Инновационный способ сращивания деталей из древесины по длине позволяет повысить эффективность технологического процесса, снизить количество отходов и себестоимость изготовления изделий.
Проблема рационального использования древесных ресурсов остается в числе приоритетных для России – вклад в ее решение вносят ученые крупнейшего вуза Кировской области. Среди них доктор технических наук Ольга Рублева, профессор кафедры технологии машиностроения, и.о. зав. кафедрой машин и технологии деревообработки.
- Красивая и экологичная мебель из массивной древесины, деревянные окна, двери, напольные покрытия в последнее время перешли в разряд элитной продукции, доступной далеко не каждому. Это связано с ее высокой стоимостью, обусловленной технологической сложностью процесса, значительными затратами на сырье и оборудование, - рассказала Ольга Анатольевна.
Она пояснила, что в процессе обработки массивной древесины удаляют ее пороки и дефекты: сучки, трещины смоляные кармашки. Полученные короткомерные заготовки соединяются по длине путем склеивания, чаще всего на зубчатые шипы. Традиционный способ формирования шипов режущим инструментом – фрезой – имеет ряд существенных недостатков, среди которых высокая стоимость фрезерного инструмента, затраты на его периодическую заточку, значительная энергоемкость процесса фрезерования, конструктивные ограничения по геометрическим параметрам и прочности шипов, образование стружки в процессе резания.
Ольга Рублева предложила альтернативную технологию формирования шипов способом холодного торцового местного прессования. В торец заготовки, вдоль волокон древесины, внедряется металлический пуансон с профилем, соответствующим форме профиля соединения. Участки древесины, расположенные под рабочими поверхностями пуансона, начинают пластически деформироваться. При продвижении пуансона вглубь заготовки формируются поверхности скольжения боковых граней инструмента, образующие грани проушины. По завершении процесса под каждым из рабочих торцов пуансона в древесине заготовки сформировано дно проушины и под ним – «пробка» из спрессованной древесины, соразмерная глубине проушины.
- В отличие от типового способа получения шипов режущим инструментом посредством удаления излишнего объёма древесины в стружку прессование вдоль волокон позволяет получить на торце заготовки отпечаток в виде шипов за счёт пластического деформирования древесины, без появления отходов, - прокомментировала О.А. Рублева.
Уникальный способ прессования по достоинству оценили зарубежные учёные – пилотная статья по данной тематике опубликована в высокорейтинговом индексируемом журнале.
Разработанный и запатентованный ученым Политехнического института ВятГУ инновационный инструмент – сборный пуансон для формирования элементов шиповых соединений - позволяет варьировать геометрические параметры шипов: их длину, толщину, плотность посадки в соединении. Пуансон имеет простую конструкцию, может изготавливаться из недефицитной конструкционной углеродистой стали, стоек в эксплуатации.
На видео представлен процесс формирования шипов в лабораторных условиях. В отличие от процесса фрезерования, где длина обрабатываемой заготовки должна быть не менее 150 мм, прессование позволяет обрабатывать заготовки малых длин – от 35 мм, что ведёт к существенной экономии древесины. Усилие прессования для заготовки из древесины сосны сечением 25×40 мм не превышает 3,5 тонн, а это даёт возможность реализовать процесс не только в промышленных условиях крупного предприятия, но и для индивидуального производства – за счёт использования простейших ручных гидравлических прессов.
Высокая точность размеров и формы прессованных шипов позволяет получить клеевые соединения по длине с увеличенной длиной клеевого шва и соответственно высокой прочностью, соответствующей требованиям нормативной документации на клеёные заготовки для изготовления изделий.
Технология О.А. Рублевой, основанная на комплексном и рациональном использовании сырья, выгодна, удобна, эффективна – и этим уникальна. Важно, что инновационная технология одинаково применима и на крупных предприятиях, и в малом бизнесе, может явиться отправной точкой развития выгодных стартапов.
Ольга Анатольевна активно работает со студентами и аспирантами, вовлекая их в научную деятельность по разработке технологий изготовления мебельных и столярно-строительных изделий из низколиквидной древесины и отходов деревообработки. Ученый является руководителем программы аспирантуры по профилю «Древесиноведение, технология и оборудование деревопереработки».
О.А. Рублева также руководит магистерской программой по профилю «Технология деревообработки» (направление 35.04.02 «Технология лесозаготовительных и деревоперерабатывающих производств»). Эта программа предоставляет широкий спектр перспектив дальнейшего профессионального развития, высоко оцениваемых не только абитуриентами, имеющими базовое инженерное образовании, но и выпускниками гуманитарных направлений. Они, по свидетельству О.А. Рублевой, все чаще выбирают это востребованное деревообрабатывающими предприятиями направление подготовки.
