Sorszám: H_000080

A cikk szerzőjének a neve(i): Lelle, Dezső ; Kovács, Attila ; Szalkai, Róbert.

A cikk címe: Forgácslapok csavarállóságának és a csavarállóság növelési lehetőségeinek vizsgálata

Forrás: FAIPARI KUTATÁSOK, Faipari Kutató Intézet [FaKI] Budapest, 1964. 1. sz. 383 – 405 oldal, Mezőgazdasági Könyvkiadó, Budapest 1964

Lásd a teljes cikket: Teljes_cikk

Kulcsszavak: faforgácslap, facsavar, csavarállóság, bepréselés, műgyanta.

Kivonat:

A bútoripar nagymennyiségű faforgácslapot és pozdorjalapot használ fel. A felhasználáskor a lapok éleit esztétikai és fizikai okok miatt le kell zárni. Az élek lezárása kétféle módon történhet: éllécekkel, élfurnérral. Azt, hogy a kettő közül melyiket használják részben szerkezeti, részben szilárdsági igények határozzák meg. A szilárdsági követelményeknél főleg a csavarállóság jelentkezik problémaként. Ugyanis a fahelyettesítő anyagok csavarállósága igen alacsony (különösen lappal párhuzamos irányban) és így nem biztosít szilárd kötést. Eddigiekben ezt vagy éllécekkel, vagy kis keményfa tuskók behelyezésével biztosították. A feladat tehát az, hogy a csavarállóságot megnöveljük annyira, hogy a fahelyettesítő anyagokat keményfa alkatrészek nélkül is tudjuk alkalmazni. Ez természetesen csak azokra a helyekre vonatkozik, ahol nem szerkezeti kialakítás miatt használnak keményfa alkatrészeket. A kérdéssel való foglalkozást a következők teszik indokolttá: anyagmegtakarítás, kevesebb munkaráfordítás, gyorsabb átfutás. Igen nagymennyiségű faanyag megtakarítás érhető el a keményfa részek elhagyásával. E mellett az élfurnérozás azért is gazdaságosabb, mert anyagszükséglete kevesebb és furnérhulladékból megvalósítható. A technológiai műveleteket vizsgálva megállapítható, hogy az élléc gyártással, élléc felragasztással, pontos méretre marással szemben mindössze az élfurnér előkészítése és felragasztása áll. Az élfurnérozás mellett szól a korszerűbb technológia is. Pneumatikus szorítású elektromos, vagy gőzfűtésű szárítók lehetővé teszik hőre keményedő műgyanták felhasználását, ami az átfutási időt nagymértékben lecsökkenti. A csavarállóság növelése ragasztóanyag bepréseléssel fokozható. Ily módon forgácslapnál a fenyőfával egyenlő értéket kaptak. Az eljárás menete a következő: az előfúrású lyukba ragasztóanyagot préselnek. A ragasztóanyag megkötése előtt kell a csavart behajtani. A kötés után a műgyanta nem tapad a fémre, így a csavar kihajtható. Ismételt behajtás után a szilárdsági érték alig változik. A kiszakítási erő függ a gyanta mennyiségétől, minőségétől és a préselés mértékétől, amely minimum 5 kg/cm lehet. A gyanta mennyisége függ az előfúrási átmérőtől és az előfúrás mélységétől, valamint a fahelyettesítő anyag szerkezeti tömörségétől. A bepréselést szolgáló eszköz a célnak megfelelően átalakított szegező pisztoly. A csavarállósági vizsgálatot nem a szabványban előírtak szerint végeztük. Ugyanis a szabvány adott méretű csavart ír elő, ezen kívül a lap teljes vastagságán kell áthajtani úgy, hogy a csavar hegye a túlsó oldalon legfeljebb 1 mm-re álljon ki. Az előfúrást a lapvastagság 1/3-ig kell végezni. Bútoripari szempontokat figyelembe véve ez a vizsgálati módszer nem ad helyes képet a csavarállóságról. Bútorgyártásnál ugyanis a lapvastagság 2/3 - 3/4 részéig történhet a csavar behajtása anélkül, hogy minőségi károsodást