дельта древесина что это такое

СЕКРЕТНЫЕ СОВЕТСКИЕ МАТЕРИАЛЫ

Расскажем о прорывах в области композитов, которые сделаны во времена СССР. В то время появились институты, разрабатывающие композитные материалы: НИАТ Композит, ЦНИИ специального машиностроения, Уральский НИИ композитных материалов, ВНИИ авиаматериалов — некоторые из них продолжают работу и сегодня.

Теория композита и его отличие от полимера

Композит — совокупность материалов, даже тех что не способны на химическое взаимодействие.
Полимер — химическое соединение, единый материал.

Композиционные материалы делят на армированные и наполненные. Пример наполненного композита — бетон. Состоит из песка, щебня, воды и цемента, визуально похож на единое химическое соединение. Даже сложные сплавы, к примеру, победит (вольфрам, кобальт, углерод) относят к наполненным композитам.
Пример армированного композита — железобетон. Бетон усиленный металлокаркасом. Армированный композит — матричный материал армированный прочными волокнами другого материала. И металл, усиленный волокнами бора (металлический композит) и клееную фанеру, можно считать армированными композитными материалами.

Дельта-древесина

В далеком 1932 году, 28 июня, указом наркома тяжелой промышленности СССР Григория Орджоникидзе создан Всесоюзный научно-исследовательский институт авиационных материалов — ВИАМ. Там и разработали дельта-древесину. Требовался легкий, прочный, простой в обработке и относительно недорогой материал для постройки самолетов. В то время изготовление металлических частей или полностью металлических фюзеляжей, было проблематично и затратно. С кризисом авиапромышленности помог справиться новый композитный материал — дельта-древесина (другие названия: древесный слоистый пластик, балинит, лигнофоль, ДСП-10)

Леонтий Иович Рыжков работал главным инженером на Кузнецком заводе авиационных винтов и лыж, и в ходе опытов с винтами создал бакелитовую фанеру, которую позже назвали «дельта-древесиной».
Технология: березовый шпон пропитывается спиртовым раствором фенолформальдегидной смолы, прессуется, затем слои склеиваются.
Свойства: прочность, легкость, огнестойкость, отсутствие пустот, легкость в обработке и долговечность.
Далее технология передана на ВИАМ. В институте разработали специальный клей для бакелитовой фанеры — ВИАМ-3Б.

Сталину презентовал новый материал конструктор Семён Лавочкин. Сталин попробовал поджечь образец своей трубкой, затем порезать ножом. В итоге, когда у него это не получилось, отдал распоряжение наградить изобретателя Рыжкова, орденом.

Из нового композита авиаконструкторы начали изготавливать силовые конструкции планеров, шпангоуты, лонжероны, детали фюзеляжа и позднее, вертолетные винты.
Много лет спустя дельта-древесина засветилась в освоении космоса — из нее делали воздушные рули первой ступени ракеты Р-7

Сегодня у этого материала утилитарные задачи, он используется только в случае когда элемент должен быть деревянным и на него ложится большая нагрузка. Например, в мебельной промышленности, для рукоятей ножей и топоров.

Силикальцит

Силикальцит, или искусственный камень, простой и функциональный композитный материал, создавался из 90% песка и 10% извести. Чаще всего его сравнивают с бетоном, но у селикальцита есть ряд выгодных отличий.

Технология изготовления: измельченный песок нагревают под давлением с частицами воздушной извести.
Преимущества: низкая стоимость и прочность выше чем у бетона, неизменный объем при затвердевании, легкость по сравнению с бетоном — 1900 кг/м3 против 2200 кг/м3. Материал не требователен к сырью, его можно изготовить из различных типов песка. Со временем селикальцит только укрепляется, поскольку под действием воздуха известь становится известняком.

Инженер-технолог Йоханнес Александрович Хинт по собственной инициативе проводил эксперименты с измельчением кирпичей при раскручивании дезинтегратора сверх разрешённых частот. В измельченном материале происходили изменения, приводившие к упрочнению сырья. Затем Хинт добавлял известь и на выходе получался прочный и легкий материал. Хинт упоминает впервые о изобретении в 1948 году, впоследствии технология стала интересна руководству страны и были открыты первые массовые производства этого материала. В 1961 году образовался Технологический институт силикальцита, под руководством Хинта, который в то время уже удостоился Ленинской премии. В 1981 году против инженера Хинта сфабриковали дело и посадили. Он умер в заключении, позже его реабилитировали, но производство созданного им материала так и не наладилось в стране.

