Наряду со столярными пиломатериалами, сорт которых определяется наличием пороков и дефектов обработки, в строительстве находят широкое применение конструкционные пиломатериалы, сорт которых оценивается по физико-механическим показателям досок. Для сортировки по прочности существуют различные машины.
В СССР и России ранее использовались машины марок CLT и Computermatic, измеряющие модуль упругости досок при изгибе в проходном режиме испытания. Технологическая схема установки Computermatic показана на рисунке 7.
Рис. 1. Схема машины Computermatic для сортировки п/м по прочности: 1, 6, 8 — фотоэлементы; 2 — датчик продольной покоробленности; 3 — приводной опорный ролик; 4— датчик прогиба; 5— неприводной опорный ролик; 7— нагружающий ролик; 9 — прижимной ролик; 10 — направляющие ролики и приблизительное направление подачи сортируемого пиломатериала.
Пиломатериалы толщиной 25-76 мм и шириной от 50 до 305 мм, длиной от 2 до 7 м со скоростью до 152 м/мин подаются по роликовому конвейеру в сортировочное устройство (на рисунке изображен вид сверху). После прохождения доской фотодатчиков 3 посредством ролика 4 она изгибается с заранее задаваемой силой Р. В процессе перемещения пиломатериалов через каждые 152 мм датчиками регистрируется продольная покоробленность и величина прогиба от нагрузки, которые передаются в компьютер.
Сравнивая разность измерений с пороговыми значениями конструкционных сортов, задаваемых программной картой, вычислительное устройство машины присваивает каждому участку пиломатериала один из пяти сортов, и на доску водорастворимой краской наносится штрих определенного цвета.
Сортировочные машины CLT и Computermatic не исключают полностью участие человека в сортировке, так как не идентифицируют (не определяют) на доске наличие трещин, гнили, обзола, дефектов обработки. Пиломатериалы с указанными пороками отделяются от конструкционных по команде оператора.
Практика использования метода силовой сортировки показала наибольший экономический эффект отсортировки наиболее прочных конструкционных досок из пиломатериалов низших сортов после обычной визуальной сортировки по ГОСТ 8486-86 или 26002-83. Сегодня на рынке представлены несколько машин для сортировки досок по прочности.
На рисунке 2 показана канадская машина CRP 360 MSR, сортирующая доски по результатам измерения прогиба досок при заданной нагрузке. Измерения проходят на скорости подачи до 365 м/мин с шагом 50 мм. Возможна непрерывная идентификация 4 различных сортов п/м.
Рис. 2. Машина для сортировки обрезных пиломатериалов по прочности CRP 360 MSR (Conception R. Р., Канада)
Наряду с машинами, измеряющими модуль упругости при изгибе, существуют машины, измеряющие другие показатели древесины, также позволяющие неразрушающим способом оценивать прочность пиломатериалов, используемых в строительных конструкциях. Такими показателями могут быть плотность древесины, динамический модуль упругости и др.
На рисунке 3 показан прибор для бесконтактной оценки прочности пиломатериалов. Это оптический прибор, измеряющий параметры колебаний для оценки прочности досок при изгибе. Измерения выполняются на основаниификсации собственной частоты колебаний и плотности древесины. Производительность системы— 150 досок/мин. Измерения осуществляются на поперечном конвейере. ViSCAN измеряет колебания по лазерной технологии непосредственно на доске, независимо от условий окружающей среды, например шума станков. Повторяемость результатов составляет не менее 99%.
Рис. 3. Прибор для оценки прочности пиломатериалов ViSCAN и его ударный механизм (Microtec)
E-Scan — станок для сортировки пиломатериалов по стандарту EN 14081 (рис. 4).
Рис. 4. Станок E-Scan для сортирования пиломатериалов по динамическому модулю упругости
Этот станок рассчитывает класс прочности каждой доски на поперечном конвейере путем измерения динамического модуля упругости (МОЕ dyn) и плотности древесины. Система состоит из рамной конструкции с поперечными конвейерами для перемещения досок, их взвешивания и измерения размеров, а также из возбудителя колебаний с датчиком для измерения динамического модуля упругости доски. Колебания в доске возбуждаются механически и измеряются лазерным интерферометром. Плотность находится по массе и размерам доски.
Приборы измерения динамического модуля упругости можно встраивать в обычные линии сортирования пиломатериалов. Существует тенденция встраивания установок лазерного и рентгеновского сканирования в высокопроизводительные строгальные линии. Точность силовой сортировки при этом возрастает, поскольку сканируется сухая, строганая и калиброванная древесина. Установка может использоваться для сортировки по качеству отделочных и столярных пиломатериалов, профильных погонажных изделий.
В настоящее время (2017 г.) на Сокольском ДОКе (Вологодская обл.) эксплуатируется машина австрийской фирмы Microtec. В основу работы машины положен принцип оценки свойств пиломатериалов (плотности, влажности, пороков древесины и др.) по результатам сканирования досок разными типами датчиков— рентгеновского излучения, лазерными, вибрационными, создающими электрическое поле и другими— по экспериментально установленным зависимостям между показателями датчиков и разными свойствами пиломатериалов.
В памяти ПК машины установлена программа, которая учитывает эти показатели и прогнозирует прочность, модуль упругости пиломатериалов, плотность и влажность древесины, т. е. все необходимые параметры для отнесения пиломатериалов к заданному классу прочности. В процессе приемочных испытаний и сертификации машины на Сокольском ДОКе были получены показатели достоверности сортировки. Плотность древесины определяется с точностью 99%, модуль упругости при изгибе — не выше 62%.