Рентгенография и контроль качества клеевых соединений

Необходимость повышения темпов роста производительности труда на мебельных фабриках и предприятиях, выпускающих продукцию для строительства и деревянного домостроения, а также увеличения доли производств, внедряющих технологии глубокой переработки древесины, требует создания новых методов контроля качества сырья, исходных материалов, процессов и готовой продукции на всех участках производства.

Иллюстрации и таблицы см. в PDF-версии статьи

Изготовление клееной продукции — многооперационная технология, самым ответственным процессом которой является непосредственное формирование клеевого соединения. Эта операция требует учета влияния большого числа факторов, представленных на рис. 1.

При выполнении экспериментальных работ установлено, что, помимо традиционных влияющих факторов, прочность склеивания во многом зависит от плотности контактных слоев древесины. Под такой плотностью понимается поверхностная плотность древесины с учетом количества и качества сучков, направления волокон древесины, соотношения площадей ранней и поздней древесины. Её изменение даже в небольшом диапазоне, например 500−520 кг/м³ , способно изменить прочность клеевого соединения на 0,5−0,8 МПа.

Контроль всех представленных на рис. 1 факторов должен быть реализован на соответствующих стадиях технологического процесса, однако достоверную информацию о качестве сформированного клеевого соединения до недавнего времени можно было получить только при использовании ГОСТированных методик, предполагающих разрушение стандартных образцов, выпиливаемых из готовой продукции после склеивания.

Разрушающие методы контроля позволяют с высокой точностью определить прочность и сплошность клеевого соединения, степень проникновения клея в древесину и многие другие параметры, характеризующие качество склеивания. Они широко применяются на предприятиях отрасли, однако у этих методов есть ярко выраженные недостатки:

Установлено, что качество клеевого соединения по длине бруса может существенно различаться, при этом прочность клеевого со¬единения, определенная в соответствии с методиками, например ГОСТом 15613.1-84 «Древесина клееная массивная. Методы определения предела прочности клеевого соединения при скалывании вдоль волокон», может быть выше требуемой, но распространить на все клеевое соединение результат испытаний нельзя, что можно видеть из графика на рис. 2, где по оси абсцисс указано расстояние от торца бруса до места вырезки образцов для испытаний.

Разработанная в Санкт-Петербургской государственной лесотехнической академии методика неразрушающего контроля позволяет проводить дефектоскопию клееных брусков и балок в поточном производстве без разрушения образцов, используя метод рентгенографии. Проведенные исследования позволили обосновать возможность его использования для оценки качества клеевых соединений и сформулировать требования к обработке древесины перед склеиванием, обеспечивающие реализацию этого метода в производственных условиях.

Рентгенография позволяет определить прочность и сплошность клеевых соединений непосредственно в производственном потоке. В результате исследований удалось установить корреляционную связь между изменением толщины рентгеновской тени, под которой в данном случае понимается толщина белой зоны на рентгеновской пленке, соответствующая участку древесины, пропитанной клеем, и реальной прочностью клееных балок из цельной древесины.

На рис. 3 графически представлены возможности метода рентгенографии, позволяющего определить плотность, скрытые пороки строения древесины, размеры и местоположение сучков, а также толщину клеевого соединения, по которой, используя графики для соответствующих толщин бруса (приведенные на рис. 4), можно определить прочность клееного бруса в поточном производстве по всей длине клеевого соединения.

Предлагаемый метод рентгенографии может быть довольно быстро и просто реализован на практике, поскольку рентгенографическое оборудование, применяемое для поиска дефектов в металлических изделиях, встраивается в технологическую цепочку без реконструкции производства. Определение прочности и сплошности клеевых соединений в процессе производства с помощью предлагаемого метода является перспективным направлением развития методов контроля качества и позволяет предотвратить выпуск бракованной продукции на ранних стадиях.

Анатолий ЧУБИНСКИЙ,
д-р техн. наук, профессор,
Александр ТАМБИ,
Санкт-Петербургская государственная лесотехническая академия