Качество древесины и лесопродукции. Часть 4
Заготовки и детали
Качество древесины и лесопродукции. Часть 1. Качество древесины
Качество древесины и лесопродукции. Часть 2. Первичная лесопродукция
Качество древесины и лесопродукции. Часть 3. Пиломатериалы
Качество древесины и лесопродукции. Часть 5. Заготовки и детали
Качество древесины и лесопродукции. Часть 6. Лесопромышленное нормотворчество
Заготовки и детали являются конечными (финишными) видами лесопродукции, изготовляемой способами механической обработки древесины. Потребность в этой лесопродукции определяется динамикой изменений в областях их применения.
Одни виды заготовок и деталей становятся невостребованными или имеющими ограниченный спрос, например, лыжные или авиационные заготовки, заготовки для деревянных деталей конных повозок, заготовки и детали для судо- и вагоностроения и т. д., потому что они заменяются другими материалами, в большей степени соответствующими условиям применения и эксплуатации (пример - легкие композиты для изготовления лыж), или продукция с их применением не производится массово (пример - конные повозки). Появляются новые области спроса или вновь возникают прежние потребности. Так сегодня происходит с архитектурно-декоративными деталями для малоэтажных домов, с заготовками для деталей корпусной мебели и для окон и дверей, с потребностями деревянного мостостроения и др. Однако как у традиционных, так и у новых видов этой лесопродукции имеются общие параметры и требования к качеству.
Заготовки
Часть пиломатериала определенных размеров и качества, предназначенная для изготовления конкретных деталей, называется заготовкой. В ряде случаев заготовкой может считаться весь пиломатериал определенного качества, применяемый без полного цикла обработки как деталь конкретного изделия или сооружения, например, мостовые брусья или детали подмостей строительных лесов. Такие заготовки являются заготовками-деталями. Они должны пройти, как минимум, через две технологические операции механической обработки - прирезку по длине (торцовку) и калибрование, т. е. формирование требуемого поперечного сечения.
Общими классификационными признаками заготовок являются: порода древесины, назначение или область применения, параметры поперечного сечения, вид обработки боковых поверхностей, требования к качеству древесины.
Порода древесины. Для изготовления заготовок используют пиломатериалы хвойных, мягколиственных и твердолиственных пород, а также тропических пород.
Назначение. По этому признаку заготовки подразделяют на заготовки общего назначения, т. е. для использования в разных областях промышленности и строительства (в т. ч. заготовки-детали) и на заготовки специального назначения (резонансные, лыжные, для лож стрелкового оружия, для тары военного назначения).
Заготовки общего назначения регламентированы двумя ГОСТами: заготовки из древесины хвойных пород (ГОСТ 9685-86) и заготовки лиственных пород (ГОСТ 7897-83).
ГОСТ 9685 распространяется на заготовки для деталей строительных конструкций и сооружений, для деталей мебели, железнодорожных вагонов, грузовых автомашин, судостроения и др.
ГОСТ 7897 не конкретизирует области применения заготовок и распространяет требования на заготовки любого назначения.
Вид обработки боковых поверхностей. Заготовки из древесины лиственных пород изготовляют только пилеными. Однако практика последних десятилетий свидетельствует, что в договорах на поставку заготовок их потребители требуют изготовления калиброванных заготовок, что обеспечивает сокращение отходов древесины при производстве конкретных деталей.
Этот стандарт не классифицирует и клееные заготовки, хотя в его технических требованиях содержатся условия изготовления таких заготовок, например, по прочности и водостойкости клеевых соединений. В настоящее время отечественным законодательством (например, Гражданским кодексом РФ) признается приоритет хозяйственных договоров, а ГОСТы имеют преимущественно статус нормативных документов добровольного применения.
Заготовки из древесины хвойных пород изготовляют пилеными, калиброванными, клееными.
По параметрам размеров лиственные заготовки подразделяют на досковые (с шириной более двойной толщины) и брусковые (с шириной менее двойной толщины). Заготовки изготовляют толщиной от 19 до 70 мм (девять типоразмеров) и шириной от 40 до 150 мм (11 типоразмеров), хотя заказчик (потребитель) сегодня вправе заказать заготовки иного - необходимого ему - поперечного сечения. Хвойные заготовки подразделяют на тонкие (толщиной до 32 мм) и толстые (толщиной более 32 мм), на досковые (толщиной от 7 до 100 мм и шириной более двойной толщины) и брусковые (толщиной от 21 до 100 мм и шириной не более двойной толщины). Толщина заготовок может составлять от 7 до 100 мм (всего 13 типоразмеров), а ширина от 40 до 200 мм, но, как и в случае с лиственными заготовками, их размеры может определять заказчик.
