полости, представляющие собой сосуды, которые выполняют водопроводящие функции и характерны для лиственных пород.

Породы деревьев, у которых крупные полости (сосуды) расположены в ранней зоне годичных слоев и образуют сплошное кольцо на поперечном срезе, относятся к кольцесосудистым (клен, ясень и др.), а породы, у которых сосуды распределены по годичному слою равномерно, – к рассеянно-сосудистым (береза, осина, ольха, граб и т, д.). Они занимают до 40% объема и обеспечивают повышенную проницаемость жидкостями и газами. Наибольший интерес для создания машиностроительных материалов представляет древесина рассеянно-сосудистых лиственных пород вследствие возможности равномерного распределения модификатора по всему объему при наполнении.

Основная структурная единица древесины любых пород – клетка. Различают клетки механические (волокна либроформа), проводящие (сосуды и трахеиды) и запасающие (паренхимные). Волокна либроформа являются основной составной частью древесины и занимают до 70% общего объема.

Клетка древесины, в начальной стадии развития, имеет довольно эластичную и легкопроницаемую для воды и водных растворов оболочку. С возрастом прочность оболочки резко повышается, а проницаемость снижается вследствие превращения ее в высокомолекулярные органические соединения: целлюлозу, гемицеллюлозу и лигнин.

Целлюлоза (клетчатка) представляет собой линейный стерорегулярный полисахарид, состоящий из глюкозных остатков. Степень полимеризации колеблется в весьма широких пределах (от 50-200 до 5000-10000).

Лигнин – сложное полимерное соединение (органическое растительное вещество). Химическое строение лигнина окончательно не установлено. Природный лигнин термопластичен, выделенный – неплавкий. Это указывает на изменения, происшедшие в нем во время выделения.

Гемицеллюлозы представляют группу нецеллюлозных полисахаридов клеточных стенок, способных извлекаться из них водными растворами щелочей и гидролизоваться разбавленными кислотами при кипячении.

Пентозаны и гексозаны обычно рассматриваются как полимеры пентоз и гексоз. Степень полимеризации гемицеллюлоз в среднем 100-200. По химическому составу древесина разных пород практически одинакова и содержит: углерода – 50,9%; кислорода – 43%; водорода – 6,4%; азота – 0,1%.

Сосна обладает хорошими физико-механическими свойствами при относительно небольшой объемной массе, сравнительно малым количеством сучков и содержит много смолистых веществ, оказывающих консервирующее воздействие на деревянные детали. Сосна хорошо поддается обработке режущими инструментами. Из нее изготовляют детали грузовых платформ и кабин автомобилей.

Ель по физико-механическим свойствам и стойкости против гниения только немного уступает сосне, но имеет значительно больше сучков, затрудняющих механическую обработку еловой древесины. Условия переменной влажности способствуют загниванию еловой древесины. Еловые пиломатериалы также используются для изготовления деталей грузовых платформ автомобилей.

Лиственница – одна из самых твердых и прочных пород деревьев. Древесина лиственницы устойчива против воздействия воды и влажного воздуха.

Дуб обладает высокой твердостью и прочностью, стойкостью против гниения и способностью к загибу. При низких температурах дубовая древесина сравнительно хрупка и склонна к растрескиванию.

Береза отличается хорошей упругостью, вязкостью и достаточной твердостью. В условиях переменной влажности березовые материалы, особенно тонкие, склонны к короблению. Береза является основным материалом для производства фанеры.

Кроме этого, древесина содержит 5-25% экстрактивных веществ. К ним относятся алифатические углеводороды и кислоты, терпены, фенолы, смолы, эфирные масла, жиры, стеарины и т. д.

Древесина – ярко выраженный анизотропный волокнистый материал, волокна которой расположены вдоль ствола. Механические характеристики у всех пород вдоль и поперек волокон значительно отличаются. Данное явление называется анизотропией.

