Совершенствование методов и средств квазинеразрушающего контроля физико-механических свойств древесины и древесных материалов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.21.05, доктор наук Шарапов Евгений Сергеевич

• Шарапов Евгений Сергеевич
• доктор наук
• 2020

Оглавление диссертации доктор наук Шарапов Евгений Сергеевич

ВВЕДЕНИЕ

1. СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1 Аналитический обзор методов и средств для исследования физико-механических свойств, строения и внутреннего состояния древесины и древесных материалов

1.2 Анализ результатов исследований в области определения физико-механических свойств, строения и внутреннего состояния древесины и древесных материалов методом измерения сопротивления сверлению

1.3 Классификация и анализ факторов, оказывающих воздействие на точность определения физико-механических свойств древесины и древесных материалов методом измерения сопротивления сверлению

1.4 Основные направления практического использования метода определения физико-механических свойств древесины на основе измерения сопротивления сверлению

1.5 Определение размеров внутренних гнилей методом измерения сопротивления сверлению и рациональный ряской круглых лесоматериалов

1.6 Выводы и задачи исследований

2. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДА И СРЕДСТВ КВАЗИНЕРАЗРУШАЮЩЕГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ДРЕВЕСИНЫ И ДРЕВЕСНЫХ МАТЕРИАЛОВ СВЕРЛЕНИЕМ

2.1 Общие положения

2.2 Проблема систематизации и поиска новых методов и средств квазинеразрушающего контроля физико-механических свойств древесины и древесных материалов

2.3 Морфологические исследования методов квазинеразрушающего контроля и средств для определения физико-механических свойств древесины методом измерения сопротивления сверлению

2.4 Выводы

3. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА СВЕРЛЕНИЯ ДРЕВЕСИНЫ ТОНКИМИ БУРОВЫМИ СВЕРЛАМИ

3.1 Общие положения

3.2 Основные конструктивные и геометрические параметры тонких буровых сверл для определения физико-механических свойств древесины методом измерения сопротивления сверлению

3.3 Кинематика процесса сверления древесины тонкими буровыми сверлами

3.4 Математические модели определения усилий резания для режущих кромок тонкого бурового сверла, используемого для определения физико-механических свойств древесины

3.5 Исследование влияния толщины срезаемого слоя и породы древесины на мощность сверления и усилие подачи тонкого бурового сверла

3.6 Выводы

4. КОМПЛЕКСНАЯ МЕТОДИКА ОЦЕНКИ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ДРЕВЕСИНЫ МЕТОДОМ ИЗМЕРЕНИЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ СВЕРЛЕНИЮ

4.1 Общие положения

4.2 Определение стандартной плотности, модуля упругости и предела прочности древесины при статическом изгибе методом измерения сопротивления сверлению

4.3 Многофакторный эксперимент и оптимизация параметров процесса сверления древесины тонкими буровыми сверлами с целью повышения точности определения физико-механических свойств древесины

4.4 Лабораторная установка для исследования физико-механических свойств, строения и внутреннего состояния древесины методом измерения сопротивления сверлению «Яе8181УХ»

4.5 Корреляция рентгенографической плотности и мощности сверления в пределах годичных слоев древесины

4.6 Сравнительный анализ работы мобильных устройств для определения свойств, строения и внутреннего состояния древесины методом измерения сопротивления сверлению

4.7 Выводы

5. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЛИЯНИЯ ОСНОВНЫХ ФАКТОРОВ НА ТОЧНОСТЬ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ДРЕВЕСИНЫ МЕТОДОМ ИЗМЕРЕНИЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ СВЕРЛЕНИЮ

5.1 Определение степени деструкции древесины и древесных материалов дереворазрушающими грибами методом измерения сопротивления сверлению

5.2 Влияние влажности на процесс сверления древесины тонкими буровыми сверлами

5.3 Влияние износа и затупления тонких буровых сверл на определение физико-механических свойств древесины методом измерения сопротивления сверлению

5.4 Методика повышения точности определения физико-механических свойств древесины методом измерения сопротивления сверлению

5.5 Исследование физико-механических свойств и строения древесины методом лазерной резки

5.6 Выводы

6. НОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ РАСКРОЯ НИЗКОКАЧЕСТВЕННЫХ КРУГЛЫХ ЛЕСОМАТЕРИАЛОВ

6.1 Общие положения

6.2 Классификация новых технологий раскроя круглых лесоматериалов, пораженных яровой гнилью

6.3 Прогнозирование полезного выхода пиломатериалов

6.4 Выводы

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ А Результаты взаимосвязи энергосиловых параметров процесса сверления

древесины с подачей на главные режущие кромки тонкого бурового сверла

ПРИЛОЖЕНИЕ Б Результаты многофакторного эксперимента прогнозирования точности определения физико-механических свойств древесины методом измерения сопротивления

сверлению

ПРИЛОЖЕНИЕ В Основные статистические данные профилей рентгенографической

плотности и мощности сверления

ПРИЛОЖЕНИЕ Г Методика комплексного обследования и мониторинга технического состояния деревянных конструкций с использованием метода измерения сопротивления

сверлению

ПРИЛОЖЕНИЕ Д Варианты расчета полезного объемного выхода пиломатериалов

по новым способам раскроя

ПРИЛОЖЕНИЕ Е Патенты на избретения, полезные модели и свидетельства

о государственной регистрации программ для ЭВМ РФ по теме диссертации

ПРИЛОЖЕНИЕ Ж Акты приемки (сдачи-приемки) работ по государственным заданиям Минобрнауки РФ в сфере научной деятельности и контрактам по теме диссертации, акты и

справки о внедрении

ПРИЛОЖЕНИЕ И Подтверждения о присуждении научно-исследовательских грантов по теме диссертации

ВВЕДЕНИЕ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Совершенствование методов и средств квазинеразрушающего контроля физико-механических свойств древесины и древесных материалов»

Актуальность темы исследования

Определение свойств и внутреннего состояния древесины является важной проблемой для многих направлений науки и отраслей производства: выявления внутренних пороков в растущих деревьях и лесоматериалах, оценки прочностных и эксплуатационных характеристик продукции из древесины и древесных материалов, экспертизы деревянных строительных конструкций и др.

Оценка физико-механических свойств и внутреннего состояния древесины и древесных материалов производится на основе прямых или косвенных испытаний, разрушающими или неразрушающими методами, среди которых можно выделить основные: акустические, радиационные, электромагнитные, механические и другие группы методов. Выбор метода исследований свойств и внутреннего состояния древесины и древесных материалов зависит от ряда факторов, касающихся условий проведения измерений, наличия соответствующего мобильного или лабораторного оборудования, квалификации персонала и обозначенных задач исследования. Большинство механических методов определения прочностных свойств основано на частичном разрушении (деформации) материала с потенциальным сохранением эксплуатационных характеристик объекта тестирования, что позволяет выделить их в единую группу квазинеразрушающих методов контроля.

Одним из перспективных методов исследования свойств, строения и внутреннего состояния древесины и древесных материалов является квази-неразрушающий метод, основанный на измерении сопротивления сверлению. Метод базируется на измерении силовых, энергетических или скоростных параметров процесса сверления древесины тонкими буровыми сверлами. Имея ряд преимуществ по сравнению с другими неразрушающими или частично разрушающими методами оценки свойств и внутреннего состояния древесины, метод измерения сопротивления сверлению может быть использован для косвенного определения плотности и прочностных показателей древесины, параметров макростроения и размерно-качественных показателей пороков и исследуемых объектов.

С конца 90-х годов прошлого столетия метод нашел применение в областях древесиноведения, технологии древесины и строительства при анализе годичных

слоев; исследовании развития гнили в растущих деревьях; оперативной диагностике технического состояния строительных конструкций на основе древесины и древесных материалов. Вместе с тем следует также отметить, что результаты исследований по обозначенной тематике, представленные в научной литературе, не имеют общей структуры, их глубина ограничена поверхностными изысканиями, а ряд важнейших задач повышения эффективности применения метода и точности измерений, касающихся теоретических исследований процесса сверления тонкими буровыми сверлами, экспериментальных данных по корреляции с плотностью и прочностными свойствами, изучения влияния влажности древесины и износа режущих кромок инструмента на процесс сверления, определения степени разрушения древесины гнилями, изучены недостаточно полно и не имеют научно обоснованных подходов.

Сверление древесины по своей сути является технологическим процессом, включающим сложное резание и сочетающим в различных степенях продольное, поперечное и торцовое резание древесины. Сопротивление древесины сверлению является результатом влияния прочностных и реологических свойств древесины, а также трения между поверхностями тонкого бурового сверла, стружкой и поверхностью резания.

Таким образом, совершенствование метода определения физико-механических свойств и внутреннего состояния древесины и древесных материалов, основанного на процессе сверления тонкими буровыми сверлами с получением новых знаний в области обработки древесины резанием, распределения свойств древесины в рамках годичных слоев, по радиусу и длине лесоматериалов, а также разработка новых методов контроля, проектирование мобильных устройств для определения физико-механических свойств древесины квазинеразрушающими методами является актуальной задачей.

Научные исследования проводились в рамках выполнения: государственного задания Минобрнауки РФ: №5.8394.2017/БЧ проект «Разработка и исследование современных методик мониторинга свойств конструкционных материалов и технологий производства продукции на их основе»; совместных проектов Минобрнауки РФ и Германской службы академических обменов (DAAD), госзадание №37.13394.2019/13.2 проект «Инспектирование и контроль качества

древесины в деревянных строительных конструкциях методом измерения сопротивления сверлению», госзадание №11.10012.2017/ДААД проект «Повышение точности определения свойств древесины методом измерения сопротивления сверлению», госзадание .№1.9213.2014 проект «Исследование длительной прочности и сопротивления усталости термически модифицированной древесины», госзадание №15113/2011 проект «Разработка конструкции устройства и научных основ исследования свойств древесины сверлением»; выполнения зарубежного гранта Германской службы академических обменов (проект приглашения зарубежных ученых ID57445318); научно-исследовательского гранта по программе Fulbright Scholarship №68140222/2015, проект «Неразрушающее определение свойств древесины и древесных материалов методом измерения сопротивления сверлению»; выполнения НИОКР по программе СТАРТ Фонда содействия инновациям (контракт №12507р/23944), проект «Разработка мобильного устройства для диагностики состояния древесины ResistYX».

Степень научной разработанности темы

Работы по развитию метода и средств измерений, исследованию свойств и внутреннего состояния древесины на основе измерения сопротивления сверлению проводятся в России и за рубежом. Основные работы по разработке конструкций устройств, представленных на рынке, и рекомендаций по проведению исследований выполнены исследователями Rinn F., Mattheck C., Hunger E. и реализованы в продукции компаний IML System GmbH (Вислох, Германия) и Rinntech (Хайдельберг, Германия).

Под руководством проф. Торопова А.С. в ФГБОУ ВО «Поволжский государственный технологический университет» создана лабораторная установка и проведен ряд исследований физико-механических свойств и внутреннего состояния древесины методом измерения сопротивления сверлению.

Основные исследования по тематике работы выполнялись учеными из USDA Forest Products Laboratory (г. Мадисон, США), Karlsruhe Institute of Technology (г. Карлсруэ, Германия), North Carolina State University (г. Роли, США), Goettingen University (г. Геттинген, Германия), Beijing Forestry University (Пекин, КНР), University of Melbourne (г. Мельбурн, Австралия), Северо-Восточного федерального

университета им. М. К. Аммосова (г. Якутск), Поволжского государственного технологического университета (г. Йошкар-Ола).

Анализ годичных колец древесины методом измерения сопротивления сверлению проводился Chantre G., Guller B., Orozco-Aguilar L., Rinn F., Wang S.Y.; экспертиза растущих деревьев - Allison R.B., Dowews G.M., Johnstone D., Mattheck C., Oliveira J.T.S., Wang X., Лавровым М.Ф., Черновым В.Ю.; обследование и мониторинг технического состояния деревянных конструкций - Branco J.M., Brashaw B., Ceraldi С., Frühwald K., Imposa S., Mazzolani F.M., Rinn F., Zhang H.; применение методики измерения сопротивления сверлению в лесоводстве -Charette P., Eckard J.T., Gwaze D., Isik F. и др. В то же время не решен ряд ключевых задач по повышению надежности средств измерений, точности определения физико-механических свойств древесины и эффективности применения метода исследований.