ne szenvedjen a lap. A lappal párhuzamos csavarállóságra a szabvány nem ír elő vizsgálatot. Fontossága ennek is legalább olyan, mint a lapra merőlegesé. A csavarállóság fokozása ebben az irányban még inkább szükséges, ezt a forgácslapok szerkezeti felépítése indokolja. Előfúrási mélységnél is eltértünk a szabványtól. A mélység meghatározása mindig a csavar behajtási hosszától függ, ami lapra merőleges előfúrásnál 1-2 mm-rel mélyebb legyen a csavar hosszánál, mert ebben az esetben a lap másik oldalán nem lesz kinyomódás. Háromféle alapanyagot használtunk fel: bükk fűrészárut, fenyő fűrészárut, forgácslapot 19 mm vastagságban. Két csavarméretet alkalmaztunk: 4,0 x 30 mm félgömbölyű fejű facsavar, 3,0 x 22 mm félgömbölyű fejű facsavar. Minden méréshez 5-5 db csavart alkalmaztunk. Csavarméret 3,0 x 30-tól 5,0 x 30 mm-ig, 0,5 mm-es fokozatokkal. Előfúrás mélysége lapra merőlegesen 15 mm, lappal párhuzamosan 20 mm. Az előfúrás átmérője a csavar átmérőnél 1,0, illetve 1,5 mm-rel kisebb. Műgyanta mennyiség meghatározása mérés alapján. A gyanta bepréselést kompresszorral végeztük 5 kg/cm2 nyomással. Kivitelezése: a gumicső végére egy rézből készült fúvófejet szereltünk. Az előfúrási lyukba műgyantát csöpögtettünk és ezután nyomás alá vettük, majd a gyantaszintet utána töltöttük. A legjobb hatásfokú előfúrási átmérő meghatározása. Az előfúrási átmérő meghatározásánál, ha a műveleti sorrendet tartjuk szem előtt, akkor először a csavar behajtásának körülményeit kell vizsgálnunk, természetesen az átmérő figyelembevételével. A kísérlet alapján megállapíthatjuk a következőket: ha keményfánál (bükk) az előfúrási átmérő a csavarátmérőnél 1,5 vagy 2,0 mm-rel kisebb, abban az esetben a behajtás igen nehéz és több esetben előfordult, hogy a csavar elnyíródott. Ezen kívül a lyuk nem vezeti a csavart és ferdén megy az alkatrészbe. Fenyőfa és forgácslap esetében az előző érték még 0,5 mm-rel eltolódik. A csavarátmérőnél 1,0, illetve 1,5 mm kisebb előfúrás adja a legnagyobb csavarállósági értéket. A kettő közötti ingadozás az anyag szerkezeti felépítésével magyarázható. Csavarállóság és csavar méretek közötti összefüggés meghatározása.  Az előfúrás mélysége 15 és 20 mm volt. Felhasznált csavarok hosszúsága 30 mm, átmérőjük 3,0 - 5,0 mm-ig változott, 0,5 mm-es fokozatokkal. Ennél a kísérletnél kettős célt akartunk elérni: Eldönteni, hogy az előfúrási átmérők közül melyik megfelelőbb. A csavarátmérő változásával hogyan alakul a csavarállóság. A kísérlet átlageredményeit 10-10 csavar szakításából kaptuk meg. Egy-két eset kivételével a csavarátmérőnél 1 mm-rel kisebb előfúrás mellett a szakítóerő nagyobb, tehát a kísérleteket ezzel az értékkel fogjuk folytatni. Az átmérő növekedésével a palástfelületre számított fajlagos csavarállóság csökken (eltekintve egy-két kiugró eredménytől). A csökkenés magyarázata, hogy azonos csavarhosszúság esetén az átmérő növekedésével a kúposság növekszik, ezért a kihúzással szembeni ellenállás csökken. Figyelembe lehet venni még a menet mélységét és sűrűségét, azonban ez nem jelentős. Különböző fahelyettesítő anyagok szilárdságának és csavarállóságának meghatározása. Összefüggés a szilárdság és csavarállóság között. A szilárdsági vizsgálatot a MSz 13336-61 sz. szabványnak megfelelően végeztük el és 5-5 próbatestet alakítottunk ki. A vizsgálatot fenyő-fűrészárura