Технология легендарного материала была продана сначала в Италию и Японию, затем в Германию, Австрию и США. Сегодня этот материал применяется очень широко по всему миру благодаря большей чем у бетона прочности и меньшей массе. Но у него все-таки есть пара серьезных недостатков: мелкодисперсная пыль образуемая в процессе производства, чрезвычайно вредная для здоровья, и высокие требования к квалификации сотрудников, при работе с автоклавом (устройство для нагрева материала под давлением).

Со стройплощадки в космос

В производстве композитных материалов есть важный аспект — не всегда достаточно только создать композитный материал, еще важно разработать правильную и максимально эффективную технологию его применения, чтобы композит работал в структуре с другими материалами.

Примером композита являющегося частью системы может быть сетчатая конструкция выполненная из композитного материала. Сетчатая конструкция сама по себе является примером нестандартного инженерного решения.

И композит и сетчатая структура призваны увеличить прочность и снизить вес конструкции. Соединить их в одной системе представлялось специалистам Центрального научно-исследовательского института специального машиностроения (ЦНИИСМ) невероятно эффективным решением.

Автор основополагающих трудов в этом направлении — Валерий Витальевич Васильев.
В 80-е годы в СССР началась разработка стратегических ракетных комплексов, появился РК «Молодец» и «Тополь-М». Тогда и встал вопрос максимального облегчения конструкции и сохранения прочной и жесткой структуры.
Спецы из ЦНИИСМ предложили совместить композитные материалы и технологию сетчатой структуры, используемую в строительстве. Необычная идея нашла поддержку и началась работа над проектом.

В конце 80-х технологию воплотили в жизнь. Система ребер из углепластика автоматически наматывалась на станках с программным управлением, формирую сетчатый цилиндр.
Характеристики этой системы были несравнимо лучше чем у многослойных композитных материалов или сплавов, не говоря о лёгкости всей конструкции.

Композитные сетчатые структуры существуют не только в рамках гонки вооружения. Сегодня они используются в конструкции ракеты-носителя «Протон-М», который выполняет вполне мирные задачи, поднимает грузы и спутники на орбиту Земли. В конструкции переходных отсеков сетчатые композитные структуры максимально эффективны. Они легче металлических аналогов на 60% и на 25% трехслойных конструкций, применяемых в американских носителях.
Академик РАН, Валерий Васильев по-прежнему занимается этой технологией.

Создание композитов — невероятное перспективное направление как в военной промышленности так и в создании продукции гражданского назначения, поэтому работа над композитными материалами идет и в современной России.

Источник

Дельта-древесина

Дельта-древесина — это доски или листы, полученные го­рячим прессованием березового шпона, пропитанного смолой.

Для ‘изготозлешш дельта-древесины применяют спиртовые СМОЛЫ марок СБС-1 и CKC-I и водоспиртовые смолы марок СБС-2 и СКС-2. Шпон прессуют под давлением 90—МО кг/см* при температуре око­ло 150°.

В производстве дельта-древесины используют березовый шпон тол­щиной 0,5—0,7 мм, удовлетворяющий требованиям ГОСТ на авиа­ционный березовый шпон, причем через каждые 10 листов, уложен­ных вдоль волокон рубашки листа или доски, укладывается одни лист поперек волокон. Содержание шпона в дельта-древесине колеблется в пределах 80—88% и смолы — 12—20% по весу. Объемный вес дель­та-древесины равен 1,25—1,40 г/см эксплоатационная влажность 5—7% и водопоглощаемость за 24 часа — 3%.

Дельта-древесина обладает малой гигроскопичностью и абсолют­ной грибостойкостью, легко поддается всем видам механической об­работки, хорошо склеивается белковыми, смоляными и карбамидными клеями после механической обработки и очистки поверхности от мас­ляных пятен и пыли.

Установлены четыре сорта дельта-древесины. Физико-механиче­ские качества их приведены в табл. 5.

Расчетные показатели механических качеств дельта-древесниы

Механические качества дельта-

древесина при влажности 5%

Временное сопротивление растяже­нию вдоль волокон, кг/см2

Временное сопротивление сжатию вдоль волокон, кг/см*

Временное сопротивление скалыва­нию по склейке продольных слоев, KZjcM2

Временное сопротивление ударному нзгибу параллельно плоскости склейки, KZCMjCM2

Дельта-древесина сортов A, Aj и Б применяется для силовых де­талей самолета, как то: лонжероны, силовые шпангоуты, лопасти воз­душного винта и т. д. Дельта-древесина сорта В применяется для от­ветственных (приспособлений, штампов для холодной штамповки ли­стовых цветных металлов и т. д. Кроме того, дельта-древесину можно использовать в качестве электроизоляционного материала. Для конт­роля физико-механических качеств дельта древесины отбирается из каждой запрессовки 10% досок, из которых вырезают образцы для определения сопротивления растяжению вдоль волокон, сжатию вдоль волокон, скадываиию параллельно волокон, динамическому изгибу, влажности и объемного веса.