Цель и задачи исследования

Цель работы - совершенствование методов и средств квазинеразрушающего контроля физико-механических свойств древесины и древесных материалов, основанное на повышении точности определения физико-механических свойств и эффективности использования древесины, а также мониторинга технического состояния деревянных конструкций.

В ходе работы решались следующие основные задачи:

1. Морфологические исследования методов и средств для определения физико-механических свойств древесины квазинеразрушающими методами; разработка новых конструкций мобильных устройства для исследования физико-механических свойств и строения древесины методом измерения сопротивления сверлению, обеспечивающих высокую надежность работы и точность измерений.

2. Проведение теоретико-экспериментальных исследований процесса сверления древесины тонкими буровыми сверлами; установление взаимосвязи скоростных и энергосиловых параметров процесса сверления древесины тонкими буровыми сверлами.

3. Проведение комплексных экспериментальных исследований взаимосвязи сопротивления древесины сверлению с физико-механическими свойствами древесины.

4. Определение взаимосвязи степени деструкции древесины дереворазрушающими грибами и сопротивления древесины сверлению тонкими буровыми сверлами.

5. Исследование воздействия влажности древесины и степени затупления режущих кромок тонкого бурового сверла на точность определения физико-механических свойств древесины методом измерения сопротивления сверлению.

6. Апробация метода исследования плотности древесины на основе лазерной резки.

7. Разработка и апробация методики повышения точности определения физико-механических свойств древесины методом измерения сопротивления сверлению.

8. Разработка новых технологий раскроя низкокачественных круглых лесоматериалов с получением однородной по качеству пилопродукции.

Предмет и объект исследования

Предметом исследований выступают квазинеразрушающие методы определения физико-механических свойств и внутреннего состояния древесины в растущих деревьях, лесоматериалах, строительных конструкциях. Объектом исследований являются методы контроля физико-механических свойств, структуры и внутреннего состояния материалов и конструкций.

Теоретико-методологическая основа исследования

Исследования проводились с использованием: положений теории резания древесины; морфологического метода для поиска новых конструкций мобильных устройств для исследования физико-механических свойств и внутреннего состояния древесины, а также новых способов раскроя низкокачественных круглых лесоматериалов; комплексной методики оценки физико-механических свойств и внутреннего состояния древесины на основе процесса сверления тонкими буровыми

и U T-v

сверлами; теории вероятностей и математической статистики. В ходе планирования исследований, сбора и обработки данных были использованы программные комплексы: LabVIEW 13 (National Instruments Corp.), SigmaPlot 14 (Systat Software Inc.), Statistica 10 (Dell Technologies Inc.), Statgraphics Centurion 18 (Statgraphics Technologies, Inc.). Экспериментальные исследования проводились с использованием запатентованных устройств для исследования физико-

механических свойств древесины сверлением (патенты РФ № 95128, 2448811, 2515342, 2515343, 2607064), современного научно-исследовательского оборудования для подготовки и тестирования древесины, в том числе, в лабораториях USDA Forest Products Laboratory (Мадисон, США) и Goettingen University (Геттинген, Германия).

Теоретической базой являются работы отечественных и зарубежных ученых по резанию и сверлению древесины, износу и затуплению дереворежущих инструментов, закономерностям распределения свойств древесины в круглых лесоматериалах и в пределах годичных слоев.

Информационную базу составили результаты исследований процесса сверления древесины, определения физических и прочностных свойств древесины разрушающими и неразрушающими методами контроля, результаты прикладного использования методов оперативной диагностики физико-механических свойств и внутреннего состояния древесины и древесных материалов в растущих деревьях и деревянных строительных конструкциях квазинеразрушающими методами, результаты исследования влияния гнилей на физико-механические свойства древесины, патентная информация по конструкциям устройств и методам определения физико-механических свойств, строения и внутреннего состояния древесины и древесных материалов.

Научная новизна исследования

1. Математическая модель определения результирующих усилия и крутящего момента для процесса сверления древесины тонкими буровыми сверлами, основанная на интегральном определении усилий резания, действующих на режущих кромках тонкого бурового сверла с учетом кинематики процесса.

2. Результаты экспериментальных исследований взаимосвязи скоростных и энергосиловых параметров процесса сверления древесины тонкими буровыми сверлами.

3. Модели определения плотности, модуля упругости и предела прочности древесины при статическом изгибе методом измерения сопротивления сверлению для образцов с варьируемой влажностью при различных скоростях подачи тонкого бурового сверла.

4. Результаты корреляции рентгенографической плотности и мощности сверления тонкими буровыми сверлами в пределах годичных слоев древесины.

5. Экспериментальные модели взаимосвязи потери массы древесины и древесных материалов, вызванной воздействиями грибов белой и бурой гнили, и сопротивления древесины сверлению тонкими буровыми сверлами.

6. Результаты экспериментальных исследований влияния износа и затупления режущих кромок тонкого бурового сверла на точность определения физико-механических свойств и внутреннего состояния древесины методом измерения сопротивления сверлению.

7. Методика повышения точности определения физико-механических свойств и внутреннего состояния древесины методом измерения сопротивления сверлению.

8. Результаты экспериментальных исследований совместного влияния влажности древесины и толщины срезаемого слоя главными режущими кромками тонкого бурового сверла на сопротивление древесины сверлению.

9. Обоснование квазинеразрушающего метода исследования физико-механических свойств и строения древесины на основе лазерной резки.

10. Разработка конструкций мобильных устройств, тонкого бурового сверла и программ для сбора и анализа данных для исследования физико-механических свойств и внутреннего состояния древесины методом измерения сопротивления сверлению.

11. Разработка новых технологий и оборудования для раскроя низкокачественных круглых лесоматериалов.

Научные результаты, выносимые на защиту

1. Новые конструкции мобильных устройств, тонкого бурового сверла и программы для управления данными измерений для исследования физико-механических свойств и внутреннего состояния древесины, обеспечивающие высокую надежность работы и точность измерений.

2. Аллометрические модели взаимосвязи мощности сверления и усилия подачи тонкого бурового сверла с толщиной срезаемого слоя главными режущими кромками сверла.

3. Комплексная методика оценки физико-механических свойств древесины методом измерения сопротивления сверлению, включающая модели взаимосвязи

плотности, модуля упругости и предела прочности древесины при статическом изгибе с сопротивлением древесины сверлению, определение оптимальных параметров процесса сверления древесины тонкими буровыми сверлами и корреляцию рентгенографической плотности и мощности сверления по годичным слоям древесины.

4. Модели взаимосвязи потери массы древесины, пораженной белой (Trametes versicolor) и бурой (Coniophora puteana) гнилями с сопротивлением древесины просверливанию для образцов с нормализованной влажностью и пропитанных водой.

5. Результаты экспериментальных исследований влияния износа и затупления тонких буровых сверл на определение физико-механических свойств древесины методом измерения сопротивления сверлению.

6. Методика повышения точности определения физико-механических свойств и внутреннего состояния древесины методом измерения сопротивления сверлению.

7. Результаты экспериментальных исследований влияния влажности древесины на сопротивление древесины сверлению тонкими буровыми сверлами.

Теоретическая и практическая значимость

Теоретическая значимость представленного исследования заключается в разработанной математической модели определения результирующих усилия и крутящего момента для процесса сверления древесины тонкими буровыми сверлами. Предложены аллометрические регрессионные модели взаимосвязи энергосиловых параметров процесса сверления древесины и толщины срезаемого слоя главными режущими кромками тонкого бурового сверла. Установлено совместное влияние влажности и толщины срезаемого слоя главными режущими кромками тонкого бурового сверла на сопротивление древесины сверлению и подаче.

Практическая значимость полученных научных результатов заключается в разработанных новых мобильных устройствах, режущем инструменте и программах управления данными измерений для исследования физико-механических свойств древесины и древесных материалов; новых способах рационального раскроя низкокачественных круглых лесоматериалов. Практическую ценность представляют: результаты сравнительных испытаний мобильных устройств для квазинеразрушающего контроля физико-механических свойств древесины и

древесных материалов; метод корректировки данных измерений с целью повышения точности определения физико-механических свойств древесины; экспериментальные модели определения плотности, модуля упругости и предела прочности древесины при статическом изгибе с варьируемой влажностью; результаты влияния затупления режущих кромок на точность определения физико-механических свойств древесины методом измерения сопротивления сверлению; экспериментальные модели определения степени разрушения древесины гнилями методом измерения сопротивления сверлению; методика комплексного обследования и мониторинга технического состояния деревянных конструкций с использованием метода измерения сопротивления сверлению.

На практике полученные результаты исследования могут быть использованы в области лесного хозяйства, деревообработки, строительства и приборостроения с целью: изучения хода роста и вариации физико-механических свойств древесины в пределах годичных слоев; анализа внутреннего состояния и обнаружения пороков в растущих деревьях, лесоматериалах и пилопродукции; определения товарности лесосырьевой базы; проведения оперативной диагностики и контроля качества древесины и древесных материалов в деревянных строительных конструкциях; обоснования рациональных схем раскроя низкокачественных круглых лесоматериалов при выпуске однородной пилопродукции.

Апробация результатов исследования

Основные научные положения и результаты исследований докладывались, обсуждались и были одобрены на научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава, докторантов, аспирантов «Исследования. Технологии. Инновации», г. Йошкар-Ола: МарГТУ, ПГТУ (2002-2016 гг., 2018 г.); Международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы развития лесного комплекса», г. Вологда: ВГТУ (2004 г.); V Российском форуме «Российским инновациям - российский капитал» и X Ярмарке бизнес-ангелов и инноваторов, г. Нижний Новгород (2012 г.); Международной научно-практической конференции «Экологобезопасные и ресурсосберегающие технологии обработки древесины», г. Киев, Украина: Национальный университет биоресурсов и природопользования Украины (2013 г.); V Международном симпозиуме РКСД «Строение, свойства и качество древесины - 2014», Москва: МГУЛ (2015 г.);

Международной конференции «The 19th International Nondestructive Testing and Evaluation of Wood Symposium», г. Рио-де-Жанейро, Бразилия: University of Campinas, College of Agricultural Engineering (FEAGRI/UNICAMP), Brazilian Association of Nondestructive Testing and Evaluation (ABENDI) (2015 г.); Международном Фестивале инноваций, знаний и изобретательства «Тесла Фест-2016», г. Нови Сад, Республика Сербия (2016 г.); Всероссийской научно-практической конференции Х Евсеевские чтения «Финно-угорская тематика в российских и зарубежных музеях», г. Йошкар-Ола: ГБУК «Национальный музей Республики Марий Эл им. Т. Е. Евсеева» (2016 г.); Международной конференции «The 20th International Nondestructive Testing and Evaluation of Wood Symposium», г. Мэдисон, США: Forest Products Laboratory (2017 г.); представлении результатов исследований в рамках научной стажировки в Санкт-Петербургском государственном лесотехническом университете имени С.М. Кирова (2018 г.); Международной конференции «The 21st International Nondestructive Testing and Evaluation of Wood Symposium», г. Фрайбург, Германия: Forest Research Institute Baden-Württemberg (FVA) (2019 г.); международной конференции «SHATiS International Conference on Structural Health Assessment of Timber Structures», г. Гимараеш, Португалия: University of Minho (2019 г.).

Личное участие автора

Личное участие автора состоит в выборе темы диссертации, разработке ее основных идей, постановке и решении основных задач. Автор являлся руководителем шести научно-исследовательских проектов в рамках выполнения государственного задания Минобрнауки РФ и зарубежных грантов по тематике диссертации. Планирование и проведение исследований, результаты которых представлены в работе, осуществлены автором лично, в рамках научного руководства или консультирования обучающихся. При непосредственном участии автора разработаны и изготовлены: экспериментальная лабораторная установка и опытные образцы мобильных устройств (приборов) для исследования свойств древесины методом измерения сопротивления сверлению, проведен ряд работ по обоснованию метода определения физико-механических свойств древесины, разработаны новые способы раскроя низкокачественных круглых лесоматериалов.

Автору принадлежат основные идеи и заключения в опубликованных научных статьях в соавторстве.

Публикации

По материалам диссертации опубликовано 63 работы, в том числе 5 статей в ведущих профильных научных журналах, индексируемых в базах данных WoS CC и Scopus, монография, 13 статей в журналах из Перечня ВАК Минобрнауки РФ, 19 публикаций в сборниках материалов международных, всероссийских и региональных конференций, 25 патентов и свидетельств РФ, 5 научно-технических отчетов по НИР.