Требования к качеству заготовок. У пиленых заготовок общего назначения и большинства заготовок специального назначения влажность древесины не должна превышать 22%, а шероховатость боковых поверхностей не должна превышать 1250 мкм. Влажность калиброванных и клееных заготовок должна соответствовать влажности изготовляемых из них деталей.
По качеству древесины лиственные заготовки оцениваются тремя сортами с нормами ограничения пороков древесины и дефектов ее обработки. Нормируется около 20 пороков и их разновидностей, при этом сучки и червоточины ограничивают не только по их размерам, но и по их количеству на заготовке. Ряд дефектов (заруб, выхват, скол, вырыв и др.) ограничивают одной нормой - величиной припуска на обработку. Совокупности пороков и опасные сечения ГОСТ 7897 не нормирует, но устанавливает области применения заготовок по каждому их сорту.
Так, заготовки 1-го сорта должны применяться для изготовления лицевых деталей, предназначенных под прозрачное покрытие - в производстве мебели, интерьеров важнейших объектов госучреждений и музеев, авто- и судомашиностроении. Заготовки 2-го сорта используют для изготовления лицевых деталей мебели, предназначенных под непрозрачное покрытие, - для строительных деталей общего назначения, авто- и судо-
машиностроения.
Нелицевые детали мебели, тары, авто- и судомашиностроения, а также строительные детали, скрытые от глаз при эксплуатации, и облицованные детали должны изготавливаться из заготовок 3-го сорта.
Хвойные заготовки по качеству древесины, оцениваемой нормами ограничения пороков, подразделяют на четыре группы. В ГОСТ 9685 содержатся нормативы на более чем 20 пороков и их разновидностей, в которых не только обозначены ограничения размеров и числа сучков на 1 пог. м длины заготовки, но и определены их нормы, в зависимости от поперечного сечения заготовок. Число сучков в пиломатериале с опасным сечением ограничивается. Для заготовок 1-й группы стандарт устанавливает дополнительные ограничения числа сучков с учетом назначения заготовок (лицевые детали мебели, детали небольшого сечения для окон и дверей и др.).
окон
В этих нормах ограничения числа сучков не учитываются показатель реальной встречаемости пороков, их совокупности и наличия опасных сечений. Характеристики встречаемости пороков, например, в деталях деревянных окон, получены автором на экспериментальном материале (см. предыдущую статью цикла - в № 7 (105) журнала «ЛесПромИнформ»). Эти данные, приведенные в таблице 1, могут быть использованы предприятиями - поставщиками хвойных заготовок как для создания внутреннего нормативного документа (например, СТО), так и при согласовании с потребителем технических условий как составной части договора на поставку заготовок. Для технологов лесопиления информация о встречаемости пороков может иметь значение при составлении планов раскроя соснового и елового пиловочника и формировании поставов распиловки бревен.
Следует учесть, что наиболее крупные потребители заготовок (изготовители корпусной мебели, производители современных окон и дверей) в последние годы формируют свои требования к параметрам заготовок и регламентируют их нормативными документами разного уровня. Например, с 1 января 2003 года действует ГОСТ 30972-2002 «Заготовки и детали деревянные клееные для оконных и дверных блоков. Технические условия», созданный рабочей группой специалистов в области изготовления столярно-строительных изделий.
Стандарт устанавливает параметры сечения заготовок, необходимых для получения деталей конкретных профилей, требования к формированию клееной заготовки и качеству склеивания, определяет виды лицевых и нелицевых поверхностей, нормирует качество древесины (по нормам ограничения пороков), регламентирует влажность (в пределах от 8 до 14%) и шероховатость поверхностей заготовок (не более 250 мкм). Однако нормы ограничения пороков не учитывают данных ни об их реальной встречаемости, ни об их совокупностях и образуемых пороками древесины опасных сечениях. Но нынешние принципы и правила стандартизации не устанавливают приоритет ГОСТа и позволяют изготовителям заготовок уточнять технические требования при заключении договоров на поставку заготовок.
Некоторые виды пиленой лесопродукции (пиломатериалы и заготовки) могут являться конечной лесопродукцией и считаться деталями. Так, с точки зрения продукции лесопиления шпалы являются пиломатериалами, но используются без последующей механической обработки в качестве опор рельсовых путей на железных дорогах, являясь деталью этих путей. По общепромышленному классификатору продукции (ОКП) шпалы относятся к группе деревянных деталей. Шпалы требуемых по условиям эксплуатации размеров поперечного сечения и длины формируются при распиловке шпальных бревен (шпальника), шероховатость боковых поверхностей не нормируется. Иными словами, шпалы могут быть отнесены и к пиломатериалам (специального назначения), и к пиленым заготовкам, но классифицируются как детали.