Схема вырезки образцов и их количество от каждой отобранной доски, а также форма изготовления образцов регламентированы ГОСТ на дельта-древесину. Физико-механические испытания образцов прово­
дятся по ранее описанной методике. Временное сопротивление сжатию приводится к влажности 5°/о по формуле

где к — переводный коэфнциент иа влажность.

Значения k приведены в табл. 6.

Значения переводного коэфициента к иа влажность

Десятые доли процента

Влажность дельта-древесины определяют иа образцах размером 15X15X15 мм, подвергнутых испытанию на сжатие. Образцы размель­чают н в бюксах с открытыми крышками помещают в сушильный шкаф при температуре 100—105° на’ 12 час., а затем взвешивают с точностью 0,01 г. Влажность подсчитывают с точностью 0,1% по формуле

где Gx — вес бюксы с навеской до высушивания в г;

— вес бюксы с навеской после высушивания в г;

0, 3-—поправка на ускоренный метод определения влажности.

Балинит. Технология производства балинита аналогична технологии производства дельта-древесины, но березовый шпон предварительно подвергается химической обработке, в результате которой шпон по­лучает усадку. При этом прочность шпона повышается в 2,5—3,0 раза. Шпон прессуют под давлением 50—70 кг/см2 при температуре около 150°. Содержание шпона в балините должно быть 75—85% и смолы 15—25% по весу. Объемный вес балинита равен 1,20—1,45 г/см* влажность 2,0—8,5 и водопоглощаемость за 24 часа 8—10!%.

Балинит выпускается в листах толщиной 1—б мм. Он поддается всем видам механической обработки и хорошо склеивается белковыми, смоляными и карбамидными клеями после механической обработки и очистки поверхности от масляных пятен и пыли.

Установлены три сорта балинита; механические качества их при­ведены в табл 7.

Расчетные показатели механических качеств балинита

Временное сопротивление растяжению, KzjcMt при толщине листа

Источник

Дельта-древесина

Дельта-древесина, ДСП-10, лигнофоль, балинит — конструкционный композитный материал, древеснослоистый пластик на основе формальдегидной смолы, армированной древесными волокнами. Получался пластификацией древесного шпона (обычно берёзового) путём пропитки его фенол- или крезолоформальдегидной смолой с последующим горячим прессованием.

Дельта-древесина имеет всего в два раза большую, чем обычная древесина, плотность, при этом значительно превосходя её по прочности (она выше, чем у многих алюминиевых сплавов, хотя и ниже, чем у авиационного дюралюмина после термической обработки и искусственного старения). Кроме того, этот материал практически не горюч, обладает абсолютной стойкостью к поражению грибком (гнили) и имеет длительный срок службы без потери качеств (десятки лет в неблагоприятных услвоиях [1] ).

Во второй половине тридцатых годов возможности древесины в качестве авиационного конструкционного материала оказались фактически исчерпаны — дальнейшее повышение лётных и тактико-технических характеристик боевых самолётов потребовало освоения принципиально новых материалов, имеющих более выгодное соотношение массы и прочности. Наиболее перспективным в этом отношении материалом были высокопрочные сплавы на основе алюминия (дюралюмины), работы над применением которых в авиации были организованы в СССР ещё в начале 1920-х годов и вылились в создание серийных цельнометаллических самолётов ТБ-1, ТБ-3, ТБ-7 и других. Между тем, производство алюминия и его сплавов в стране не поспевало за быстро растущими потребностями авиации, так что наиболее массовые в советских ВВС машины — истребители — сохраняли цельнодеревянную или деревометаллическую конструкцию планера.