Соответствие паспорту специальности

Диссертация соответствует паспорту научной специальности 05.21.05 Древесиноведение, технология и оборудование деревопереработки в пунктах:

п 1. Исследование свойств и строения древесины как объектов обработки (технологических воздействий);

п. 2. Разработка теории и методов технологического воздействия на объекты обработки с целью получения высококачественной и экологически чистой продукции;

п. 3. Прогнозирование технического прогресса в технологиях и обоснование системы машин и оборудования для их реализации.

Объем и структура работы

Диссертация общим объемом 340 страниц состоит из введения, шести глав, заключения, списка литературы, включающего 384 наименования, среди них 227 источников на иностранном языке, и приложений. Содержит 48 таблиц и 121 рисунок.

1 СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1 Аналитический обзор методов и средств для исследования основных физико-механических свойств, строения и внутреннего состояния древесины

и древесных материалов

Качество древесины и материалов на ее основе характеризуется рядом взаимосвязанных параметров: описывающих макроструктуру, физическими и механическими свойствами [61, 82, 197, 235]. К числу основных показателей, оказывающих влияние на качество древесины, большинство исследователей [13, 48, 61, 68, 82, 84, 270, 278 и многие др.] относят плотность, влажность и прочностные свойства. Качество в первую очередь связано с промышленным использованием древесины. Для предприятий лесной, деревообрабатывающей и целлюлозно-бумажной промышленности, а также промышленности строительных материалов плотность, деформативность и прочностные свойства древесины тесно взаимосвязаны с эксплуатационными свойствами и стоимостью конечной продукции.

Используемые в России и за рубежом стандартные методики определения плотности, деформативности и прочностных свойств позволили накопить большой объем знаний о древесине различных пород и древесных материалах, изменчивости свойств древесины по радиусу и длине лесоматериалов (растущих деревьев), влиянии пороков на физико-механические свойства, взаимосвязи физико-механических свойств друг с другом, а также с эксплуатационными и технологическими свойствами древесины [7, 9, 13, 31, 45, 48, 61, 71, 82, 197, 235, 270, 337 и многие др.].

С целью уйти от разрушающей сущности стандартных испытаний древесины, повысить мобильность и информативность измерений разрабатываются и исследуются новые прямые и косвенные методы для определения плотности и прочностных свойств древесины и древесных материалов. Расширяется перечень направлений использования данных методов и средств: инспектирование внутреннего состояния и исследование свойств древесины в растущих деревьях,

мониторинг и оперативная диагностика технического состояния деревянных строительных конструкций, дендрохронологические исследования, планирование раскроя круглых лесоматериалов и сортировка пилопродукции [253, 296, 175, 225, 188, 336, 269, 26, 289, 321, 160, 90, 230, 68, 84, 202, 326, 298 и др.].

Основываясь на данных о тесной взаимосвязи плотности с механическими свойствами и параметрами, характеризующими макростроение древесины, Полубояринов В. А. [61] отмечает значимость показателя плотности древесины для различных направлений науки и производства. При этом автор резюмирует о необходимости разработки и совершенствования новых методов определения плотности древесины, позволяющих определять изменение плотности в пределах годичных слоев и увеличить скорость проведения измерений.

Список литературы диссертационного исследования доктор наук Шарапов Евгений Сергеевич, 2020 год

- - а)

п+ш

I о

0,02 0,04 0,06 0,08 0,10 0,12 0,14 П Д ^

I I

л*

• Пропитанные водой

♦ РВ 20С°/95% Р!Н А РВ 20С"/Б5% КН

□ Абс. сухом состоянии

• Пропитанные водой

♦ РВ 20С7Э5% РН л РВ 200*765% ИН

с Абс. сухом состоянии

Ь)

0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 Подача на главные режущие кромки, мм

0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 Подача на главные режущие кромки, мм

Рисунок 5.12 - Корреляция подачи на главные режущие кромки тонкого бурового сверла с сопротивлением древесины сверлению (DR) и подаче (FR) образцов в абсолютно сухом состоянии, с равновесной влажностью (РВ), выдержанных при 20°С/65% ЯН и 20°С/95% ЯН) и пропитанных водой; 1-Ш типовые участки влияния влажности на процесс сверления древесины тонкими буровыми сверлами

Средние значения равновесной влажности кондиционированных образцов и образцов, пропитанных водой, представлены в таблице 5.5. Влажность древесины оказывает значимое влияние на процесс сверления тонкими буровыми сверлами, при этом эффект влажности выражен на трех отдельных участках подач на главные режущие кромки сверла (см. рисунок 5.12).

Для величин подач более 0.15 мм (участок I на рисунке 5.12а) сопротивление сверлению (ВЯ) древесины образцов с низкими значениями влажности выше. Разница между сопротивлением древесины сверлению сухих (в абсолютно сухом состоянии и кондиционированных при 20°С/65% ЯН) и влажных образцов повышается при увеличении величины подачи на главные режущие кромки. С повышением толщин срезаемых слоев главными режущими кромками площадь зоны контакта между стружкой и передней поверхностью резцов (участок аЬ на рисунке 5.10) увеличивается. Силы резания, затрачиваемые на деформацию древесины по передней поверхности, значимо повышаются, а прочностные свойства древесины, которые выше для низких значений влажности [203], имеют при этом доминирующее значение.

Таблица 5.5 - Влажность кондиционированных и пропитанных водой образцов древесины

Кондиционирование/ Среднее Стандартное

модификация отклонение

20°С/65% ЯН 13.3 0.08

20°С/95% ЯН 24.7 0.4

Пропитанные водой 173.6 6.6

При величинах подач на главные режущие кромки 0.09 и 0.15 мм (участок II на рисунке 5.12а) значимое влияние влажности на сопротивление древесины сверлению не установлено. При величинах подач ниже 0.09 мм образцы, пропитанные водой, имели самые высокие значения сопротивления древесины сверлению (участок III на рисунке 5.12a). Данный эффект может быть объяснен повышением сил трения [208, 257], действующих на кромках (участок bc на рисунке 5.10) и задних поверхностях резцов (участок cd на рисунке 5.10), а также боковых поверхностях режущей части тонкого бурового сверла, из-за размягчения древесины и повышения площади ее контакта с инструментом, а также возможным повышением величины упругого восстановления поверхности резания. Свободная влага в пропитанных образцах не оказывала дополнительного влияния на сопротивление древесины сверлению в сравнении с образцами, кондиционированными при 20°С/95% ЯН, при величинах подач на главные режущие кромки выше 0.09 мм (см. рисунок 5.12а).

Результаты измерения сопротивления сверлению, представленные МаНЬеск С. [253], получены при использовании устройства для измерения сопротивления сверлению, осуществляющего замеры при частоте вращения 1000 мин-1 [293] и скоростях подачи 0.20, 0.40 и 0.65 м/мин. Точные скоростные параметры не представлены авторами в работе при анализе влияния влажности на определение свойств древесины, однако для скоростей подачи 0.20 и 0.40 м/мин подача на главные режущие кромки сверла составляла 0.1 и 0.2 мм, при которых влияние влажности на сопротивление сверлению незначимо (см. рисунок 5.12д,Ь). Исследования влияния влажности на мощность сверления, представленные в работе [91], проводились на экспериментальной лабораторной установке при частоте вращения сверла 4100 мин-1 и скорости подачи 0.4 м/мин. Подача на главные режущие кромки составляла 0.055 мм, мощность сверления (сопротивление сверлению) была выше для образцов с высокой влажностью, что также согласуется с представленными расширенными результатами исследований.

Сопротивление подаче древесины образцов в абсолютно сухом состоянии и образцов, кондиционированных при 20°С/65% ЯН, повышается линейно с повышением подачи на главные режущие кромки (см. рисунок 5.12Ь). Влияние влажности на сопротивление древесины подаче для номинальных толщин стружек между 0.1 и 0.2 мм незначимо (участок II на рисунке 5.12Ь). Резкое повышение

сопротивления подаче (FR) зафиксировано у образцов, пропитанных водой, и образцов, кондиционированных при 20°C/95% RH, при величинах подач на главные режущие кромки сверла ниже 0.1 мм (участок III на рисунке 5.126). Низкие значения подачи на режущие кромки являются причиной снижения нормальных составляющих сил резания по передней поверхности главных режущих кромок (Frz на рисунке 5.10). Составляющие силы резания Fez и Fcz, действующие в противоположном к Frz направлении, повышают общее сопротивление подаче. Дополнительными факторами, оказывающими влияние на повышение сопротивления сверлению и подаче, могут быть высокие значения радиуса закругления режущих кромок, отрицательные передние микроуглы резания для участков, прилегающих к режущей кромке, низкие значения угла движения. Предполагается, что при данных условиях сверления древесина старается «переместиться» под режущие кромки (линия bd на рисунке 5.10), что является причиной повышения нормальных составляющих силы резания Fez и Fcz и общего усилия (сопротивления) подачи. Подобные условия возникают при сверлении сверлами с затупленными режущими кромками с отрицательным задним микроуглом резания и повышении сопротивления (усилия) подаче из-за высоких величин нормальных составляющих силы резания по задней поверхности резцов. Последующее затупление и износ режущих кромок тонкого бурового сверла может переместить участки III и II на рисунке 5.12 (справа) в сторону высоких подач на главные режущие кромки.

5.3 Влияние износа и затупления тонких буровых сверл на определение физико-механических свойств древесины методом измерения сопротивления сверлению

Целью исследования являлось изучение процесса износа главных режущих кромок тонкого бурового сверла и установление влияния затупления режущих кромок на сопротивление древесины сверлению и подаче.

Методология исследования. Для изучения влияния затупления тонких буровых сверл на сопротивление древесины сверлению и подаче использовано свежесрубленное бревно березы (Betula alleghaniensis Britton) длиной 2.58 м,

диаметрами в комле 35 см и вершине 29 см (рисунок 5.13). Средняя влажность древесины 55.5 % и средняя стандартная плотность 710 кг/м3 определены на основании выпиливания 6 дисков по длине бревна после опытов просверливания.

Рисунок 5.13 - Измерение сопротивления сверлению на березовых (Betula alleghaniensis Britton) круглых лесоматериалах

Для исследования процесса износа режущих кромок тонкого бурового сверла и определения влияния затупления на сопротивление древесины сверлению и подаче использовались мобильное устройство IML-RESI PD 400 и одно стандартное тонкое буровое сверло (IML System GmbH, Вислох, Германия). Просверливания проводились при фиксированной частоте вращения 2500 мин-1 и скорости подачи 0.508 м/мин (номинальная подача на главные режущие кромки 0.1 мм). Данные скоростные параметры определены в ходе предварительных испытаний с целью непревышения максимальных значений и перегрузки электрических двигателей PD 400 во время экспериментов. Все просверливания осуществлялись в радиальном направлении перпендикулярно направлению волокон с максимальной глубиной, соответствующей диаметру лесоматериала. В процессе сверления велась запись величин сопротивления древесины сверлению (DR) и подаче (FR) через каждые 0.1 мм глубины сверления. Анализировались полученные профили данных в программе PD-Tools PRO (IML System GmbH, Вислох, Германия); определялась средняя величина профиля. Основные конструктивные элементы сверла представлены в 3 главе диссертации.

В качестве параметров, характеризующих микрогеометрию и износ режущих кромок тонкого бурового сверла, использовались параметры, рассмотренные в работе Грубе А. Э. [20]. На рисунке 5.14 представлена главная режущая кромка

тонкого бурового сверла в нормальной плоскости и измеряемые (рассчитываемые) параметры износа и затупления: износ по задней поверхности резца X (цм), износ по передней поверхности резца У\ (цм), радиус закругления режущей кромки р1 (цм), износ по биссектрисе остаточного микроугла заострения Лм (цм), микроугол заострения а\ (град.), передний микроугол резания у\(град.), площадь износа/(цм2). Параметры износа и затупления определялись последовательно для обеих главных режущих кромок тонкого бурового сверла.