Требования к качеству древесины шпал для железных дорог широкой колеи (ГОСТ 78-89) регламентированы перечнем пород древесины, из которых могут изготовляться шпалы (хвойные и береза), влажностью не более 22% и однозначными, без разделения на группы качества или сорта, нормами ограничения пороков. Нормы ограничения учитывают наличие сучков, трещин, зарубов и запилов в местах укладки путевых прокладок, т. е. под рельсами.
Деталями также считаются шпалы для железных дорог узкой колеи (600, 750 и 900 мм), регламентируемые ГОСТ 8993-75, для метрополитена (по ГОСТ 22830-77) и для трамвайных путей (по ГОСТ 28469-90). Влажность древесины этих шпал не нормируется, как и шероховатость боковых поверхностей шпал. Шпалы, предназначенные для узкоколеек, метро и трамвайный путей, могут изготовляться клееными по сечению (с особыми требованиями к их влажности, шероховатости, прочности клеевых соединений и др.).
К деталям отнесены по ОКП и комплекты брусьев для стрелочных переводов железных дорог широкой колеи (по ГОСТ 8816-70) и узкой колеи (по ГОСТ 8992-75). Еще одним видом «пиломатериалы - заготовки - детали» являются мостовые брусья для железных дорог широкой колеи (по ГОСТ 28450-90) с поперечным сечением 200х240 мм и 220х260 мм и длиной 3250 мм, изготовляемые из древесины сосны и лиственницы. Влажность древесины этих брусьев, как и шероховатость их боковых поверхностей, не нормируется. Нормы ограничения пороков в брусьях, как и в шпалах, не учитывают параметры встречаемости и совокупностей пороков и не ограничивают возможные опасные сечения.
Аналогичная ситуация и с классификацией некоторых видов пилопродукции строительного назначения (балки, брусья, прогоны и т. п.), которые также являются заготовками-деталями: качество древесины, из которой они изготавливаются, имеет нормативные ограничения (по породам, влажности, шероховатости, прочности и др.). Особенно это относится к таким стеновым материалам, как бревна и брусья.
Рассмотренные особенности классификации и нормирования качества ряда заготовок-деталей имеют существенное значение для технологий лесопильно-деревообрабатывающих предприятий, у которых должна быть система технологического обеспечения (в формате внутренних документов) каждого вида такой пилопродукции.
Детали
Деталями принято считать части или элементы конкретных изделий, конструкций, сооружений. Детали отличаются соподчиненностью или так называемой телескопичностью понятий. Например, клееный брус является элементом, т. е. деталью стеновой конструкции малоэтажного здания, но и сам брус - конструкция, состоящая из нескольких деталей (слоев, ламелей), соединенных клеевой прослойкой.
Деревянные детали - конечный вид лесопродукции. У каждой детали есть конкретное назначение, поэтому деталь не может быть, в отличие от пиломатериалов и заготовок, продукцией общего назначения. Деревянная деталь может быть определена как штучный вид пилопродукции с определенными параметрами (длиной и поперечным сечением), изготовленный из древесины определенного качества, имеющий определенную степень обработки и защиты боковых поверхностей.
Основным потребителем деталей, включая заготовки-детали и клееные деревянные детали для изготовления конструкций, традиционно является строительная индустрия, где они применяются для возведения зданий и сооружений, а также их ремонта. Устойчивый спрос на деревянные детали сегодня и в перспективе характерен для производства мебели, прежде всего - корпусной. Убывающие объемы использования деревянных деталей отмечаются в вагоно- и судостроении. Возможен рост потребления комплектов деталей для мостостроения, прежде всего - для возведения мостов на автомобильных дорогах.
Общая классификация деталей
Деревянные детали принято подразделять по: функциональному назначению, условиям эксплуатации, породам древесины, монолитности, видам обработки боковых и торцовых поверхностей, видам защиты.
По функциональному назначению детали подразделяют на три группы: воспринимающие эксплуатационные нагрузки, выполняющие ограждающие функции, имеющие эстетическое (декоративное) назначение. В строительстве некоторые детали, как будет изложено ниже, могут иметь вспомогательные функции. В ряде случаев, например, в стеновых брусчатых конструкциях, детали выполняют одновременно несущие, ограждающие и декоративные функции.
