Sorszám: H_000611

A cikk szerzőjének a neve: Gulyás Kiss, Ernő ; Harsányi, István ; Vámos, Róbert,

Cikk címe: Forgács- és pozdorjalapok relaxáció szerint levezetett préselése.

Forrás: FAIPARI KUTATÁSOK, Faipari Kutató Intézet [FaKI] Budapest, 1968. 1.sz. 179 – 193 old. Mezőgazdasági Könyvkiadó, Budapest 1968

Lásd a teljes cikket: Teljes_cikk

Kulcs szavak: forgácslap, pozdorjalap, préselési technológia, agglomerált lapok, présdiagram

Kivonat:

A síkpréselt, agglomerált (forgács-,pozdorja- stb.) lapok gyártásánál alkalmazott szakaszos működésű, egy- vagy több-etázsos hidraulikus hidraulikus hőprések jelenlegi üzemeltetési módozatainak közös jellemzője, hogy a préselés folyamán a munkahengerekben uralkodó hidrosztatikus nyomás vezérlése kísérletileg meghatározott programok, úgynevezett présdiagrammok alapján történik. Az agglomerált lapok gyártásának fejlődésével párhuzamosan, világszerte jelentős kutatómunka irányult és irányul e présdiagramok műszaki és gazdasági szempontból optimális eredményt biztosító variánsainak kidolgozására. A kutatásokat messzemenőleg indokolja az az ismert tény, hogy a préselési technológia paramétereinek döntő fontosságú szerepe van a gyártott lapok fiziko-mechanikai jellemzőinek kialakulásában, s egyben a termelés volumenének és gazdaságosságának meghatározásában.

A forgácslapok hőpréselésére vonatkozóan Intézetünkben korábban folytatott kutatások (1), (2) eredményei egyértelműen arra mutattak, hogy az iparban használatos présdiagramok lényegileg a préselt terítékben ébredő ellenállás és a zárástól számított idő függvénykapcsolatának durva közelítéseként foghatók fel. A présdiagramok zárás utáni szakaszai a dugattyúk által kifejtett erő lapfelületre vonatkoztatott értékeit rögzítik, tehát csak fiktív nyomásértékeknek tekinthetők, míg a préserő ellenőrizhetetlen arányban oszlik meg a lapvastagságot meghatározó térköztartó elemek (hézaglécek) és a préselt lapfelület között.

Az elmondottakat szemléltetjük az 1. ábrán, ahol egy jellegzetes üzemi présdiagrammal párhuzamosan – szaggatott vonal – rögzítettük a présel terítékben (állandó préstávolság mellett) ébredő ellenállás időbeni alakulását is.

A teríték – kémiai és strukturális sajátosságaiból adódóan – az idő függvényében változó ellenállást fejt ki a tömörítéssel szemben. Ez az ellenállás, azaz a prés zárvatartásához ténylegesen szükséges nyomás, a zárást (I.szakasz) követően kezdetben zuhanásszerűen, majd fokozatosan mérséklődő sebességgel csökken. A zárási nyomás fenntartása (II.) tehát egy állandóan növekvő nyomáskülönbségre (Δp) vezet, melynek értéke jelenleg használatos „lépcsős” présdiagramok alkalmazásakor a zárási nyomás 50 %-át is meghaladhatja.

A leírt módon jelentkező – több száz tonnát elérő – erőtöbblet a hézaglécekre, valamint a préslapokra terhelődik, maga után vonva azok deformációját s ezzel a teríték további – a névlegest meghaladó – tömörítését. Mindez nem csupán a prés szerkezeti elemének felesleges igénybevételét jelenti, de károsan kihat a préselt lapok vastagsági méretszórására és szilárdsági jellemzőire is. Az egyes nyomásfokozatokon növekvő mértékben jelentkező, s a nyomáscsökkentések alkalmával ellenkező értelemben, hirtelen fellépő deformációk – összekötve a lapon belüli robbanásszerű gőzképződéssel – roncsolásokat idéznek elő a préselt lapokban.

A teríték préselés közben ellenállás-csökkenésének (relaxációjának) alakulását igen sok tényező határozza meg (lapvastagság, térfogatsúly, préshőfok stb.)  - 2.1 pont s ezek bármelyik egy adott névlegestől való – üzemi viszonyok közt elkerülhetetlen – eltérése különböző módon és mértékben fejti ki hatását. Mivel az üzemi présdiagramokat mindezen eltérések várható maximális összhatásának megfelelő biztonsággal kell kidolgozni, a présnyomás empirikus, merev programok szerinti vezérlése esetén a fentebb vázolt káros jelenségek még a diagramok legkörültekintőbb kidolgozása esetén is csak mérsékelhetők. Ugyanakkor minél „precízebb” a présdiagram”, annál inkább fokozódik a prés idő előtti megnyílásának veszélye (1. ábra, bekarikázott részlet).

A helyzet bizonyos fokig kedvezőbb olyan présdiagramok alkalmazásakor, melyek a szokványos „lépcsős” nyomáscsökkenés helyett egy megfelelő biztonsággal meghatározott, állandó túlfedéssel közelítik a relaxáció adott paraméterek mellett várható alakulását. Ilyen diagramok meghatározása történhet mind kizárólag kísérleti úton, mind a viszkózus-plasztikus testek feszültségviszonyaira vonatkozóan. Maxwell és Natanson által megállapított összefüggések (6) (7) alapján kidolgozott – végső soron ugyancsak empirikus, de általánosabb érvényű – képletek segítségével. A relaxációt befolyásoló tényezők hatásának komplex jellegéből adódóan azonban ez a megoldás sem tekinthető kellően megbízhatónak.