Рисунок 5.14 - Измеряемые параметры износа и затупления главных режущих кромок тонкого бурового сверла: износ по задней поверхности резца Х\ (цм), износ по передней поверхности резца У\ (цм), радиус закругления режущей кромки р1 (цм), износ по биссектрисе остаточного микроугла заострения Лм (цм), микроугол заострения а (град.), передний микроугол резания 71 (град.), площадь износа / (цм2)

Установлено, что начальные параметры геометрии режущих частей тонких буровых сверл, а также главных режущих кромок незначительно варьировались между собой. С этой целью определены начальное параметры геометрии (микрогеометрии) для главных режущих кромок используемого сверла: 1) левая кромка: в = 64.5 град., у = -2.35 град., р1 = 13.1 цм, Х1 = 22.2 цм, У = 26.3 цм, Лм = 14.8 цм, / = 173.4 цм2; 2) правая кромка: в = 63.7 град., у = -2.25 град., р1 = 9.3 цм, Х1 = 28.5 цм, У1 = 28.8 цм, Лм = 15.5 цм, /= 212.1 цм2; 3) разница в подаче на главные режущие кромки составляла 45 цм.

Эксперимент проводился в условиях комнатной температуры (около 20 °С). Лесоматериал был условно разделен на 5 участков. Сверление производилось последовательно на четырех из них, а контрольное - только на первом участке. Данная процедура позволяла снизить вероятность влияния вариации свойств древесины в круглом лесоматериале по длине на износ режущей части тонкого бурового сверла, а также осуществлять корректное сравнение контрольных

измерений сопротивления сверлению и подаче. Просверливание проводилось в двух взаимно перпендикулярных плоскостях с расстояниями между соседними просверливаниями 1-1.5 см. Для сравнения результатов измерений было проведено 17 контрольных просверливаний: № 1, 4, 7, 14, 24, 34, 44, 59, 79, 99, 119, 149, 200, 250, 300, 350 и 375.

Рисунок 5.15 - Параметры износа и затупления, измеренные с помощью микрофотографий одной из главных режущих кромок тонкого бурового сверла. Увеличение 100*; сверло после 350 просверливаний (максимальная длина пути контакта с древесиной 4691 м); измерение и калибровка произведены в программном комплексе KOMPAS-3D (АО «Аскон», Санкт-Петербург, РФ)

Параллельно с проведением измерений сопротивления сверлению и подаче параметры износа и затупления главных режущих кромок тонкого бурового сверла контролировались: измерялись 11 раз для нового сверла, а также после просверливаний № 7, 24, 44, 99, 149, 200, 250, 300, 350 и 375. Микрофотографии режущей части тонкого бурового сверла сделаны на световом микроскопе Olympus BX 41 (Olympus Corporation, Токио, Япония) в трех положениях: 1) микрофотография плоской режущей части для определения ее диаметра (с увеличением 40*); 2) микрофотография боковой части сверла после поворота его на 90° для определения параметров износа и затупления первой (левой) главной режущей кромки (с увеличением 100*, 400* и 600*); 3) микрофотография симметричной боковой части сверла после поворота на 180° для определения

\j / ч_* \ \j sj

параметров износа и затупления второй (правой) главной режущей кромки (с увеличением 100*, 400* и 600*). Микрофотографии загружались и обрабатывались (рисунок 4.19) в программе KOMPAS-3D (АО «Аскон», Санкт-Петербург, РФ) с использованием микрофотографии окулярмикрометра.

Из-за изменения диаметра используемого круглого лесоматериала глубина сверления каждого участка была различной. С целью исследования износа и затупления буровых сверл предложен параметр длины пути контакта главных режущих кромок как индикатор, включающий глубину сверления, а также частоту вращения и скорость подачи тонкого бурового сверла. Максимальная длина пути контакта для точек на главных режущих кромках с максимальным удалением от оси вращении сверла может быть определена по следующему выражению [6, 45]:

_ Ь • п-п •Б

ЬмЛХ _ 1000 • ^ • (5-3)

где Бмлх - максимальная длина пути контакта, мм; Б - диаметр сверления (ширина плоской режущей части тонкого бурового сверла), мм; Ь - глубина сверления, мм.

Результаты исследования. Увеличивающаяся максимальная длина пути контакта после каждого просверливания древесины определялась на основании глубины сверления по выражению (5.3) и использовалась как индикатор оценки степени износа (срока эксплуатации) тонкого бурового сверла при анализе данных. На рисунке 5.16 представлены теоретические данные взаимосвязи максимальной длины пути контакта со скоростными параметрами процесса сверления - частота вращения сверла 1500, 2000, 2500, 3500 и 5000 мин-1, скорость подачи 0.25, 0.5, 1, 1.75, 2 м/мин. Низкие скорости подачи и высокие частоты вращения являются результатом высоких длин контакта режущих кромок тонкого бурового сверла с древесиной. Выражение (5.3) и рисунок 5.16 могут быть использованы для преобразования изменяемых скоростных параметров процесса сверления и глубин сверления древесины в параметр длины пути контакта как индикатора параметров износа и затупления режущих кромок тонких буровых сверл.

На рисунке 5.17 представлены результаты изменений параметров износа и затупления главных режущих кромок тонкого бурового сверла в зависимости от увеличения длины пути контакта. Большинство измеряемых параметров повышались при увеличении длины пути контакта. Исключением являлся радиус закругления главных режущих кромок, который оставался относительно постоянным для обеих главных режущих кромок на протяжении 5011 м максимальной длины пути контакта. Радиус закругления повышался на начальном этапе просверливаний, а с последующим формированием отрицательного заднего

микроугла резания не оказывал значимого влияния на процесс износа. Аналогичные выводы сделаны для других условий резания в работах [28, 255].

Рисунок 5.16 - Теоретическая зависимость максимальной длины пути контакта для главных режущих кромок от частоты вращения и скорости подачи тонкого бурового сверла для глубины сверления 250 мм

Установлен схожий износ на кромке и задних поверхностях. Однако износ по передним поверхностям отличается значительно (рисунок 5.17). Причиной данного эффекта может быть изначальная разница в геометрии режущих кромок нового сверла, когда подача на одну из главных режущих кромок превышает подачу на другую.

Рисунок 5.17 - Взаимосвязь параметров износа и затупления главных режущих кромок тонкого бурового сверла и максимальной длины пути контакта (БеШа alleghaniensis, средняя влажность 55.5 %, р 12=710 кг/м3). ПК, ЛК - правая и левая главные режущие кромки тонкого бурового сверла соответственно

Наиболее значительный износ (потеря металла) происходит по кромке и задней поверхности главных режущих кромок тонкого бурового сверла (см. рисунок 5.15). Износ по передней поверхности является небольшой частью общей площади износа (см. рисунок 5.15). Результаты исследований незначительного износа по передней поверхности режущих кромок в сравнении с общим износом (незначительное влияние толщины стружки на общий износ кромок) являются дополнительным основанием использования длины пути контакта как параметра, характеризующего общий износ и прогнозирующего срок службы тонких буровых сверл.

Разница в геометрии между главными режущими кромками тонкого бурового сверла может оказывать значимое влияние на распределение усилий резания по кромкам, при этом несимметричные геометрия и силы резания по кромкам могут создавать дополнительный крутящий момент, который будет являться причиной изменения линейного пути проникновения сверла (рисунок 5.18) и снижения точности определения физико-механических свойств древесины. Последующий износ режущих кромок сверла может усилить этот негативный эффект.

Рисунок 5.18 - Одно из отверстий в древесине, сделанное в ходе исследований

Формирование отрицательного заднего микроугла резания оптически установлено на максимальной длине пути контакта 590 м (глубина сверления 12.7 м при скорости подачи 0.508 м/мин и частоте вращения 2500 мин-1). Задний микроугол резания для левой и правой главных режущих кромок составлял -16.75° и -14.23° соответственно при достижении длины пути контакта 5011 м.

Диаметр режущей части тонкого бурового сверла измерялся оптически и с помощью штангенциркуля. Из-за износа боковых поверхностей режущей части тонкого бурового сверла уменьшение диаметра в ходе экспериментов при измерении с помощью штангенциркуля составило 3.7 %, в то время как оптическое измерение диаметра показано его уменьшение на 6 %. Интенсивный износ боковых

поверхностей происходил в непосредственной близости к главным режущим кромкам, что невозможно измерить с помощью штангенциркуля.

Экспериментальные данные площади износа (максимальной) для обеих главных режущих кромок, среднее сопротивление древесины сверлению (DR) и подаче (FR) представлены на рисунке 5.19. Пунктирные линии являются регрессионными моделями, описывающими взаимосвязи сопротивления сверлению (DR) и подаче (FR) и площади износа с максимальной длиной пути контакта. Регрессионные модели (таблица 5.6) получены с использованием программы SigmaPlot 12.5 (Systat Software Inc., Сан Хосе, США). В общем, характер износа левой и правой режущей кромки схож, площадь износа увеличивается по экспоненциальной зависимости при повышении максимальной длины пути контакта. Разница в изменении площади износа (см. рисунок 5.19) является причиной различия в износе по передней поверхности главных режущих кромок, как показано на рисунке 5.17.

18000

■ Сопрот. сверлению, % о Сопрот. подаче, н Д Площадь износа ПК (цмЧ О Площадь износа, ЛК (цм2)

1000 2000 3000 4000 5000

Максимальная длина пути контакта, м

о О

Рисунок 5.19 - Результаты экспериментальных исследований и модели взаимосвязи сопротивления древесины сверлению, подаче и площади износа главных режущих кромок от максимальной длины пути контакта с древесиной. ПК, ЛК - правая и левая главные режущие кромки тонкого бурового сверла соответственно

Установлено, что усилие подачи является надежным индикатором состояния режущих кромок тонкого бурового сверла. При достижении 5011 м максимальной длины пути контакта при 375 просверливаниях среднее усилие подачи увеличилось на 178 % по сравнению с новым сверлом. Чувствительность усилия подачи к состоянию режущих кромок тонкого бурового сверла проиллюстрирована на рисунке 5.20а,Ь.

Таблица 5.6 - Регрессионные модели взаимосвязи площади износа главных режущих кромок тонкого бурового сверла, усилия подачи и сопротивления сверлению с максимальной длиной пути контакта

Параметр _Дх) Модель R2 SEE F-стат. P-знач.

Площадь износа ЛК (мм2) 180.76+0.358 х+0.0004 х2 0.99 134.78 5773 <0.0001

Площадь износа ПК (мм2) 551.88+0.0016 х2-1.6857Е-007 х3 0.99 340.9 1004.6 <0.0001

Усилие подачи (Н) 13.19+6.1001E-007 х2 0.97 1.138 277.6 <0.0001

Сопрот. сверлению (%) 31.96-0.0021 X+4.4458E-007 х2 0.5 1.0299 7.0129 <0.0078

Примечание. Параметр х - максимальная длина пути контакта (0-5011 м); R2 - коэффициент детерминации; SEE - стандартная ошибка аппроксимации; F-стат. - критерий Фишера; P-знач. - р-уровень значимости. Незначимые коэффициенты исключены из регрессионных моделей.

На рисунке 5.20а представлены профили сопротивления древесины сверлению и подаче при использовании нового тонкого бурового сверла, на рисунке 5.206 -затупленного сверла после 375 просверливаний (5011 м - максимальная длина пути контакта). Основной причиной повышения усилия подачи является формирование отрицательного заднего микроугла резания и увеличение нормальных составляющих сил резания по кромке и задней поверхности главных режущих кромок.

Сопротивление древесины сверлению (см. рисунок 5.19), наоборот, незначительно изменялось в ходе опытов. В первой половине тестов при достижении максимальной длины пути контакта 2500 м сопротивление сверлению незначительно уменьшилось, а впоследствии незначительно увеличилось. Разница между сопротивлением древесины сверлению с использованием нового сверла и затупленного составила 1.9 % (максимальная разница 16.6 % отмечена для длины пути контакта 2712 м.

(Ь) Глубина сверления, см

Рисунок 5.20 - Профили сопротивления древесины сверлению (светлый цвет) и подаче (темный цвет) по диаметру лесоматериала, полученные в программе PD-Tools PRO. Измерения проведены в 20 мм друг от друга с использованием нового (а) и затупленного (b) тонкого бурового сверла c максимальной длиной пути контакта для главных режущих кромок 5011 м

Результаты исследований в целом согласовывались с результатами работ [256, 258], в которых отмечалась большая чувствительность нормальной составляющей силы резания (усилие подачи при сверлении) из-за затупления резцов по сравнению с касательной составляющей (для элементарного резания).