По условиям эксплуатации детали подразделяют на эксплуатируемые: внутри отапливаемого здания (А), снаружи здания (Б) и эксплуатируемые одновременно внутри и снаружи здания (АБ), к таким относятся, например, стеновые бревна и брусья.
которых допустимо из древесины мягколиственных пород
По породам древесины детали подразделяют на детали из хвойных пород (Х), мягколиственных пород (МЛ), твердолиственных пород (ТЛ), тропических пород древесины (Т). Перечень деталей, изготовляемых из конкретных пород древесины, включают в состав нормативных документов на конкретные виды деталей или по заявке (заказу) потребителя в качестве составной и обязательной части в договор на поставку деталей. Перечень ряда строительных деталей, изготовление которых допускается (в соответствии с действующими ГОСТами) из древесины мягколиственных пород, приведен в табл. 2.
По монолитности детали подразделяют на цельные (Ц) и составные (С). Составные детали могут быть клееными (Ск), гвоздевыми (Сг), на металлических зубчатых пластинах (Сз).
По виду обработки боковых поверхностей детали подразделяют на пиленые (П), калиброванные (К), фрезерованные (Ф), в том числе - профильные (Фп).
Вид обработки торцовых поверхностей бревен и брусьев установлен ГОСТ 30974-2002 «Соединения угловые деревянных брусчатых и бревенчатых малоэтажных зданий. Классификация, конструкции, размеры».
деталей
По виду защитной обработки детали подразделяют на:
- без защитной обработки (БЗ);
- обработанные биозащитными средствами (ЗБ);
- обработанные средствами огнезащиты (ЗО);
- отделанные (покрытые) прозрачными (ОП) или непрозрачными (ОН) лакокрасочными материалами;
- облицованные защитно-декоративными материалами (шпоном, декоративной пленкой, бумажно-слоистым пластиком и т. п.) - ОБ.
Классификационные признаки основных групп деталей строительного назначения приведены в табл. 3. Определяющими признаками этих деталей являются функциональное назначение и условия эксплуатации.
Особенности нормирования качества деталей
Требования к качеству деревянных деталей определяются их функциональным назначением и условиями эксплуатации, задавая необходимые параметры исходной лесопродукции (от заготовок до хлыстов), используемой для изготовления конкретных деталей, и являются основой для определения их качественных характеристик.
К этим характеристикам относятся: порода древесины, нормы ограничения пороков и дефектов, влажность древесины, параметры обработки поверхностей деталей и способы их защиты.
Порода древесины имеет определяющее значение при производстве деталей несущих конструкций (это, например, ряд деталей строительного назначения и деталей каркасов изделий мебели), а также при производстве декоративных деталей. В первом случае важна прочность древесины, во втором - физические свойства древесины (текстура, цвет, блеск), особенно для деталей с прозрачной отделкой.
Текстура древесины - естественный рисунок на срезах (тангенциальном и радиальном) древесины, образованный годичными слоями и анатомическими элементами строения древесины. Например, узорчатая текстура древесины присуща карельской березе.
У древесины клена из-за неразвившихся в побег (ветку) спящих почек также своеобразная текстура, которая носит название «птичий глаз». Свилеватость древесины капов (наростов) придает высокую декоративность лицевым поверхностям деталей и изделий, например, шкатулок. Текстура древесины, ее цвет и блеск (способность поверхности древесины направленно отражать световые лучи), а также макроструктура древесины (число годичных слоев на 1 см торцевого разреза древесины, содержание поздней древесины в годичных слоях и др.) определяют ценность древесины как декоративного материала.
Основным критерием при выборе является объем сырьевых ресурсов по каждой породе древесины и, в конечном счете, их стоимость.
Нормы ограничения пороков устанавливают исходя из назначения деталей и условий их эксплуатации. Прежде всего учитывается степень влияния каждого порока на прочность и декоративные свойства древесины. Но, как было рассмотрено в предыдущих статьях цикла (см. ЛПИ № 5-7, 2014 год), пороки во всех видах лесопродукции распределяются не по регламентированным нормам их ограничения, а в самых разнообразных сочетаниях и вариантах расположения в единице лесопродукции (включая детали). Учет этой особенности лесопродукции по насыщенности пороками - об этом мы еще поговорим далее - позволяет нормировать ограничение пороков в деталях по меньшему (чем в нынешних нормативных документах) перечню, ограничивать совокупность пороков в опасных сечениях несущих деталей при обеспечении приемлемой достоверности (не ниже 0,95) оценки качества деталей по порокам древесины и снижении трудоемкости контрольных операций.
Виктор КИСЛЫЙ, канд. техн. наук, директор фирмы «МП "ДОМ"»