В предвоенные годы, в условиях назревающего масштабного военного конфликта с участием СССР, встал вопрос о резком увеличении объёмов выпуска боевых самолётов при одновременном значительном повышении их характеристик. Эта задача не могла, однако, быть решена только за счёт перехода на цельнометаллические конструкции, так как дюралюминий и другие алюминиевые сплавы всё ещё оставались в СССР остродефицитными конструкционными материалами, не хватало и металлических полуфабрикатов из легированной стали («хромансиль») (использовались главным образом в ферменных конструкциях, вроде моторамы), более того — по мере увеличения объёмов выпуска началась проблемы даже с поставкой на заводы качественной древесины. Невозможно было обеспечить и достаточно быструю перестройку производства на авиационных заводах, многие из которых до этого не имели опыта производства цельнометаллических конструкций — не говоря уже о расширении объёмов производства самолётов за счёт задействования предприятий иного профиля (в то время, как выпуск цельнодеревянных самолётов мог быть развёрнут в военное время на имевших практически весь необходимый набор производственного оборудования и опыт деревообработки мебельных фабриках).

Дельта-древесина имела временное сопротивление растяжению 27 кг/мм², тогда как у сосны этот параметр составлял 11 кг/мм², у термически обработанного и состаренного дюралюмина Д-1А — 37 кг/мм², термически обработанного и состаренного дюралюмина Д-16 — 43 кг/мм². Такие характеристики позволяли, хотя и с некоторыми оговорками, использовать этот материал для создания боевых самолётов, удовлетворяющих имевшимся на тот момент требованиям. В частности, дельта-древесина (наряду с древесиной сосны, липы и берёзы) широко применялась в конструкции истребителя ЛаГГ-3 конструкции ОКБ-301 под руководством В. П. Горбунова. Также из неё некоторое время ищготавливались части фюзеляжей и крыльев самолётов Ил и Як, некоторые детали машин и элементы производственной оснастки (для экономии металлов).

Авиационная дельта-древесина (ДСП-10) по ГОСТ 226-41 получалась путём горячего прессования березового шпона толщиной 0,5 (продольные слои) и 0,55 мм (поперечные слои), пропитанного водноспиртовым раствором феноло- или креозоло-формальдегидной смолы марок СБС-1, СКС-1 и СКС-2. После пропитки смолой и сушки шпон собирался в пакеты, причём через каждые 10 листов шпона с продольным направлением волокон один лист укладывали в поперечном направлении. Толщина пакета — в среднем 50 слоёв. Собранные пакеты закладывались между плитами гидравлического пресса и подвергались прессованию при температуре 140…150°С и давлении до 150 кг/см² в течении порядка 3 часов (для плиты толщиной 18…20 мм). Итоговый продукт содержит порядка 80 % древесных волокон, остальное — полимеризовавшаяся смола и влага — до 4…6 % при приёмке и до 7 % в эксплуатации. В зависимости от физико-механических качеств, авиационная дельта-древесина подразделялась на четыре сорта — А, А1, Б и В.

Дельта-древесина поставлялась в виде коротких и длинных досок, а также листов. В производстве могла подвергаться всем видам механической обработки на деревообрабатывающих станках при использовании резцов повышенной стойкости, склеивалась белковыми или смоляными клеями. Это обеспечило при переходе на новый материал технологическую преемственность с привычной авиазаводам обычной древесиной.

Дельта-древесина марки ДСП-10 применялась для изготовления силовых конструкций планера самолёта, в частности длинные доски сортов А, А1 и Б — для лонжеронов крыла и усиленных шпангоутов, а короткие — для комлевой части лопастей воздушных винтов. Дельта-древесина сорта В применялась для штампов, предназначенных для холодной штамповки алюминиевых и магниевых сплавов, различных вспомогательных производственных приспособлений, а также в качестве электроизоляционного материала в электроаппаратуре.

Близкими к дельта-древесине свойствами обладал так называемый балинит (ДСП-20), его также получали горячим прессованием пакета пропитанного фенол-формальдегидной смолой шпона, но при этом шпон предварительно подвергается выщелачиванию в растворе едкого натра. Балинит поставлялся в виде плит толщиной 10, 15, 20, 25, 30, 40, 50 или 60 мм, а также листов толщиной от 1 до 6 мм, содержание древесных волокон в готовом продукте — 75…80 %. Иногда имелась рубашка (наружный облицовочный слой) из бумаги или ткани. Обрабатывался аналогично дельта-древесине и считался взаимозаменяемым с ней, применялся для изготовления выравнивающих прокладок, законцовок силовых бобышек, обшивки лонжеронов, закрылков, предкрылков, щитков, лючков, плоскостей и носков стабилизатора, туннелей радиатора, гаргротов фюзеляжей, обшивки крыльев и центроплана и носков крыла и центроплана. Балинит марки ДСП-м предварительно пропитывался минеральным маслом и применялся для изготовления деталей, в ходе эксплуатации подвергающихся трению при затруднённой смазке — например, самосмазывающихся подшипников.