Т^Т * а) I Задняя поверхность Режущая кромка'

Рисунок 5.21 - Микрофотографии режущих частей тонких буровых сверл (растровый электронный микроскоп (РЭМ), увеличение 100*): а - новое тонкое буровое сверло; Ь -тонкое буровое сверло с максимальной длиной пути контакта 5011 м

На рисунке 5.21 представлены микрофотографии режущих частей тонких буровых сверл, полученных с помощью растрового электронного микроскопа. Отмечается неравномерный износ главных режущих кромок, вызванный разницей в скоростях резания, длинах путей контакта, кинематических углах и возможной неравномерной температурой в процессе сверления для точек, расположенных на главных режущих кромках на различном удалении от оси вращения сверла.

Боковые режущие части тонкого бурового сверла имеют отрицательные передние и задние углы резания (1 на рисунке 5.21а), увеличивающие крутящий момент из-за дополнительного трения о стружку и стенки отверстия. Износ боковых поверхностей (рисунок 5.21 Ь) снижает общее сопротивление сверлению и вызывает противоположный затуплению эффект, выражающийся в некотором снижении величины сопротивления сверлению (рисунок 5.19). В последующем увеличение затупления режущих кромок сказывается на повышении сопротивления сверлению. Прогнозируется последующее увеличение сопротивления сверлению при повышении максимальной длины пути контакта выше 5011 м.

С точки зрения практического применения крайне желательно, чтобы характеристики износа и срока службы тонких буровых сверл можно было прогнозировать для разных пород древесины. Okai Я. и др. [274] изучали износ

инструмента для пород древесины Strombosia glaucescens, Cryptomeria japonica и Elais guineensis. При максимальной длине пути контакта 1100 м уменьшение режущей кромки на поверхности резца для Strombosia glaucescens был более чем в 2 раза выше, чем для Cryptomeria japonica, что эквивалентно разнице в удельном весе и прочностных характеристиках между двумя породами. В случае Elais guineensis, хотя она имеет меньший удельный вес и механические свойства, установлено, что данная порода является причиной максимального износа инструмента из-за более высокого содержания кремния. Близкие результаты по содержанию кремния в масличной пальме и его влиянию на износ представлены в работе [186].

Konishi C. [236] исследовал взаимосвязь между касательной и нормальной составляющими силы резания и износом резцов для восьми различных пород древесины (японская белая береза, японский бук, японский вяз, японская липа, японская лиственница и др.). Он установил, что касательные и нормальные составляющие силы резания увеличивались с параметром износа пропорционально. Однако на износ значимое влияние оказывала порода древесины.

Ивановский Е. Г. [31] представил результаты исследования элементарного резания 15 пород древесины для трех основных направлений резания относительно направления волокон. Он отмечает лишь общую взаимосвязь плотности и прочностных характеристик с удельной работой резания и вместе с тем индивидуальность сопротивления каждой породы резанию. На основе результатов исследований процесса резания древесины [31, 234] предполагается положительная корреляция между интенсивностью износа и удельной работой на резание. Дополнительный эффект на износ инструмента может оказывать влажность древесины [229, 288, 320].

5.4 Методика повышения точности определения свойств древесины методом измерения сопротивления сверлению

Для исследования влияния трения хвостовика сверла на точность определения физико-механических свойств и внутреннего состояния древесины использовались два свежесрубленных бревна березы (Betula alleghaniensis Britton):

- бездефектное бревно: длина 2.58 м; диаметры в комле 35 см, в вершине 29 см; средняя влажность древесины 55.5 %; средняя стандартная плотность 710 кг/м3;

- бревно, пораженное ядровой гнилью: длина 2.53 м; диаметры в торце 32 см, в вершине 30 см; средняя влажность древесины 39.8 %; средняя стандартная плотность 589 кг/м3.

Применялись мобильное устройство PD 400 и два стандартных тонких буровых сверла (IML System GmbH, Вислох, Германия). Эксперимент состоял из двух частей. Первоначально было проведено 195 просверливаний бездефектного бревна одним тонким буровым сверлом на глубину диаметра лесоматериала с фиксированными частотой вращения 2500 мин-1 и скоростью подачи 0.508 м/мин (номинальная подача на главные режущие кромки 0.1 мм). Вторая часть эксперимента включала девять просверливаний лесоматериала, пораженного гнилью (рисунок 5.22) с фиксированными частотой вращения 2500 мин-1 и скоростью подачи 0.99 м/мин (номинальная подача на главные режущие кромки 0.2 мм). Ядровая гниль по длине лесоматериала распределялась неоднородо. Первое просверливание произведено на расстоянии 12.7 см от вершины пораженного гнилью лесоматериала, последующее (№ 2) - на расстоянии 5.1 см, оставшиеся семь - на расстоянии 30.5 см друг от друга, согласно схеме, представленной на рисунке 5.22.

Рисунок 5.22 - Схема испытаний круглого лесоматериала березы (Betula alleghaniensis Britton), пораженного ядровой гнилью. Стрелками обозначены участки просверливаний с последующим выпиливанием 9 дисков для корреляции сопротивления сверлению с твердостью и плотностью древесины; серым выделены три диска для определения влажности древесины по длине лесоматериала

После измерения сопротивления сверлению бревно березы, пораженное ядровой гнилью, раскряжевано на диски толщиной 5.1 см в зоне просверливаний. Из центральной части каждого диска в направлении сверления выпилен брусок шириной 5.1 см. Все бруски кондиционированы при 20°C/65% RH до достижения постоянной массы.

На каждом бруске по направлению сверления проведена серия измерений твердости по Янка согласно стандарту [349]. Твердость измерялась на торцовой поверхности брусков с шагом измерений 2 см. Измерения твердости осуществлялись на универсальной испытательной машине Instron 5566 (Instron Corporation, Норвуд, MA, США) с датчиком усилий 10 кН и скоростью нагружения 5.08 мм/мин. На каждом бруске произведено 13 измерений твердости. После измерений твердости бруски были разделены на прямоугольные образцы толщиной 1.8 см для измерения плотности стереометрическим методом [350]. Средняя влажность древесины круглого лесоматериала, пораженного гнилью, определялась с помощью дополнительных 3-х дисков, выпиленных согласно рисунку 5.22 [351]. Аналогичная процедура была проведена для бездефектного круглого лесоматериала.

Для корреляции сопротивления древесины сверлению и подачи с ее плотностью использовались средние значения данных для прямоугольных образцов, а с твердостью - средние значения сопротивления сверлению в области деформации древесины металлической сферой (см. рисунок 5.26). Данные сопротивления подачи, измеренные устройством PD 400, были преобразованы согласно выражению (3.30).

Результаты исследований. На рисунке 5.23 показан участок (глубина сверления выше 280 мм) типового профиля сопротивления сверлению после выхода сверла из круглого лесоматериала березы. В ходе исследований установлено, что при выходе режущей части тонкого бурового сверла из лесоматериала сопротивление сверлению снижалось до некоторой, относительно постоянной величины - остаточного сопротивления сверлению. Ввиду того что большая часть стружки остается в отверстии при сверлении, происходит трение хвостовика тонкого бурового сверла о стружку и стенки отверстия. Величина остаточного сопротивления сверлению (трения хвостовика сверла) теоретически может зависеть от породы, плотности, влажности древесины, размеров стружки, частоты вращения и скорости подачи тонкого бурового сверла.

Сопротивление древесины подаче (рисунок 5.23) при выходе режущей части тонкого бурового сверла снижается практически до нуля и в ходе испытаний круглых лесоматериалов; остаточное сопротивление подаче находится в диапазоне 0-3 % и изменяется синусоидально. Колебания остаточного сопротивления подаче (рисунок 5.23) связаны с конструктивными особенностями механизмов подачи

мобильного устройства PD 400, в частности, с применением винтовых передач для осуществления надвигания сверла.

Рисунок 5.23 - Типовые профили (конечная часть) сопротивления сверлению и подаче тестируемых круглых лесоматериалов: 1 - участок древесины; 2 - участок коры; 3 - отсутствие сверления

Рисунок 5.24 - Корреляция глубины сверления и величины остаточного сопротивления сверлению, вызванного трением хвостовика сверла в отверстии

В таблице 5.7 представлены статистические данные остаточного сопротивления сверлению и подаче бездефектного (195 измерений) и пораженного гнилью лесоматериалов березы. Результаты исследований подтверждают зависимость остаточного сопротивления сверлению от плотности древесины и глубины сверления. Коэффициент вариации для нормализованного (в соответствии с реальной глубиной сверления) остаточного сопротивления сверлению (COVN) ниже коэффициента вариации для оригинальных значений (COV). На рисунке 5.24 представлена корреляция остаточного сопротивления сверлению (трения хвостовика сверла) и глубины сверления.

Таблица 5.7 - Средние значения (ср.) и коэффициенты вариации (COV, %) остаточного сопротивления сверлению и подаче для бездефектного и пораженного гнилью лесоматериала березы (COVN - коэффициент вариации для нормализованного остаточного сопротивления сверлению, определенного с учетом глубины сверления)

Лесоматериал Остаточное сопротивление сверлению (%, трение хвостовика) Остаточное сопротивление подаче (%) Плотность

ср. COV COVN ср. COV COVN ср. COV

Пораженный гнилью Бездефектный 16.8 19.17 22.17 17.47 20 14.89 1.65 2.43 90.89 89.1 50.49 50.07 589 14.95 710 5.6

Рисунок 5.25 - Сравнение профилей сопротивления сверлению бездефектного и пораженного ядровой гнилью круглого лесоматериала березы. Маркерами обозначены распределения твердости по Янка и стандартной плотности древесины по направлению сверления пораженного гнилью лесоматериала

Регрессионная модель показывает повышение трения хвостовика сверла на 1,5 % на каждые 10 мм увеличения глубины сверления. Nutto L. и Biechele T. [273] исследовали трение хвостовика тонкого бурового сверла при сверлении нескольких тропических пород древесины, при котором остаточное сопротивление сверлению варьировалось от 5 % для сосны (Araucaria angustifolia) при глубине сверления 30 см до 65 % для Pau Ferro (Caesalpinia ferrea) при глубине сверления 32 см. Среди тестируемых пород Arueira (Lithraea molleoides) имеет плотность древесины 725 кг/м3, что близко к плотности березы. Согласно регрессионной модели прогнозирования трения хвостовика сверла, остаточное сопротивление древесины Lithraea molleoides сверлению составляет 19,7 %, что близко к 18 %, представленным в работе [273]. Полагаем, что модель, представленная на рисунке 5.24, может быть использована для определения остаточного сопротивления сверлению (трения хвостовика сверла) при исследовании физико-механических свойств древесины и внутреннего состояния пород, близких по плотности к березе.

Сравнение результатов просверливания бездефектного и пораженного ядровой гнилью круглого лесоматериала (рисунок 5.25) позволяет отметить значительное снижение (колебание) величины сопротивления сверлению в зоне сверления древесины, пораженной гнилью. Участок древесины, пораженной гнилью, с низкими значениями сопротивления сверлению коррелирует с низкими значениями плотности и твердости древесины (рисунок 5.25).

О 50 100 150 200 250 300

Диаметр лесоматериала, мм

— 1 - оригинальные данные (%) —2 - йР? без трения хвостовика

—3 - РР?, оригинальные данные (%) —4 - Прогнозирование трения хвостовика

Рисунок 5.26 - Радиальная поверхность образца из диска круглого лесоматериала, пораженного гнилью, и профили его сопротивления сверлению: 1 - оригинальный профиль сопротивления сверлению; 2 - скорректированный профиль сопротивления сверлению; 3 -профиль сопротивления подаче; 4 - прогнозирование увеличения трения хвостовика тонкого бурового сверла

Для более точного определения физико-механических свойств древесины методом измерения сопротивления сверлению предлагается метод корректировки оригинальных данных на основе прогнозирования повышения трения хвостовика сверла с увеличением глубины сверления (рисунок 5.26). Оригинальные данные сопротивления древесины сверлению или мощности сверления (позиция 1 на рисунке 5.26) могут быть уменьшены на величину сопротивления сверлению, соответствующего трению хвостовика сверла, которые прогнозируются на основе линейной модели, например, для каждого индивидуального просверливания (позиция 4 на рисунке 5.26). Получаемые при этом откорректированные значения сопротивления сверлению (позиция 2 на рисунке 5.26), исключая компонент трения хвостовика сверла, основываются на процессе сверления и позволяют с большей точностью прогнозировать физико-механические свойства древесины.