Figyelembe véve az előzőeket, /Intézetünk kutatásokat kezdeményezett olyan eljárás kialakítása érdekében, amely az az aglomerált lapok préselése során biztosítja a présnyomásnak a relaxáció mindenkori változásával egyeztetett szabályozását.

A feladat megoldásának első lépéseként megfelelő berendezést kellene létrehozniuk a teríték által préselés közben kifejtett ellenállás folyamatos ellenőrzésére és regisztrálására, ezt követően pedig meghatározni a kísérleti úton felvett nyomás-idő függvénykapcsolatok (relaxációs görbék) fontosabb törvényszerűségeit. Ilyen jellegű vizsgálatokat – elméleti síkon – első ízben 1964 – 65-ben végeztünk. (3). A szükséges kísérleti berendezés első variánsának kivitelezésére, s néhány orientatív jellegű mérés elvégzésére 1965-ben, majd a berendezés továbbfejlesztett, automatizált változatának elkészítésére, valamint a forgácslapok (4) és pozdorjalapok préselésére (5) vonatkozó kísérletsorozatok lefolytatására és értékelésére 1966-67-ben került sor. Ez utóbbi kutatások eredményeit ismertetjük jelen tanulmányunkban.

A következő fejezetekben foglaltakon kívül megemlítendő, hogy a kísérletek kapcsán megoldást találtunk a relaxáció szerint levezetett préselés üzemi szintű megvalósítására is. A kidolgozott eljárás és berendezés Intézetünk jelenleg szabadalmaztatás alatt álló szolgálati tanulmánya.

Az automatikus nyomásszabályozó berendezés forgácslap-üzemi etázs-présre adaptált prototípusát elkészítettük és – kísérleti jelleggel – felszereltük. A berendezés 1967. szeptembere óta üzemel, s az alkalmazásba vétel eddigi tapasztalatai egyértelműen igazolják kutatásunk elméleti és laboratóriumi kísérleti eredményeit.

1. A kutatás keretében lefolytatott kísérletek alapján meghatároztuk a préselés közben a terítékben ébredő ellenállás időbeni változásának fontosabb törvényszerűségeit. A préselt teríték ellenállásának a présciklus megkezdésétől, illetve a zárás megtörténtétől számított idővel való függvénykapcsolata jellegét tekintve – a forgácspaplan és a préselés legkülönbözőbb paraméterei mellett is – lényegében változatlan. A prés záródását követően – a lezajló termikus és kémiai folyamatok komplex hatásából adódóan – a teríték ellenállása, azaz a teríték által préslapokra gyakorolt nyomás folyamatosan csökken. Az ellenállás-csökkenés (relaxáció) kezdetben nagy, majd folyamatosan kisebbedő sebessége adja meg a nyomásidő-függvénykapcsolat (relaxációs görbe) jellegzetes képét.
2. A relaxációs görbék értékeire nézve megállapítható, hogy a préselt lapok térfogatsúlya igen nagymértékben kihat a zárásidőre, s a forgácspaplanban ébredő nyomás nagyságára és időbeni változására. A térfogatsúly növeléséhez a présciklus adott időpontjaihoz tartozó nyomásértékek fokozottabb mértékű növekedése kapcsolódik.
3. A fentiekhez hasonlóan, de kisebb arányokban jelentkezik a lapvastagság növelésének hatása.
4. A préselés nyomásviszonyainak alakulását a fafaj csak igen korlátozott mértékben befolyásolja. A relaxációs görbék szakaszában bizonyos módosulást csak az okoz, hogy a nagyobb fajsúlyú anyagból (pl. cser) alkotott forgácslapban kisebb ellenállást fejt ki a tömörítéssel szemben.
5. A préslapok hőfokának – a gyakorlatban számításba vehető határokon belül – változtatása inkább csak a zárást követően ((a hőátadás fokozódásakor) s nem különösebben számottevően módosítja a teríték ellenállását.
6. A relaxáció szerint levezetett kísérleti préselések alkalmával kialakult zárási nyomásmaximumok (25 – 55 kp/cm²) egyetlen alkalommal sem haladták meg az alkalmazott préseléssel – ugyanazon lapfelület mellett – elérhető maximális nyomást (80 kp/cm²). A zárási nyomásnak a gyakorlathoz közel eső (20 – 30 kp/cm2) értékekre való maximálása jelentősen módosította zárási időt. –ez a relaxációs görbe zárást követő szakaszának az idő-tengellyel párhuzamos eltolódására, s bizonyos fokú módosítására is vezetett. A megengedhető maximális zárási időt alapul véve, a 700 kp/cm² körüli térfogatsúlyú lapok préselésekor legalább 25 kp/cm²-es zárónyomást szükséges biztosítani.
7. A térfogatsúly, a lapvastagság, a fafaj és a préshőfok a préselés relaxáció szerinti levezetésekor hasonló módon befolyásolja a préselt lapok fontosabb műszaki jellemzőit (szilárdság, nedvességfelvétel, közepes felületi érdesség), mint a szokványos, présdiagram szerinti préselés esetén.
8. A relaxáció szerinti préselés előnyösen módosítja a lapok műszaki jellemzőit, s ipari bevezetése módot nyújthat a jelenleg szükséges présidők csökkentésére.