Также из неё изготовляются опорные изоляторы, преимущественно троллейбусных, изредка трамвайных, контактных сетей.

Источник

Дельта древесина

Дельта-древесина (ДСП10) представляет собой древесный слоистый материал, изготовляемый путем горячего прессования из березового шпона, пропитанного водно-спиртовым раствором феноло – или крезоло-формальдегидной смолы марок СБС1, CKC1 и СКС-2 (иногда встречается под названиями лигнофоль или пермали).

Пропитанный смолой и высушенный шпон собирается в пакеты, размеры которых должны обеспечить получение досок шириной до 1300 мм и длиной до 5600 мм. По толщине пакета через каждые 10 листов шпона с продольным направлением волокон один лист укладывают в поперечном направлении.

Толщина шпона 0,5+0,05 и 0,55 + +0,05 мм. Шпон по качеству должен быть не ниже сорт древесины А. По длине и ширине листы шпона соединяются встык. Общее число продольных слоев шпона в пакете по толщине составляет в среднем 50 слоев.

Собранные пакеты шпона закладывают между плитами гидравлического пресса и запрессовывают под давлением до 150 кгсм2 при температуре 140—150°.

Общий цикл запрессовки плиты толщиной 18—20 мм длится около 3 часов. Схема изготовления дельта-древесины приведена на рис. 128.

Содержание шпона в дельта-древесине от 80 до 88%.

В зависимости от основных физико – механических свойств дельта-древесина разделяется на четыре сорта А, Au Б и В.

Коэффициент линейного расширения а: в поперечном направлении 30· 10

6 в долевом направлении 4 · 1006 Удельное объемное электрическое сопротивление р:

Механические качества зависят от влажности.

Влажность дельта-древесины при приемке 4—6%. Эксплуатационная влажность 5,5—7%.

Доски дельта-древесины делятся на две группы: короткие и длинные. Размер по длине определяется по направлению волокон наружных слоев шпона.

Размеры коротких досок: Длина 1400—1600 мм, толщина 15 и 17 мм, ширина 200 мм и более.

Размеры длинных досок: длина от 1,165 до 5000 мм, толщина 15 и 17 мм, ширина 200 мм и более.

Отклонения от стандартных размеров: по длине +50 мм, по ширине +10 мм, по толщине +2 мм —1 мм.

Отклонения в размерах одной доски по толщине допускаются в пределах 1 мм для коротких досок и 3 мм для длинных.

Дельта-древесина склеивается с дельта-древесиной белковыми и смоляными клеями после механической обработки и очистки поверхности от масляных пятен (ацетоном) и пыли. Подвергается всем видам механической обработки на деревообрабатывающих станках резцами повышенной стойкости.

СХЕМА изготовления дельта-древесины (ДСП-10)

Рис. 128. Технологическая схема изготовления дельта-древесины.

Таблица 53 Физико-механические свойства дельта-древесины ДСП10 при объемном весе 1,25—1,40 г/см3 и влажности 5%

Примечание. В скобках указаны Коэффициенты крепости, допускаемые в одном из испытуемых образцов. ν

Дельта-древесина ДСП10 применяется в силовых конструкциях.

Сорта A, A1 и Б идут на лонжероны, усиленные шпангоуты и т. п. Короткие доски (длиной до 1650 мм) повышенных механических качеств применяют для комлевой части лопастей воздушных винтов.

Сорт В применяется для штампов при холодной штамповке алюминиевых и магниевых сплавов и для ответственных приспособлений.

Дельта-древесину всех сортов можно применять в качестве электроизоляционного материала в электроаппаратуре при частоте до 50 Hz.

Дельта-древесина листовая представляет собой слоистый материал, изготовленный в виде листов толщиной до 10 мм путем горячего прессования березового шпона, пропитанного феноло-формальдегидной или крезоло – формальдегидной смолой СБС1, СКС1 или СКС2. Для изготовления листовой дельта-древесины применяется березовый

шпон толщиной 0,35—0,55 мм (в зависимости от толщины изготовляемых листов).

Прессование производится при температуре 140—150° под давлением 110— 120 кг/см2. Время выдержки при запрессовке — 5 мин. на каждый миллиметр толщины готового листа.

По физико-механическим свойствам листовая дельта-древесина аналогична балиниту и вполне его заменяет.

Источник