На рисунке 5.27 представлены оригинальные данные 8 просверливаний по длине круглого лесоматериала (см. схему на рисунке 5.22), пораженного ядровой гнилью. Данные профилей просверливаний интерполированы по длине лесоматериала квадратичными сплайнами в программной среде Statistica 10. На рисунке 5.27а представлены оригинальные данные, на рисунке 5.27Ь -скорректированные после удаления составляющей трения хвостовика сверла данные. Скорректированные данные позволяют более точно оценить физико-

механические свойства и внутреннее состояние древесины. Зоны, пораженные гнилью и имеющие низкие значения сопротивления сверлению (красный цвет), а также зоны, не пораженные гнилью (зеленый цвет), после корректировки данных соответствуют реальному распределению свойств древесины в круглом лесоматериале.

Рисунок 5.27 - ЗБ-поверхность и 2В-контурный график сопротивления сверлению для круглого лесоматериала березы, пораженной ядровой гнилью: а - оригинальные данные; Ь - скорректированные данные

Рисунок 5.28 - Корреляция стандартной плотности и твердости по Янка бездефектных (7) и пораженных гнилью образцов (2) березы

Рисунок 5.29 - Оригинальные данные корреляции сопротивления сверлению с твердостью по Янка и стандартной плотностью бездефектных и пораженных гнилью образцов березы

Данные утверждения подтверждаются моделями взаимосвязи сопротивления сверлению с плотностью и твердостью древесины (5.29, 5.30). На рисунке 5.29 представлены оригинальные данные корреляции сопротивления сверлению с твердостью по Янка и стандартной плотностью бездефектных и пораженных гнилью образцов березы, на рисунке 5.30 - аналогичные корреляции для скорректированных данных сопротивления сверлению и оригинальных для сопротивления подачи.

Рисунок 5.30 - Корреляция скорректированных данных сопротивления древесины сверлению с твердостью по Янка и стандартной плотностью для бездефектных и пораженных гнилью образцов березы

Коэффициент детерминации моделей определения стандартной плотности на основе данных сопротивления сверлению после корректировки данных повысился с 0.59 до 0.81, для определения твердости по Янка - с 0.5 до 0.73. В обратном случае наблюдается более тесная взаимосвязь сопротивления древесины подаче с ее плотностью и твердостью: Я2 = 0.61 для плотности и R2 = 0.56 для твердости (см. рисунок 5.30).

5.5 Исследование физико-механических свойств и строения древесины

методом лазерной резки

Предварительные исследования применения лазерной резки для определения вариации физико-механических свойств древесины в пределах годичных слоев проводились с целью апробации квазинеразрушающего метода контроля, а также

сравнительного анализа данных, полученных различными методами, в частности методом измерения сопротивления древесины сверлению.

Методология исследований. Экспериментальные исследования выполнялись с помощью промышленной установки для резки и гравировки материалов лазером с ЧПУ Rabbit HX-6090SE (Jinan King Rabbit Technology Development Co., LTD., Китай). Станок оснащен углекислотной лазерной трубкой с максимальной мощностью 60 Вт. Лазерная трубка генерирует лазерный луч, который фокусируется с помощью линзы и направляется через систему зеркал на поверхность древесины. Мощность лазерного луча устанавливается оператором. При недостаточной мощности для прорезания материала на всю толщину производится обработка поверхности материала («лазерная гравировка» [19]).

Образцы древесины сосны (Pinus sylvestris L.) и бука (Fagus sylvatica L.) размерами 50x50x20 мм при нормализованной влажности (рсосна = 453.5 кг/м3, рбук = 670.2 кг/м3) подвергались воздействию лазера с шагом обработки 0.035 мм и скоростью резки 0.4 м/с. Лазерная резка осуществлялась по торцевой поверхности образцов на площади 3 (тангенциальное направление) x40 (радиальное направление) миллиметров. Мощность лазера варьировалась ступенчато: 20, 40, 60 и 80 % от максимальной мощности установки (60 Вт).

Для получения микрофотографий, сканирования поверхности лазерной обработки и выборки профиля глубин (высот) удаления древесины применялся лазерный микроскоп Keyence VKX-100 (Keyence Corporation, Осака, Япония).

С целью измерения сопротивления древесины сверлению использовались устройство IML-RESI PD-400 и новое стандартное тонкое буровое сверло (IML System GmbH, Вислох, Германия). Просверливание образцов производилось в радиальном направлении перпендикулярно волокнам при частоте вращения тонкого бурового сверла 2500 мин-1 и скорости подачи 1.5 м/мин. На основании результатов калибровки устройства PD-400 данные сопротивления древесины сверлению были преобразованы в мощность сверления (см. выражение (3.30)). Для анализа величин глубины удаления древесины лазером и сопротивления древесины просверливанию (DR, %) использовался образец сосны, обработанный лазером при 60 % мощности промышленной установки.

Профиль рентгенографической плотности образцов определялся на лабораторной установке DA-X (см. раздел 4.4). Использование радиальных образцов и их просвечивание поперек волокон позволило наиболее точного определить вариацию плотности в ранней и поздней древесине годичных слоев.

Результаты исследований. В процессе лазерной резки происходит удаление древесины в зоне ее контакта с лучом. С увеличением мощности лазера повышается глубина удаления древесины с поверхности образцов. Участки древесины годичных слоев разрушаются неоднородно, при этом наибольшая глубина удаления древесины наблюдается в ранней древесине годичных слоев, характеризующихся низкой величиной плотности по сравнению с поздней древесиной (рисунок 5.31). При равной мощности лазерной резки интенсивнее разрушается древесина образцов сосны по сравнению с образцами бука ввиду разности в плотности древесины. Шаг хода лазера оказывает влияние на поверхность обработки и является причиной образования продольных неровностей профиля, фиксируемых с помощью микроскопа.

Рисунок 5.31 - Микрофотографии участков лазерной обработки (резки) древесины бука (слева) и сосны (справа) углекислотным лазером (цифровой оптический микроскоп Кеуепсе УБХ-ЛООТ)

На рисунке 5.32 представлены трехмерная модель обработанной лазером (мощность 60 %) поверхности древесины сосны и профиль глубины удаления древесины (лазерной резки), полученный в результате сечения трехмерной поверхности плоскостью. Сканировалась поверхность образца шириной 1 мм на всю длину резки с заходом на необработанные части. После преобразования данных сканирования с целью подавления шумов измерения полученная поверхность рассекалась плоскостью с помощью программного комплекса микроскопа с

получением профиля данных удаления древесины лазером с шагом 5.5 10-6 мм и точностью высот 10-7 мм (рисунок 5.32).

6001. 9

0 0110 0.000 10000.000 20000.000 30000.000 41610.523

Рисунок 5.32 - Трехмерная модель поверхности после лазерной обработки сосны шириной 1 мм (вверху), полученная путем лазерного сканирования на Кеуепсе 'УКХ-100; профиль глубин удаления древесины (профиль высот неровностей) лазером (внизу)

Профиль глубин удаления древесины представлял колебания высот в диапазоне 1-5 мм от уровня необработанной поверхности и варьировался в зависимости от положения точки профиля относительно участка годичного слоя. Минимальные глубины удаления (максимальные высоты профиля на рисунке 5.32) соответствовали участкам поздней древесины, максимальные - ранней древесины.

Использование микроскопа Кеуепсе VKX-100 и установленных параметров позволило повысить точность сканирования поверхности обработки, автоматизировать процесс обработки и вывода данных. Однако процесс измерений занимал длительное время (порядка 50 мин.), а используемые параметры площади лазерной обработки вносили ошибки при «сшивании» областей сканирования с необходимостью повторных измерений. Поэтому, рекомендуется применение режимов или устройств сканирования, обеспечивающих повышенную скорость измерений неровностей профиля обработки.

Сопоставление профилей глубины лазерной резки образца сосны и мощности сверления тонким буровым сверлом представлено на рисунке 5.33. Обнаруживается общая высокая степень сходимости профилей данных глубины удаления древесины лазером и сопротивления древесины сверлению с общей зависимостью от участка обработки в пределах годичных слоев древесины. Более узкие годичные слои характеризуются пониженной амплитудой мощности сверления (данные мощности

сверления, соответствующие годичным слоям II и V, представлены на рисунке 5.33. При этом данные по глубине удаления древесины лазером на аналогичных участках (участки годичных слоев с высокой плотностью) отличаются от минимальных глубин резания для других участков годичных слоев незначительно (см. рисунок 5.33). Данное обстоятельство связано с геометрическими параметрами тонкого бурового сверла и процессом сверления древесины, при котором режущие кромки инструмента находятся в различных участках в пределах годичных слоев древесины, и при просверливании узких слоев мощность сверления усредняется. Этот же эффект оказывает влияние и на форму профилей данных мощности сверления тонкими буровыми сверлами, сглаживая резкое снижение данных на границе ранней и поздней древесины, которое характерно для профилей глубины лазерной резки, что также видно на рисунке 5.33.

100

О 10 20 30 40 50

Ширина образца, глубина сверления, мм

Рисунок 5.33 - Сопоставление профилей глубины лазерной резки и мощности сверления сосны тонким буровым сверлом ([-V - обозначения измеренных данных по годичным слоям древесины)

Одними из основных параметров, оказывающих влияние на точность определения физико-механических свойств древесины методом измерения сопротивления сверлению, являются затупление режущих кромок тонкого бурового сверла и трение хвостовика сверла, коррелирующие с глубиной просверливания. На основании анализа полученных результатов и профилей изменения плотности древесины в пределах годичных слоев, представленных в работах [248, 293], можно утверждать, что метод, основанный на лазерной резке древесины, имеет ряд преимуществ по точности определения физико-механических свойств по сравнению

с методом измерения сопротивления сверлению, обусловленных отсутствием влияния на процесс измерения факторов, связанных с режущим инструментом.

1,0 4-,-,-,-,-,-

10 15 20 25 30 35 40 Мощность сверления, Вт

Рисунок 5.34 - Взаимосвязь мощности сверления (МС, Вт) тонким буровым сверлом и глубины удаления древесины сосны {Pinns sylvestris L.) нормализованной влажности при лазерной резке (ГР, мм) для участков годичных слоев (I, III, IV на рисунке 5.33). R2 -коэффициент детерминации, SEE - стандартная ошибка аппроксимации (95 % доверительный уровень)

Взаимосвязь мощности сверления тонким буровым сверлом и глубины удаления древесины сосны при лазерной резке для участков годичных слоев I, III, IV (см. рисунок 5.33) представлена на рисунке 5.34. Участки годичных слоев с низкими глубинами удаления древесины и, соответственно, высокими значениями плотности характеризуются высокими значениями мощности сверления. Для подтверждения значимого влияния плотности древесины на сопротивление сверлению и глубину удаления древесины лазером на рисунках 5.35 и 5.36 представлены сопоставление профилей глубины лазерной резки и рентгенографической плотности древесины сосны, а также корреляция данных параметров для участка годичного слоя.

Просвечивание образцов рентгеновским излучением осуществлялось на глубину 20 мм. Отсутствие возможности изготовления образцов с идеально параллельной структурой годичных слоев, а также значительная глубина проникновения излучения являлись причиной низких значений рентгенографической плотности для узких годичных слоев (I, III на рисунке 5.35).

ф

D- О 10 20 30 40 50

Ширина образца, мм

Рисунок 5.35 - Сопоставление профилей глубины лазерной резки и рентгенографической плотности древесины сосны (1-111 - обозначения измеренных данных по годичным слоям древесины)

и Q-i

ГР=5.228-р*0.050

R2=0.89, SEE=0.240

к о ^BSK Я

I 4,0 -s

m 3,5 0) о.

'I 3,0 х

& 2,5 о га

га 2,0

X

f 1,5 -j с;

1,0

200 300 400 500 600 700 80 Рентгенографическая плотность, кг/м3

Рисунок 5.36 - Взаимосвязь рентгенографической плотности (р, кг/м3) и глубины удаления древесины при лазерной резке (ГР, мм) для участка годичного слоя (II на рисунке 5.35). Сосна (Pinus sylvestris L.) нормализованной влажности,

R2 - коэффициент детерминации, SEE - стандартная ошибка аппроксимации (95 % доверительный уровень)

Установлена тесная взаимосвязь = 0.89) глубины удаления древесины лазером и плотности, полученной рентгенографическим методом. Плотность древесины, коррелирующая с показателями прочностных свойств древесины [13, 61, 82], является одним из основных параметров, оказывающих влияние на глубину удаления древесины лазером. Метод определения физико-механических свойств и строения древесины, основанный на процессе обработки древесины лазером и сканирования поверхности обработки, позволяет с высокой точностью определить вариацию физико-механических свойств в пределах годичных слоев и всего образца в целом.

Дальнейшие исследования могут быть направлены на совершенствование метода исследования физико-механических свойств и строения древесины лазерной резкой путем обоснования рациональных глубин лазерного сверления древесины, изучения влияния влажности на точность определения физико-механических свойств. Методика и результаты исследований физико-механических свойств древесины методом лазерной резки опубликованы в работе [96].

5.6 Выводы

1. Белая и бурая гниль, вызванная дереворазрушающими грибами, снижает сопротивление древесины сверлению (DR) и подаче (FR). Тип гнили не оказывает значимого влияния на корреляцию потери массы кондиционированных образцов сосны и сопротивления древесины сверлению. Белая гниль образцов сосны, пропитанных водой, снижает DR больше, чем бурая. Поэтому при оценке физико-механических свойств древесины сосны с высокой влажностью рекомендуется определение типа гнили. Наибольшая интенсивность снижения DR и FR древесины при увеличении потери массы свойственна буку, пораженному бурой гнилью.

2. Сопротивление сверлению более чувствительно к потере массы древесиной, пораженной белой и бурой гнилью, чем сопротивление подаче. Однако ввиду снижения сопротивления древесины подаче практически до нуля при высокой степени деструкции БЯ может быть дополнительным информативным показателем оценки величины потери массы или низкого качества древесины.

3. Свободная вода в пораженной древесине оказывает значимое влияние на снижение DR и FR и ожидаемую интенсивность их уменьшения из-за потери массы древесины, что важно для сравнительной оценки степени деструкции древесины разной влажности.

4. Степень модификации клееной древесины фенолформальдегидной смолой оказывает значимое влияние на сопротивление древесины сверлению. С целью определения степени разрушения модифицированной древесины гнилями рекомендуется принимать во снимание степень ее модификации.

5. Регрессионные модели взаимодействия сопротивления древесины сверлению и подаче и потери массы пораженной гнилью древесины могут быть использованы для качественной и количественной оценки древесных материалов.

6. Влияние влажности на сопротивление древесины сверлению и подаче зависит от частоты вращения и скорости подачи тонкого бурового сверла и может как увеличивать, так и уменьшать данные параметры. Повышение влажности древесины снижает сопротивление сверлению и подаче на главные режущие кромки выше 0.15-0.20 мм и повышает их для подачи на главные режущие кромки ниже 0.09-0.10 мм. Учет влажности необходим для сравнения результатов измерений, произведенных с использованием различных устройств для определения физико-механических свойств и внутреннего состояния древесины при различных скоростных параметрах процесса сверления.

7. Высокие скорости вращения и низкие скорости подачи (низкие подачи на главные режущие кромки сверла) являются причиной более высоких сопротивлений подачи (FR), чем сверления (DR). Данный эффект может быть мультиплицирован износом режущих кромок тонкого бурового сверла. Повышение статических передних углов резания и снижение начального радиуса закругления главных режущих кромок на стадии производства сверл могут повысить эксплуатационные характеристики сверл и снизить значения усилий подачи при низких значениях подач на режущие кромки.

8. Влажность древесины не оказывает значимого влияния на определение свойств и внутреннего состояния древесины методом измерения сопротивления сверлению при следующих скоростных параметрах: скорость подачи 0.50 м/мин и частота вращения тонкого бурового сверла 2000 мин-1; скорость подачи 0.50 м/мин и частота вращения 2500 мин-1; скорость подачи 1.00 м/мин и частота вращения 3500 мин-1; скорость подачи 1.00 и 1.50 м/мин и частота вращения 5000 мин-1. При данных скоростных параметрах обеспечивается подача на главные режущие кромки 0.09-0.15 мм.

9. Предполагается, что кольце- и рассеянно-сосудистые породы древесины имеют аналогичные зависимости между скоростными параметрами процесса сверления, влажностью и энергосиловыми параметрами. При этом характерные участки влияния влажности древесины могут быть смещены.

10. Начальные геометрические параметры режущих кромок тонкого бурового сверла оказывают значимое влияние на последующий их износ и затупление в ходе эксплуатации, а также точность определения физико-механических свойств и внутреннего состояния древесины методом измерения сопротивления сверлению. Совершенствование конструкции режущей части тонких буровых сверл на стадии производства, в том числе путем создания положительного заднего угла резания для боковых режущих кромок, позволит повысить точность определения физико-механических свойств и внутреннего состояния древесины.

11. Интенсивные износ и затупление происходят на задних поверхностях главных режущих кромок тонких буровых сверл, которые положительно коррелируют с максимальной длиной пути контакта, являющейся функцией от глубины сверления, скорости подачи и частоты вращения тонкого бурового сверла. Износ главных режущих кромок неравномерный из-за разницы длины пути контакта, скоростей резания, рабочих углов и температуры, зависящих от расстояния от оси вращения сверла и точек на режущих кромках.

12. Установлено, что усилие подачи тонкого бурового сверла является чувствительным параметром к затуплению главных режущих кромок, непрерывно повышается с увеличением длины пути контакта и может быть надежным параметром определения текущего состояния и прогнозирования срока эксплуатации тонких буровых сверл.

13. Радиус закругления режущих кромок, а также среднее значение сопротивления сверлению в ходе эксперимента варьировались незначительно. Сопротивление сверлению может быть рекомендовано в качестве основного параметра для исследования физико-механических свойств и внутреннего состояния древесины.

14. Трение хвостовика тонкого бурового сверла оказывает значимое влияние на точность определения физико-механических свойств и внутреннего состояния древесины. Линейная модель повышения трения хвостовика тонкого бурового сверла с увеличением глубины сверления может быть использована для корректировки оригинальных данных сопротивления сверлению. Корректировка оригинальных данных повышает степень взаимосвязи ^2) сопротивления древесины сверлению с плотностью и твердостью древесины. Преобразование

данных сопротивления сверлению может быть осуществлено на основе установленных групповых и индивидуальных моделей взаимосвязи остаточного сопротивления сверлению (трения хвостовика тонкого бурового сверла) и глубины сверления. Корректировка данных сопротивления сверления может быть проведена при их анализе на ЭВМ, а также на самом устройстве при внедрении соответствующего алгоритма.

15. Предложен новый квазинеразрушающий метод определения физико-механических свойств и строения древесины, основанный на процессе обработки древесины лазером и сканирования поверхности обработки (глубин удаления древесины), позволяющий определить профиль изменения плотности древесины в пределах годичных слоев. Установлены модели взаимосвязи мощности сверления древесины сосны тонкими буровыми сверлами и глубины удаления древесины лазером = 0.90), а также рентгенографической плотности участков годичных колец и глубины удаления древесины лазером = 0.89), характеризующие высокую точность определения физико-механических свойств и строения древесины методом лазерной резки.

16. Метод, основанный на использовании лазеров для резки и сканирования поверхности обработки с целью исследования физико-механических свойств древесины, имеет ряд преимуществ по сравнению с методом измерения сопротивления сверлению, связанных с отсутствием влияния на точность измерений геометрии режущего инструмента, степени затупления его режущих кромок, а также трения хвостовика тонкого бурового сверла.

17. Совершенствование метода определения физико-механических свойств, строения и внутреннего состояния древесины на основе обработки лазером возможно в направлении разработки мобильных устройств, дальнейшего развития методики сбора данных, изучения влияния дополнительных факторов, влияющих на процесс лазерной резки.

18. Дальнейшие исследования свойств древесины и древесных материалов методом измерения сопротивления сверлению могут быть связаны с модернизацией программно-аппаратной части и конструкции тонких буровых сверл мобильных устройств для исследования физико-механических свойств древесины; изучением влияния отрицательных температур, а также пороков древесины на процесс

сверления древесины тонкими буровыми сверлами; совершенствованием рекомендаций для экспертизы строительных конструкций из древесины и древесных материалов различного назначения.

19. В соответствии с руководством по оценке технического состояния деревянных конструкций [296], ГОСТ [117], а также на основании результатов научных исследований, представленных в работах [33, 96, 305-311], комплексная методика обследования и мониторинга технического состояния деревянных конструкций методом измерения сопротивления сверлению может включать следующие основные этапы работ: 1) визуальную оценку элементов деревянных конструкций; 2) предварительную инструментальную оценку технического состояния древесины простукиванием, высверливанием, пробивкой отверстий и вскрытием в отдельных местах, а также измерение влажности древесины; 3) основную инструментальную оценку технического состояния методом измерения сопротивления сверлению, основывающуюся на результатах визуальной и предварительной инструментальной оценки, при которых выявляются участки элементов конструкций, потенциально имеющие внутренние дефекты; 4) презентацию и анализ результатов инспектирования, формирование итогового отчета (приложение Г).

Метод измерения сопротивления сверлению может быть рекомендован в качестве быстрого квазинеразрушающего метода для обследования и мониторинга технического состояния деревянных конструкций. Ключевыми преимуществами метода являются косвенное определение плотности, модуля упругости, возможность прогнозирования предела прочности древесины в зоне просверливания. Метод измерения сопротивления сверлению позволяет установить степень деструкции древесины дереворазрушающими грибами, остаточное сечение конструкции ввиду биологического разрушения, грибного поражения или обугливания древесины в результате термического воздействия, расположение и геометрические параметры скрытых пороков в элементах конструкций.

6 НОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ РАСКРОЯ НИЗКОКАЧЕСТВЕННЫХ КРУГЛЫХ ЛЕСОМАТЕРИАЛОВ

6.1 Общие положения

Повышение эффективности применения квазинеразрушающего метода определения физико-механических свойств и внутреннего состояния древесины может быть реализовано при установлении размерно-качественных характеристик низкокачественных круглых лесоматериалов с целью оперативного определения геометрических параметров внутренних гнилей, оценки распределения физико-механических свойств древесины по радиусу и длине ствола, а также планирования раскроя лесоматериалов для повышения выхода однородной по качеству продукции. В связи с этим важное практическое значение имеет разработка и обоснование новых способов раскроя низкокачественных круглых лесоматериалов, обеспечивающих повышение полезного объемного выхода и производство однородной пилопродукции.

6.2 Классификация новых технологий раскроя круглых лесоматериалов,

пораженных ядровой гнилью

С целью рационального использования древесины с ядровой гнилью предлагается несколько способов получения однородной по качеству пилопродукции, защищенных патентами РФ [129, 131-140, 143, 147], а также конструкции оборудования для раскроя низкокачественной древесины [125, 126, 146] (приложение Е).

Основой для большинства новых способов раскроя является секторный способ раскроя круглых лесоматериалов (таблица 6.1).

/-Ч __и и _

С целью максимизации выпуска однородной по свойствам пилопродукции необходимо учитывать распределение технических свойств древесины по радиусу и длине лесоматериала. Производство однородной продукции может оказать влияние на эффективность сушки и последующую механическую обработку пиломатериалов за счет снижения трещин и покоробленности, а также уменьшения припусков на обработку.

Таблица 6.1 - Классификация новых способов раскроя круглых низкокачественных лесоматериалов для получения однородной по качеству пилопродукции

1. Способы для раскроя круглых лесоматериалов, имеющих сердцевинную гниль по

цилиндрическим поверхностям_

1.1. Деление секторов осуществляется параллельно образующей по цилиндрическим поверхностям разного диаметра в плоскости волокон.

Патент РФ [1311

Патент РФ [1301

-§--------------- ---------тЕВ-

———и

Патент РФ [1351

1.2. Деление секторов осуществляется по криволинейной образующей режущего инструмента, имеющего форму цилиндра, смещением плоскости деления по биссектрисе угла сектора.

Патент РФ [1321

Патент РФ [1331

Патент РФ [134]

Патент РФ [136]

Патент Рф Е> [1371

2. Способ раскроя круглых лесоматериалов, имеющих кольцевые поражения 3. Секторный способ раскроя круглых лесоматериалов

Патент РФ [1431

Патент РФ [1401

К преимуществам новых способов раскроя (см. таблица 6.1) можно отнести минимизацию перерезания годичных слоев древесины при раскрое по цилиндрической поверхности.

Важным критерием планирования раскроя является точность оценки качественных и геометрических характеристик пиломатериалов и внутренних дефектов (гнили, пустот, трещин, сучков). Получение зависимостей распределения физико-механических свойств древесины по радиусу и длине круглого лесоматериала позволит прогнозировать выход пилопродукции с различными техническими характеристиками до процесса раскроя лесоматериалов, выявлять оптимальные схемы раскроя.

6.3 Прогнозирование полезного выхода

Определение выхода пилопродукции при раскрое круглых лесоматериалов секторным способом (патент РФ [140], рисунок 6.1). Круглый лесоматериал фиксируют и делят на сектора в продольном направлении. Деление секторов на пиломатериалы осуществляют в продольном направлении в плоскости, перпендикулярной биссектрисе угла сектора. Плоскость пиления смещают на величину толщины получаемых пиломатериалов. Горбыльные части базируют по поверхности обработки и осуществляют раскрой по трем плоскостям. Полученные пиломатериалы с трапецеидальным профилем в поперечном сечении разворачивают относительно друг друга на 180° в горизонтальной и вертикальной плоскостях и скрепляют между собой. Сердцевинные части треугольного профиля в поперечном сечении смежных секторов разворачивают относительно друг друга на 180° в

и с» и гр

горизонтальной и вертикальной плоскостях и скрепляют между собой. Толщины и углы при больших основаниях пиломатериалов, получаемых из горбыльной части и секторов, равны между собой.

Данный способ раскроя круглых лесоматериалов на пилопродукцию обеспечивает получение тангенциальных пиломатериалов. Количество секторов может быть от 4 до 8 в зависимости от диаметра бревна. Этот способ эффективнее использовать для крупных бревен диаметром от 32 см и более.

Угол сектора зависит от количества секторов и при числе секторов от 8 до 4 находится в пределах 45... 90° [40, 79]:

360

а

N

(6.1)

где N - число секторов.

Рисунок 6.1 - Схема раскроя сектора на пиломатериалы (патент РФ [140])

Раскрой каждого сектора на пиломатериалы осуществляется по касательной к годичным слоям. С целью получения максимального объема наиболее качественной пилопродукции у каждого сектора отделяют горбыльную часть с выпиливанием из нее пиломатериала трапецеидального профиля. Для сокращения расходов на дальнейшую сортировку угол трапеции при этом должен быть

в = 90 -

а

т

(6.2)

где а - угол сектора.

Пиломатериалы из горбыльных частей секторов будут иметь переменное поперечное сечение. Ширины пиломатериалов из горбыльных частей в произвольном сечении

( 2- 4'(' н+ р+и0 + УО2,

ЬН= ЬЧ+ 2 Л ■tgв,

где Ьн , Ьв - ширины пиломатериалов из горбыльных частей соответственно по

наружной и внутренней пластям, мм; (I - диаметр лесоматериала в произвольном сечении, мм; tн - расстояние от оси бревна до наружной пласти первого

пиломатериала, выпиленного из основной части сектора, мм; р - ширина пропила,

(6.3)

мм; К0 - толщина пиломатериалов из горбыльных частей секторов, мм; у^ - припуск

на усушку по толщине пиломатериалов из горбыльных частей, мм.

Оставшуюся часть сектора также распиливают на тангенциальные пиломатериалы переменного трапецеидального сечения. Распиловка ведется от периферии к центру. Расстояния от оси бревна (в данном случае это расстояние от ребра сектора) до наружной (t ) и внутренней (t) пластей первого

пиломатериала, выпиленного из основной части сектора, рассчитываются по формулам

( а tн = — -сое—, 1 2 2 (6.4)

th = tul -ц-Уhl,

где Н^, ук - соответственно толщина и припуск на усушку по толщине первого

пиломатериала из основной части сектора, мм.

Для остальных пиломатериалов, выпиливаемых из основной части сектора, расстояния до наружной и внутренней пластей [79] определяются следующим образом:

К= - р,

(6.5)

и = I. - Н - уо ,

1 1

где Н,уц. - соответственно толщина и припуск на усушку по толщине /-го

пиломатериала из основной части сектора, мм. При tв < 0 расчет прекращается.

Ширины пиломатериалов из основной части сектора [79]

7 ~ а

Ьн/ = 2 Н - ,

7 ~ а

Ь = 2 ^ ^ —.

в/ в/ « 2

(6.6)

Расчет ведется до тех пор, пока в вершинном торце ширина пиломатериала не окажется меньше минимально допускаемой Ьт^п.

Длина всех пиломатериалов, полученных таким способом, равна длине исходного бревна.

Объемный выход всех пиломатериалов, получаемых из бревна,

т

Км = и-Ь -XН - Ь,, (6.7)

/=0

где Ь - длина бревна; т - число пиломатериалов, выпиливаемых из основной части сектора; Ь - средняя ширина / -го пиломатериала за вычетом припуска на усушку.

Возможен раскрой секторов с получением пиломатериалов постоянного прямоугольного сечения. В этом случае ширина пиломатериалов Ь будет равна ширине по внутренней пласти в вершинном торце для пиломатериалов из основной части сектора и ширине по наружной пласти для пиломатериалов из горбыльной части сектора.

Определение выхода пилопродукции при раскрое круглых лесоматериалов, имеющих кольцевые поражения (патент РФ [143]). Перед проведением раскроя необходимо определить форму и параметры кольцевых поражений древесины. Круглый лесоматериал фиксируют и делят на сектора в продольном направлении. Участки с кольцевыми поражениями различного радиуса раскраиваются по параллельным плоскостям по границам пораженного слоя параллельно касательной в точке пересечения образующей пораженного слоя и биссектрисы угла сектора лесоматериала. Непораженные участки периферийного сегмента и частей трапецеидального профиля в поперечном сечении, находящиеся между частями с пораженными слоями, раскраиваются параллельно и/или перпендикулярно плоскостям частей с пораженным слоем.

На рисунке 6.2 представлены 4 схемы раскроя круглых лесоматериалов с двойным кольцевым поражением.

Рисунок 6.2 - Схемы раскроя круглых лесоматериалов с двойным кольцевым поражением (патент РФ [143])

Согласно схеме 1 на рисунке 6.2, из каждого сектора выпиливаются пиломатериалы тангенциальной распиловки как из межкольцевой зоны, так и из периферийной зоны. Схема 2 предусматривает выпиливание из каждого сектора одного пиломатериала тангенциальной распиловки из межкольцевой зоны и раскрой периферийной части секторов на радиальные пиломатериалы. Схемы 3 и 4 (см. рисунок 6.2) могут быть применены, если «эффективное расстояние» (ширина зоны III на рисунке 6.3 по биссектрисе угла сектора) между кольцами составляет не менее величины, равной ширине пиломатериалов (схема 4) или кратно толщине пиломатериалов (схема 3).

Для определения схемы раскроя «эффективное расстояние» между кольцевыми поражениями может быть определено по следующему выражению:

а

d„

cos-

d

нк1

q

(6.8)

2

где йвк! - диаметр внутреннего кольца позднего поражения; - диаметр

наружного кольца раннего поражения.

Использование схемы 4 (см. рисунок 6.2) будет рационально только в том случае, когда «эффективное расстояние» между кольцевыми поражениями больше минимальной ширины пиломатериала ц > Ь.

Рисунок 6.3 - Расположение качественных зон древесины при раскрое круглых лесоматериалов с двойным кольцевым поражением (патент РФ [143])

При раскрое круглых лесоматериалов с кольцевыми поражениями каждый сектор можно разделить на 5 качественных зон (см. рисунок 6.3):

I - качественная периферийная зона до наружного диаметра кольца более позднего поражения;

II - низкокачественная зона, включающая более позднее кольцевое поражение;

III - качественная зона между кольцевыми поражениями;

IV - низкокачественная зона, включающая более раннее кольцевое поражение;

V - качественная сердцевинная зона.

Из каждой качественной зоны, используя предлагаемые выше схемы раскроя, можно получить пилопродукцию различного качества.

Объем пилопродукции, получаемый из круглых лесоматериалов с кольцевыми поражениями,

г*. = Г + Г + Г + Г + Гу, (6.9)

где Г - объем пиломатериалов, получаемых из периферийной зоны секторов; УХ1 - объем низкокачественной пилопродукции, содержащей позднее кольцевое поражение; Гш - объем пилопродукции из межкольцевой качественной зоны; Гу - объем низкокачественной пилопродукции, содержащей раннее кольцевое поражение; Гу - объем пилопродукции из сердцевинной части.

Для определения размеров пиломатериалов (схема 1, рисунок 6.2), получаемых из первой качественной зоны, можно воспользоваться выражениями (6.6) при условии, что расстояние до внутренней пласти /-го пиломатериала будет превышать наружный диаметр позднего кольца в комлевом торце:

{в, ^ . (6.10)

В случае невыполнения этого условия прекращается расчет тангенциальных пиломатериалов из первой качественной зоны и начинается определение объема низкокачественной пилопродукции, содержащей позднее кольцевое поражение.

Объем пиломатериалов из Ьй качественной зоны

т

VI = N-XЬ - Ь/ - I/, (6.11)

/=1

где Ь ,Ь/ ,1 - соответственно толщина, ширина и длина /-го пиломатериала, выпиленного из Ьй качественной зоны бревна; т - число пиломатериалов, выпиленных из одного сектора.

Ширина пиломатериалов из 1-й качественной зоны (см. рисунок 6.3) определяется по выражению [79]

Ь =

а d а

2/ • №—, если t < — cos— 2 2 2

Га ^ Г d а Л/d - 4 •/н, если — •cos— < tн <

\ н о о н

А„

V

А

А

(6.12)

d¿ -4• е , если ^ < t

0, если I, >

А

'пред

2

где / - расстояние от оси бревна до пласти пиломатериала, для которой определяется ширина; Акр - пифагорическая зона; Апред - предельный охват бревна поставом

(Торопов и др. 2012); dx - диаметр, с которого начинается /-й укороченный

пиломатериал.

Длина /-го пиломатериала

А..

I =

Ь, если ?

Н/ 2

В -

Б

Акр 2

А

'пред

(6.13)

0, если > ■

А

2

где Ь - длина бревна; В - диаметр бревна в комле; Б - сбег бревна.

Объем пилопродукции, содержащей позднее кольцевое поражение (11-я качественная зона),

кп = 2 (в + В2 )• • ь ,

(6.14)

где Б,, В2 - соответственно ширина внутренней и наружной пластей

пилопродукции, содержащей позднее кольцевое поражение; Ип - толщина

пилопродукции, содержащей позднее кольцевое поражение.

Ширина внутренней пласти низкокачественной пилопродукции из 11-й качественной зоны

а

Б = d • Бт—,

1 вк2 2

(6.15)

где dвK2 - внутренний диаметр позднего поражения в вершинном торце.

Ширина наружной пласти низкокачественной пилопродукции из II-й качественной зоны

в2=dHK2 • tg а , (6.16)

где dHK^ - наружный диаметр позднего поражения в комлевом торце.

Для определения размеров пиломатериалов, выпиливаемых из III-й (межкольцевой) качественной зоны, необходимо знать «эффективное расстояние» между кольцевыми поражениями. Толщина пиломатериалов из межкольцевой зоны должна быть hn - q.

Расстояния от оси до внутренней и наружной пластей этих пиломатериалов

а

^ = dsKl ■ cos--p,

2 (6.17)

tB III = 1H III - hII - У hm .

Ширины пиломатериалов из зоны между кольцевыми поражениями по внутренней и наружной пластям определяются по выражению (6.6). Объем пиломатериалов из зоны между кольцевыми поражениями

и

Vi = N • L hi • bt, (6.18)

/=1

где и - количество пиломатериалов из качественной зоны между кольцевыми поражениями.

Толщина низкокачественной пилопродукции, содержащей позднее кольцевое поражение,

H,v = 2

1 , . ал

d - d •cos—

нк1 ек1 п.

V 2 У

(6.19)

где deK2 - внутренний диаметр позднего поражения в вершинном торце. Объем пилопродукции, содержащей раннее кольцевое поражение,

Vv = 1 (B3 + BA )■ N • Hw • L , (6.20)

где B3, B4 - соответственно ширина внутренней и наружной пластей

пилопродукции, содержащей раннее кольцевое поражение; HIV - толщина пилопродукции, содержащей раннее кольцевое поражение.

Ширина внутренней пласти низкокачественной пилопродукции из IV-й качественной зоны

а

Вз = deKi - sin—, (6.21)

где deKi - внутренний диаметр раннего поражения вершинном торце.

Ширина наружной пласти низкокачественной пилопродукции из IV-й качественной зоны

а

В4 = (tem + p )-tg -. (6.22)

Толщина низкокачественной пилопродукции, содержащей раннее кольцевое поражение,

HIV = 2