древесина в автомобиле

Физико-механические свойства древесины.

Влажность – количество содержащейся в древесине воды, выраженное в процентах от массы абсолютно сухой древесины. Воздушно-сухое состояние древесины, достигнутое при сушке на воздухе в течение летних месяцев, соответствует 15-18%, комнатно-сухое – 8-9%.

Испарение из древесины воды вызывает изменение ее размеров (усушку). Усушка вызывает растрескивание древесины обычно в радиальном направлении, а также ее коробление. При увлажнении древесины происходит разбухание, которое тоже может вызвать коробление.

Объемная масса – масса 1 м3 древесины (кг/м3). Объемная масса древесины той или иной породы зависит от влажности.

Механические свойства древесины неодинаковы в различных направлениях приложения деформирующей силы и зависят от породы деревьев, их возраста, наличия пороков, влажности и температуры. С увлажнением механическая прочность древесины снижается.

К порокам древесины относятся (ГОСТ 2140-81) сучки, трещины, наклон волокон, свилеватость, прорость, внутренняя заболонь, грибные ядровые пятна и полосы, побурение, плесень, заболонные грибные окраски (синева и цветные заболонные пятна), ядровая и заболонные гнили, наружная трухлявая гниль, повреждения паразитными растениями и червоточина, механические повреждения и пороки обработки, инородные включения, скос пропила, обзол, покоробленность.

2. Пиломатериалы

Пиломатериалы изготовляют из древесины как хвойных пород (ГОСТ 8486-86), так и мягких лиственных пород (ГОСТ 2695-83).

Пиломатериалы лиственных пород разделяют на обрезные, односторонние обрезные и необрезные, доски и бруски.

Номинальные размеры пиломатериалов устанавливают по длине, толщине и ширине. По длине: из твердых лиственных пород от 0,5 до 6,5 м с градацией 0,10м; из мягких лиственных пород и березы от 0,5 до 2,0 м с градацией 0,10 м и от 2 до 6,5 м с градацией 0,25 м. По толщине: 19; 22; 25; 32; 40; 45; 50; 60; 70; 80; 90; 100 мм. По ширине: обрезные (60; 70; 80; 90; 100; ПО; 130; 150; 180; 200 мм), необрезные и односторонние обрезные (50 мм и более с градацией 10 мм). Ширина узкой пластины в необрезных пиломатериалах не должна быть менее 40 мм.

Номинальные размеры пиломатериалов по толщине и ширине установлены для древесины влажностью 20%. При влажности древесины более или менее 20% размеры пиломатериалов должны быть установлены с учетом величины усушки по ГОСТ 6782.2-75.

Допускается изготовление пиломатериалов из мягких лиственных пород и березы, предназначенных для использования взамен хвойных, с размерами по ГОСТ 24454-80. Пиломатериалы изготовляют сухими (с влажностью не более 20%), сырыми (с влажностью более 22%) и сырыми антисептированными. Антисептирование – по ГОСТ 10950-78. По качеству древесины пиломатериалы разделяются на три сорта: 1, 2 и 3.

Маркировка, упаковка и транспортирование пиломатериалов должны производиться по ГОСТ 6564-84 и ГОСТ 19041-85; размеры пакетов пиломатериалов – по ГОСТ 16369-88. Хранение пиломатериалов – по ГОСТ 7319-80 и ГОСТ 19041-85.

Для деталей каркасов и обшивки специальных кузовов автомобилей применяются ясень, дуб и лиственница; для платформ грузовых автомобилей – сосна, ель и береза. Древесина должна быть прямолинейной с минимальным количеством сучков и завитков, перерезающих годовые слои. Должны отсутствовать гнили и повышенная смолистость. Влажность не более 15-18%.