is elvégeztük, mivel összehasonlított értékekre volt szükség. A csavarállósági vizsgálatot előzőekben ismertetett módon végeztük 4,0 x 30 mm félgömbölyű és süllyesztett fejű facsavarral. Előfutás átmérője 1,0 mm-rel volt kisebb a csavarátmérőnél. Fajlagos szakítóerő számításához "F" értéke. Lapra merőlegesen 15 mm mélységű behajtásnál F = 1,319 cm2 Lapra párhuzamosan 20 mm mélységű behajtásnál F = 1,853 cm2. Az adatokból látható, hogy ha növekszik a lapleemelő szilárdság, növekszik a csavarállóság értéke is. Tehát ha a csavarállóságot növelni akarjuk, úgy a lapokkal szemben támasztott követelményeket kell növelni. A csavarállóság növelésére karbamid-formaldehid alapú műgyantát használtunk fel. Az előző vizsgálatokhoz hasonlóan itt is négyfajta anyaggal dolgoztunk. Faipari Kutató Intézetben készült 19 mm-es forgácslap, 22 mm-es szombathelyi forgácslap, 19 mm-es homogén Holz jelzésű osztrák forgácslap és 19 mm-es borított pozdorja. Előfúrási átmérő a csavarátmérőnél 1 mm-rel kisebb, előfúrás mélysége 15 és 20 mm volt. Alkalmazott csavar 4,0 x 30 mm-es fél gömbölyű fejű és süllyesztett fejű facsavar. Minden kísérlethez 10-10 db csavart használtunk. A felhasznált gyanta hideg ragasztáshoz volt előkészítve. Az előfúrási lyukakba műgyantát csöpögtettünk. Rövid idő után a gyanta szintje megsüllyedt. Ez a forgácslap szerkezetével magyarázható. A hiányzó mennyiségű műgyantát utántöltöttük és ezután behajtottuk a csavarokat. A felhasznált műgyanta mennyisége 15 mm előfúrási hosszúságnál 0,5 g, a 20 mm-esnél 0,7 g. Ezek átlagos értékek, mert a forgácslap szerkezeti tömörségétől függően ez a mennyiség több vagy kevesebb is lehet. A csavarok kiszakítása 96 órával a behajtás után történt. Fajlagos szakítóerő számításához az "F" értékei: 15 mm előfúrási mélységnél F = 1,319 cm2, 20 mm előfúrási mélységnél F = 1,853 cm2. A gyanta bepréselést kompresszor segítségével végeztük. Az alapanyagok, a csavarméret, az előfúrás átmérője és mélysége megegyezik előző vizsgálatokkal. A gyanta mennyisége 15 mm-es előfúrás mélység esetén 0,7 g, 20 mm előfúrási mélység esetén 1,0 g volt. A csavarok kiszakítása következőképpen történt: 24 órával a behajtás után, 48 órával a behajtás után, 96 órával a behajtás után. Fajlagos szakítóerő számításához az "F" értékei megegyeznek az előbbi értékekkel. Azt tapasztaljuk, hogy minél később végezzük a kihúzást, annál jobb a csavarállóság. A 24 órával, a behajtás után kihúzott csavaroknál azért jelentkezik visszaesés a csavarállóság értékeinél, mert a 24 óra kötés idő kevésnek bizonyult. Annak ellenére, hogy ezeknél nyomást alkalmaztunk, kisebb csavarállósági értéket adtak, mint a simán csöpögtetett, de 96 óráig száradó próbatestek. Ebből az következik, hogy a maximális szilárdság csak a műgyanta teljes megkötése után jelentkezhet. Ugyanezeken a grafikonokon bejelöltük a fenyőfa esetén mért csavarállósági értékeket is, és azt látjuk, hogy a műgyanta használata esetén csak egy-két esetben maradt a csavarállóság értéke a fenyőfa értékei alatt. A kísérletek azt bizonyítják, hogy a műgyanta bepréseléssel a csavarállóság nemcsak eléri, hanem meg is haladja a fenyőfa csavarállóságát. Még fokozható a csavarállóság, ha speciálisan elkészített műgyanta bepréselő szerszámmal dolgoznak, ami biztosítja az állandó egyenletes nyomást, egyenletes gyantaadagolást.