3. Клееная фанера

Клееной фанерой называется древесный слоистый материал, получаемый склеиванием по толщине трех и более слоев лущеного шпона при взаимно перпендикулярном расположении волокон древесины. Лущеным шпоном называют тонкий слой древесины (от 0,1 до 3-5 мм), получаемый срезанием слоя с вращающегося обрезка ствола дерева (чурки). Наружные слои шпона на фанере называют рубашками, а внутренние – серединками. Волокна в рубашках должны быть в одном направлении (ГОСТ 3916-69).

По водостойкости фанера подразделяется на фанеру повышенной водостойкости ФСФ, склеенную фенолформальдегидными клеями, средней водостойкости ФК, полученную склеиванием шпона карбамидными клеями, и ФБА, склеенную альбуминоказеиновыми клеями.

По качеству обработки рубашек различают фанеру шлифованную и нешлифованную. В зависимости от наличия пороков и качества шпона рубашек фанеру подразделяют на 4 сорта, а по качеству шпона серединок – на 3 сорта. В рубашках фанеры отверстия от выпавших сучков размером менее 6 мм заделываются замазками, а больше 6 мм – вставками.

Абсолютная влажность фанеры сортов ФСФ и ФК при поставке потребителям должна быть в пределах 5-10%, а сорта ФБА – 6-15%.

Предел прочности при скалывании по клеевому шву должен быть не менее: для березовой фанеры 12 кгс/см2, а для фанеры из других пород 6-10 кгс/см2.

На оборотной рубашке наносят маркировку с указанием марки, сорта фанеры, номера контролера ОТК. При упаковке фанеры в пачках массой не более 80 кг маркировка наносится на рубашки наружных листов.

4. Бакелизированная фанера

Бакелизированная фанера (ГОСТ 11539-83) представляет собой клееную фанеру из березового шпона, склеенного фенолформальдегидными смолами, придающими материалу повышенную водостойкость.

Бакелизированная фанера подразделяется на марки: ФБС и ФБС1, склеенные спирторастворимыми смолами; ФБВ и ФБВ1, склеенные водорастворимыми смолами; ФБС-А и ФВС1-А на спирторастворимых смолах, используемые для изготовления внутренних конструкций автомобилей. Вторая марка фанеры как неводостойкая используется для конструкции с соединениями только механическими способами.

Предел прочности бакелизированной фанеры разных марок должен быть не менее: при скалывании по клеевому шву – 15 кгс/см2, при растяжении вдоль волокон рубашки – 600-900 кгс/см2, а при статическом изгибе вдоль волокон рубашки – 800-1200 кгс/см2.

На каждом листе фанеры на расстоянии 100 мм от кромок на бумажной этикетке, запрессованной вместе с фанерой, наносят маркировку с указанием изготовителя, марки фанеры, толщины листа, номера запрессовки и номера стандарта.

5. Древопластики

На основе древесины создаются антифрикционные материалы, совмещающие функции конструкционного и смазочного материала. Капиллярнопористое строение древесины определяет широкие возможности для придания ей свойств самосмазывания вследствие выделения в зону контакта смазочного материала из однократно или периодически заполняемых им пор и сосудов.

Опыт применения в качестве подшипниковых материалов уплотненной древесины (березы, ясеня) при смазке водой и жидкими маслами показывает, что она обеспечивает стабильный режим работы узла трения, более стойка к истиранию, чем чугун, бронза, текстолит, и нерастворима в обычных органических растворителях.

Величина коэффициента трения при внешней смазке моторными маслами примерно составляет 0,02-0,08, а в режиме самосмазки – 0,06-0,12. Допускаемые при этом скорости скольжения и нагрузки ограничиваются температурой трения, которая в среднем не должна превышать 80 ºС.

На основе древесины создаются и используются также древеснослоистые пластики (ДСП), древесно-прессовочные массы на основе крупнодисперсных частиц и пресс-порошки на основе мелкодисперсных частиц. Основное достоинство древопластиков и других композиционных материалов – достаточно высокая прочность и жесткость, приходящаяся на единицу массы.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *