Universit Universitatea Transilvania din Brașov · 2018-01-31 · procesului de prelucrare cu...
92
Investeşte în oameni! FONDUL SOCIAL EUROPEAN Programul Operaţional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007 – 2013 Axa prioritară 1 „Educaţie şi formare profesională în sprijinul creşterii economice şi dezvoltării societăţii bazate pe cunoaştere” Domeniul major de intervenţie 1.5. „Programe doctorale şi post-doctorale în sprijinul cercetării” Titlul proiectului: „Studii doctorale pentru dezvoltare durabilă (SD-DD)” Numărul de identificare al contractului: POSDRU/6/1.5/S/6 Beneficiar: Universitatea Transilvania din Braşov Universitatea Transilvania din Brașov Școala Doctorală Interdisciplinară Departamentul de cercetare: Prelucrarea Lemnului și Design-ul Produselor din Lemn Facultatea de Ingineria Lemnului Ing. Ruxandra Loredana MĂDAN CONTRIBUȚII LA OPTIMIZAREA CONSTRUCȚIEI PE PRINCIPII ECOLOGICE A SCULELOR AȘCHIETOARE DE TIP PERII ABRAZIVE UTILIZATE LA ȘLEFUIREA LEMNULUI ȘI A COMPOZITELOR PE BAZA DE LEMN CONTRIBUTIONS TO OPTIMIZATION OF THE CONSTRUCTION FOR CUTTING TOOLS, TYPE ABRASIVE BRUSHES USED FOR WOOD SANDING AND WOOD COMPOSITES BASED ON ECOLOGICAL PRINCIPLES Conducător ştiinţific Prof.univ.dr.ing. Loredana Anne-Marie BĂDESCU BRASOV, 2014
Transcript of Universit Universitatea Transilvania din Brașov · 2018-01-31 · procesului de prelucrare cu...
Investeşte în oameni!
FONDUL SOCIAL EUROPEAN
Programul Operaţional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007 – 2013
Axa prioritară 1 „Educaţie şi formare profesională în sprijinul creşterii economice şi dezvoltării societăţii bazate pe cunoaştere”
Domeniul major de intervenţie 1.5. „Programe doctorale şi post-doctorale în sprijinul cercetării”
Titlul proiectului: „Studii doctorale pentru dezvoltare durabilă (SD-DD)”
Numărul de identificare al contractului: POSDRU/6/1.5/S/6 Beneficiar: Universitatea Transilvania din Braşov
Universitatea Transilvania din Brașov
Școala Doctorală Interdisciplinară
Departamentul de cercetare: Prelucrarea Lemnului și Design-ul
Produselor din Lemn
Facultatea de Ingineria Lemnului
Ing. Ruxandra Loredana MĂDAN
CONTRIBUȚII LA OPTIMIZAREA CONSTRUCȚIEI PE
PRINCIPII ECOLOGICE A SCULELOR AȘCHIETOARE DE TIP
PERII ABRAZIVE UTILIZATE LA ȘLEFUIREA LEMNULUI ȘI A
COMPOZITELOR PE BAZA DE LEMN
CONTRIBUTIONS TO OPTIMIZATION OF THE
CONSTRUCTION FOR CUTTING TOOLS, TYPE ABRASIVE
BRUSHES USED FOR WOOD SANDING AND WOOD
COMPOSITES BASED ON ECOLOGICAL PRINCIPLES
Conducător ştiinţific
Prof.univ.dr.ing. Loredana Anne-Marie BĂDESCU
BRASOV, 2014
MINISTERUL EDUCAŢIEI, CERCETĂRII, TINERETULUI ŞI SPORTULUI
UNIVERSITATEA “TRANSILVANIA” DIN BRAŞOV
BRAŞOV, B-DUL EROILOR NR. 29, 500036, TEL. 0040-268-413000, FAX 0040-268-410525
RECTORAT
D-lui (D-nei) ..............................................................................................................
COMPONENŢA
Comisiei de doctorat
Numită prin ordinul Rectorului Universităţii „Transilvania” din Braşov
Nr. ........ din ....................
PREŞEDINTE: Prof.univ.dr.ing. Mihaela CÂMPEAN Universitatea Transilvania din Brașov
CONDUCĂTOR ŞTIINŢIFIC: Prof.univ.dr.ing. Loredana Anne - Marie
Universitatea Transilvania din Brașov
REFERENŢI: Prof.univ.dr.ing. Maria NICOLAE
Universitatea Politehnică Bucureşti
Prof.univ.dr.ing. Paul Dan BRÎNDAȘU
Universitatea “Lucian Blaga” din Sibiu
Prof.univ.dr.ing. Mihai ISPAS
Universitatea Transilvania din Brașov
Data, ora şi locul susţinerii publice a tezei de doctorat: 12 Decembrie 2014, ora
11:30, sala L III 3.
Eventualele aprecieri sau observaţii asupra conţinutului lucrării vă rugăm să le
transmiteţi în timp util, pe adresa [email protected]
Totodată vă invităm să luaţi parte la şedinţa publică de susţinere a tezei de
doctorat.
Vă mulţumim.
1
Cuprins Pg.
teza
Pg.
rezumat
NOTAŢII ȘI ABREVIERI...................................................................................................................
Introducere.................................................................................................................. ...........................
Defecte ale șlefuirii..........................................................................................................................
Scopul șlefuirii cu perii abrazive.....................................................................................................
Necesitatea șlefuirii cu perii abrazive..............................................................................................
Capitolul 1.................................................................................................................. ............................
1.Stadiul actual al cercetărilor.................................................................................................................
1.1 Stadiul actual al cercetărilor privind procesul de șlefuire........................................................
1.2 Bazele teoretice ale șlefuirii.................................................................................................... .
1.2.1 Perii abrazive............................................................................................................. .
1.2.2 Maşini de şlefuit cu perii abrazive.............................................................................
1.3 Ecotehnologia..........................................................................................................................
1.4 Studii privind optimizarea regimurilor de şlefiure..................................................................
1.4.1 Studii privind criterii ecologici (praf, zgomot,vibraţii)............................................
1.4.2 Concentrațiile de praf de lemn în aer la locul de muncă...........................................
1.4.3 Efectul densităţii şi durităţii lemnului asupra concentraţiei de praf din aer..............
1.4.4 Efectul granulelor abrazive asupra concentraţiei prafului produs în aer .................
1.5 Concluzii..................................................................................................................................
CAPITOLUL 2......................................................................................................................................
2.Obiectivele de studiu, analiză şi cercetare...........................................................................................
CAPITOLUL 3.......................................................................................................................................
3.Cercetări teoretice cu privire la optimizarea sculelor de tip perie abraziva utilizate la şlefuirea
lemnului de molid şi fag şi a panourilor compozite de tip mdf ............................................................
3.1 Considerații teoretice privind geometria și construcția sculelor de tip perie abraziva și a
procesului de prelucrare cu acest tip de scula...................................................................................
3.1.1 Motivația șlefuirii de defibrare...................................................................................
3.1.2 Șlefuire cu periile abrazive lamelare...........................................................................
3.1.3 Regim de utilizare al periilor abrazive.........................................................................
3.1.4 Caracteristici perie Uniflex........................................................................................
3.2 Cinematica și dinamica șlefuirii cu perii abrazive....................................................................
3.2.1 Grafica şlefuirii cu perii abrazive................................................................................
3.3 Determinarea razelor de curbură al lamelelor pentru diferite distanțe de reglare pe înalțime
al lamelelor.........................................................................................................................................
3.4 Optimizarea geometriei periilor abrazive.................................................................................
3.4.1 Modelarea geometriei lamelelor abrazive...................................................................
3.5 Concluzii...................................................................................................................................
CAPITOLUL 4 ................................................................................................................................ ....
4.Cercetări experimentale. Experimentul 1. .........................................................................................
4.1 Generalitați...............................................................................................................................
4.1.1 Epruvete.....................................................................................................................
4.1.2 Standul de încercări experimentale ...........................................................................
4.1.3 Condiţiile tehnice în care s-au desfăşurat experimentările........................................
4.2 Experimentul 1. Determinarea consumul de putere................................................................
4.2.1 Măsurători privind consumul de putere.....................................................................
4.2.2 Standul experimental folosit pentru măsurători.........................................................
4.2.3 Rezultatele obținute...................................................................................................
4.2.4 Concluzii....................................................................................................................
4.3 Experimentul 2. Cercetări privind emisiile de praf.................................................................
4.3.1 Metoda de măsurare a emisilor de praf......................................................................
4.3.2 Metoda de măsurare microscopică a particulelor de praf..........................................
4.3.3 Rezultatele obținute pentru concentrația de praf........................................................
4.3.4 Concluzii.....................................................................................................................
4.4 Experimentul 3. Cercetări experimentale privind rugozitatea suprafețelor..............................
4.4.1 Descrierea aparaturii utilizate.....................................................................................
4.4.2 Metodica şi condiţiile de desfăşurare experimentele.................................................
4.4.3 Baza de date obținută................................................................................................
4.4.4 Analiza statistică a valorilor obținute........................................................................
4.4.5 Concluzii....................................................................................................................
CAPITOLUL 5 ...................................................................................................................................
7
9
9
10
10
12
12
12
14
36
42
44
46
47
48
50
51
51
52
52
53
53
53
53
53
57
58
62
68
70
75
78
80
82
82
82
85
85
86
88
88
89
90
92
93
93
94
95
97
98
98
99
100
100
110
111
3
5
5
6
6
8
8
8
10
11
13
15
16
16
17
18
19
19
21
21
22
22
22
22
22
24
25
26
32
34
37
39
40
42
42
42
44
44
45
47
47
47
48
50
51
51
52
53
55
55
55
56
57
58
63
64
2
5.Analiza rezultatelor obținute...............................................................................................................
5.1 Analiza consumului de putere experimental și în condiții de producție..................................
5.2 Analiza concentrației de praf...................................................................................................
5.3 Analiza rugozitații suprafețelor................................................................................................
5.4 Concluzii..................................................................................................................................
CAPITOLUL 6......................................................................................................................................
6.Concluzii. Contribuția personală.........................................................................................................
6.1 Concluzii..................................................................................................................................
6.2 Contribuția personală...............................................................................................................
6.3 DIRECȚII NOI DE CERCETARE .........................................................................................
Bibliografie selectiva.............................................................................................................................
Rezumat.................................................................................................................................................
Curriculum vitae
111
112
117
122
128
129
129
129
131
131
133
140
64
65
69
74
78
79
79
79
81
81
82
86
3
Contents Pg.
teza
Pg.
rezumat
Contents...................................................................................................................................................
Introduction.............................................................................................................................................
Defects in sanding of wood..............................................................................................................
The purpose of sanding with abrasive brush.....................................................................................
The necessity of sanding with abrasive brushes................................................................................
Chapter 1.................................................................................................................................... ..............
1. State of the art in the sanding process.................................................................................................
1.1 State of the art in the sanding process.......................................................................................
1.2 Theory of sanding......................................................................................................................
1.2.1 Abrasive Brushes...................................................................................................... ...
1.2.2 Sanding machines with abrasive brushes.....................................................................
1.3 Eco-technology...................................................................................................................... ....
1.4 Studies on optimization schemes...............................................................................................
1.4.1 Studies on ecological criteria (dust, noise, vibration)..................................................
1.4.2 Wood dust concentrations in air at work.....................................................................
1.4.3 Effect of density and hardness of the wood on the concentration of dust in the air....
1.4.4 Effect of abrasive grains on the concentration of product dust in the air. ..................
1.5 Conclusions............................................................................................................................ ....
Chapter 2..................................................................................................................................................
2. Objectives of the study, analysis and research.....................................................................................
Chapter 3..................................................................................................................................................
3. Theoretical research on optimization tools used for sanding with abrasive brush of the Spruce and
Beech wood and MDF composite panel………………………..............................................................
3.1 Theoretical considerations on the geometry and construction of the abrasive brush tool and
the type of processing done with this tool..........................................................................................
3.1.1 Motivation of the deburring sanding............................................................................
3.1.2 Lamellar abrasive sanding brushes..............................................................................
3.1.3 Mode of using the abrasive brushes.............................................................................
3.1.4 Features of the Uniflex abrasive brush.......................................................................
3.2 Kinematics and dynamics abrasive polishing brush..................................................................
3.2.1 Graphics of the sanding with abrasive brushes...........................................................
3.3 The calculus of radius for bending of the flaps for different adjustment of the
heights.......................................................................................................................................... ......
3.4 Geometry optimization of the abrasive brushes........................................................................
3.4.1 Flaps geometry modeling............................................................................................
3.5 Conclusions ..............................................................................................................................
Chapter 4 .....................................................................................................................................
4. Experimental research. Experiment no.1 ..........................................................................................
4.1 Generalities................................................................................................................................
4.1.1 Test samples.................................................................................................................
4.1.2 Experimental stand......................................................................................................
4.1.3 The technical conditions in which the experiments were conducted...........................
4.2 Experiment no. 1. Determination of power consumption..........................................................
4.2.1 Measurements on power consumption.........................................................................
4.2.2 The experimental stand for conducting the measurements..........................................
4.2.3 Results..........................................................................................................................
4.2.4 Conclusions..................................................................................................................
4.3 Experiment no.2. Research on dust emissions...........................................................................
4.3.1 Method for measuring the emission of dust................................................................
4.3.2 Method of measuring microscopic dust particles........................................................
4.3.3 The results for the concentration of dust.....................................................................
4.3.4 Conclusions.................................................................................................................
4.4 Experiment no. 3. Experimental research on surface roughness...............................................
4.4.1 Description of used equipment...................................................................................
4.4.2 Methodology and conditions for conducting experiments..........................................
4.4.3 Obtained database.......................................................................................................
4.4.4 Statistical analysis of the obtained values...................................................................
4.4.5 Conclusions.................................................................................................................
7
9
9
10
10
12
12
12
14
36
42
44
46
47
48
50
51
51
52
52
53
53
53
53
53
57
58
62
68
70
75
78
80
82
82
82
85
85
86
88
88
89
90
92
93
93
94
95
97
98
98
99
100
100
110
3
5
5
6
6
8
8
8
10
11
13
15
16
16
17
18
19
19
21
21
22
22
22
22
22
24
25
26
32
34
37
39
40
42
42
42
44
44
45
47
47
47
48
50
51
51
52
53
55
55
55
56
57
58
63
4
Chapter 5 .....................................................................................................................................
5.Analysis of the obtain results.................................................................................................................
5.1 Analysis of the experimental and of the production power consumption.................................
5.2 Analysis of the concentration of dust.......................................................................................
5.3 Surface roughness analysis........................................................................................................
5.4 Conclusions................................................................................................................................
Chapter 6.................................................................................................................................................
6. Conclusions. Personal Contribution....................................................................................................
6.1 Conclusions...............................................................................................................................
6.2 Personal Contribution...............................................................................................................
6.3 New research directions............................................................................................................
Selective Bibliography.............................................................................................................................
Summary...................................................................................................................................... ............
Curriculum vitae
111
111
112
117
122
128
129
129
129
131
131
133
140
64
64
65
69
74
78
79
79
79
81
81
82
86
5
NOTAŢII ȘI ABREVIERI
µm unitatea de măsură – micrometru
AB lungimea de contact cu piesa a sculei
AlO Oxid de Aluminiu;
BO distanţa pe axa OX de la originea sistemului cartezian la vârful lamelei
Ci puterea absorbită pentru mers în gol
COV compus organic volatil;
Cp concentraţia de praf;
D diametrul sculei;
E elipsă;
Em media puterii totală absorbită;
f0 mişcarea de oscilaţie axială a benzii abrasive;
Ff forța frecare;
FH forța orizontală;
FV forța verticală;
Gr granulaţia benzii abrazive;
h adâncimea de şlefuire;
H înălțimea fâșiei;
H1 punct de măsurare a emisiilor de praf la nivelul epruvetei;
H2 punct de măsurare a emisiilor de praf la 20 cm înălţime fata nivelul epruvetei;
H3 punct de măsurare a emisiilor de praf la 40 cm înălţime fata nivelul epruvetei;
Hci înălțimea de contact inițial;
he înălțimea epruvetei;
Hm abaterea medie aritmetica a înălţimii maxime a neregularităţilor;
L lungimea fâșiei;
L1 lățimea lamelei;
Mu motor viteza de avans;
Mv motor viteza de rotație;
n viteza de rotație;
Ø diametru;
p presiunea de contact;
Pa puterea absorbită;
Q capacitatea de şlefuire;
R raza cercului;
Ra abaterea medie aritmetica a neregularităţilor;
Rk parametru stabilit pentru rugozitatea de prelucrare;
Rpk parametru stabilit pentru fibra ridicată a lemnului;
Rz înălţimea medie a neregularităţilor;
Sbanda suprafaţa epruvetelor şlefuite în acelaşi timp cu bandă lată;
SiC Carbură de Siliciu;
Sperie suprafaţa epruvetei şlefuite cu peria abraziva;
T durata de şlefuire;
u viteza de avans;
vr viteza de aşchiere rezultantă;
x lungimea de contact cu piesa;
Xmax lungimea maximă în contact cu piesa a lamelei;
xOy planul xOy având axele de coordonate Ox şi Oy;
z numărul de lamele;
zs numărul de lamele care intra simultan în contact cu piesa;
α unghiul de atac;
6
β unghiul de tăiere;
γ unghiul de înclinare;
δ unghiului direcției de șlefuire;
δ2 unghiul direcţiei de şlefuire.
φ0 unghiul dintre două lamele
7
Introducere
Șlefuirea produselor lemnoase este frecventă în industria producerii de mobilier, aceasta se
efectuează pentru a obține o suprafață fină și care preferabil urmează a fi lăcuită. Această tehnică
este în general aplicată pentru toate tipurile de material lemnos. Materialele lemnoase pot fi
distinse ca lemn solid sau produse pe bază de lemn. Lemnul solid poate fi lemn de foiase sau
lemn de rășinoase iar produsele pe bază de lemn pot fi categorizate ca plăci din așchii lemnoase,
placaje, plăci furniruite și plăci din fibre de lemn.
De obicei șlefuirea materialelor lemnoase specificate mai sus, este efecuată cu benzi abrazive.
Benzile abrazive conțin un strat de particule abrazive ce sunt incleiate pe un suport flexibil.
Aceste particule abrazive pot fi compuse din Oxid de Aluminiu, Alumină fuzibilă, Alumină
Ceramică, Alumină de Zirconiu, Granat, Carbură de Siliciu, Diamant ș.a.m.d. Particulele
abrazive sunt îmbinate pe suportul flexibil cu ajutorul lianților sau rășinilor.
Șlefuirea se efectuiază în mai mulți pași, începând cu o granulație rugoasă și terminând cu o
granulație mai fină. Aceasta se aplică funcție de necesitatea îndepărtării materialului sau de
finețea suprafeței obținute.
Defecte ale șlefuirii
Prin aplicarea șlefuirii cu benzi abrazive sa constatat o serie de probleme atunci când se încearcă
obținerea unei suprafețe fine cu o valoare a rugozității Ra mai mică de 2 μm. Scula abrazivă
tinde să fie ancrasată într-un timp scurt, datorită acestui fapt în aplicarea industrială nu este
posibilă utilizarea granulației fine. Șlefuirea suprafețelor lemnoase fiind limitată la granulații
abrazive de P180 sau P220, și doar în cazuri rare se aplică granulația P240. Sa observat că în
cazul aplicării acestor granulații fine pe suprafețele lemnoase, materialul șlefuit compus din fibre
nu poate fi îndepărtat de pe materialul abraziv sau banda abrazivă, fibrele sunt ancrasate printre
granulele abrazive împiedicând șlefuirea ulterioară. Aceasta rezultând spre apariția unor forțe de
frecare intensificate. Dacă banda abrazivă nu este înlocuită atunci suprafețele prelucrate vor fi
deteriorate sau vor apărea urme de arsuri. Aceste benzi abrazive sunt ancrasate atât de intens cu
fibre lemnoase încât banda abrazivă devine complet neeficientă după scurt timp. Așadar în
aplicarea industrială produsele abrazive trebuiesc înlocuite cu unele noi după șlefuirea câtorva
piese lemnoase ce conțin intensificat fibre, așadar această metodă nu este din punct de vedere
economic eficientă [37].
O altă problemă observată în tehnica de șlefuire cu bandă lată este faptul că piesele lemnoase
șlefuite prezintă un număr semnificativ de fibre ridicate. Aceste fibre au o lungime de 10-50 μm
și cauzează următoarea problemă: sunt în esență flexibile atunci când se aplică pe suprafață un
strat de vopsea. Acestea tind să se ridice și cauzează penetrări în stratul de vopsea în special dacă
stratul este foarte fin, necesitând un strat mai gros de vopsea sau o prelucrare prin șlefuire.
Fibrele flexibile prezentate în Figura 1.1 au o lungime de 10-50 μm iar grosimea stratului de
vopsea este de o grosime cuprinsă între 20-50 μm (grosimea stratului uscat de vopsea) pentru
panouri furniruite sau lemn solid și aproximativ 80-100 μm pentru MDF [51].
Figura 1.1. Suprafața lemnoasă conținând fibre după șlefuirea cu bandă lată[68].
8
Scopul șlefuirii cu perii abrazive
În ultimii 15 ani în industria prelucrării lemnului a apărut un nou produs: Peria abrazivă, ca
consecință a necesității de a înbunătăți suprafețele obținute în urma șlefuirii, și pentru a reduce
consumul de lac sau vopsea precum și pentru a oferi un rezultat mai bun de finisare[15]. Prin
urmare periile abrazive au devenit un produs comun folosit pentru șlefuirea suprafețelor
lemnoase după prelucrarea cu bandă lată și tind să elimine șlefuirea manuală a pieselor
lemnoase.
Figura 1.2. Perii abrazive lamelare[75].
Tehnologia șlefuirii suprafețelor lemnoase cu periile abrazive este folosită pentru a elimina
microfibrele formate în urma șlefuirii cu bandă lată[15]. Majoritatea producătorilor de perii
abrazive propun șlefuirea pieselor lemnoase după prelucrarea cu bandă lată cu aceiași granulație
abrazivă sau cu o granulație mai fină, așadar cu granulații mai mari sau egale cu P150, P180,
P220, deoarece după aceste granulații de obicei se aplică straturile de lacuri sau vopsele.
Necesitatea șlefuirii cu perii abrazive
Soluția actuală este folosirea sistemului de șlefuire cu perii abrazive, o metodă inovativă de șlefuire bazată pe principiile șlefuirii care fundamental sunt diferite față de metodele tradiționale de șlefuire. În loc să se șlefuiască cu presiune constantă pe suprafață, șlefuirea cu periile abrazive se bazează pe principiu prin care șlefuirea agresivă este efectuată de către viteza sculei rotative[68].
Figura 1.3 a și b arată suprafața lemnoasa șlefuită în mod normal înainte și după ce a fost prelucrată prin sistemul de șlefuire cu perii abrazive.
Figura 1.3. (a) Suprafața lemnoasă conținând fibre după șlefuirea cu bandă lată. (b) Suprafața
lemnoasă șlefuită cu perie abrazivă.[68]
Unul dintre caracteristicele deosebite a periei abrazive este acea că este flexibilă îndeajuns încât
să debavureze piesele profilate, cu forme și piese 3 dimensionale fără să aducă uzură critică
suprafeței prelucrate.
Periile abrazive au capacitatea de a reduce problema ancrasării benzii abrazive prin minimalizare
sau înlăturarea prezenței fibrelor după sau înainte de procesul de șlefuire cu bandă lată. Soluția
9
este pentru a șlefui suprafața utilizând perii de șlefuit în procesul de șlefuire după care ar fi
prealabila șlefuirea cu bandă lată.
În cazul șlefuirii cu periile abrazive a suprafețelor aplicate cu grund, stratul de grund pe muchiile
ascuțite este foarte fin, prin șlefuirea cu bandă lată acest strat poate fi penetrat. Suprafața
prelucrată cu perii abrazive asigură o prelucrare fină ce nu penetrează stratul de grund iar
muchiile sunt rotunjite puțin, ca rezultat, grundul rămâne acoperit uniform pe muchii [68].
Șlefuirea cu perii nu este potrivită pentru debavurare în colțuri și canale înguste, motivul este
datorită lățimii lamelei de debavurare ce setează o limita pentru lățimea canalelor ce pot fi
prelucrate. Precum duritatea relativă a lamelelor implică o limită pentru posibilitatea de ajustare
la contururi diferite și muchii.
Figura 1.4. Șlefuirea suprafețelor profilate cu perie abrazivă. [79]
Debavurarea în producția de masă are un număr de dezavantaje referinduse la piesele procesate
pentru care se poate menționa următoarele[68].
Piesele să fie curatate de praf/lichide;
Piesele se încălzesc în timpul procesului de debavurare;
Prelucrarea este lentă;
Rezultatul debavurării variază și depinde de forma pieselor.
Avantajele periei abrazive prezintă o metodă de șlefuire mai eficientă pentru îndepărtarea
fibrelor de pe suprafața materialelor lemnoase, cea ce înseamnă:
Consum scăzut a lacurilor/grundurilor;
Reducerea ancrasării benzilor abrazive;
Șlefuire manuală în măsură mai mică.
10
Capitolul 1
Stadiul actual al cercetărilor
1.1 Stadiul actual al cercetărilor privind procesul de șlefuire
Operaţia tehnologică de şlefuire are rolul de a îndrepta toate neregularitățile prelucrărilor
anterioare şi de a conferi suprafeţei o calitate corespunzătoare pentru operaţiile de finisare.
Șlefuirea este ultima dintre operaţiile de aşchiere aplicate suprafeţelor lemnoase [10]
Numeroşi cercetători au întreprins de-a lungul timpului studii variate asupra procesului de
şlefuire.
Din cercetarea bibliografică efectuată au fost evidenţiate următoarele direcţii, pe baza factorilor
care caracterizează procesul de șlefuire, prin principalii parametri ai regimurilor de lucru, în
special viteza de şlefuire, viteza de avans, presiunea de contact, granulaţia benzii abrazive,
adâncimea de șlefuire, durata de şlefuire, oscilaţia benzii şi specia lemnoasă. Studiile realizate în
domeniu sunt ample ca urmare a complexității factorilor care intervin în proces. Nu se poate
spune care ar fi tendinţa şi caracterul evoluţiei în acest domeniu, deoarece nivelul tehnic al
șlefuirii cunoaşte o dezvoltare foarte rapidă. În acest domeniu au apărut foarte multe lucrări,
dintre care se evidenţiază cele elaborate de: Cotta (1982), Dogaru (1981, 1985), Pahlitzsch
(1970), Pop (1979), Țăran (1996, 2000), Beganu (2001). Toate aceste lucrări au stabilit cadrul
general al domeniului şlefuirii suprafeţelor lemnoase.
Radu (1966), Năstase (1969, 1981), Pop (1979) şi Cotta (1982) au analizat influenţa regimurilor
de şlefuire asupra calității suprafeţelor, obţinând rezultate în funcţie de procesul adoptat şi de
particularitățile specifice sculelor şi speciilor lemnoase studiate (Fag, Brad, Paltin). Din
multitudinea de factori de influență analizaţi prin efectul pe care îl au asupra rugozității
suprafeţelor prelucrate, Pop (1979) a recomandat elaborarea unui standard românesc privind
calitatea suprafeţelor lemnoase, normele care tratau acest domeniu fiind la acea vreme depășite.
De asemenea, s-a stabilit că granulaţia are rolul hotărâtor în procesul de şlefuire din punctul de
vedere al calitatii suprafeţei.
Mai mulţi autori s-au referit la procentul de piese cu defecte de prelucrare pentru estimarea calității
suprafeţelor obţinute (Williams şi Morris 1998, Lihra şi Ganev 1999, Hoadley 2000).
Rugozitatea este adesea parametrul principal de evaluare a calitatii suprafeţei lemnoase supusă şlefuirii
(Lemaster şi Beall 1996, Taylor şi alţii 1999, de Moura şi Hernández 2005, 2006).
Factorii tehnologici (viteze, presiuni, oscilaţii) nu au influență hotărâtoare asupra calității după unii
autori (Pahlitzsch 1970 şi Pop, 1979), aceştia urmând să fie aleşi în funcţie de productivitatea dorită.
Se recomandă generalizarea maşinilor cu bandă lată de contact şi elaborarea regimurilor de aşchiere
separat pe fiecare specie.
Taylor şi alţii (1999) au conchis că presiunea de şlefuire pare să fie cu atât mai importantă cu cât
granulaţia devine mai fină. Referitor la randamentul sculelor abrazive şi al procesului de şlefuire,
Pop (1979) subliniază faptul că acestea sunt direct dependente de natura şi mărimea granulelor
iar timpul de utilizare a sculelor este în directă legătură cu specia lemnoasă.
În general, un program de şlefuire debutează cu o granulaţie grosieră urmată de şlefuiri mai fine
(Williams si Morris 1998). Granulaţiile grosiere sunt destinate şlefuirilor rapide și profunde, în
timp ce granulaţiile fine servesc fazelor de finisare (Lihra şi Ganev 1999). Fiecare etapă de
slefuire are ca obiectiv minimizarea neregularităților apărute în etapa precedentă, altfel acestea ar
11
fi vizibile la finisare (Williams şi Morris 1998, Lihra şi Ganev 1999). Dealtfel, cu cât mărimea
granulelor este mai mică, cu atât calitatea suprafeţei este mai bună (Carrano și alţii 2002, de
Moura şi Hernández 2006, Ratnasingam și Scholz 2006).
Sinn şi colaboratorii (2004) au stabilit o corelaţie liniară pozitivă între mărimea granulelor
abrazive și rugozitatea suprafeţei.
După Saloni (2005) s-a confirmat creşterea, cu presiunea de şlefuire, a cantității de material
detaşat precum şi a consumului de putere.
Chiar dacă industria lemnului nu este cea mai mare consumatoare de energie, este considerată
totuşi un consumator important iar dintre toate procesele de prelucrare, şlefuirea consumă cel
mai mult.
Există numeroase studii pe acest segment de cercetare, între care Saloni (2005) este
reprezentativ, concluzionând că puterea consumată la slefuire creşte cu viteza benzii abrazive şi
cu viteza de avans în timp ce adâncimea de şlefuire prezintă o influență mai scăzută.
În general, se poate spune că odată cu creşterea granulaţiei, puterea creşte (Siklienka, 2001),
înregistrându-se valori diferite la prelucrarea pe trei directii (paralel, perpendicular şi la 45
grade) (Samolej, 2006).
De asemenea, Javorek (2006) a arătat şi că specia are cea mai mică influenta în consumul de
putere, însă influenţa cea mai covârşitoare asupra puterii de aşchiere şi implicit asupra forţei, au
avut-o forţa de presare, direcţia de aşchiere în raport cu fibrele şi viteza de aşchiere. Porojan
(2007) a efectuat cercetări asupra şlefuirii lemnului de salcâm, în timp ce Gurău (2004a) s-a
concentrat în studiile sale atât asupra stejarului cât şi asupra lemnului de Fag şi Molid, sub
aspectul factorilor care influenţează rugozitatea suprafeţelor şlefuite.
Numeroase studii au fost efectuate asupra optimizării procedeelor de şlefuire a lemnului. Aceste
cercetări au studiat, printre alţi factori, granulaţia hârtiei abrazive (Carrano şi alţii 2002, Sinn şi
alţii 2004; de Moura şi Hernández 2006; Ratnasingam şi Scholz 2006), orientarea în raport cu
direcţia fibrelor (Taylor şi alţii 1999, Carrano 2002), specia lemnoasă (Saloni şi alţii 2005, Sinn
2004) şi viteza de şlefuire (Carrano 2002, de Moura și Hernandez 2006).
Carrano (2002) şi Saloni (2005) au efectuat studii pe maşini de şlefuit cu cilindru şi au observat
că o creştere a vitezei de rotaţie a curelei este însoţită de o diminuare a calității suprafeţei.
Totuşi, Saloni și alţii (2005) au observat un efect contrar. Viteza de avans are de asemenea un
efect important asupra calității suprafeţei şlefuite (Carrano 2002, de Moura și Hernandez 2006).
Într-adevăr, vitezele de avans mari generează suprafeţe mai rugoase. Acest fenomen se produce
datorită faptului că numărul de urme provocate de abraziv scade (Carrano 2002), ceea ce
generază și o mai mare oscilaţie la suprafață (de Moura și Hernandez 2006).
Importanţa deosebită a șlefuirii în obţinerea unor produse de calitate a impus conceperea de
maşini şi utilaje care să asigure exigenţele comerciale și de folosire a produselor finite din lemn.
În această categorie intră mașinile de şlefuit cu bandă lată care au cunoscut în ultimii ani o
dinamică de dezvoltare puternică, datorată numărului mare de firme care fabrică astfel de maşini
(Ţăran 1996). Realizările tehnice în acest domeniu permit formarea celor mai variate structuri
tehnologice, răspunzând în totalitate cerinţelor și exigenţelor beneficiarilor. Se folosește
principiul „modul” ca fiind unitatea de prelucrare: cu cilindru de contact, cu bară de presare,
combinat, cu bandă lungă (Beganu 2001; Țăran 2000), admițându-se că celelalte componente au
influență redusă asupra caracteristicilor tehnice.
12
Țăran (2000) concluzionează că varietatea mare a mașinilor de șlefuit cu bandă lată este
determinată de structura tehnologică, numărul și dispunerea unităților de şlefuire; structura
tehnologică este la rândul ei determinată de tipul prelucrărilor, longitudinale sau în cruce, având
în vedere natura suprafeţei lemnoase, capacitatea şi locul de amplasare; cunoaşterea structurilor
tehnologice este necesară în vederea optimizării regimurilor de şlefuire şi pentru stabilirea
capacității de lucru a maşinii.
Literatura de specialitate oferă foarte multe date şi rezultate cu largă aplicabilitate în practica
productivă. Există foarte multe studii, cu trimitere la toate formele de prelucrare prin şlefuire,
însă s-a constatat absenţa studiilor legate de şlefuirea lemnului cu perii abrazive lamelare cu perii
de sprijin tip Tampico.
1.2 Bazele teoretice ale șlefuirii
În procesul de așchiere sunt implicați un set de parametri care compun un întreg numit Sistem
Tehnologic (ST), compus din mai multe părţi interdependente şi relativ indivizibile. Sistemul
tehnologic de aşchiere a lemnului este alcătuit din patru componente, numite subsisteme,
reprezentate în Figura 1.5 piese/materii prime; parametri de tăiere/aşchiere; maşina unealtă și
scula tăietoare.
Figura 1.5. Schema tehnologică a sistemului de tăiere a lemnului. [26]
Piesa/materia primă poate fi caracterizată prin următoarele părţi convenţional indivizibile:
specie, umiditate, densitate, rezistenţă, elasticitate, plasticitate, temperatură, dimensiune, etc.
Parametrii de tăiere/aşchiere reprezintă un set de condiţii coerente cu piesa materia-
primă, instrumentul tăietor, maşina, necesare şi suficiente pentru realizarea operaţiei dorite. În
cazul schimbării parametrilor de aşchiere, trebuie să fie modificate şi celelalte subsisteme
(piese/materii prime, maşina, scula tăietoare) în aşa fel, ca să fie asigurată realizarea procesului
de aşchiere.
Scula tăietoare include elemente ca unghiul de înclinare, numărul muchiilor tăietoare,
ascuţimea dinților tăietori, proprietăţile mecanico-fizice ale sculelor abrazive, rugozitatea
suprafeţelor particulelor tăietoare, lungimea muchiilor tăietoare.
Maşina unealtă include următoare elemente: mecanismul mişcării principale având
mişcare de tip rotaţie sau piston, mecanismul de avans, mecanismul de ghidare, cantitatea
mişcărilor de lucru şi secvenţa realizării acestora, lăţimea şi grosimea stratului decupat, unghiul
de tăiere, unghiul de intâmpinare, a muchiei tăietoare ale cuţitelor față de fibrele lemnului, viteza
de așchiere, viteza de avans, forţele de tăiere şi de frecare, capacitatea dispozitivelor puterii etc.
În practică se utilizează diverse modele de sculele: role, discuri, foi, benzi late, benzi înguste,
discuri perforate, foi perforate, perii. Informaţiile comerciale din domeniu descriu
particularităţile constructive ale sculelor abrazive, clasificarea şi procese de fabricare ale
acestora,[53][56][69][77].
Scula Maşina unealtă
Piese / materii
prime
Parametrii de
tăiere/aşchiere
13
Modele de scule abrazive utilizate pentru șlefuirea lemnului. Tabelul 1.1.
Tip Vederea Descrierea
Rulouri
Disponibil intr-un număr de lăţimi (de exemplu, 50,
115mm), fiecare rulou este de un grad unic si se procură
la lungime liniara. Deşi este produs pentru prelucrarea cu
scule electrice (de exemplu, şlefuitor orbital), acesta
poate fi utilizat si pentru şlefuire manuală.
Foi
Cu dimensiuni aproximative de 280 x 230 mm. De obicei,
potrivite pentru şlefuire manuala.
Benzi
late, inguste
Benzi inguste si late de orice dimensiuni pentru utilizarea
pe maşini de şlefuit cu banda. Diferite laţimi si lungimi
sunt disponibile pentru a se potrivi cu fiecare maşina de
şlefuit cu banda de pe piaţă.
Perie
abraziva
Sunt utilizate pentru îndepărtarea fibrelor de pe material
şi şlefuire de finisare. Şlefuirea cu perii poate fi fina sau
şlefuirea agresiva aceasta depinde de viteza sculei
rotative precum și de granulația acesteia.
Discuri
Pentru a fi utilizate cu şlefuitor rotativ sau alte
instrumente de putere. Discurile sunt folosite cu un disc
de sprijin rigid, dar flexibil.
Se folosesc pentru:
- şlefuirea semifabricatelor din lemn masiv sub formă de
plăci şi panouri precum și plăci ca PAL, PLACAJ,
PANEL, PAF, PFL etc;
- traverse, lonjeroane, în cazul panourilor bordurate şi
furniruite pentru şlefuirea longitudinală a bordurii
- panouri furniruite sau finisate, rame, uşi, lambriuri.
Cilindri
Utilizați pe cilindri de cauciuc, destinat pentru șlefuirea
de degroșare a lemnului masiv sau a compușilor pe bază
de lemn.
1.2.1 Perii abrazive
Sculele abrazive destinate șlefuirii suprafețelor profilate sau a defibrării suprafeței lemnoase
înainte de finisare prin lăcuire sau vopsire, se referă la o șlefuire sau lustruire prin mișcare
rotativă și cu presiune scazută, având elementele de șlefuire montate în suprafața unui cilindru,
acesta constă din lamele abrazive cu suport de pânză și perii de sprijin care, în esență au aceiași
14
extindere radială ca și lamelele și în același timp sunt poziționate lângă aceste lamele, iar
granulele abrazive utilizate fiind din Oxid de Aluminiu sau Carbură de Siliciu cu granulații
variind de la P150 la P400.
În cazul suprafețelor profilate se recomandă cele ce au fost frezate sau prelucrate la strung, ca
exemplu fiind: uși de intrare, uși de corpuri de mobilier, ferestre, fețe de sertare, rame, obloane și
multe altele[15].
Prezenta sculă abrazivă nu este capabilă să execute o șlefuire puternică și agresivă prin care
să se elimine zgârâeturi adânci, așchii sau denivelări. Șlefuirea executată cu această sculă este o
șlefuire de copiere, ce se referă la o șlefuire ce nu modifică semnificativ suprafața prelucrată [15]
și au o durată de utilzare mult mai lungă în comparație cu banda abrazivă.
Tipuri de perii abrazive
Periile abrazive se clasifică funcție de scopul utilizării și anume:
Pentru șlefuire suprafețe drepte;
Pentru șlefuire suprafețe profilate;
1.2.1.1 Perii pentru șlefuire suprafețe drepte
Acest tip de perii se identifică în mod general după forma dreaptă a vârfului lamelei, acestea de
obicei sunt în formă de cilindru și au următoarele caracteristici:
Perie abrazivă cu flanşă sunt periile abrazive cu lamele pentru prelucrarea fină a suprafeţelor,
prin șlefuire, curățare, sau polisare. Dispunerea compartimentată, radială a lamelelor permite
adaptarea la conturul piesei. Granulația lamelelor abrazive fiind de la P16 până la P2000.
Domeniul de utilizare:Vopsele/Lacuri/Chit/Lemn.
Diametru: 125, 165, 200, 250, 300, 500 mm, lățime: 25, 50 mm ș.a.m.d.
Figura 1.6. Perie abrazivă cu flanşă[74][75].
Aceste perii sunt utilizate pe mașini industriale cât și pe mașini portabile de mână.
Perie abrazivă cu flanşă şi lamele, cu flexibilitate ridicată, cu fante longitudinale special pentru
prelucrarea pieselor profilate dreprt, cu ajutorul unor maşini portabile şi staţionare.
Diametru 200 mm, ș.a.m.d; lățime 50, 100 mm.
15
Figura 1.7. Perii abrazive cu flanșă și lamele.[73][78].
1.2.1.2 Perii pentru șlefuire suprafețe profilate
Aceste perii sunt constituite din lamele abrazive, acestea fiind de lățime mică, cea ce permite
accesul în zonele înguste, iar vârfurile lamelelor fiind rotunjite, fiind ideale pentru șlefuirea
profilelor curbate și în același timp a panourilor drepte. Aceste perii sund destinate pentru
șlefuirea suprafețelor lemnoase sau a suprafețelor lăcuite.
Discuri cu lamele abrazive, fiind perii abrazive construite din lamele flexibile, care permit
îndepărtarea "stratului exterior de suprafață", fără deteriorarea stratului de bază. Aceastea poate
fi utilizate pentru debavurare, curățarea, finisarea și polizarea părților fine, cu suprafețe
constrânse și greu accesibile.
Figura 1.8. Disc lamelar și perie lamelară combinată din discuri lamelare. [64][68]
Există perii tip discuri de șlefuit (periile de șlefuit tip fâșii montate perpendicular pe disc),
reprezentate în imaginea de mai jos, acestea sunt destinate pentru șlefuirea profilelor sculptate,
însă pentru obținerea unui rezultat bun este necesară combinarea cu tambururile lamelare.[79]
Figura 1.9. Discuri de șlefuit tip perii abrazive. [79]
1.2.2 Maşini de şlefuit cu perii abrazive
Mașinile de șlefuit cu perii abrazive sunt clasificate în:
Mașini manuale portabile;
Mașini industriale.
Mașinile manuale portabile, sunt mașini speciale sau bormașini pe care sunt montate periile
abrazive cu tijă. Acestea sunt folosite pentru șlefuirea pieselor profilate sau plane, sunt ideale
pentru șlefuire, finisare, prelucrarea muchiilor, curățare și debavurare.
16
Figura 1.10. Mașină portabilă Fladder 250/Air, Quickwood F15[68][76].
Mașini industriale sunt destinate pentru prelucrarea pieselor în linii de producție de fabrică sau
atelier. Periile au formă cilindrică, sau discuri și sunt destinate pentru șlefuirea de defibrare sau
de polisare a suprafețelor lemnoase sau a suprafețelor lăcuite ca exemplu fiind: uși de intrare, uși
de corpuri de mobilier, ferestre, fețe de sertare, rame, obloane și multe altele (Poul Lundum
2010).
Mașinile de șlefuit Scandicsand
Sand-400 șlefuitor universal, proiectat pentru a șlefui muchiile profilelor curbate sau obiecte
plane și drepte.
Sand-150 șlefuitor de muchii, proiectat pentru automatizarea șlefuirii muchiilor a pieselor mici și
mari, fiind posibilă conectarea la banda conveier.
Figura 1.11. Scandicsands Sand-400, Scandicsands Sand-150.[78]
Mașini de șlefuit SlipCon
Mașina de șlefuit lineală (Lineal Sanders) SlipCon LS-TSSB, cu perii abrazive, prezentată în
Figura 1.12, tambururile de șlefuit montate deasupra (Top-T), în partea de jos (Bottom-B) și pe
lateral (Sides-S).
Figura 1.12. Mașinade șlefuit lineală, LS-TSSB[79].
17
Mașină de șlefuit cu perii abrazive SlipCon Perfection 2U-BBDD prezentată în Figura 1.13,
caracterizată prin combinația de discuri ce exercită o mișcare de oscilație, și cilindri abrazivi
montați deasupra și dedesubt. Sistemul de șlefuire permite prelucrarea de finisare a lemnului sau
a pieselor acoperite cu lac pe ambele suprafețe dintr-o singură trecere.
Figura 1.13. Mașinade șlefuit lineală, 2U-BBDD[79].
1.3 Ecotehnologia
Mediul reprezintă totalitatea factorilor fizici, chimici, meteorologici, biologici, dintr-un loc dat,
cu care un organism vine în contact. Acești factori sunt de fapt: temperatura, umiditatea, solul,
apa, magnetismul terestru, peisajul, alte organisme, etc. Noțiunea de mediu este sinonimă cu
mediu înconjurător, ambiant, ecologic, de viață. Între fiecare organism și mediu există influențe
reciproce, complexe. Mediul influențează organismele, dar și organismele, inclusiv omul,
modifică mediul. Totuși, adaptarea organismelor la mediu este limitată. Clasificarea mediilor are
în vedere mai multe criterii, date fiind varietățile foarte mari.
Prin calitatea mediului se înțelege starea acestuia la un moment dat, rezultată din integrarea
tuturor elementelor sale structurale și funcționale, capabile să asigure o ambianță satisfacatoare
necesităților multiple ale vieții omului.
Termenul de ecologie a fost introdus pentru prima dată de biologul german Ernst Haeckel în
anul 1866, utilizând cuvintele grecesti oikos= casă, locuință și logos= știință, vorbire. Deci
ecologia poate fi considerată ca o știință a habitatului (a spațiului de locuit).
Astăzi ecologia este definită ca știință ce studiaza condițiile de existență ale ființelor vii și
interacțiunile existente între ființele vii pe de o parte și intre ființele vii și mediu, pe de altă parte.
Principalele probleme ale ecologiei sunt:
studiul circulației materiei și energiei in biosferă;
principiile productivității biologice;
dinamica populațiilor de animale;
principiile conservării si reproducerii resurselor naturale.
Biocenoza se referă la un sistem de populații atașat de un biotop. De exemplu: populația de
animale și de plante dintr-o pădure, dintr-un lac, etc. Biosfera cuprinde ecosistemele planetei. Ea
este dată de entitatea vastă a Terrei, împreună cu învelișul de apă, aer și cu viețuitoarele.
Ecosistemul este un sistem complex, alcătuit din biocenoză și biotop. De exemplu: pădurea,
livada, etc. Reprezintă unitatea de bază, elementară a ecosferei și prezintă o stabilitate
termodinamică relativă. Arealul este teritoriul ocupat de o specie sau o populație. Poate fi foarte
restrâns (de exemplu o peșteră), sau foarte larg, cu aspecte continue sau discontinue. Peisajul
este mediul natural global definit față de om. Reprezintă obiectele naturale, cele create de om
(cabane, păduri, etc), fenomenele atmosferice climatice de pe un teritoriu, percepute de simțuri.
18
1.4 Studii privind optimizarea regimurilor de şlefiure
Autorul a constatat, că multe din cercetări recente sunt dedicate evaluării performanţei
procesului de şlefuire a suprafeţelor lemnoase în termeni de eficienţa şi realizări. În general,
operaţiile de prelucrare mecanică prin şlefuire se optimizează cu scopul de a reduce rugozitatea
şi incidenţa defectelor. În literatura ştiinţifică recentă la tema dată se poate identifica trei grupe
mari de criterii consacrate optimizării şi anume:
criterii economice (profit, durata de recuperare a investiţiei, valoarea adaogată a
produsului etc.);
criterii tehnice (randament, calitatea, consumurile, etc);
criterii ecologice (emisiile de praf, zgomot, COV, formaldehida etc.).
Formarea valorilor ale criteriilor menţionaţi se realizează în baza funcţiei de solicitare şi
contribuie la realizarea unor produse cu calitate superioară în condiţii de sustenabilitate. Unele
decizii să iau pe baza calculelor, altele cu ajutorul analizelor calităţii produselor finite şi a
mediului ambiant sau prin ipoteze.
1.4.1 Studii privind criterii ecologici (praf, zgomot,vibraţii)
Valorile acestor criterii trebuie să fie minimizate prin adoptarea unor soluţii tehnice
performante, optimizarea acelor parametrii ce conduc direct sau indirect la reducerea emisiilor în
mediu ambiant, etc). Operaţiile de prelucrare mecanică a lemnului produc, în special,
concentraţii ridicate ale emisiilor de praf (a se vedea datele din Tabelul 1.2), o presiune acustica
sporită şi vibraţii. Se cauzează pierderea productivităţii muncii a personalului şi afectarea
performantei afacerilor pe principii ecologice. Identificarea emisiilor nocive și optimizarea
procedeurilor raportate la productivitate va asigura un mediu de muncă fără riscuri de sănătate
pentru muncitorii implicați în operarea de mașini unelte.
În literatura recentă de specialitate, care se încadrează în cercetările prelucrării lemnului prin
şlefuire, se poate identifica teme de cercetare strategică. Cele mai bune cercetări au folosit
abordări mai complexe şi explicative, de cauzalitate, de comparaţie, de evaluare sau de cercetare
predictivă, după cum urmează. Privind efectele prafului de lemn asupra sănătăţii omului sau
ocupat cercetătorii Shamssain (1992), din Germania Mikkelsen et al. (2002); Maier, G. (1997),
din Polonia Ockajová A. (2008); Маrciniak M. (1999). Privind parametrii, cum ar fi densitatea
lemnului şi granulaţia abraziva, umeditate a lemnului, au adus contribuţii semnificative
cercetătorii Thorpe şi Brown (1995), Kormondy, (1995), Ratnasingam (2010b). Expunerea
prafului de lemn în unităţile tip de prelucrarea mecanică a lemnului a fost studiata de
(Mikkelsen et al. 2002). Ratnasingam J. et all (2009), Lehmann and Fröhlich (1988), Lapcaev A.
(2006). S-a constat că există mai mult de zece surse de formare a prafului de origine tehnică,
tehnologică, organizaţională. Conţinutul prafului în mediul acestor unităţi depăşeşte normative
legale în 1.1 - 10 ori şi se schimbă considerabil în timpul zilei de muncă, având un caracter
sinusoidal, ridicându-se spre orele 11-12 şi 15-16. Emisiile de praf în cantitate de 37-65% a
volumului format are o dispersie fină în funcţie de tipul maşinii şi specia lemnului. Au fost
identificaţi factorii care sporesc poluarea mediului, în special expunerea prafului de lemn la
operaţiile de şlefuire: utilizarea aerului comprimat, utilizarea de maşini complet automatizate,
lucrul manual, curăţarea elementelor de lucru cu aer comprimat, fabricarea în spaţii mici la
întreprinderi mici (mai puţin de 20 angajaţi). Factorii care diminuează expunerea prafului de
lemn: asamblarea/ambalarea manuală, şlefuirea cu aspirare adecvată, utilizarea de maşini dotate
cu instalaţii de captare a prafului, personal instruit în metode de curăţare.
Valori medii ale concentraţiei de praf produse prin diferitele procedee de şlefuire.[35] Tabelul 1.2.
Proces Concentrație de praf (mg/m3) Valoare medie a lemnului --
îndepărtat (grame)
Şlefuire manuală 19 7 Şlefuitor orbital 26 9
Şlefuire cu bandă lată 43 18
19
Şlefuire a muchiilor 16 6.5 Şlefuire de finisare 31 11 Şlefuire cu lamele 11 5.5
Datele din Tabelul 1.2 oferă valorile medii ale concentraţiei de praf produse prin diferitele
procese de şlefuire. Este evident că şlefuirea mecanica produce o concentraţie de praf mai mare
comparativ cu şlefuirea manuală, datorita ratei de decupare mai mare a lemnului prin procesul
mecanic. Aproape toate operaţiunile de şlefuire produc o concentraţie de praf mai mare decât
este admisibil în conformitate cu nivelul standard al expunerii de 5 [mg/m3] de praf. Efectul
speciei lemnoase asupra diametrului particulelor de praf a fost studiat de Ratnasingam (2004).
Concentraţia prafului a fost studiată de Ratnasingam (2010), Ockajová (2008), Dzurenda (2005).
Influenţa circulaţiei fluxului de aer (turbulenţe şi viteză) în zonele de lucru a fost studiată de
către Mikkelsen (2002), Ratnasingam J. (2010a), Lehmann şi Fröhlich (1988). Concentraţia
prafului se distribuie in încăperi în mod neregulat, cea mai mare valoare se observă la înălţimile
1-1.5 [m]. Hejma (1981) a definit dimensiunile particulelor emisiilor, acestea fiind fracţiuni mai
mici de 5 [μm] (ele aproape deloc nu sunt sedimentare, acestea fiind în suspensie); fracţiuni de
5-100 [μm] (uşor se sedimentează în larga împrejurime a locului în care acestea sunt generate);
fracţiuni cu dimensiuni de peste 100 [μm] (se sedimentează imediat în împrejurimile din locul
unde acestea sunt generate). Hemmilä şi Gottlõber (2003) au sugerat că particulele a căror
dimensiune este mai mică de 100 [μm] sunt improprii pentru mediul de viaţă şi de lucru,
deoarece acestea nu sedimentează în spaţiu sau sedimentează parţial şi sunt caracterizate ca
particule de praf in suspensie (praful din aer). Studiile Ockajová (2008) au depistat că particulele
cele mai nocive pentru om sunt mai mici de 2.5 [μm], deoarece ele ajung la alveolele pulmonare.
Cota procentuală de particule mai mici de 0,5 [mm] este cea mai mare la maşina de şlefuit cu
banda - 96% (fag), urmata de maşina manuală de şlefuit cu banda - 80% (MDF); iar la maşina de
indreptat pe patru feţe este de doar 4%. Cota procentuală de particule mai mici de 100 μm este
de 3.12% pentru rumeguş de molid şi 3.16% pentru rumeguş de pin, pe baza acestor argumente
putem spune că dimensiunea particulelor este influenţată nu doar de tipul de maşină, ci si de
specia lemnului (molid, fag, MDF), (Dzurenda et al. 2005). Dimensiunile particulelor de praf au
fost studiate de Hejma (1981), Hemmilä şi Gottlõber, (2003) , Ockajová A. (2008), Golec,
(1996).
1.4.2 Concentratiile de praf de lemn in aer la locul de munca
Prin urmare, rezultatele indică faptul că doar o mică parte de particule de praf de lemn din aer
sunt capabile de a penetra în sistemul respirator al omului si de a provoca probleme grave de
sănătate. Operaţiuni de prelucrare folosind lemn uscat generează o cantitate totală de praf mai
mare şi o cantitate de particule de praf inhalabile decât prelucrarea lemnului umed conform
Kormondy, E. (1995).
Dimensiuni ale particulelor prafului de lemn. [14] Tabelul 1.3.
Dimensiuni ale particulelor prafului de lemn
39%-35% 10 [µm] diametru aerodinamic
61%-65% 0.5 şi 5 [µm] diametru aerodinamic
Cea mai mare parte din praf de lemn în masă a fost raportat de a fi contribuită de particule
mai mari de 10 [µm] în diametru aerodinamic; cu toate acestea, între 61% şi 65% din particule
măsurate au dimensiuni între 1 şi 5 [µm] în diametru, (a se vedea datele din Tabelul 1.3). Chung,
K. Y. Kenneth et all (2009) a efectuat un studiu pentru a caracteriza cantitatea, mărimea,
distribuţia si morfologia particulelor de praf create în timpul prelucrării MDF-ului și a lemnului
de rașinoase (pin) si foioase (stejar), acestea la rândul lor au fost incluse în studiu pentru a fi
comparate cu MDF-ul. Rezultatele au arătat că în general, praful generat în urma prelucrării
MDF-ului este comparabil în ceea ce priveşte mărimea, distribuţia şi morfologie particulelor de
praf generat la prelucrarea similara a lemnului de foioase sau raşinoase. Cantitatea de praf
20
generată în timpul şlefuiriilor este mai mare pentru MDF, comparativ cu şlefuirile lemnului de
foioase sau raşinoase. Şlefuirea în special de mânî, aproape întotdeauna a dus la expuneri de
peste 5 [mg/m-3
]. Aproape toate expunerile cu caracter personal sunt mai mari decât limita
propusă pe baza sănătăţii de 0,2 [mg/m-3
] prin urmare, poate fi considerata de a genera un risc
pentru sănătatea lucrătorilor[4].
1.4.3 Efectul densităţii şi durităţii lemnului asupra concentraţiei de praf din aer
În general, cantitatea de lemn eliminată şi concentraţia de praf produsa in aer variază invers faţă
de densitatea şi duritatea lemnului prelucrat[35], datele despre acest fapt sunt vizualizate in
Figura 1.14. Există o corelaţie bună între masa lemnoasa eliminata în timpul operaţiei de şlefuire
şi concentraţia de praf produsa in aer, indiferent de granulaţia abraziva şi specia de lemn de
foioase[35].
Figura 1.14. Efectul densităţii lemnului asupra concentraţiei prafului produsă în aer[35].
Au fost realizate studii care au relevat că dimensiunea medie geometrică a particulelor de praf
produse în timpul procesului de şlefuire, în mod semnificativ este influenţata de densitatea şi
duritate lemnului. Speciile de lemn mai moi şi având densitate scăzută, produc particule de praf
mai grobe, în timp ce speciile din lemn mai dure şi de densitate crescuta produc particule fine de
praf în timpul operaţiei de şlefuire. Granulele abrazive pătrund adânc în speciile de lemn moi,
eliminând o cantitate mai mare de material lemnos, rezultând particule de praf grobe. Pe de altă
parte, speciile de lemn dure reduc penetrarea granulelor abrazive, astfel rezultând o cantitate
decupata a lemnului mai mică, care la rândul său fiind reprezentata ca particule de praf fin[34], a
se vedea datele din Figura 1.15.
Figura 1.15. Efectul densităţii lemnului asupra diametrului particulelor. [34]
21
Din lemnul de esenţă tare si densă, rezultă particule de praf produs in aer cu o rată mai mică
comparativ cu praful lemnului de esenţă tare, care este mai puţin dens, însă suma totală de praf
produs în aer, este o funcţie a sumei totale de lemn eliminat în cursul operaţiei de şlefuire. Acest
lucru cel mai probabil poate fi atribuit acţiunii de decupare din partea granulelor abrazive în
timpul operaţiei de şlefuire, care este relativ uşoară la lemnul cu densitate mică, spre deosebire
de lemnul de densitate mare[34][47], au sugerat că chiar şi o schimbare a presiunii de şlefuire,
care duce la creşterea cantităţii lemnului eliminat, conduce la o concentrare mai mare de praf
produsă in aer.
1.4.4 Efectul granulelor abrazive asupra concentraţiei prafului produs în aer
Granulele abrazive grobe au o rată mai mare de îndepărtare a lemnului, comparativ cu
granulele abrazive mai fine. Cu toate acestea, rata de producere a prafului in aer are modificări
minore la folosirea diferitelor granulaţii ale sculelor abrazive. Ratnasingam J. et all. (2010)
sugerează că granulele abrazive nu au nici o influenţă semnificativă asupra producţiei praful in
aer în timpul procesului de şlefuire a lemnului de foioase, (a se vedea datele din Figura 1.16).
Figura 1.16. Efectul granulaţiei abrazive asupra concentraţiei prafului produsă in aer.[35]
Este o practică bună de a utiliza granule abrazive grobe, în timpul procesului de şlefuire a
lemnului de foioase pentru a se asigura o prelucrare economica şi igienică[34]. În conformitate
cu afirmările ale Lehmann and Fröhlich (1988), cantitatea de praf de lemn de foioase produse în
aer în timpul prelucrărilor industriale este aproape este independentă de tipul operaţiei de
prelucrare.
1.5 Concluzii
Există necesitatea extinderii cercetărilor fundamentale cu obiectivul studierii procesului
de șlefuire cu perii abrazive a produselor lemnoase, operaţia care tinde să fie actuală în
fabricile și atelierele de producție a mobilierului și elementelor uzuale pe bază de lemn.
Preocuparea majoră a momentului constă în dezvoltarea interconexiunilor dintre eficiența
în producție, consum redus de energie și emisii de poluare mediului ambiant cât mai
scăzute. Soluţionarea tehnică pentru dezvoltarea acestor parametri.
Pentru realizarea unei șlefuiri de înaltă calitate se impune operația de superfinisare a
pieselor ceea ce ne indreptățeste să credem că acestă operație poate fi efectuată cu
success cu ajutorul periilor abrazive.
Geometria periilor abrazive necesită imbunătățiri pentru a înlatura defectele care apar pe
suprafața șlefuita (denivelari, urme, etc.).
22
Concluziile contradictorii ale diferiților cercetatori ne îndreptățesc să efectuam studii
aprofundate privind cinematica șlefuiri cu perii, consumul de putere, emisiile de praf și
calitatea rezultată a suprafețelor.
În cea ce priveşte starea cercetărilor pentru coordonarea diferitelor dimensiuni ale
protecţiei mediului industrial în prelucrarea lemnului, acestea sau accelerat şi în prezent
au ajuns la un punct în care există un cadru de cunoştinţe si standarde legale de control
intern referitoare la activităţile întreprinderilor de procesare a lemnului.
Dintre toţi parametrii viteza de avans, turatie, umiditatea şi densitatea materialului au o
influenţă considerabilă asupra procesului de optimizare. De asemenea, productivitatea
sculei depinde de caracteristicile dimensionale şi tehnice ale materialului din care sunt
fabricate sculele abrazive.
23
CAPITOLUL 2
2 Obiectivele de studiu, analiză şi cercetare
Metodele actuale de şlefuire permit prelucrarea oricărui tip de suprafaţă lemnoasă
indiferent de specie, formă, dimensiuni şi cantitate. Acest fapt se datorează evoluţiei tehnice a
maşinilor–unelte şi utilajelor de şlefuit, a diversităţii lor şi a gradului ridicat de precizie.
În vederea raţionalizării, optimizării şi îmbunătăţirii tehnologiilor de şlefuire, plecând de la
realizările tehnice şi ştiinţifice existente, constatate în urma analizei de ansamblu a şlefuirii, prin
prezenta lucrare se va urmări completarea informaţiilor din literatura de specialitate, corelarea
acestora cu nevoile şi cerinţele întreprinderilor de specialitate, stabilirea acţiunilor în vederea
modelării şi optimizării tehnologiilor de şlefuire. În acest sens obiectivele studiilor şi cercetărilor
vor fi următoarele:
1. Sistematizarea cercetarilor privind slefuirea cu perii abrazive si definirea operatiilor de
prelucrare cu aceste scule
2. Crearea unor modele teoretice de interactiune intre lamela periei abrazive si material din
care sa rezulte regimuri de suprafinisare si scule optimizate
3. Crearea unor baze de date privind consumul de putere, emisiile de praf si calitatea
exprimata prin parametrii de rugozitate Ra, Rk si Rpk a suprafetelor plane prelucrate cu
perii abrazive
4. Elaborarea unor studii privind rezultatele obtinute in urma experimentelor din care sa
rezulte eventualele cai de cercetare viitoare
Obiectivele de studiu se vor regăsi dezvoltate diferenţiat în teză, în funcţie de ideiile şi
sugestiile care au aparut pe parcursul desfăşurării activităţii doctorale. Extinderea diferitelor
obiective poate să fie “compensatorie” în structura finală, şi anume cea referitoare la optimizarea
tehnologiei de şlefuire a suprafeţelor lemnoase prin contribuţii originale şi personale.
În rezolvarea obiectivelor propuse suportul ştiinţific îl va constitui toate realizările teoretice şi
experimentale din domeniu, posibile de folosit pentru şlefuirea suprafeţelor lemnoase plane.
Scopul principal al lucrării se referă la îmbunătăţirea prelucrării mecanice a lemnului prin
şlefuire pe maşinile cu perii abrazive pentru prelucrare longitudinală. Concomitent cu acest
obiectiv s-a urmărit şi optimizarea tehnologiilor de şlefuire care folosesc astfel de maşini.
24
CAPITOLUL 3
3 Cercetări teoretice cu privire la optimizarea sculelor de tip
perie abraziva utilizate la şlefuirea lemnului de molid şi fag
şi a panourilor compozite de tip mdf
3.1 Considerații teoretice privind geometria și construcția sculelor de tip perie
abraziva și a procesului de prelucrare cu acest tip de scula
3.1.1 Motivatia șlefuirii de defibrare
Este cunoscut faptul că o suprafață de lemn devine fibroasă, după șlefuire. Motivul este acela că
prin proceduriile de șlefuire cu benzi late sunt create fibre fine ale lemnului. Benzile abrazive
sunt folosite pentru șlefuirea și lustruirea elementelor plane, exercitănd o presiune relativ mare.
Datorită presiunii aplicate pe materialul abraziv în sens contrar suprafeței prelucrate, fibrele de
lemn sunt tăiate, rezultând insa si fibre microscopice, care creaza o suprafață "neclară". În cazul
finisării cu lac sau patină sunt generate tensiuni în fibrele ramase, tensiuni care le determină să
se ridice pe suprafata lemnului. Suprafața rezultata, este o suprafata fibroasă
necororespunzatoare operatiei de lacuire fiind considerata ca un defect grav de producție care
trebuie remediat obligatoriu. In practica productiva, pentru a se evita fenomenul de ridicarea
fibrei se realizeaza o slefuire finala de suprafinisare cu granulatii P220 sau chiar mai mari, care
rezolva in parte problema, dar cu consumuri suplimentare de putere, randamente scazute
costuri suplimentare pe produs si emisii suplimentare de praf. Acest fapt a condus la
necesitatea proiectarii unor noi scule abrasive, care prin geometria si cinematica miscarii lor să
elimine fibrele remanente ale lemnului si totodata sa reduca consumul de putere si emisiile de
praf. Soluția cea mai eficientă gasita a fost finisarea suprafeței cu scule de tip perie abraziva.
Prelucrarea cu aceste scule constitue un procedeu non-agresiv de șlefuire care elimină fibrele
fără crearea unor noi fibre, în acest mod se va efectua o defibrare înaintea finisării prin lăcuire
sau vopsire a pieselor lemnoase. De asemenea, procesul de slefuire de suprafinisare se dezvolta
pe unitati de slefuire cu miscare de rotatie, care antreneaza praful rezultat si il directioneaza spre
gura de exhaustare, realizand o tehnologie ecologica. Un alt avantaj, este acela ca operatia de
desprafuire necesara dupa finisare include si defibrarea suprafetei slefuite. Utilizarea acestor
scule pentru defibrare si desprafuire ca operatii finale inaintea lacuirii montate pe unitati cu
miscare unghiulara duc si la o reducere drastica a consumului de putere.
3.1.2 Șlefuire cu periile abrazive lamelare
Benzile abrazive sunt folosite pentru șlefuirea și lustruirea elementelor plane, prin care se
exercită o presiune relativ mare. Este cunoscut faptul că o suprafață de lemn devine fibroasă,
după șlefuire. Motivul pentru aceasta este faptul că sunt create fibre fine prin proceduri ordinare
de șlefuire a lemnului cu benzi late. Datorită presiunii aplicate pe materialul abraziv împotriva
suprafeței prelucrate, fibrele de lemn sunt tăiate, rezultând în fibre microscopice, creând o
suprafață "neclară". În cazul finisării cu lac sau patină sunt generate tensiuni în fibre cea ce le
determină să se ridice rezultând astfel o suprafață fibroasă, conferind un defect de producție.
Acest fapt a determinat proiectarea sculelor abrazive ce elimină fibrele lemnoase. Soluția cea
mai eficientă fiind finisarea suprafeței cu perii abrazive. Prelucrarea cu aceste scule constitue un
procedeu non-agresiv de șlefuire care elimină fibrele fără crearea unor noi fibre, în acest mod se
va efectua o defibrare înaintea finisării prin lăcuire sau vopsire a pieselor lemnoase [15].
25
3.1.2.1 Caracteristicele periilor abrazive lamelare.
Sculele abrazive destinate defibrării înainte de finisare prin lăcuire sau vopsire, se referă la o
șlefuire sau lustruire prin mișcare rotativă și cu presiune scazută, având elementele de șlefuire
montate în suprafața unui cilindru, acesta constă din lamele abrazive cu suport de pânză și perii
de sprijin care, în esență au aceiași extindere radială ca și lamelele și în același timp sunt
poziționate lângă aceste lamele, iar granulele abrazive utilizate fiind din Oxid de Aluminiu sau
Carbură de Siliciu cu granulații variind de la P80 la P400. Prezenta sculă abrazivă nu este
capabilă să execute o șlefuire puternică și agresivă prin care să se elimine zgârâeturi adânci,
așchii sau denivelări. Șlefuirea executată cu această sculă este o șlefuire de copiere, ce se referă
la o șlefuire ce nu modifică semnificativ suprafața prelucrată [15]și au o durată de utilzare mult
mai lungă în comparație cu banda abrazivă.[78]
Periile lamelare sunt construite din fâșii abrazive sprijinite de perii și sunt montate întrun
cilindru de plastic cu greutate scăzută. Acestea sunt destinate pentru șlefuirea înaitea lăcuirii sau
vopsirii, acestea vor elimina fibrele și vor rotunji muchiile ascuțite. În același timp datorită
suprafeței prelucrate cu aceste perii se va reduce consumul materialului de finisare (datorită
șlefuirii fine a suprafeței se va reduce cantitatea de lac sau vopsea aplicată pe suprafața
lemnoasă) [15].
Figura 3.1. Peria tip Uniflex[15]
Periile Uniflex sunt destinate pentru prelucrarea de șlefuire fină și defibrarea panourilor plane
sau profilate, sunt recomandate pentru MDF, HDF, furnire precum și pentru lemnul de
Rășinoase și Foioase.
Lamelele abrazive Periile sunt construite cu lungimi, lățimi și înălțimi diferite a lamelelor abrazive, reprezentarea
grafică este în figura de mai jos.
Figura 3.2. Dimensiunile fâșiei abrazive, L – Lungimea fâșiei, H – Înălțimea, L1 – Lățimea lamelei.
Modalități de combinare a periei cu lamela abrazivă sunt prizentate în figura de mai jos.
26
Perie de sprijin Lamelă abrazivă cu
perie de sprijin
Lamelă abrazivă cu
două perii de sprijin
Lamele abrazive cu
perie de sprijin și
două lamele abrazive
Figura 3.3. Construcția periei de sprijin și a lamelelor abrazive atașate de periile de sprijin.[80]
Cilindrul de suport a periilor și lamelelor. Cilindrul este turnat în forma din figura de mai jos, este utilizată combinația de spumă de
Isocyanat cu rășină pentru a fi întărit. Astfel se obține un corp cu greutate scăzută, rezistent la
căldură și cu o duritate suficientă pentru a stoca fâșiile abrazive precum și periile Tampico.
Figura 3.4. Forma de turnare pentru formarea cilindrului [15]
Cilindrul poate fi de diametre diferite, în același timp și numărul de fâșii poate să varieze, ca
exemplu un Cilindru cu diametrul de 71 mm conține 20 de fâșii iar un tambur de 180 mm conține
36 de fâșii.
Alegerea diametrului corespunzător este conform cu rezultatul rugozității suprafeței dorite, un
diametru mic al cilindrului conferă o suprafață rugoasă datorită numărului mic de fâșii ce
prelucrează un cm2 în unitatea de timp, precum și a razei mici a periei, iar cu un cilindru de
diametru mare se obține o suprafață mai fină, datorită numărului mare de fâșii ce șlefuiesc un
cm2
în unitatea de timp, precum cu o perie mare se poate utiliza o viteza de avans mai mare cea
ce înbunătățește randamentul productivității.[15]
3.1.3 Regim de utilizare a periilor abrazive
Ca referință pentru regimurile vitezei de șlefuire v, precum și viteza de avans u și înălțimea de
contact inițial Hci, (diferența de înălțime a periei abrazive în concordanță cu epruveta lemnoasă),
valorile pentru acestea au fost conform recomandării producătorului sculei abrazive Uniflex,
acestea sunt afișate în tabelul de mai jos.
Valori ale regimului de șlefuire recomandate de producătorul SlipCon Finishing Systems. Tabelul 3.1.
Parametri Valoare recomandată de producător
Viteza de șlefuire v 300 – 600 RPM
Viteza de avans u mai mică de 6 m/min
Înălțimea de contact inișial Hci Între 15 – 20 mm
27
Înaintea procesului de finisare prin lăcuire sau vopsire producătorul recomandă utilizarea
periilor abrazive cu periile Tampico, după ce suprafața lemnoasă a fost prelucrată prin șlefuirea
cu bandă lată, granulațiile recomandate de utilizare sunt conform tabelului de mai jos, aceasta
este pentru a elimina fibrele fine obținute în urma șlefuirii cu bandă lată precum și pentru a
rotunji muchiile ascuțite[15].
Condiții de utilizare a periilor abrazive Tabelul 3.2.
Granulație bandă lată
(conform FEPA)
Granulație perie abrazivă
(conform FEPA)
P80 → Nu se recomandă șlefuirea
P100 → Nu se recomandă șlefuirea
P120 → Șlefuirea este la alegerea
utilizatorului
P150 (lemn de foioase) → P150-P180
P180 (lemn de rășinoase) → P180-P200
P200 → P200
După finisartea prin lăcuire sau vopsire a suprafeței lemnoase se recomandă șlefuirea
intermediară pentru a îndepărta orice denivelare sau fibre ridicate se recomandă inițial șlefuirea
cu periile abrazive cu granulația de P400, urmată de șlefuirea cu bandă lată cu granulația P400,
aceasta datorită urmelor lasate de către peria abrazivă ce sunt eliminate prin șlefuirea cu bandă
lată, conform Tabelul 3.3[15].
Recomandări de utilizare a periilor abrazive lamelare Tabelul 3.3.
Șlefuirea înainte de finisare Șlefuirea intermediară după finisare
Șlefuire cu bandă lată (granulație 150..220) Șlefuire cu perie abrazivă (granulație 400)
↓ ↓
Șlefuire cu perie abrazivă (granulație 150..220) Șlefuire cu bandă lată (granulație 400)
3.1.4 Caracteristici perie Uniflex
Raza sculei este de 105.5 mm, raza cilindrului de 35.5 mm, raza fâșiei de la bază până la vârf
fiind de 70 mm.
28
Figura 3.5. Dimensiuni de gabarit a periei Uniflex.
Defecte constatate la periile abrazive
- Un diametru mic al cilindrului conferă o suprafață rugoasă datorită numărului mic de
fâșii ce prelucrează un cm2 în unitatea de timp, precum și a razei mici a periei[15].
- Viteza de avans este mica datorita diametrului mic al cilindrului reducand astfel
productivitatea
- Elasticitatea mare a lamemelor abrazive contribuie la slefuirea neuniforma a suprafetei
- Poziționarea pe cilindru a fâșiilor de lamele abrazive având acelasi început si aceeasi
latime duce la crearea in timp a unor fagase care pot lasa suprafete neprelucrate
Concluzii
Periile abrazive sunt o alternative la şlefuirea manuală a profilelor, rotunjirea muchiilor dar şi la
suprafinisarea pieselor cu suprafeţe plane. Acestea sunt tot mai cerute pe piaţa de aceea
cercetarea prezenta îşi găseşte a mare aplicabilitate în mediul industrial contribuind la designul
ecologic al tehnologiilor de şlefuire de suprafinisare.
3.2 Cinematica și dinamica șlefuirii cu perii abrazive
Figura 3.6. Modul de rotatie al lamelelor
Vârful lamelelor M(x,y) se rotește pe circumferința cercului de rază R, care în zona de contact
cu piesa, pe lungimea AB se aplatizează descriind un arc care se gasește pe circumferința unei
elipse de ecuație:
29
𝑥2
𝑎2 +𝑦2
𝑏2 − 1 = 0, 𝑐 = √𝑎2 − 𝑏2 (3.1)
Ecuația parametrizată a elipsei este de forma:
𝑥 = 𝑎 ∙ 𝑐𝑜𝑠𝜑; (3.2)
𝑦 = 𝑏 ∙ 𝑠𝑖𝑛𝜑; 𝑝𝑒𝑛𝑡𝑟𝑢 𝜑𝜖(0,2𝜋) (3.3)
Coordonatele oricărui punct M(x,y) aparține elipsei E
Figura 3.7. Elipsa de rotație a lamelelor în timpul șlefuirii cu perii abrazive
Ecuaţia 3.1 reprezinta ecuaţia carteziană a elipsei. Elementele principale ale elipsei sunt:
punctele (F1,F2) : focarele elipsei;
𝛿(𝐹1, 𝐹2) = 2𝑐: distanţa focală
a - semiaxa mare
b - semiaxa mică
vârfurile elipsei: A(a,0), A’(-a,0), B(b,0), B
’(-b,0)
dreptele directoare: 𝑥 = ±𝑎2
𝑐
excentricitatea: 𝑐
𝑎 <1
Axele Ox şi Oy ale reperului cartezian sunt axe de simetrie ale elipsei şi originea O a reperului
este centrul elipsei. Elipsa, caracterizată prin ecuaţia 3.1, reprezintă locul geometric al punctelor
M(x, y) care satisfac una din relaţiile:
‖𝑀𝐹1‖
𝛿(𝑀, 𝑑1)= 𝑒 𝑠𝑎𝑢
‖𝑀𝐹2‖
𝛿(𝑀, 𝑑1)= 𝑒
B(0,b)
M A(a,0)
30
Figura 3.8. Calculul lungimi arcului lamelei
Locul geometric al punctelor egal departate de centrul cercului C(M,r) si un punct G din
interiorul sau este o elipsa, iar lungimea arcului cuprins intre punctele (a,0) si (acosθ, bsinθ)
este:
𝐿 = 𝑎(𝐸𝜋
2− 𝐸 (
𝜋
2− 𝜃, 𝑒))
Unde E este integrala eliptica
Lungimea arcului elipsei, cuprins intre 0 si 𝝅
𝟐 deplasat pe distanta AB (laturile unghiului φ ) este
egala cu lungimea curbata a lamelei, iar distanta din focarul elipsei pana pe circumferinta
acestuia reprezinta raza de curbura a lamelei. Variatia valorilor distantei reprezinta variatia razei
de curbura a lamelei de la intrarea in contact cu lemnul pana la pierderea contactului.
Traiectoria descrisa de un punct aflat pe circumferinta cercului descris de varful lamelei este o
cicloida intersectata cu o elipsa de forma:
Viteza de aschiere
a) b)
Figura 3.9. a)Diagrama forțelor la șlefuirea cu peria lamelară; b)Viteza rezultanta
viteza de aschiere rezultanta vr este vectorul compus din vectorul viteza liniara a varfului lamelei
v1, vectorul viteza unghiulara al lamelei v2 si vectorul viteza de avans u
𝑣𝑟 = √(𝑥𝑡 −𝑢
60)2 + (
𝜋∙𝐷∙𝑛
60∙1000)2 + 2(𝑥𝑡 −
𝑢
60)(
𝜋∙𝐷∙𝑛
60∙1000) ∙ 𝑐𝑜𝑠 𝜑0
(3.4)
Dar x=Hci√3 conform relatiei 3.12, iar xt = 𝑛∙𝐻𝑐𝑖√3
60∙1000 in m/s. Inlocuind in relatia 3.4 obtinem:
𝑣𝑟 = √(𝑛 𝐻𝑐𝑖√3
60∙1000−
𝑢
60)2 + (
𝜋∙𝐷∙𝑛
60∙1000)2 + 2(
𝑛 𝐻𝑐𝑖√3
60∙1000−
𝑢
60)(
𝜋∙𝐷∙𝑛
60∙1000) ∙ 𝑐𝑜𝑠 𝜑0 [m/s]
(3.4’)
In care: Hci este distanta de la varful lamelei la planul de aschiere in mm; u- viteza de avans in
m/min; D-diametrul sculei in mm; n-turatia sculei in rpm; 𝝋𝟎 unghiul dintre doua lamele in
grade.
𝑐𝑜𝑠𝜑0 =𝑅−𝐻𝑐𝑖
𝑅=
𝐷−2𝐻𝑐𝑖
𝐷 inlocuind in relatia 3.4’ se obtine expresia:
𝑣𝑟 = √(𝑛 𝐻𝑐𝑖√3
60∙1000−
𝑢
60)2 + (
𝜋∙𝐷∙𝑛
60∙1000)2 + 2(
𝑛 𝐻𝑐𝑖√3
60∙1000−
𝑢
60)(
𝜋∙𝐷∙𝑛
60∙1000) ∙
𝐷−2𝐻𝑐𝑖
𝐷 [m/s]
(3.4’’)
31
Asadar viteza rezultanta depinde de inaltimea initiala de reglaj Hci, Diametrul sculei, turatia
sculei si viteza de avans a piesei.
unghiul dintre doua lamele φ0
φ0 =𝟑𝟔𝟎
𝒛 [grade]
(3.5)
in care: z este numarul de lamele
unghiul la centru de contact φ
φ=2arccos𝑹−𝑯𝒄𝒊
𝑹 [grade]
(3.6) in care: R este raza cercului definit de varful lamelelor; Hci-distanta de la varful lamelei la
suprafata de prelucrat
numarul de lamele care intra in contact simultan cu piesa
𝒛𝒔 =𝝋
𝝋𝟎 [grade]
(3.7)
lungimea de contact cu piesa AB
AB=2√𝑹𝟐 − (𝑹 − 𝑯𝒄𝒊)𝟐 [mm] (3.8)
AB=2√𝑯𝒄𝒊(𝟐𝑹 − 𝑯𝒄𝒊)
lungimea de contact a lamelei cu piesa x
Figura 3.10. Schema teoretică a prelucrării cu perii abrazive.
32
Figura 3.11. Schema teoretica - vedere în detaliu.
Se pleacă de la ipoteza că lamela este rigidă până la intersecţia cu cercul de raza r =Hci. În acest
punct ea se va curba la început după un segment AB a cărui lungime este egală cu 2Hci, pentru
că pe măsură ce scula se roteşte, segmentul să se transforme într-un arc de lungime egală cu
segmentul AB. Unghiul pe care îl face segmentul AB cu suprafaţa piesei în poziţia de maxim, se
poate determina cu relaţia 1.
Ε = (3.9)
Dar, (3.10)
În care: x este lungimea lamelei care intra în contact cu piesa; Hci - distanţa reglată iniţial de la
vârful lamelei la suprafaţa piesei; BO - distanţa pe axa OX de la originea sistemului cartezian la
vârful lamelei. Expresia segmentului OB va rezulta din triunghiul dreptunghic ABO:
BO= =Hci (3.11)
Înlocuind în relaţia 2 va rezulta:
X= Hci =Hci ( sau x=0,73Hci (3.12)
Figura 3.12. Reprezentarea grafică a distanței de contact x.
33
Aşadar dacă analizăm mărimea lungimii de contact x dintre piesa şi lamela pe parcursul rotaţie
egală cu mărimea unghiului dintre două lamele ale sculei se constată că aceasta creşte progresiv
până când lamela se suprapune peste axa OY şi atinge valoarea maximă, apoi scade progresiv,
absolut simetric, până la valoarea 0 când iese din contact cu piesa. În Tabelul 3.4 sunt date valori
pentru lungimea de contact a lamelei cu piesă în funcţie de variaţia distanţei de reglare iniţială
Hci.
In Figura 3.13 este prezentat schematic profilul unei lamele care se afla in punctul de maxim
al contactului cu piesa. Acest punct coincide cu axa verticala a sculei.
Figura 3.13. a)Distantele dintre lamelele periei abrazive; b)Lungimea lamelelor in contact cu
suprafata slefuita;
Lungimea de contact x a lamelei cu piesa in functie de variatia distantei de reglare initiala Hci Tabelul 3.4.
Hci
(mm) X (mm)
0 0
1 0.73
2 1.46
3 2.19
4 2.92
5 3.65
6 4.38
7 5.11
8 5.84
9 6.57
10 7.3
11 8.03
12 8.76
13 9.49
14 10.22
15 10.95
16 11.68
17 12.41
18 13.14
34
3.2.1 Grafica şlefuirii cu perii abrazive
Înlocuind expresia lui x în relaţia 3.1 se poate calcula valoarea unghiului ε obţinându-se
ε =𝑎𝑟𝑐𝑡𝑔𝐻𝑐𝑖
𝐻𝑐𝑖+0,73𝐻𝑐𝑖= 𝑎𝑟𝑐𝑡𝑔
1
1+0,73= 𝑎𝑟𝑐𝑡𝑔
1
1,73= 300
(3.13)
Constatăm că unghiul ε nu depinde de parametrii regimului de şlefuire şi nici de geometria
sculei. Această concluzie duce la afirmaţia că dacă lamela este rigidă până la o distanţă egală cu
R-2Hci, aceasta va face cu suprafaţa lemnului un unghi de 300 în poziţia de contact maxim cu
suprafaţa lemnoasă. În oricare altă poziţie lamela va avea două raze de curbura. Una la vârf şi
cea de-a doua până la limita de prindere. Şi în practică, vârfurile lamelelor sunt curbate mai
accentuat decât lamela, datorită interacţiunii cu materialul. În consecinţă lamela va avea două
raze de curbura racordate, una la vârf, iar cealaltă de la vârf la centrul sculei (Figura 3.14) care
pe parcursul procesului îşi modifica mărimea. Raza de curbura depinde de distanta Hci. Valoarea
razei de curbura la vârf a lamelei este cu atât mai mică cu cât distanţa Hci este mai mică,
ajungând să fie zero atunci când Hci tinde la 0. În funcţie de momentul aşchierii, contactul între
lamela şi lemn se realizează diferit antrenând în lucru progresiv un număr variabil de granule,
acesta depinzând de poziţia lamelei în raport cu unghiul de contact, dar şi de geometria acesteia
rezultată în urma deformării la contactul cu suprafaţa lemnoasă. În urma studiilor realizate s-au
identificat trei zone de contact interesant de studiat deoarece la fiecare din aceste zone geometria
lamelei se modifica influenţând şlefuirea. Mai exact Cele trei zone studiate sunt: zona A- la
începutul pătrunderii lamelei în material când contactul între granule şi lemn este abia la început
zona B- în plin proces de şlefuire şi zona C - zona de ieşire a lamelei din contact cu suprafaţa
prelucrată (Figura 3.14)
Figura 3.14. Zonele de studiu ale lamelelor
STUDIU DE CAZ Model teoretic al șlefuirii suprafeţei lemnoase la Hci de 11 mm
Simularea pe calculator să efectuat cu ajutorul programului AutoCAD. Modelul teoretic a fost
creat pe baza situației reale de contact al periei abrazive cu suprafața lemnoasă. Ca referință s-a
fotografiat cazul de contact al periei abrazive cu epruveta lemnoasă la Hci =11 mm, după care s-
a modelat procesul de şlefuire pe calculator schema șlefuirii. În Figura 3.15 este prezentat cazul
real de contact al periei abrazive cu piesa lemnoasă.
35
Figura 3.15. Vedere a periei abrazive după care sa creat modelul teoretic al șlefuirii.
Figura 3.16. Vedere detaliu A
Granulația lamelelor abrazive est P150 avand mărimea granulelor de 100 μm conform FEPA.
Fibrele libere au lungimi cuprinse intre 10 si 50 μm, conform EP1203635 A1 (2002)[51].
Din imaginea de mai sus se poate observa detaliul marit al lamelei (în continuare numită
lamela A, aceasta este în procesul de începere a șlefuirii suprafaței lemnoase. La inițierea de
șlefuire unghiul lamelei față de suprafața lemnoasă este de aproximativ 23°, numărul de granule
ce intră în contact fiind între 2 - 3 granule pe o lungime de 150 – 210 μm, pentru cazul în care
granulele au dimensiunea de 100 μm.
Figura 3.17. Vedere detaliu B
In Figura 3.17 este reprezentata lamela B, ajunsa in pozitie mediana a unghiului de rotatie,
aflata in plin proces de slefuire. Unghiul pe care il face lamela cu suprafața lemnoasă este de
aproximativ 19°, numărul de granule ce intră în contact fiind între 2 - 3 granule, pe o lungime de
contact 150 – 210 μm.
36
Figura 3.18. Vedere detaliu C
In Figura 3.18 se observa vârful lamelei aflat în poziţie extremă (axa lamelei paralelă cu axa
OY), acesta fiind în contact cu suprafața lemnoasă pe o lungime de șlefuire maximă a suprafeţei
lemnoase. Unghiul lamelei față de suprafața lemnoasă este de aproximativ 9°. În acest caz
numărul de granule care intră în contact cu piesa este cel mai mare, între 5 - 6 granule, pe o
lungime de 420 – 510 μm.
3.3 Determinarea razelor de curbura a lamelelor pentru diferite distante
de reglare pe inaltime a lamelelor
Pentru optimizarea geometriei sculelor de tip perie abraziva, destinate suprafinisării suprafeţelor
plane trebuie analizat comportamentul acestora în cadrul procesului de prelucrare şi identificate
punctele slabe din construcţia sculei. Periile abrazive au în structura lor:
- Fâșii de lamele abrazive din diferite materiale şi de diferite dimensiuni (lungime şi
lăţime) montate pe corpul cilindrului;
- Perii din diferite materiale cu dublu rol de sprijin şi de desprăfuire a suprafeţei;
- Cilindru din spuma de Isocyanat întărit cu rășină cu rol de transmitere a mişcării de
rotaţie a lamelele abrazive care se montează pe acesta;
- Ax de fixare din oţel cu rolul de a prelua-transmite mişcarea de rotaţie de la motorul
maşinii.
In Figura 3.19 este prezentata o perie abraziva cu geometrie imbunatatita de autor, care a fost
utilizata pentru realizarea incercarilor experimentale din teza si vederea frontala a acesteia.
Dimensiunile sunt date in milimetri.
a) b)
Figura 3.19. Dimensiunile periei abrazive: a) Perie abraziva Uniflex; b)- Reprezentarea grafica a
periei abrazive
In timpul procesului de șlefuire, peria abrazivă intră în contact cu piesa actionand pe lungimi
diferite ale lamelei si sub unghiuri diferite in functie de inaltimea de contact initiala Hci si de
pozitia lamelei abrasive in raport cu axa verticala a sculei OY. In același timp, la unghiuri de
rotatie diferite variază și presiunea exercitată de lamelele periei abrazive asupra piesei. Tot in
37
functie de inaltimea de contact reglata initial, notate cu Hci, numarul de lamele abrazive care
sunt in contact cu piesa este variabil (Figura 3.20)
Șlefuirea la care
distanta de reglare
intre suprafata de
prelucrat si varful
lamelei Hci= 3 mm
Șlefuirea la care
distanta de reglare intre
suprafata de prelucrat
si varful lamelei Hci=
6 mm
Șlefuirea la care
distanta de reglare intre
suprafata de prelucrat
si varful lamelei Hci=
11 mm
Șlefuirea la care
distanta de reglare
intre suprafata de
prelucrat si varful
lamelei Hci= 18 mm
Figura 3.20. Lamele care intra in contact cu piesa functie de distanta de reglare Hci
Considerând că peria abraziva are o singură lamela, în momentul contactului cu piesă, aceasta
începe să se curbeze cu raze descrescătoare pe măsură ce creşte unghiul de rotaţie al sculei şi
piesa avansează. Curbura se accentuează până când lamela ajunge în planul axei verticale a
sculei, moment în care se atinge punctual de maxim al curburii dat de cea mai mică rază de
curbură şi cea mai mare lungime de contact cu suprafaţa piesei. (Figura 3.20) După acest
moment de maxim curbura lamelei începe să scadă, crescând raza şi totodată micşorându-se
lungimea de contact cu piesă, respectiv lungimea de şlefuire, până la pierderea totală a
contactului. În funcţie de înălţimea de contact iniţială reglată Hci, în procesul de şlefuire intra în
contact cu suprafaţa piesei una sau mai multe lamele, dar fiecare dintre acestea se găseşte la un
moment dat în toate poziţiile prezentate. Aşadar fie analizăm o singură lamelă care trece
succesiv prin toate punctele de contact cu piesă, fie considerăm toate lamelele care sunt în
contact cu piesă la un moment dat şi care au lungimea de contact variabilă.
Razele de curbura ale unei lamele aflata in sase pozitii diferite in raport cu axa OY se prezinta ca
in Figura 3.21 si depind de distanta de reglare intre suprafata de prelucrat a piesei si varful
lamelei notate cu Hci. Fiecare pozitie a lamelei este data de rotatia succesiva a sculei cu unghiul
de rotatie φ=180.
a) Șlefuirea la care distanta de reglare intre
suprafata de prelucrat si varful lamelei Hci= 3
b) Șlefuirea la care distanta de reglare intre
suprafata de prelucrat si varful lamelei Hci= 6
38
mm mm
c) Șlefuirea la care distanta de reglare intre
suprafata de prelucrat si varful lamelei Hci=11
mm
d) Șlefuirea la care distanta de reglare intre
suprafata de prelucrat si varful lamelei Hci=18
mm
Figura 3.21. Razele lamelelor in contact cu suprafata slefuita
Legenda:
De culoare verde ― sunt marcate lamelele ce au raza arcului cu valoare între 115°-160°;
De culoare galbenă ― sunt marcate lamelele ce au raza arcului cu valoare între 95°-115°;
De culoare portocalie ― sunt marcate lamelele ce au raza arcului cu valoare între 75°-95°;
De culoare roșie ― sunt marcate lamelele ce au raza arcului cu valoare între 35°-75°;
Raza de curbura a lamelelor a fost determinată cu ajutorul programului AutoCAD 2010, iar
valorile afișate in Tabelul 3.5 sunt date în mm. Numărul de lamele care intra în contact cu
suprafața lemnoasă funcție de adâncimea de șlefuire este variabil si depinde de pozitia la care se
gaseste lamela fata de axa verticata a sculei OY si de unghiul dindre doua lamele. In figura se
observa clar ca pentru un unghi de rotatie φ=180, si diametrul sculei Ø200, la Hci= 3 mm intra in
contact cu suprafața lemnoasă doar o singură lamela. La Hci= 6 mm, doar două lamele intra in
contact cu suprafața lemnoasă; Hci= 11 mm, trei lamele intra in contact cu suprafața lemnoasă;
iar la Hci= 18 mm, cinci lamele intra in contact cu suprafața lemnoasă;
Raza de curbura a lamelelor montate pe o perie abraziva de Ø200 si unghiul de Tabelul 3.5.
rotatie φ=180 pentru diferite distante de reglare Hci.
Lamelele care intra în contact cu lemnul sunt marcate în table şi se curbează cu raze cuprinse
între 35 şi 75 mm. Razele de curbura influenţează lungimea de contact dintre lamela şi piesa.
La o analiză mai atentă s-a constatat că doar vârful lamelei intră în contact cu suprafața
lemnoasă, lungimea de contact fiind diferită în funcţie de Hci, Ø şi φ. Cunoscând că o lamelă
abrazivă are lățimea de 7 mm, se observă că praful rezultat în urma şlefuirii acoperă o suprafață a
lamelei de lungime cuprinsă între 5 şi 10 mm, măsurată de la vârful acesteia. Analiza vârfului
tuturor lamelelor cu care s-a şlefuit fagul, molidul şi MDF-ul pentru toate regimurile de şlefuire
concepute arata că lamelele abrazive ating suprafața lemnoasă doar cu 5 până la 10 mm din
lungimea totală a lamelei.
În Fig 3.8 sunt prezentate imagini cu lamelele a şase tipuri de perii abrazive cu granulaţie de
P150; P180 şi P220 câte două pentru fiecare granulaţie, una având granule din oxid de aluminiu
Contactul cu lemnul pentru diferite distante de reglare Hci
Lamela
Raza de curbura a lamelei
Hci=3
Hci=6
Hci=11
Hci=18
L1 149,3 149,3 149,3 137,8
L2 140,1 137,9 103,8 56,8
L3 106,34 96,4 71,8 41,6
L4 64,37 52,9 40,2 36,1
L5 91,78 74,9 48,3 48,6
L6 140 140 140 70,6
39
şi cea de-a doua granule din carbura de siliciu cu care s-a șlefuit lemnul de Molid pentru
Hci=18mm. Ø=200; φ=18°. Se poate observa vârful lamelelor abrazive ancrasate cu fibre
(aşchii) de material lemnos pe o suprafaţă relative mică.
Această observaţie conduce autorul la prima decizie de optimizare pe principii ecologice a
sculei care constă în recomandarea impregnării cu granule abrazive doar al vârfului
lamelelor pe o lungime care poate fi stabilită în funcţie de numărul de utilizări al fâşiilor,
de diametrele periilor utilizate, numărul fâşiilor de lamele etc.
Menţionez că pentru încercările experimentale din teza au fost utilizate periile abrazive cu cele
mai bune performante tehnice, recomandate de producător, respectiv perii cu granule de oxid de
aluminiu şi perii cu granule de carbura de siliciu, toate având diametrul de 200mm şi unghiul la
centru dintre două fâşii de lamele consecutive corespunzător cu unghiul iniţial de rotaţie φ=18°.
Carbură de Siliciu P 220 Oxid de Aluminiu P 220
Figura 3.22. Varful unor lamele cu care s-a șlefuit lemnul de Molid pentru Hci=18mm
Din punct de vedere teoretic distanţă de contact dintre lemn şi lamela se poate stabilii matematic
şi poate contribui la optimizarea geometriei periilor abrazive. Toate observaţiile anterioare arată
că geometria sculei depinde de formă, dimensiunile şi proprietăţile fizice ale lamelelor. Pentru
optimizarea geometriei sculei s-a plecat de la cele mai performante perii abrazive cerute de
beneficiar şi recomandate de producător. Pentru realizarea obiectivului propus, în baza
observaţiilor anterioare s-a trecut la modelarea interacţiunii între lamela şi piesa.
3.4 Optimizarea geometriei periilor abrazive
Pentru a conferi o eficiență mai mare șlefuirii cu periile abrazive s-a constatat că lamela
trebuie să aibă o rigiditate mai mare pe axă. Această observaţie a condus la proiectarea unui
suport suplimentar pentru lamelele abrazive (Figura 3.23).
Figura 3.23. Scula optimizata prin introducerea suportului rigid
Peria abrazivă conținând suportul rigid (de carton sau orice material de rigiditate medie) va
conferi o flexibilitate scăzută bazei lamelelor abrazive, permiţând vârfului acestora să devină
mai flexibil. Flexibilitatea limitată de suportul rigid introdus duce la realizarea contactului cu
40
piesă pe o lungime mai mare deoarece raza de curbură a vârfului scade. În această situaţie forţa
de frecare creşte şi rămâne constantă pe toată lungimea piesei, contactul realizându-se prin
antrenarea mai multor granule.
În Tabelul 3.5 sunt prezentate razele de curbura ale unei lamele care se găseşte în şase poziţii
date de unghiul de rotaţie al sculei. Razele marcate sunt cele care fac lamela să intre în contact
cu suprafaţa lemnoasă. Se observa că raza de curbură a lamelei la care peria intra în contact cu
lemnul variază în limitele 35-75mm.
Simularea curbării lamelelor în cazul sculei optimizate este prezentată în Figura 3.24. Se poate
observa că folosind suportul de 35 mm, (adică jumătate din lungimea liberă a lamelei), pentru
lamelele abrazive se obțin raze cu valori cuprinse între 18 și 48 mm, în comparație cu peria
abrazivă prevăzută cu un suport de hârtie de 9 mm care are razele arcurilor cuprinse între 36 și
103 mm.
a) b)
Figura 3.24. Simularea razelor de curbura a lamelelor abrazive în contact cu piesa pentru Hci 18 mm
in cazul: a sculei optimizate. b scula clasica
Aceasta arată ca în cazul al doilea, toate lamelele intră în contact cu suprafaţa lemnoasă ceea ce
ne îndreptăţeşte să credem că folosind suportul de 35 mm pentru lamelele abrazive se aplică o
presiune constantă de șlefuire pe întreaga suprafaţă a piesei şi cu valori mai mari, deoarece
lungimea de contact creşte (Figura 3.24) numărul de treceri de asemenea. În cazul dat peria
abrazivă poate fi folosită nu numai la şlefuirea de defibrare, dar şi în aplicații de șlefuire
agresivă.
În Figura 3.25 se poate observa că vârfurile lamelelor abrazive care intră în contact cu suprafața
lemnoasă, este mai mare iar lungimea de contact pentru fiecare lamelă este mai mare implicând
mai multe granule abrazive care taie. Aceasta conduce la mărirea productivităţii periei, și în
același timp creşterea duratei de viață a acesteia.
Figura 3.25. Vârfurilor lamelelor abrazive în contact cu suprafața lemnoasă pentru scula optimizata.
41
Figura 3.26. Detaliu a lungimii vârfurilor lamelelor abrazive în contact cu suprafața lemnoasă pentru
scula optimizata.
3.4.1 Modelarea geometriei lamelelor abrazive
Lamelele abrazive au forma si dimensiunile din Figura 3.27.
Figura 3.27. Traiectoria de slefuire a periilor abrazive
Poziţionarea pe cilindru a fâşiilor de lamele abrazive având acelaşi început şi aceeaşi lăţime duce
la crearea în timp a unor făgaşe care pot lăsa suprafeţe neprelucrate sub formă de dâre.
Eliminarea acestui fenomen a necesitat o serie de studii concretizate prin modelarea şi simularea
grafică în urma cărora au rezultat următoarele soluţii:
Varianta 1 montarea alternativă a fâşiilor de lamele una cu o lamelă întreagă de început iar
cealaltă cu jumătate lamela de început prezentată în Figura 3.29;
Varianta 2 utilizarea alternativă a fâşiilor cu lăţimi diferite de lamele prezentată în Figura 3.30;
Varianta 3 tăierea fâşiilor cu lăţimi diferite ale lamelelor prezentată în Figura 3.31.
Varianta actuala
Fasia nr.1 urma dupa Fasia nr.2 urma dupa
prima fasie a doua fasie
Figura 3.28. Pozitia actuala a lamelelor montate pe peria de slefuit
Varianta 1
Fasia nr.1 urma dupa Fasia nr.2 urma dupa
42
prima fasie a doua fasie
Figura 3.29. Varianta1 de alternare a lamelelor montate pe peria de slefuit
Varianta 2
Fasia nr.1 urma dupa Fasia nr.2 urma dupa
prima fasie a doua fasie
Figura 3.30. Varianta2 de alternare a lamelelor montate pe peria de slefuit
Varianta 3
Fasia nr.1 urma dupa Fasia nr.2 urma dupa
prima fasie a doua fasie
Figura 3.31. Varianta3 de alternare a lamelelor montate pe peria de slefuit
3.5 Concluzii
Concluziile acestui capitol se referă la enumerarea contribuţiilor autorului la optimizarea pe
principii ecologice a sculelor de tip perii abrazive. Sculele optimizate au fost realizate şi testate
pe lemnul masiv de fag cu regimul de şlefuire: turaţie 450 rpm, viteza de avans de 6 m/min,
carbura de siliciu cu granulaţie P150, P180 şi P220 pentru înălţimea de contact Hci de 18 mm.
Îmbunătăţirea a dat rezultate obţinându-se o scădere a parametrului Rk cu 8-9% şi cu 9-16% a
parametrului Rpk conform Tabelul 3.6.
Rezultatul testarilor pentru slefuirea cu peria abraziva optimizata pentru Hci=18mm comparative Tabelul 3.6.
cu rezultatele obtinute inainte de optimizare
Puncte de
măsurare
Perie
Hci=18mm
Perie
Optimizată
Hci=18mm
Perie
Hci=18mm
Perie
Optimizată
Hci=18mm
Perie
Hci=18mm
Perie
Optimizată
Hci=18mm
Granulație P150 P180 P220
43
Rugozitatea Rk Rpk Rk Rpk Rk Rpk Rk Rpk Rk Rpk Rk Rpk
1 8.3 2.13 7.24 1.83 7.62 1.41 7.41 1.34 5.4 1.75 5.28 1.32
2 8.49 2.15 7.72 1.85 7.7 1.49 6.88 1.41 5.52 1.87 4.82 1.47
3 8.59 2.16 7.85 1.96 7.83 1.61 6.96 1.51 5.56 1.93 5.4 1.69
4 8.63 2.17 7.94 2.06 7.87 1.65 6.78 1.56 6.02 1.95 5.57 1.7
5 8.97 2.23 8.15 2.09 7.93 2.15 6.83 1.9 6.09 1.98 5.78 1.74
6 9.16 2.37 8.39 2.09 8.03 2.16 6.94 2.09 6.14 2.06 5.69 1.76
7 9.34 2.37 8.41 2.12 8.06 2.19 7.31 2.14 6.18 2.11 5.85 1.78
8 9.35 2.37 8.66 2.18 8.18 2.35 7.53 2.18 6.28 2.21 6.27 1.95
9 9.44 2.51 8.71 2.22 8.57 2.67 7.67 2.65 6.32 2.22 6.2 2.05
10 9.56 2.56 8.71 2.23 8.62 2.8 7.67 2.69 6.46 2.27 5.76 2.06
11 9.68 2.63 8.87 2.28 8.92 2.84 8.91 2.74 6.51 2.34 6.31 2.1
12 9.75 2.68 8.87 2.32 8.94 2.87 8.27 2.75 6.58 2.41 6.23 2.11
13 9.8 2.7 9.11 2.39 8.96 3.05 8.69 2.8 6.65 2.57 6.33 2.18
14 9.87 2.71 9.29 2.41 9.07 3.05 8.6 2.83 6.85 2.58 6.62 2.22
15 10.38 2.83 9.5 2.49 9.32 3.09 8.14 2.84 6.98 2.83 5.98 2.26
16 10.66 2.9 10 2.57 9.6 3.11 9.39 2.88 7.18 2.94 6.54 2.26
17 11.07 2.98 10.04 2.6 9.68 3.13 9.13 2.92 7.2 2.94 6.37 2.3
18 11.32 3.06 10.2 2.79 9.97 3.14 8.66 2.97 7.2 2.95 6.42 2.33
19 11.76 3.1 10.25 2.89 10.31 3.2 8.81 3 7.44 3.07 6.36 2.51
20 11.8 3.12 10.52 2.98 10.4 3.27 9.82 3 7.46 3.08 6.48 2.53
-9% -10%
-9% -8%
-8% -16%
• Testările care s-au realizat practic cu sculele proiectate mai arata că:
1. Un diametru mic al cilindrului conferă o suprafață rugoasă datorită numărului mic de
fâșii ce prelucrează un cm2 în unitatea de timp, precum și a razei mici a periei, care
reduce suprafaţa de contact cu piesa. De aceea se recomanda utilizarea sculelor de
diametre cuprinse între 200 şi 220 mm.
2. Viteza de avans poate fi mărită crescând productivitatea dacă se folosesc cilindrii de
diametru mare.
3. Elasticitatea mare a lamelelor abrazive contribuie la şlefuirea neuniformă a suprafeţei de
aceea autorul propune rigidizarea lamelei prin introducerea unui suport suplimentar cu
lungime egală cu jumătate din lungimea lamelei. Aceasta conduce la posibilitatea
angajării unor şlefuiri mai agresive cu avantajul reducerii consumului de putere cu 60%
(de la cca 5 kW la cca. 2 kW).
4. Poziţionarea pe cilindru a fâşiilor de lamele abrazive având acelaşi început şi aceeaşi
lăţime duce la crearea în timp a unor făgaşe care pot lăsa suprafeţe neprelucrate.
Eliminarea acestui fenomen se poate face prin montarea alternativă a fâşiilor de lamele
una cu o lamelă întreagă de început iar cealaltă cu jumătate lamela de început, sau
utilizarea alternativă a fâşiilor cu lăţimi diferite de lamele, sau tăierea fâşiilor de lamele
la lăţimi diferite.
44
CAPITOLUL 4
4 Cercetari experimentale. Experimentul 1.
Cercetările experimentale s-au efectuat în Danemarca, în cadrul firmei producătoare perii
abrazive și maşini profesionale de şlefuit cu perii - SlipCon ApS [15].
4.1 Generalitați
În cadrul experimentului s-a stabilit a se efectua 3 tipuri de măsurători (consum de putere, emisii
de praf şi rugozitate) pe 3 tipuri de material lemnos: 2 tipuri de lemn masiv (fag şi molid) şi 1
compozit pe bază de lemn (Mdf) pe mai multe regimuri de şlefuire aşa cum sunt prezentate în
Tabelul 4 şi Tabelul 4.2.
Parametri folosiţi în cadrul experimentului Tabelul 4.1.
Metoda
de
şelfuire
Obiective Natura
materialului
Parametrul Unitatea de
măsură
Valori
Consum
de putere
Emisiile de
praf
Rugozitate
Fag
Molid
MDF
Tipul granulelor - Oxid de aluminiu (ALO)
Carbura de siliciu (SIC)
Înălţimea de contact
iniţial (Hci [Hci1,
Hci2])
[mm] 9 | 18 | 22*
Şlefuire
Cu perii
Uniflex
Turaţie (n [n1, n2]) [RPM] 450 | 700
Viteza de avans (u [u1,
u2])
[m/min] 3 | 6
Granulație - de P80* | P150 | P180 |
P220
Număr de epruvete
măsurate de acelaşi fel
buc E1, E2, E3, E4, E5
Puncte de măsurare a
rugozităţii
- G1, G2, G3, G4, G5
Planificarea încercărilor experimentale Tabelul 4.2.
Natura
materialului
Tip
Granule
Granulaţie Hci
[mm]
n
[RPM]
u [m/min] Parametri măsuraţi Nr.
Epruvete
- Fag
- Molid
- MDF
-ALO (oxid
de Aluminiu)
-SIC
(carbura de
Siliciu)
-P150
-P180
-P220
- 9
- 18
- 450
- 700
- 3
- 6
- Rugozitatea R
[Ra, Rk, Rpk]
- Puterea P [W]
- Concentraţia de
praf Cp [mg/m3]
- 720
Schema următoare(Figura 4.1) redă modul în care s-a executat experimental. În cadrul
experimentului au fost necesare 720 de epruvete şi au fost obţinute şi prelucrate 12240 de valori
numerice.
45
- P
- Ra, Rk, Rpk
- Cp
Rezultă:
3 Specii X
48 de tipuri de şlefuiri
(materialul folosit [2] x
granulaţie [3] x Hci [2] x
Turaţie [2] x viteză de avans
[2] =48)
X
5 bucăţi din fiecare tip
= 720 de epruvete
Măsurători :
P = 720 valori
Cp = 720 valori
Rugozitate R :
Ra=720 x 5 Puncte =
3600 valori
Total măsurători =
5040
Valori obținute în urma
aplicării filtrelor pentru
parametrii de rugozitate:
Rk=720 x 5 Puncte =
3600 valori
Rpk=720 x 5 Puncte =
3600 valori
Total: 12240 valori
Figura 4.1. Schema experimentală
Fag, Molid,
MDF
ALO
P150
9
450 3
6
700 3
6
18
450 3
6
700 3
6
P180
9
450 3
6
700 3
6
18
450 3
6
700 3
6
P220
9
450 3
6
700 3
6
18
450 3
6
700 3
6
SIC
P150
9
450 3
6
700 3
6
18
450 3
6
700 3
6
P180
9
450 3
6
700 3
6
18
450 3
6
700 3
6
P220
9
450 3
6
700 3
6
18
450 3
6
700 3
6
46
4.1.1 Epruvete
În lucrarea de cercetarea actuală s-au folosit 3 materiale lemnoase cel mai des supuse
asupra prelucrării mecanice de șlefuire în industria de fabricare a mobilei, acestea sunt Fag,
Molid, MDF. Epruvetele pentru încercările experimentale au formă plană neprofilată, pe aceste
epruvete se va măsura capacitatea de îndepărtare a materialului lemnos funcție de înălţimea de
şlefuire, influenţa şlefuiri cu perii asupra rugozităţii suprafeței lemnului, consumul de energie şi
emisiile de praf reultate în urma șlefuirii cu periile abrazive.
Dimensiunile epruvetelor de Fag, Molid, MDF sunt specificate în Tabelul 4.3
Dimensiuni epruvete. Tabelul 4.3.
Lemnul masiv Dimensiunea (L x l x H)[mm]
Fag 185 x 50 x 18
Molid 185 x 50 x 18
MDF 185 x 50 x 22
Materialul lemnos a fost achiziţionat de la societatea comercială „Econim ProdInvest“ din
Micești - Județul Argeş. Piesele de cherestea au fost croite la dimensiune pe ferăstrăul circular de
retezat, apoi au fost prelucrate pentru obținerea grosimilor necesare prin operații anterioare de
ferăstruire și rindeluire. Au rezultat piese cu grosimi reprezentate în tabelul, de mai sus. Piesele
din MDF au fost tăiate la dimensiune pe ferăstrăul circular de retezat dintr-o placă de MDF de
grosime 22 mm(Figura 4.2).
Figura 4.2. Vedere a epruvetelor de Fag, Molid și MDF.
4.1.2 Standul de încercări experimentale
În șlefuirea lemnului sunt importante trei procese mecanice: Viteza de avans, Viteza de
tăiere și adâncimea de tăiere. Manipularea acestor procese poate maximiza randamentul
procesului de șlefuire.
În cazul încercărilor experimentale sa construit un stand de încercări, compus din masă mobilă
acționată de un motor electric Mu de curent continuu de 18 V cu turația de la 0 – 2000 min-1
,
punând în mișcare epruveta cu viteza de avans u, și peria abrazivă acționată de un motor electric
Mv de 800 W conectat la curent alternativ 220 V ce dezvoltă o turație de la 0 – 3000 min-1
,
punând în mișcare peria cu viteza de tăiere v, motorul electric Mv fiind fixat pe o masă ajustabilă
la înălțime h, reprezentarea grafică este în figură Figura 4.3.
47
Figura 4.3. Stand de încercări experimentale de șlefuire cu peria abraziva Uniflex®.
Figura 4.4. Masa mobila ce pune în mișcare piesele lemnoase (dimensiuni în mm).
Masa mobilă are dimensiunile conform cu Figura 4.4, dimensiunile sunt afișate în mm.
Valorile vitezei de avans au fost setate conform următoarei proceduri:
- Cu ajutorul unui inel ajustabil se apăsa peste butonul de pornire a motorului electric
montat pe mânerul mașinii, ajustarea inelului permitea reglarea turației care era verificată cu
Tahometru Elma DT 2236. Tahometrul era pus cu roata de măsurare pe masa mobilă pentru a
identifica viteza de avans a mesei. Valorile turaţiei se ajustau conform aceleiași metode ca și a
vitezei de avans, măsurarea turației se făcea cu Tahometrul montat cu roata de măsurare pe
mandrina mașinii, valorile obținute erau convertite pentru a identifica turația periei.
4.1.3 Condiţiile tehnice în care s-au desfăşurat experimentările
Aparatura folosită
Aparatura folosită pentru diferite măsurători este de precizie, ușor de încadrat și adaptat
metodologiei de studiu experimental. Astfel:
- Măsurarea turaţiei s-a realizat cu tahometrul digital Tahometru Elma DT 2236
Aparat de măsurat turaţia, pe principiile foto precum și de contact. Caracteristicele tehnice sunt
prezentate în Tabelul 4.4.
În cazul studiului actual s-a măsurat viteza de avans a mesei mobile precum și turaţia periei
abrazive.
Caracteristici tehnice ale tahometrului Elma DT 2236. Tabelul 4.4.
Descriere Valori
Display 5 digit LCD 10 mm
Zona foto 5 - 99999 RPM
Contact suprafață 0.5 - 19,999 RPM
Viteza pe suprafață 0.5 - 1999.99 m/min
Acuratețe ± 0.05% + 1 D
Dimensiuni 215(L) x 65(l) x 38(G) mm
Greutate (Gross) 0.50 kg
[www.elma.dk/]
48
S-au codificat epruvetele după următoarea regulă:
Fag = F
Hci = 18
n = 450
u = 3
Tip granule =ALO (oxid de aluminiu)
Granulaţie = P180
Înaintea prelucrării epruvetelor cu periile abrazive, piesele lemnoase au fost șlefuite cu bandă
lată, respectiv:
Pentru șlefuirea cu peria de granulație P150 epruvetele au fost prelucrate cu bandă lată cu
granulația de 80 – 120 – 150.
Pentru șlefuirea cu peria de granulație P180 epruvetele au fost prelucrate cu bandă lată cu
granulația de 80 – 120 – 150 – 180.
Pentru șlefuirea cu peria de granulație P220 epruvetele au fost prelucrate cu bandă lată cu
granulația de 80 – 120 – 150 – 180 – 220.
În cazul șlefuirii cu peria abrazivă de granulație P80. Epruvetele lemnoase nu au fost șlefuite cu
bandă lată, acestea au fost șlefuite cu periile în urma rindeluirii, aceasta s-a efectuat pentru a
observa rugozitatea suprafeței obținute precum și capacitatea de îndepărtare a materialului
lemnos cu periile abrazive.
Umiditatea şi adâncimea materialului îndepărtat
Umiditatea epruvetelor a fost măsurată cu ajutorul dispozitivului Extech M0400. În
imaginea de mai jos (Figura 4.5) sunt reprezentate epruvetele lemnoase.
a - Epruvetă de Fag b - Epruvetă de Molid c - Epruvetă de MDF
Figura 4.5. Măsurători de umiditate efectuate pe epruvetele lemnoase
Figura 4.6. Adâncimea materialului îndepărtat măsurat înainte și după șlefuire.
22.2122.2222.2322.2422.2522.2622.2722.2822.29
22.322.31
1 2 3 4 5
Înainte
După
Puncte de măsurare
Înăl
țim
e [
mm
] F 18 450 3 ALO 180
49
Valorile obținute pentru MDF înainte și după șlefuire cu regimul Hci = 5 mm, u = 3
m/min, n = 450 RPM, granulația de 80. granule de Oxid de Aluminiu, valorile sunt prezentate în
Tabelul 4.5. Valorile umidității după șlefuire sunt aceleași cu valorile umidității înainte de
șlefuire. Adâncimea materialului îndepărtat măsurat înainte și după șlefuire. Tabelul 4.5.
Poziția Umiditatea [%RH] Înainte [mm] După [mm] Material
indepartat[mm]
1 9.2 22.25 22.25 0
2 9.5 22.30 22.24 0.06
3 9.5 22.29 22.25 0.04
4 9.3 22.29 22.25 0.04
5 9.4 22.30 22.24 0.06
În urma șlefuirii cantul din față a epruvetei este rotunjit, pentru epruveta de MDF s-a
măsurat raza rotunjimii prin prelucrarea imaginii în programul AutoCAD, valoarea razei în urma
a 10 șlefuiri este de 7.4 mm(Figura 4.7), rezultând valoarea de 0.74 mm la o singură șlefuire cu
regimul Hci = 5 mm, u = 3 m/min, n = 700 RPM, granulația de 80. granule de Oxid de Aluminiu.
Figura 4.7. Rotunjimea cantului în urma șlefuirii epruvetei de MDF
4.2 Experimentul 1. Determinarea consumul de putere
4.2.1 Măsurători privind consumul de putere
Metodă de măsurare
În vederea optimizării regimurilor de prelucrare, având la bază drept criteriu rugozitatea,
puterea şi emisiile de praf s-au făcut măsurători la nivel de atelier.
Măsurarea puterii de șlefuire la prelucrarea lemnului și a produsului pe bază de lemn s-a
făcut în diferite regimuri de lucru, înregistrându-se, stocându-se și prelucrându-se valorile
obținute, formulându-se concluzii pentru optimizarea regimurilor de șlefuire pe baza acestui
criteriu, adică puterea.
4.2.2 Standul experimental folosit pentru măsurători
Schema bloc al standului experimental are structura prezentată în figură de mai jos(Figura 4.8).
Figura 4.8. Schema bloc al standului experimental.
Lanț cinematic de
șlefuire
Traducător de
putere activă
Placă de achiziție Computer
50
Figura 4.9 prezintă echipamentul de înregistrare a datelor experimentale, placa de achiziții de
date conectată la calculator și traductorul de putere activa.
a) Placa de achiziții conectată la computer b) Traductorul de putere activă și conexiunile
aferente.
Figura 4.9. Echipamentul de înregistrare a datelor experimentale.
Am folosit softul plăcii de achiziţie “Velleman Pc_Lab2000se v3.03” am obţinut datele dorite, urmând a fi
prelucrate cu ajutorul Microsoft Office – Excel.
4.2.3 Rezultatele obținute
Valoarea minimă, medie și maximă a consumului de putere înregistrate pentru un anumit tip de Tabelul 4.6.
epruvetă
COD Consum minim[W] Consum mediu[W] Consum maxim[W]
F184503ALO150 0.3266 1.0626 1.0994
Valoarea consumurilor de putere înregistrate pentru mers in gol Tabelul 4.7.
COD C1[W] C2[W] C3[W] C4[W] C5[W] Ci[W]
- 0.2951 0.3031 0.2928 0.2974 0.2912 0.2959
Media consumului de putere înregistrată pentru maşina de şlefuit are următoarea formula:
𝐂𝐢 =(𝐂𝟏 + 𝐂𝟐 + 𝐂𝟑 + 𝐂𝟒 + 𝐂𝟓)
𝟓
unde C1…C5 reprezintă valorile de consum de putere la mers in gol al maşinii de şlefuit.
Valoarea consumurilor de putere înregistrate pentru un anumit tip de epruveta Tabelul 4.8.
COD E1[W] E2[W] E3[W] E4[W] E5[W] Em[W]
F184503ALO150 1.0626 1.0652 1.0647 1.0611 1.0618 1.0631
Spunem că media consumului total de putere Em este egala cu media consumului total pentru
cele 5 valori obţinute la măsurători.
51
𝐄𝐦 =(𝐄𝟏 + 𝐄𝟐 + 𝐄𝟑 + 𝐄𝟒 + 𝐄𝟓)
𝟓
Media consumului efectiv de putere Pa este egala cu diferenţa dintre media consumului total de
putere și media consumului de putere la mers în gol.
Pa = Em – Ci,
Prelucrarea statistica a rezultatelor
Prelucrarea statistica s-a efectuat cu programul MedCalc. S-au aplicat testele: Chi-Squerd,
Shapiro-Wilk, Kolmogorov-Smirnov şi Shapiro-Francia şi D’agostino-Pearson. La realizarea
prelucrării statistice a datelor obtinute pentru puterea absorbita au fost neglijate valorile la mersul
în gol. motiv pentru care repartiţia obţinută nu accepta normalitatea însă media aritmetica se afla
în Clasa “moderat reprezentativă” (cu abatere 17-35%: puţin omogena) ceea ce admite
normalitatea repartiţiei datelor.
a) b)
Figura 4.10. a) Testul Shapiro-wild pentru validarea datelor; b) Histograma
În Tabelul 4.9 sunt prezentate valorile medii ale consumului de putere pentru înălţimea
iniţială de contact de 9 mm şi în Tabelul 4.10 valorile medii ale consumului de putere pentru
înălţimea iniţială de contact de 18 mm:
Media puterii absorbite cu perii Uniflex – Pa [W] - pentru Hci= 9 mm Tabelul 4.9.
Granulație Hci Tip granule
Material lemnos Media puterii absorbite (W)
Turație 450 rot/min 700/rot/min
Viteza de avans 3m/min 6m/min 3m/min 6m/min
P150 9
Oxid Fag 0.4494 0.5461 1.2636 1.6922
de Molid 0.3732 0.4584 1.7594 1.8178
Aluminiu MDF 0.5501 0.5934 1.4716 1.2655
Carbura Fag 0.5297 0.521 1.699 1.9363
de Molid 0.4725 0.7114 1.9118 1.2978
Siliciu MDF 0.3567 0.6743 1.163 1.0371
P180 9
Oxid Fag 0.49 0.4796 2.2062 1.1087
de Molid 0.5393 0.3332 1.9841 1.1854
Aluminiu MDF 0.4854 0.6341 1.6545 1.3857
Carbura Fag 0.3542 0.3986 1.395 1.5048
52
de Molid 0.5333 0.406 1.3039 1.3051
Siliciu MDF 0.3909 0.4447 2.4366 2.1118
P220 9
Oxid Fag 0.4325 0.3647 0.5312 0.6016
de Molid 0.4322 0.3346 0.6934 0.8005
Aluminiu MDF 0.7042 0.6887 1.0009 1.283
Carbura Fag 0.3962 0.4035 0.7635 0.9037
de Molid 0.5691 0.505 0.9768 0.8275
Siliciu MDF 0.5707 0.7977 1.4934 1.56
____ - Cea mai mica absortie de putere
Media puterii absorbite cu perii Uniflex – Pa [W] – pentru Hci = 18 mm Tabelul 4.10.
Granulație Hci Tip granule
Material lemnos Media puterii absorbite (W)
Turație 450 rot/min 700/rot/min
Viteza de avans 3m/min 6m/min 3m/min 6m/min
P150 18
Oxid Fag 0.736 0.7452 1.7986 2.0424
de Molid 0.6808 0.7314 2.1482 1.9596
Aluminiu MDF 0.7268 0.9154 2.0102 1.8814
Carbura Fag 0.6992 0.736 1.8906 1.9826
de Molid 0.6486 0.7176 1.9734 1.9044
Siliciu MDF 0.7038 0.8878 1.9412 1.8676
P180 18
Oxid Fag 0.6716 0.6394 2.2264 1.6284
de Molid 0.6854 0.598 2.1344 1.5778
Aluminiu MDF 0.8648 0.7636 2.9394 2.07
Carbura Fag 0.598 0.5382 2.1758 2.0194
de Molid 0.5474 0.5428 2.1206 1.978
Siliciu MDF 0.6854 0.667 2.6404 2.4472
P220 18
Oxid Fag 0.6256 0.6118 0.9108 1.0258
de Molid 0.6026 0.598 1.0442 1.0212
Aluminiu MDF 0.7866 0.8602 1.518 1.472
Carbura Fag 0.7452 0.7314 1.426 1.403
de Molid 0.7314 0.7774 1.4628 1.3708
Siliciu MDF 0.8878 0.8924 1.9274 1.8814
____ - Cea mai mica absortie de putere
4.2.4 Concluzii
Puterea absorbita pentru şlefuirea cu Hci=9 mm este mai mica decât pentru şlefuirea cu
Hci=18 mm. Pentru şlefuirea cu regimul de înălţime Hci=9mm variaţia absortiei de putere este
între 0.4 şi 0.8 W pentru turaţia de 450 rpm şi între 0.5 în 2.5 W pentru turaţia de 700 rpm.
Pentru regimul de şlefuire cu Hci=18mm variaţia absortiei de putere este între 0.5 şi 0.9 W
pentru turaţia de 450 rpm şi între 0.9 şi 3 W pentru turaţia de 700 rpm.
Comparaţie între puterea absorbită la şlefuirea cu perie şi puterea absorbita la Tabelul 4.11.
şlefuirea cu bandă lată
Granulație
Perie Hci[mm]
Tip
granule
Material
lemnos Media puterii absorbite (W)
Turație 450 rot/min 700/rot/min
Viteza de
avans 3m/min 6m/min 3m/min 6m/min
P150 18 Oxid Fag 0.736 0.7452 1.7986 2.0424
53
de Molid 0.6808 0.7314 2.1482 1.9596
Aluminiu MDF 0.7268 0.9154 2.0102 1.8814
Carbura Fag 0.6992 0.736 1.8906 1.9826
de Molid 0.6486 0.7176 1.9734 1.9044
Siliciu MDF 0.7038 0.8878 1.9412 1.8676
Banda lata Adancime de
slefuire[mm]
Viteza de
avans
4.5 m/min / 18 m/s
(kW)
9 m/min / 18 m/s
(kW)
P150 0.1
Oxid Fag 5.0410 6.8182
de Molid 3.085 4.1602
Aluminiu MDF 1.2618 1.589
Observam in Tabelul 4.11valorile puterii absorbite in cazul slefuirii cu granulatia de P150 perie,
respectiv banda, pentru care daca ne raportam la suprafata slefuita(Sbanda=262.7 * Sperie) rezulta ca
la slefuirea cu perie absortia de putere este cu minim 60% mai redusa decat la slefuirea cu banda
lata.
4.3 Experimentul 2. Cercetări privind emisiile de praf
Potrivit faptului că prin şlefuirea cu perii de tip Uniflex cantitatea de material îndepărtat
este foarte mică în comparaţie cu bandă lată rezultă o cantitate mult mai mică. Peria Tampico are
rolul de a îndepărta praful de pe suprafata lemnoasă.
Norme de control şi metodologia de determinare:
STAS 12.574 87 Aer din zonele protejate. Condiţii de calitate;
Ordinul MAPM nr. 592/25.06.2002 pentru aprobarea Normativului privind stabilirea valorilor
limită, a valorilor de prag şi a criteriilor şi metodelor de evaluare a dioxidului de sulf, dioxidului
de azot şi oxizilor de azot, pulberilor în suspensie (PM 10 şi PM 2,5), plumbului, benzenului,
monoxidului de carbon şi ozonului în aerul înconjurător.
Dispozitivele de măsurare pentru emisiile de praf sunt redate în Tabelul 4.12:
Aparate folosite la analiza emisiilor de praf Tabelul 4.12.
Dispozitiv de măsurat emisia de praf, tip Casella Microdust
Pro Particulate Monitor cu precizia de măsurare ±0.002
mg/m-3
- 2 μg/m-3
şi pentru domeniul 0 - 2500 mg/m-3
.
[ http://www.casellasolutions.com/uk/en/support/microdust-
pro.aspx]
Microscop tip Celestron cu putere de mărire de la 10X la
150X.
[http://www.celestron.com/browse-shop/microscopes/digital-
microscopes/mini-handheld-digital-microscope]
4.3.1 Metoda de măsurare a emisilor de praf
Pe parcursul şlefuirii cu perii s-au înregistrat valorile emisiilor de praf în 3 poziţii faţă de
peria de şlefuit, H1 fiind la nivelul mesei de şlefuit, H2 fiind la 20 cm înălţime faţă masa de
şlefuit iar pentru H3 a fost aleasă înălţimea de 40 cm faţă de nivelul mesei mobile, poziţia fiind
la o distanţă aproximativ egală cu distanţa de la punctul de şlefuire la nivelul nasului, aşa cum
este prezentat în Figura 4.11.
Măsurătorile au fost făcute cu sistemul de exaustare oprit.
54
a) b) c)
Figura 4.11. Puncte de colectate ale emisiilor de praf: a) H1; b) H2; c) H3;
Dupa colectarea emisiilor de praf si
inregistrarea datelor s-a facut cu ajutor softului
aparatului, Casella Insight. Prelucrarea datelor
obtinute a fost facuta cu ajutorul soft-ului Microsoft
Excel.
Figura 4.12. Colectarea datelor din aparat
4.3.2 Metoda de măsurare microscopică a particulelor de praf
În urma şlefuiri pentru analiza rugozităţii s-au recoltat probe de praf pentru analiza microscopică.
Pentru evidenţierea unor imagini microscopice s-a procedat astfel:
- s-a folosit un fundal pe un fond închis pentru cearea unui contrast de imagine alb-negru
folosind o placă de dimensiuni de 265x150mm, prevăzută cu o margine profilată drept
ghidaj la măsurători;
- marginile plăcii au fost caroite cu hârtie milimetrică;
- s-a trasat pe placă caroiajul din 50 în 50 mm cu tempera alb;
- placa astfel echipată a folosit drept suport de aşezare şi încadrare a foliie în care se află
particulele de lemn prelevate;
S-au surprins imagini microscopice prin folie folosind o putere de mărire de 150X
Figura 4.13. Forma şablonului folosit pentru achiziţia imaginilor microscopice.
55
Figura 4.14. Microscop tip Celestron Figura 4.15. Modul de aşezare a probei pe şablonul
caroiat
Echipamentul experimental este compus din computer PC (Figura 4.14), microscop tip Celestron
cu soft de achiziţie integrat (Figura 4.15), şablonul caroiat din 50 în 50 mm (Figura 4.13), proba
este supusă achiziţiei de imagini microscopice, cu putere de mărire 10X şi 150X, softul permite
măsurarea dimensiunilor particulelor prin fixarea manuală particulelor între coordonatele A şi B.
La determinări în lucrarea de faţă am folosit puterea de mărire de 150X.
Figura 4.16. Aspectul pachetului (punga de nylon) în care se află aşchiile rezultate in urma șlefuirii epruvetelor
Prelucrarea statistica a rezultatelor
În cazul emisiilor de praf, datorită distribuţiei haotice a acestuia repartiția datelor obţinute, luând
ca parametru statistic media aritmetica nu acceptă normalitatea motiv pentru care am luat ca și
parametru de prelucrare statistică mediană.
a) b) c)
Figura 4.17. Teste aplicate emisiilor de praf: a) Kolmogorov-Smirnov;b) Shapiro-Wilk; c) Chi-Squared;
4.3.3 Rezultatele obținute pentru concentrația de praf
Valorile concentrației de praf pentru șlefuirea cu perii Uniflex - [mg/m3] Tabelul 4.13.
Granulație Hci
[mm]
Tip
granule
Material
lemnos
Valorile concentrației de praf[mg/m3]
450 rot/min 700/rot/min
56
3m/min 6m/min 3m/min 6m/min
Pozitia H1 H2 H3 H1 H2 H3 H1 H2 H3 H1 H2 H3
P150 18
Oxid Fag 8.77 4.29 1.73 11.40 4.32 1.85 34.99 15.25 6.96 27.01 13.85 5.94
de Molid 9.75 0.75 0.17 10.78 0.82 0.17 33.46 1.85 0.49 37.26 2.70 0.59
Aluminiu MDF 0.87 0.46 0.15 0.86 0.45 0.14 2.71 1.47 0.28 2.80 1.06 0.39
Carbura Fag 8.82 5.84 2.65 10.74 6.56 2.43 38.20 24.78 5.69 34.60 21.93 6.30
de Molid 10.57 0.68 0.22 13.12 0.93 0.22 32.69 2.08 0.44 37.08 2.23 0.41
Siliciu MDF 1.08 0.39 0.16 1.20 0.46 0.15 2.40 1.35 0.30 2.71 1.45 0.38
P180
18
Oxid Fag 5.28 2.73 0.99 5.96 2.68 1.06 17.80 9.89 3.48 15.98 8.89 3.80
de Molid 5.76 0.40 0.10 5.62 0.45 0.10 17.20 1.11 0.29 19.43 1.37 0.30
Aluminiu MDF 0.46 0.24 0.08 0.57 0.25 0.09 1.45 0.77 0.17 1.54 0.70 0.20
Carbura Fag 5.84 3.17 1.47 5.44 3.49 1.38 22.48 12.48 3.47 19.18 11.69 3.52
de Molid 6.67 0.35 0.12 7.23 0.50 0.12 20.12 1.30 0.26 19.67 1.41 0.27
Siliciu MDF 0.55 0.24 0.08 0.71 0.27 0.08 1.49 0.81 0.18 1.80 0.89 0.23
P220 18
Oxid Fag 3.03 1.63 0.64 3.26 1.69 0.66 10.08 5.54 1.96 10.52 5.62 1.99
de Molid 3.53 0.22 0.06 3.73 0.24 0.06 10.97 0.70 0.15 11.07 0.73 0.16
Aluminiu MDF 0.27 0.13 0.05 0.30 0.14 0.05 0.80 0.41 0.11 0.83 0.41 0.12
Carbura Fag 3.51 1.77 0.75 3.42 1.76 0.76 11.39 6.42 2.08 10.81 6.36 2.08
de Molid 3.87 0.23 0.06 4.16 0.27 0.07 11.68 0.74 0.16 11.80 0.76 0.18
Siliciu MDF 0.28 0.14 0.05 0.36 0.14 0.05 0.88 0.45 0.11 0.95 0.46 0.13
Figura 4.18 prezintă vederea microscopică a particulelor de praf întâlnite în urma șlefuiri cu perii
Figura 4.18. Proba F 187003ALO220, cadranul HINO, prezentă particule de lemn de dimensiuni 3 µm
la 11 µm, dimensinuni cu frecvenţa mare fiind cele de 4 µm.
Proba M187006ALO220, cadranul BCHI, prezentă particule de lemn de dimensiuni 2 la 24 µm,
prezente fire de perie abrazivă.
Proba M184506ALO180, cadranul ABCHI, prezentă particule de lemn de dimensiuni 2 la 11
µm.
Proba M184506ALO180, cadranul ABCHI, prezentă particule de lemn de dimensiuni 3 la 19
µm.
Proba M184506ALO150, prezintă urme de fire de perie şi pânză abrazivă, frecvente particule de
lemn cu dimensiuni de 10, 4 µm.
57
Proba M184506ALO150, cadranul IJOP, dimensiuni frecvente ale particulelor de lemn 3 µm la
11 µm, prezente şi dimensiuni mai mari 30 x 4 µm.
Proba F187003ALO220, cadranul HINO, prezentă particule de lemn de dimensiuni 3 la 11 µm,
dimensiuni cu frecvenţă mare fiind cele de 4 µm.
Proba F184506ALO180, cadranul BCHI, prezentă particule de lemn de dimensiuni 3 la 12 µm.
Proba F184506ALO180, cadranul IJOP, prezentă particule de lemn de dimensiuni 2 la 12 µm,
dimensiuni cu frecvenţă mai mare fiind cele de 4 µm.
Proba F184506ALO150, cadranul NOUV, prezentă particule de lemn de dimensiuni 2 la 16 µm.
Proba MDF187006ALO150, cadranul BCHI, prezentă particule de lemn de dimensiuni frecvente
cuprinse în intervalul 3-10 µm.
Proba MDF187006ALO150, cadranul OPVX, prezentă particule de lemn de dimensiuni
frecvente cuprinse în intervalul 2 -12 µm.
Proba MDF187006ALO150, cadranul RSZQ, prezentă fibre de abraziv.
Proba MDF184503ALO180, cadranul ABGH, prezentă particule de lemn de dimensiuni
frecvente cuprinse în intervalul 3 - 5 µm.
Proba MDF184503ALO180, cadranul NOUV, pezentă două fire de perie abrazivă.
4.3.4 Concluzii
Emisiile de praf sunt foarte mici în comparaţie cu bandă lată. La bandă lată pentru şlefuirea
cu P150 la lemnul masiv de fag, avem emisii de 124.92 mg/m3[8], iar la perie mediana este de
27-35 mg/m3 pentru turaţia de 700 rpm şi de 8.8 mg/m
3 la turaţie de 450 rpm. La lemnul masiv
de molid 133.12 mg/m3, iar la perie mediana este de 37mg/m
3 pentru turaţia de 700 rpm şi de 10
mg/m3 la turaţie de 450 rpm. La panoul de Mdf 80.58 mg/m3, iar la perie mediana este de 2.5-
3mg/m3 pentru turaţia de 700 rpm şi de 1 mg/m
3 la turaţie de 450 rpm.
În H3, zona de inhalare a prafului concentraţia de praf scade fiind intre 0.14 mg/m3 şi 6.3
mg/m3.
Particulele de praf au dimensiuni cuprinse între 2-30 µm. Pe parcursul măsurătorilor
microscopice s-au întâlnit bucăţi de perie abrazivă.
Emisiile de praf sunt de 3 pana la 10 ori mai mici in comparatie cu emisiile la banda lată.
4.4 Experimentul 3. Cercetări experimentale privind rugozitatea
suprafețelor
4.4.1 Descrierea aparaturii utilizate
Aparatul utilizat pentru măsurarea rugozității suprafeței profilului, tip stylus (Mitutoyo
SurfTest SJ-201) se afla în dotarea Laboratorului CCSPL, din cadrul Facultății de Industria
Lemnului Brașov.
58
Figura 4.19. Stand încercări rugozitate a suprafețelor lemnoase.
Parametrii de măsurare setați au fost:
• Standard ISO 1997
• Profilul R
• N - 5
• Cut-Off 2.5 mm
• Filtru PC50
• Range Auto
Se precizează că valorile pentru lungimea de evaluare, lungimea de baza și rezoluția de
scanare au fost alese conform recomandărilor date de Gurău pentru suprafețele lemnoase.
[GURAU, L. 2007. Quantitative evaluation of the sanding quality in furniture manufacturing.
Editura Universitații Transilvania Brașov, GURAU, L., MANSFIELD, H., IRLE, M. 2004b.
Processing roughness of sanded wood surfaces. In. Holz roh WeRkst 63. p.43-52., GURAU,
L.2004a. The roughness of sanded wood surfaces. Doctoral thesis. Forest Products Research
Centre. Brunel University]
Înregistrarea datelor
Softul Mitutoyo Ver3.20 de înregistrare a datelor a permis salvarea acestora în fisiere de tip .xls,
dar și vizualizarea graficelor suprafeței în studiu.
Profilul de rugozitate a fost obținut după o prealabilă filtrare a datelor cu filtrul PC 50, aplicat
automat de soft.
4.4.2 Metodica şi condiţiile de desfăşurare experimentele
S-au folosit aceleaşi epruvete şi parametri pentru care s-a înregistrat absorbtia de putere.
S-au efectuat câte cinci măsurători de rugozitate pe fiecare piesă, pe direcție perpendiculară de
creștere a fibrei (Figura 4.20), în total au fost efectuate 3600 de măsurători după şlefuirea cu
perie de tip Uniflex.
59
Figura 4.20. Punctele de masurare ale rugozitatii
4.4.3 Baza de date obținută
S-a studiat rugozitatea pentru următorii parametri: Ra, Rk, Rpk.
Pentru parametrul Ra al rugozitații s-a calculat media aritmetica pentru cele 5 puncte și cele 5
epruvete de acelasi tip pentru care s-a realizat măsurătoarea după cum urmează :
𝑮𝒎𝟏 =(𝒙𝟏𝟏 + 𝒙𝟏𝟐 + 𝒙𝟏𝟑 + 𝒙𝟏𝟒 + 𝒙𝟏𝟓)
𝟓
– unde Gm1 este media de valori pentru cele 5 epruvete in punctul G1
𝑴𝑹𝒂 =(𝑮𝒎𝟏 + 𝑮𝒎𝟐 + 𝑮𝒎𝟑 + 𝑮𝒎𝟒 + 𝑮𝒎𝟓)
𝟓
Modalitatea de calcul a rugozitații medii Tabelul 4.14.
Granulație Tip
granule
Hci
[mm]
n
[RPM]
u
[m/min]
Puncte de
măsurare
Rugozitatea Ra
E1 E2 E3 E4 E5 MRa
P220 SIC 9 450 6
G1 X11 X12 X13 X14 X15 Gm1
G2 X21 X22 X23 X24 X25 Gm2
G3 X31 X32 X33 X34 X35 Gm1
G4 X41 X42 X43 X44 X45 Gm1
G5 X51 X52 X53 X54 X55 Gm3
În același mod au fost calculate mediile pentru parametri Rk și Rpk și au rezultat tabelele: 0,
Tabelul 4.16 și Tabelul 4.17 pentru parametrul Ra, tabelele: Tabelul 4.18 și Tabelul 4.19 pentru
parametrul Rk și tabelele: Tabelul 4.20 și Tabelul 4.21 pentru parametrul Rpk.
-35.0
-30.0
-25.0
-20.0
-15.0
-10.0
-5.0
0.0
5.0
10.0
15.0
20.0
0.0 2.0 4.0 6.0 8.0 10.0 12.0
Roughness[u
m]
Length[mm]
Measured Profile
60
Figura 4.21. Grafic rezultat în urma măsurătorilor de rugozitate cu Mitutoyo SJ-201
4.4.4 Analiza statistică a valorilor obținute
S-a efectuat analiza statistică cu ajutorul programului MedCalc şi s-au aplicat mai multe teste:
Shapiro-wilk; Chi-squared; Kolgomorov-Smirnov; D’agostino Pearson; T. Pe lângă teste s-au
genetat grafice care prezintă: Distribuţia cumulativă; Histograma; Box-and_whisker plot;
Figura 4.22. Test D’agostino-Pearson si rezultatul Box-and-Whisker
Figura 4.23. Distribuția cumulativă Figura 4.24. Histograma
61
Figura 4.25. Comparația rezultatelor obținute în urma analizei statistice la rugozitate
În continuare sunt prezentate tabelele de medii:
Tabel de valori ale rugozității medii - Ra[μm] - pentru șlefuirea cu banda lată Tabelul 4.15.
Granulație
Adâncime
de șlefuire
(mm)
Tip
granule
Material
lemnos
Rugozitatea Ra[μm]
Viteza de 18 m/s
4.5m/min 9m/min 4.5m/min 9m/min
Oxid Fag 2.83 2.81 2.19 2.31
P150 0.1 de Molid 3.27 3.2 3.15 3.1
Aluminiu MDF 3.7 2.56 2.49 2.52
Carbura Fag 2.8 2.61 2.03 2.17
de Molid 2.98 2.95 2.95 2.87
Siliciu MDF 3.64 2.47 2.36 2.43
Oxid Fag 2.42 2.33 2.45 2.1
P180 0.1 de Molid 3.04 2.92 3.13 2.69
Aluminiu MDF 3.55 2.38 2.44 2.42
Carbura Fag 2.42 2.22 2.37 2.03
de Molid 2.85 2.79 3.07 2.48
Siliciu MDF 3.37 2.19 2.42 2.36
Oxid Fag 2.27 2.19 3.27 2.73
P220 0.1 de Molid 2.88 2.67 2.83 2.72
Aluminiu MDF 2.03 2.88 2.37 2.62
Carbura Fag 2.22 2.11 3.14 2.59
de Molid 2.78 2.6 2.77 2.59
Siliciu MDF 1.96 2.82 2.28 2.5
Valorile rugozitații medii – MRa[μm] - pentru șlefuirea cu perii de tip Uniflex Tabelul 4.16.
pentru Hci= 9 mm
Granulație Hci Tip
granule
Material
lemnos
450 RPM 700 RPM
[mm] 3m/min 6m/min 3m/min 6m/min
P150 9 Oxid Fag 4.30 4.60 3.91 4.20
de Molid 5.13 4.79 6.10 4.88
Aluminiu MDF 4.27 4.40 3.96 4.40
Carbura Fag 4.13 4.35 3.93 4.05
de Molid 4.96 4.68 5.80 4.77
Siliciu MDF 3.86 3.94 3.83 3.94
Oxid Fag 3.05 2.97 3.92 3.00
P180 9 de Molid 4.21 4.63 4.32 3.37
Aluminiu MDF 4.02 2.84 4.65 3.97
62
Carbura Fag 2.53 2.56 4.18 3.38
de Molid 3.67 3.34 4.69 3.96
Siliciu MDF 4.17 2.38 4.29 3.34
Oxid Fag 2.78 2.28 3.23 3.15
P220 9 de Molid 2.75 2.66 2.86 2.86
Aluminiu MDF 2.85 2.62 3.60 3.19
Carbura Fag 2.28 2.33 2.91 2.47
de Molid 2.46 2.79 2.73 2.53
Siliciu MDF 2.06 3.04 2.18 2.21
____ - Cel mai bun regim de șlefuire
Valorile rugozitații medii – MRa[μm] - pentru șlefuirea cu perii de tip Uniflex Tabelul 4.17.
Pentru Hci=18 mm
Granulație Hci Tip
granule
Material
lemnos
450 RPM 700 RPM
[mm] 3m/min 6m/min 3m/min 6m/min
P150 18 Oxid Fag 4.43 4.82 4.21 4.42
de Molid 5.39 5 6.36 5.19
Aluminiu MDF 4.2 3.14 4.95 4.19
Carbura Fag 2.79 2.76 4.43 3.6
de Molid 3.93 3.48 4.82 4.25
Siliciu MDF 4.46 2.59 4.51 3.6
Oxid Fag 3.29 3.29 4.17 3.3
P180 18 de Molid 4.44 4.9 4.61 3.58
Aluminiu MDF 4.2 3.14 4.95 4.19
Carbura Fag 2.79 2.76 4.43 3.6
de Molid 3.93 3.48 4.82 4.25
Siliciu MDF 4.46 2.59 4.51 3.6
Oxid Fag 3.04 2.5 3.41 3.32
P220 18 de Molid 3.02 2.92 3.01 3.14
Aluminiu MDF 3.1 2.81 3.8 3.35
Carbura Fag 2.56 2.13 3.14 2.81
de Molid 2.65 2.53 2.96 2.77
Siliciu MDF 2.25 2.78 2.44 2.53
____ - Cel mai bun regim de șlefuire
Se observă că în majoritatea cazurilor rugozitatea Ra are o valoarea mai mică în cazul
şlefuirii cu Carbura de Siliciu la turaţia de 450 rpm şi viteza de avans de 6 m/min, excepţie
făcând şlefuirea pe panoul de Mdf la granulaţie de 220 unde viteza de avans de 3 m/min s-a
dovedit a fi mai bună decât cea de 6 m/min.
Pentru parametri Rk şi Rpk s-a folosit un software de la o firmă specializată în analiza
rugozităţii şi nu numai, DigitalSurf numit MountainsMap 7.1 Premium. [http://www.digitalsurf.com]
Figura 4.26. Model de grafic rezultat în urma prelucrarii de soft-ul Mountainsmap
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 mm
µm
-40
-30
-20
-10
0
10
20
Parameters Value Unit
Length 12.5 mm
63
Figura 4.27. Reprezentarea grafică a parametrilor de rugozitate Rk și Rpk
Pentru determinarea parametrilor Rk si Rpk s-a aplicat filtru Glaussian în conformitate cu
SR EN ISO 13565-2:1999. După eliminarea valorilor aberante și calcularea mediei au rezultat
următoarele tabele:
Valorile rugozitații medii – MRk[μm] – pentru șlefuirea cu perii Tabelul 4.18.
de tip Uniflex
Granulație Hci Tip
granule
Material
lemnos
450 RPM 700 RPM
[mm] 3m/min 6m/min 3m/min 6m/min
P150 18 Oxid Fag 12.74 12.46 11.83 11.31
de Molid 16.38 15.93 21.32 15.65
Aluminiu MDF 14.63 11.14 17.29 14.08
Carbura Fag 10.55 9.80 14.40 13.24
de Molid 19.18 11.75 22.38 16.73
Siliciu MDF 15.80 10.12 15.41 12.76
Oxid Fag 8.20 8.78 11.45 9.11
P180 18 de Molid 13.03 13.55 15.47 12.96
Aluminiu MDF 12.92 9.16 15.85 12.01
Carbura Fag 6.70 7.33 13.61 10.65
de Molid 20.12 10.90 16.76 13.27
Siliciu MDF 14.13 8.16 14.40 11.42
Oxid Fag 7.72 6.57 8.60 7.95
P220 18 de Molid 9.76 9.31 10.20 9.78
Aluminiu MDF 8.93 8.33 11.66 10.39
Carbura Fag 6.82 6.50 7.76 6.77
de Molid 8.50 8.65 9.94 9.38
Siliciu MDF 5.84 8.08 7.11 7.60
____ - Cel mai bun regim de șlefuire
Valorile rugozitații medii – MRk[μm] - pentru șlefuirea cu perii de tip Uniflex Tabelul 4.19.
Granulație Hci Tip
granule
Material
lemnos
450 RPM 700 RPM
[mm] 3m/min 6m/min 3m/min 6m/min
P150 9 Oxid Fag 13.63 13.13 12.86 12.30
de Molid 17.70 16.76 22.56 16.65
Aluminiu MDF 15.48 12.14 18.08 15.01
Carbura Fag 11.42 10.79 14.92 13.54
de Molid 20.46 12.60 23.50 17.69
Siliciu MDF 16.65 12.15 16.11 13.41
Oxid Fag 9.00 9.57 12.41 10.18
P180 9 de Molid 14.08 14.34 16.18 13.78
0 20 40 60 80 100 %
Information
Filter settings Double Gaussian filter, 2.50 mm.
Parameters Value Unit
Rk 8.86 µm
Rpk 2.08 µm
Rk
Rpk
Rvk
1 2
64
Aluminiu MDF 13.67 10.15 16.63 13.04
Carbura Fag 7.33 7.91 14.51 11.47
de Molid 21.04 11.67 17.40 13.93
Siliciu MDF 15.15 8.80 15.03 12.14
Oxid Fag 8.52 7.29 9.30 8.82
P220 9 de Molid 10.73 9.92 10.87 10.41
Aluminiu MDF 9.68 9.03 12.48 11.30
Carbura Fag 7.48 7.29 8.62 7.40
de Molid 9.13 9.30 10.59 10.03
Siliciu MDF 6.30 8.76 7.77 8.26
____ - Cel mai bun regim de șlefuire
Valorile rugozitații medii – MRpk[μm] - pentru șlefuirea cu perii Tabelul 4.20.
de tip Uniflex
Granulație Hci Tip
granule
Material
lemnos
450 RPM 700 RPM
[mm] 3m/min 6m/min 3m/min 6m/min
P150 18 Oxid Fag 3.36 3.07 2.80 3.44
de Molid 3.42 3.40 5.99 2.99
Aluminiu MDF 3.64 3.20 4.39 3.30
Carbura Fag 3.89 2.59 3.88 3.14
de Molid 4.29 3.91 6.39 4.89
Siliciu MDF 3.67 3.04 4.01 3.41
Oxid Fag 2.33 2.37 2.71 2.58
P180 18 de Molid 2.93 2.88 3.70 3.16
Aluminiu MDF 2.90 2.42 3.73 2.53
Carbura Fag 3.48 2.23 3.44 2.77
de Molid 3.52 3.25 4.57 3.91
Siliciu MDF 3.42 3.19 4.35 3.80
Oxid Fag 3.71 2.42 2.52 2.48
P220 18 de Molid 2.99 3.55 2.70 2.73
Aluminiu MDF 2.27 2.02 2.63 2.13
Carbura Fag 2.53 2.40 2.67 2.50
de Molid 3.38 2.36 2.33 2.33
Siliciu MDF 1.78 1.85 1.73 1.70
____ - Cel mai bun regim de șlefuire
Valorile rugozitații medii – MRpk[μm] - pentru șlefuirea cu perii Tabelul 4.21.
de tip Uniflex
Granulație Hci Tip
granule
Material
lemnos
450 RPM 700 RPM
[mm] 3m/min 6m/min 3m/min 6m/min
P150 9 Oxid Fag 4.21 3.75 3.51 4.20
de Molid 4.19 4.15 6.74 3.65
Aluminiu MDF 4.26 3.78 4.92 3.82
Carbura Fag 4.59 3.20 4.44 3.81
de Molid 5.03 4.52 7.08 5.54
Siliciu MDF 4.20 3.63 4.60 3.98
Oxid Fag 3.25 3.16 3.36 3.23
P180 9 de Molid 3.47 3.40 4.25 3.80
Aluminiu MDF 3.45 2.93 4.33 3.21
Carbura Fag 4.29 2.98 4.23 3.60
de Molid 3.99 3.80 5.05 4.35
Siliciu MDF 3.73 2.74 3.96 3.17
Oxid Fag 4.58 3.10 3.17 3.07
P220 9 de Molid 3.71 4.07 3.23 3.40
Aluminiu MDF 2.83 2.56 3.44 2.80
Carbura Fag 3.30 3.20 3.38 3.08
de Molid 4.01 3.23 2.80 2.81
Siliciu MDF 2.31 2.35 2.37 2.27
65
În continuare am comparat valorile obținute pentru Rk si Rpk la șlefuirea cu perie de tip
Uniflex cu valorile obținute la șlefuirea cu banda lată pentru lemnul masiv de Fag[2].
Comparația valorile rugozitații medii la șlefuirea cu perii și banda lată pentru Fag Tabelul 4.22.
Puncte de măsurare
Perie Bandă
lată Perie
Bandă lată
Granulație P150 P150 P220 P220
Rugozitatea Rk Rpk Rk Rpk Rk Rpk Rk Rpk
1. 8.30 2.13 9.44 4.14 5.40 1.75 8.85 3.03
2. 8.49 2.15 9.73 4.21 5.52 1.87 8.95 3.18
3. 8.59 2.16 10.02 4.51 5.56 1.93 9.01 3.27
4. 8.63 2.17 10.81 4.79 6.02 1.95 9.18 3.35
5. 8.97 2.23 10.84 4.93 6.09 1.98 9.18 3.44
6. 9.16 2.37 11.19 5.02 6.14 2.06 9.23 3.69
7. 9.34 2.37 11.49 5.14 6.18 2.11 9.32 3.72
8. 9.35 2.37 11.54 5.16 6.28 2.21 9.57 3.74
9. 9.44 2.51 11.60 5.20 6.32 2.22 10.02 3.79
10. 9.56 2.56 11.67 5.25 6.46 2.27 10.12 3.86
11. 9.68 2.63 11.82 5.34 6.51 2.34 10.13 3.95
12. 9.75 2.68 11.85 5.52 6.58 2.41 10.15 3.96
13. 9.80 2.70 12.00 5.54 6.65 2.57 10.48 3.98
14. 9.87 2.71 12.05 5.62 6.85 2.58 10.56 4.19
15. 10.38 2.83 12.26 6.74 6.98 2.83 10.66 4.23
16. 10.66 2.90 12.45 7.39 7.18 2.94 10.88 4.66
17. 11.07 2.98 13.33 7.65 7.20 2.94 10.94 4.71
18. 11.32 3.06 13.58 7.68 7.20 2.95 10.96 5.31
19. 11.76 3.10 13.96 8.91 7.44 3.07 11.18 5.42
20. 11.80 3.12 14.94 9.20 7.46 3.08 11.50 6.31
4.4.5 Concluzii
Această cercetare arata că prin șlefuirea cu perie abrazivă pot fi obținute de suprafeţe de
calitate, prelucrare rugozității - Rk - variind între 5.4 - 11.8 μm, față de 8.8 la 15 μm la șlefuirea
cu bandă lată şi rugozitatea fibrei ridicate - Rpk - variind de 2.3 - 3.9 μm, comparativ cu 3- 9 μm
la șlefuirea cu bandă lată. După șlefuirea cu bandă lată și aplicarea primului strat de lac fibrele se
ridica datorită umezirii fibrei, care provoacă umflarea material lemnos. Prin urmare, fenomenul
face ca fibra ridicată să fie mai evidenţiata, astfel prin șlefuirea cu peria rugozitatea Rpk este
între 2.3 - 3.9 lucru care face ca fibra ridicata să fie mai puţin proeminenta fata de bandă lată
unde valoarea parametrului Rpk este între 3-9 pm. Totodată acest fenomen produce bule de aer
și, de asemenea, discontinuitatea stratului de lac. Pentru a elimina acest defect, după șlefuirea cu
bandă lată este nevoie de șlefuirea suplimentară cu peria pentru a elimina fibrele. De asemenea,
cu privire la calitatea suprafeței obținută s-a constatat că șlefuirea cu perie cu carbură de siliciu
se poate realiza suprafețe cu mediu de Rpk parametru egal 2,23 μm, mai mică decât șlefuirea cu
oxid de aluminiu, care crește valoarea medie a Rpk de 2,33 μm.
Pentru speciile fag rezultate mai bune se obțin atunci când acestea sunt șlefuite cu o turaţie
de 450 rpm și o viteză de avans de 6 m/min. Așa cum era de așteptat, valori rugozității scad
odată cu granulaţia folosită de la P150 la P220. Pentru a confirma calitatea suprafeţei, atunci
când vorbește strict din punctul de vedere al rugozității, la șlefuirea la lemnul masiv de fag în
direcţie radială, două treceri sunt suficiente pentru a obține în cele din urmă o suprafață în clasa
de calitate 10 [6].
66
CAPITOLUL 5
5 Analiza rezultatelor obținute
Tehnica de șlefuire actuală:
Figura 5.1. Schema procesului de prelucrare actuală a lemnului pană la lăcuire
Pe lângă şlefuirile care se aplică în practică pentru finisare, de regulă cu granulaţii până la
P180, se mai aplică o şlefuire suplimentară cu o granulaţie mai fină, de P220-P240, pentru a se
reduce fibra ridicată care afectează procesul de lăcuire. Până la momentul actual această şlefuire
se face pe bandă lată.
Întrucât peria de tip Uniflex reuşeşte să îndepărteze acesta fibră ridicată chiar mai bine
decât bandă lată [cap. 4.4.3] autorul propune înlocuirea sculelor utilizate la realizarea acestei
ultime operaţii inante de lăcuire cu şlefuirea cu perii abrazive. În comparaţie cu operaţia de
şlefuire cu bandă lată, peria aduce o reducere a consumului de putere cu 60% şi totodată
îmbunătăţirea parametrilor de rugozitate Rpk şi Rk cu pana la 40%, respectiv 65% conform
[Tabelul 4.31]. Tabelul 5.1 prezintă o comparaţie a două maşini care pot realiza aceeaşi operaţie,
punând în valoare avantajele şlefuiri cu perii.
Figura 5.2. Schema procesului de prelucrare propusă a lemnului pană la lăcuire
Comparația privind consumul de putere între mașina de șlefuit cu banda lată și mașina de șlefuit Tabelul 5.1.
cu perie:
Tipul masini:
ROJEK SPB 300C
SlipCon Infinity
Caracteristici
Mașina de șlefuit banda lată Mașina de șlefuit cu perii
Lățimea benzii Lățimea periei de șlefuit
320mm 300mm
Motor
5.5 kW 2.2 KW ( 100 – 700 rpm)
CALIBRARE
(Șlefuire grovă P60; P80)
Șlefuire 1 (medie P100;P120)
Șlefuire de finisare (fina P150; P180
Superfinisare (de suprafață P220-
P240) Lăcuire
CALIBRARE
(Șlefuire grova P60;P80)
Șlefuire 1 (medie P100;P120)
Șlefuire de finisare (fina 150;P180
Slefuire cu perii (de suprafata P220-P240)
Lăcuire
67
În cadru experimentul pe care l-am realizat au rezultat următoarele grafice care ne ajută să
înţelegem mai bine cum este absorbita puterea funcţie de: turaţie, granulaţie, viteză de avans şi
înălţimea de contact iniţial.
5.1 Analiza consumului de putere experimental și în condiții de producție
Figura următoare (Figura 5.3) prezintă absorbția de putere înregistrată în cadrul experimentului
pentru diferite regimuri de șlefuire, pentru Hci = 9 mm în a) și pentru Hci=18 mm în b).
a b
Figura 5.3. A-Reprezentarea grafică a puterii absorbite obținută experimental pentru șlefuire cu
granulația de P150: a) Hci=9mm si b) Hci=18mm;
În cazul şlefuirii cu granulaţia de P150 şi turaţie de 450 rpm pentru înălţimea iniţială de
contact de 9 mm, media puterii absorbite variază între 0.44 şi 0.54 W pentru lemnul masiv de
fag, între 0.37 şi 0.71 W pentru molid şi între 0.35 şi 0.67 W pentru MDF. Pentru turaţia de 750
rpm media consumului de putere creşte la 1.26-1.93 W pentru fag, 1.27-1.91 W pentru molid,
respectiv la 1.03-1.47 W la MDF.
Se observă că prin şlefuirea la o înălţime de contact iniţial de 18 mm cu granulaţia de
P150 şi turaţie de 450 rpm, media puterii absorbite variază între 0.7 şi 0.74W pentru lemnul
masiv de fag, între 0.64 şi 0.73 W pentru molid şi între 0.7 şi 0.91 W pentru MDF. Pentru
aceeaşi granulaţie, dacă mărim turaţia la 750 rpm media consumului de putere creşte la 1.79-
2.04W pentru fag, 1.57-2.15 W pentru molid, respectiv la 1.86-2.01W la MDF.
Puterea absorbită este mai mare pentru regimul de şlefuire cu Hci= 18mm faţă de
şlefuirea cu Hci=9 astfel:
Pentru granulaţia de P150 pentru lemnul masiv de fag şi molid creştea este în medie cu
28% pentru şlefuirea cu oxid de aluminiu şi cu 16% pentru şlefuirea cu carbura de siliciu, iar
pentru panoul de Mdf creşterea este cu 30% pentru şlefuirea cu oxid de aluminiu şi cu 39%
pentru şlefuirea cu carbura de siliciu.
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
Pu
tere
a[W
]
Regimul de șlefuire
Reprezentarea grafică a puterii absorbite
pentru granulație de P150, Hci=9mm
Fag
Molid
MDF
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
Pu
tere
a[W
]
Regimul de șlefuire
Reprezentarea grafică a puterii
absorbite pentru granulație de P150,
Hci=18 mm
Fag
Molid
MDF
68
a) b)
Figura 5.4. Reprezentarea grafică a puterii absorbite pentru șlefuire cu granulația de P180: a)
Hci=9mm si b) Hci=18mm
La o înălţime de contact iniţial de 9 mm în cazul şlefuiri cu granulaţia de P180 şi turaţie
de 450 rpm, media puterii absorbite variază între 0.35 şi 0.49 W pentru lemnul masiv de fag,
între 0.33 şi 0.53 W pentru molid şi între 0.39 şi 0.63 W pentru MDF. Pentru aceeaşi granulaţie,
dacă mărim turaţia la 750 rpm media consumului de putere creşte la 1.10-2.20 W pentru fag,
1.18-1.98 W pentru molid, respectiv la 1.38-2.43W la MDF.(Figura 5.4)
În cazul şlefuirii cu granulaţia de P180 şi turaţie de 450 rpm, media puterii absorbite
variază între 0.53 şi 0.67W pentru lemnul masiv de fag, între 0.54 şi 0.68 W pentru molid şi între
0.66 şi 0.86 W pentru MDF. Pentru turaţia de 750 rpm media consumului de putere creşte la
1.62-2.22 W pentru fag, 1.57-2.13 W pentru molid, respectiv la 2.07-2.93W la MDF.
a) b)
Figura 5.5. Reprezentarea grafică a puterii absorbite pentru șlefuire cu granulația de P220: a) Hci=9mm si b)
Hci=18mm
Pentru şlefuirea cu granulaţia de P220 la o înălţime de contact iniţial de 9 mm cu turaţia
de 450 rpm, media puterii absorbite variază între 0.36 şi 0.43 W pentru lemnul masiv de fag,
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5P
ute
rea[
W]
Regimul de șlefuire
Reprezentarea grafică a puterii
absorbite pentru granulație de P180,
Hci=9 mm.
FagMolid
MDF
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
Pu
tere
a[W
]
Regimul de șlefuire
Reprezentarea grafică a puterii
absorbite pentru granulație de P180,
Hci=18 mm.
Fag
Molid
MDF
00.20.40.60.8
11.21.41.61.8
2
Pu
tere
a[W
]
Regimul de șlefuire
Reprezentarea grafica a puterii
absorbite pentru granulatie de P220,
Hci=9 mm.
Fag
Molid
MDF
0
0.5
1
1.5
2
2.5
Pu
tere
a[W
]
Regimul de șlefuire
Reprezentarea grafică puterii absorbite
pentru granulație de P220, Hci=18 mm.
Fag
Molid
MDF
69
între 0.33 şi 0.56 W pentru molid şi între 0.57 şi 0.79 W pentru MDF. Pentru aceeaşi granulaţie,
dacă mărim turaţia la 750 rpm media puterii absorbite creşte la 0.53-0.9 W pentru fag, 0.69-0.97
W pentru molid, respectiv la 1-1.56 W la MDF(Figura 5.5).
La şlefuirea cu granulaţia de P220 la o înălţime de contact iniţial de 18 mm şi turaţie de
450 rpm, pentru lemnul masiv de fag media puterii absorbite variază între 0.61 şi 0.77 W, pentru
molid media a fost între 0.6 şi 0.77 W şi între 0.78 şi 0.89 W pentru MDF. Pentru turaţia la 750
rpm media puterii absorbite creşte la 0.91-1.42 W pentru fag, 1.02-1.46 W pentru molid,
respectiv la 1.47-1.92 W la MDF.
Deşi puterea absorbită la şlefuirea cu Hci=9mm este mai mică cu 25-45% totuşi calitatea
suprafeţelor obţinute este mai slabă, Rk şi Rpk fiind mai mari cu 7-9%, respectiv 15-20%. Un alt
aspect îl reprezintă faptul că pentru a se ajunge calitate (Rk şi Rpk aproximativ egale) este
necesar aplicarea unei înălţimi faze de şlefuire suplimentară care necesită manoperă şi consum
de putere însumând puterea consumată pentru această ultimă operaţie cu puterea obţinută la
Hci=9 mm rezultă valori mai mari în medie cu 25-45% faţă de şlefuirea cu Hci=18 mm.
a) b)
Figura 5.6. Puterea absorbita pentru Hci= 18 mm funcție de turație pentru: a) oxid de aluminiu; b) carbura de
siliciu
În cazul şlefuiri cu perie pe suport de oxid de aluminiu, pentru înălţimea de contact iniţial de 18 mm
pentru folosirea turaţie de 700 rpm, faţă de turaţia de 450 rpm se observă o creştere a consumului de
putere aceasta fiind de 1.55 W la lemnul masiv de fag, de 1.45 W la lemnul masiv de molid în timp ce
pentru panourile de MDF creşterea este 2.07 W.(Figura 5.6)
Dacă folosim carbura de siliciu pentru înălţimea de contact de 18 mm pentru folosirea turaţie de 700 rpm,
faţă de turaţia de 450 rpm se observă o creştere a consumului de putere aceasta fiind de 1.58 W la lemnul
masiv de fag, de 1.58 W la lemnul masiv de molid în timp ce pentru panourile de MDF creşterea este 1.96
W.
0.5
1
1.5
2
2.5
3
450 700
Pu
tere
a[W
]
Turație[rpm]
Reprezentarea grafică a puterii
absorbite funcție de turație pentru oxid
de aluminiu(ALO) pentru regimul de
șlefuire u=3[m/min], granulație P180
Fag
Molid
MDF
0.5
1
1.5
2
2.5
3
450 700
Pu
tere
a[W
]
Turație[rpm]
Reprezentarea grafică a puterii
absorbite funcție de turație pentru
carbura de siliciu(SIC) pentru regimul
de șlefuire u=3[m/min], granulație P180
Fag
Molid
MDF
70
a) b)
Figura 5.7. Puterea absorbită funcție de viteza de avans pentru: a) oxid de aluminiu; b) carbura de siliciu
Se observă că în amble cazuri pentru şlefuirea cu o viteză de avans mai mare puterea
absorbită scade, pentru oxidul de aluminiu scăderea este cu 5% pentru lemnul masiv de fag, cu
13% pentru molid şi cu 10% pentru MDF, iar pentru şlefuirea cu carbura de siliciu scăderea este
cu 10% pentru fag, cu 1% pentru molid şi cu 3% pentru MDF(Figura 5.7).
a) b)
Figura 5.8. Puterea absorbita funcție de tipul granulei pentru: a) oxid de aluminiu; b) carbura de siliciu
Observăm din Figura 5.8 că şlefuirea cu carbura de siliciu în cazul şlefuiri cu Hci=18 mm,
granulaţie de P180, viteză de avans de 3m/min şi turaţie de 450 rpm arată o scădere a mediei de
putere absorbită cu 11% pentru lemnul masiv de fag, cu 20% pentru lemnul masiv de molid, iar
pentru MDF scăderea este de 21%.
Figura 5.8(b) ne arată că pentru şlefuirea la o turaţie de 700 rpm, viteză de avans de 6 m/min,
granulaţie de P220 şi Hci de 18 mm carbura de siliciu necesită o absorbție mai mare de putere în
medie cu 37% pentru lemnul masiv de fag, 34% pentru molid şi 28% pentru MDF.
0.5
0.55
0.6
0.65
0.7
0.75
0.8
0.85
0.9
3 6
Pu
tere
a[W
]
Viteza de avans[m/min]
Reprezentarea grafică a consumului de
putere funcție de viteza de avans pentru
oxid de aluminiu(ALO) pentru regimul
de șlefuire n=450[rpm], granulație
P180, Hci=18 mm
Fag
Molid
MDF
0.5
0.55
0.6
0.65
0.7
3 6
Pu
tere
a[W
]
Viteza de avans[m/min]
Reprezentarea grafică a consumului de
putere funcție de viteza de avans pentru
carbura de siliciu(SIC) pentru regimul
de șlefuire n=450[rpm], granulație
P180, Hci=18 mm
Fag
Molid
MDF
0.5
0.55
0.6
0.65
0.7
0.75
0.8
0.85
0.9
ALO SIC
Pu
tere
a[W
]
Tipul granulelor
Media consumului de putere funcție de
compoziția granulelor pentru regimul
de șlefuire u=3[m/min], n=450[rpm],
granulație P180, Hci= 18 mm
Fag
Molid
MDF
11.11.21.31.41.51.61.71.81.9
2
ALO SIC
Pu
tere
a[W
]
Tipul granulelor
Media consumului de putere funcție de
compoziția granulelor pentru regimul
de șlefuire u=6[m/min], n=700[rpm],
granulație P220, Hci = 18 mm
Fag
Molid
MDF
71
5.2 Analiza concentrației de praf
Figura 5.9(a,b,c) prezintă variația concentrație de praf pentru șlefuirea cu granulația de
P150 la lemnul masiv de fag în cele 3 poziții în care s-au înregistrat emisiile de praf.
Figura 5.9. Mediana concentrației de praf pentru Fag, pentru șlefuirea cu granulație P150 si Hci=18mm: a)
H1; b) H2; c) H3;
Se observă că prin şlefuirea cu P150, Hci=18 mm, în cazul şlefuiri cu turaţie de 450 rpm, în
H1(a), concentraţia de praf este de 8.77 mg/m3 pentru oxid de aluminiu şi de 8.82 mg/m
3 pentru
carbura de siliciu pentru şlefuirea cu viteză de avans de 3m/min şi creşte odată cu creşterea
vitezei de avans, creşterea fiind cu 23%, respectiv 18%. În H2 (b) concentraţia de praf este de
4.29 mg/m3 respectiv 5.84 mg/m
3 pentru şlefuirea cu viteză de avans de 3 m/min şi creşterea este
cu 1% pentru oxid de aluminiu şi 11% pentru carbura de siliciu. În H3 (c) concentraţia de praf
este de 1.73 mg/m3 pentru oxid de aluminiu şi de 2.65 mg/m
3 pentru carbura de siliciu pentru
şlefuirea cu viteza de avans de 3 m/min şi pentru oxidul de aluminiu creşterea este de 6% însă
pentru carbura de siliciu se întâlneşte o scădere de 9%.
Pentru aceleaşi regimuri dar folosind turaţia de 700 rpm se întâlnesc variaţi după cum
urmează: Pentru H1(a) concentraţia de praf este de 34.99 mg/m3 la şlefuirea cu oxid de aluminiu
şi de 38.2 mg/m3 pentru carbura de siliciu pentru şlefuirea cu viteza de avans de 3 m/min şi se
întâlneşte o scădere de 30% pentru oxid de aluminiu şi de 10% la carbura de siliciu. Pentru H2
(b) concentraţia de praf porneşte de la 15.25 mg/m3
respectiv 24.78 mg/m3 iar scăderea este cu
10% şi respectiv 13% pentru creşterea vitezei de avans de la 3 la 6 m/min. În H3 (c) pentru
şlefuirea cu oxid de aluminiu întâlnim mediana concetratiei de praf este de 6.96 mg/m3 şi scade
cu 17% dar pentru carbura de siliciu concentraţia de praf este de 5.69 mg/m3 pentru viteza de
avans de 3m/min şi creşte cu 10% la viteza de 6m/min.
05
1015202530354045
Cp
[mg/
m3
]
450 RPM 700 RPM Regim de șlefuire
a) H1 ALO
SIC
0
5
10
15
20
25
30
Cp
[mg/
m3
]
450 RPM 700 RPM Regim de șlefuire
b) H2 ALO
SIC
0
1
2
3
4
5
6
7
8
Cp
[mg/
m3
]
450 RPM 700 RPM Regim de șlefuire
c) H3 ALO
SIC
72
Figura 5.10. Mediana concentrației de praf pentru Molid, pentru șlefuirea cu granulație P150 si Hci=18mm: a)
H1; b) H2; c) H3;
Pentru lemnul masiv de molid aşa cum este prezentat în Figura 5.10(a, b, c) se observă că
prin şlefuirea cu P150, Hci=18 mm, în cazul şlefuiri cu turaţie de 450 rpm, în H1 (a),
concentraţia de praf este de 9.75 mg/m3 pentru oxid de aluminiu şi de 10.57 mg/m
3 pentru
carbura de siliciu pentru şlefuirea cu viteza de avans de 3m/min şi creşte odată cu creşterea
vitezei de avans, creşterea fiind cu 10%, respectiv 19%. În H2 (b) concentraţia de praf este de
0.75 mg/m3 respectiv 0.68 mg/m
3 pentru şlefuirea cu viteza de avans de 3 m/min şi creşterea este
cu 9% pentru oxid de aluminiu şi 27% pentru carbura de siliciu. În H3 (c) concentraţia de praf
este de 0.17 mg/m3 pentru oxid de aluminiu şi de 0.22 mg/m
3 pentru carbura de siliciu pentru
şlefuirea cu viteza de avans de 3 m/min mediana concentraţiei de praf rămâne constantă pentru
ambele tipuri de granule.
Pentru aceleaşi regimuri dar folosind turaţia de 700 rpm se întâlnesc variaţi după cum
urmează: Pentru H1 (a) concentraţia de praf este de 33.46 mg/m3 la şlefuirea cu oxid de aluminiu
şi de 32.69 mg/m3 pentru carbura de siliciu pentru şlefuirea cu viteza de avans de 3 m/min şi se
întâlneşte o scădere de 10% pentru oxid de aluminiu şi de 12% la carbura de siliciu. Pentru H2
(b) concentraţia de praf porneşte de la 1.85 mg/m3
respectiv 2.08 mg/m3 crescând cu 31% şi
respectiv 7% pentru creşterea vitezei de avans de la 3 la 6 m/min. În H3 (c) pentru şlefuirea cu
oxid de aluminiu întâlnim mediana concetratiei de praf este de 0.49 mg/m3 şi creşte cu 17% dar
pentru carbura de siliciu concentraţia de praf este de 0.44 mg/m3 pentru viteza de avans de
3m/min şi scade cu 7% la viteza de 6m/min.
0
5
10
15
20
25
30
35
40C
p[m
g/m
3]
450 RPM 700 RPM Regim de șlefuire
a) H1 ALO
SIC
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
Cp
[mg/
m3
]
450 RPM 700 RPM Regim de șlefuire
b) H2 ALO
SIC
0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
Cp
[mg/
m3
]
450 RPM 700 RPM Regim de șlefuire
c) H3 ALO
SIC
73
Figura 5.11. Mediana concentrației de praf pentru MDF, pentru șlefuirea cu granulație P150 si Hci=18mm: a)
H1; b) H2; c) H3;
În figura Figura 5.11(a, b, c,) se observă că prin şlefuirea cu P150, Hci=18 mm, în cazul
şlefuiri cu turaţie de 450 rpm, în H1, concentraţia de praf este de 0.87 mg/m3 pentru oxid de
aluminiu şi de 1.08 mg/m3 pentru carbura de siliciu pentru şlefuirea cu viteza de avans de
3m/min şi creşte odată cu creşterea vitezei de avans la carbura de siliciu, creşterea fiind cu 10%,
rămânând însă constant la oxidul de aluminiu. În H2 concentraţia de praf este de 0.46 mg/m3
respectiv 0.39 mg/m3 pentru şlefuirea cu viteza de avans de 3 m/min şi creşterea este cu 16%
pentru carbura de siliciu, iar la oxidul de aluminiu rămâne aceeaşi. În H3 concentraţia de praf
este de 0.15 mg/m3 pentru oxid de aluminiu şi de 0.16 mg/m
3 pentru carbura de siliciu pentru
şlefuirea cu viteza de avans de 3 m/min şi atât pentru oxidul de aluminiu cât şi pentru carbura de
siliciu se întâlneşte o scădere cu 0.01 mg/m3.
Pentru aceleaşi regimuri dar folosind turaţia de 700 rpm se întâlnesc variaţi după cum urmează:
Pentru H1 concentraţia de praf este de 2.71 mg/m3 la şlefuirea cu oxid de aluminiu şi de 2.4
mg/m3 pentru carbura de siliciu pentru şlefuirea cu viteza de avans de 3 m/min şi se întâlneşte o
creştere de 4% pentru oxid de aluminiu şi de 13% la carbura de siliciu. Pentru H2 concentraţia de
praf porneşte de la 1.47 mg/m3
respectiv 1.35 mg/m3.În cazul şlefuiri cu oxid de aluminiu se
realizează o scădere cu 38%, iar pentru carbura de siliciu remarcăm o creştere cu 7% pentru
creşterea vitezei de avans de la 3 la 6 m/min. În H3 pentru şlefuirea cu oxid de aluminiu întâlnim
mediana concetratiei de praf este de 0.28 mg/m3 şi pentru carbura de siliciu concentraţia de praf
este de 0.30 mg/m3 pentru viteza de avans de 3m/min şi creşte cu 29%, respective 20% la viteza
de 6m/min.
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0C
p[m
g/m
3]
450 RPM 700 RPM Regim de șlefuire
a) H1 ALO
SIC
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
1.6
Cp
[mg/
m3
] 450 RPM 700 RPM
Regim de șlefuire
b) H2 ALO
SIC
0.000.050.100.150.200.250.300.350.400.45
Cp
[mg/
m3
]
450 RPM 700 RPM Regim de șlefuire
c) H3 ALO
SIC
74
Figura 5.12. Mediana concentrației de praf funcție de poziția fața de standul de incercari, pentru șlefuirea cu
granulație P150 si Hci=18mm: a) Fag; b) Molid; c) Mdf;
În figură de mai sus, Figura 5.12(a, b, c) avem prezentată variaţia mediei concentraţiei de
praf funcţie de poziţie. Astfel în cazul fagului (a), pentru şlefuirea cu turaţie de 450 rpm,
granulaţie P150 şi viteza de avans de 3 m/min, Hci=18mm, concentraţia de praf scade constant de
la 8.8 mg/m3 în H1 până la 1.8 mg/m
3 în H2. În cazul speciei de molid (b) pentru şlefuirea cu
turaţie de 450 rpm, viteza de avans de 6m/min, Hci=18mm şi granulaţie P150, atât pentru carbura
de siliciu cât şi pentru oxidul de aluminiu scăderea concentraţie de praf este bruscă în prima parte
de la 10-13 mg/m3
la 0.7-0.9 mg/m3
urmată de o scădere lentă în partea a doua până la 0.22
mg/m3. Pentru Mdf (c) pentru regimul de şlefuire P150, turaţie de 700 rpm, Hci=18mm, viteză de
avans de 3m/min scăderea este constantă de la 0.8 mg/m3
în H1 la 0.15 mg/m3
în H3.
Figura 5.13. Mediana concentrației de praf funcție de granulație
Figura 5.13(a, b, c) prezintă variaţia mediei concentraţiei de praf funcţie de granulaţie. În
acest caz, la lemnul masiv de fag (a), pentru şlefuirea cu turaţie de 450 rpm, viteză de avans de 3
m/min, Hci=18mm, concentraţia de praf scade aproape constant de la 8.8 mg/m3 în H1 până la 3-
3.5 mg/m3. La lemnul masiv de molid pentru şlefuirea cu turaţie de 450 rpm, viteză de avans de
6m/min şi granulaţie P150, Hci=18mm în H2 atât pentru oxidul de aluminiu cât şi pentru carbura
0
2
4
6
8
10
H1 H2 H3
Cp
[mg/
m3
]
Poziția
a) FAG 450 rpm 3m/min
ALO
SIC
0
2
4
6
8
10
12
14
H1 H2 H3
Cp
[mg/
m3
] Poziția
b) Molid 450 rpm 6m/min
ALO
SIC
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
H1 H2 H3
Cp
[mg/
m3
]
Pozitia
c) MDF 700 rpm 3m/min
ALO
SIC
0
2
4
6
8
10
P150 P180 P220
Cp
[mg/
m3
]
Granulația
FAG 450 rpm 3m/min - H1
ALO
SIC
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
P150 P180 P220
Cp
[mg/
m3
]
Granulația
Molid 450 rpm 6m/min - H2
ALO
SIC
0.00.10.10.20.20.30.30.40.40.5
P150 P180 P220
Cp
[mg/
m3
]
Granulația
MDF 700 rpm 6m/min - H3
ALO
SIC
75
de siliciu scăderea concentraţie de praf este bruscă şi aproximativ constantă de la 0.82 mg/m3
la
0.24 mg/m3 respectiv de la 0.93 mg/m
3 la 0.27 mg/m
3. Acelesi lucru se întâmplă şi pentru Mdf
pentru regimul de şlefuire P150, turaţie de 700 rpm, Hci=18mm, viteză de avans de 6m/min unde
scăderea este constantă de la 0.38 mg/m3
în pentru P150 la 0.12 mg/m3
pentru P220.
Figura 5.14. Mediana concentrației de praf funcție de materialul folosit pentru granulația de P220,
viteza de avans 3m/min, Hci = 18 mm si turație de 450 rpm
Emisiile de praf sunt diferite în funcţie de materialul folosit. Figura 5.14(a, b, c) prezintă
variaţia mediei concentraţiei de praf pentru regimul de şlefuire cu turaţie 450 rpm, granulaţie
P220, viteza de avans de 3m/min şi înălţime iniţială de contact de 18 mm pentru speciile de fag şi
molid şi panoul de Mdf. Se observă că în H1 emisiile de praf la lemnul masiv de fag sunt puţin
mai mici decât emisiile la molid ajungând la 3.03 mg/m3 pentru ALO şi 3.52 mg/m
3 pentru SIC
faţă de 3.53 mg/m3
(ALO) şi 3.87 mg/m3
(SIC), însă sunt mai mari decât la panoul de Mdf unde
emisiile sunt de 0.27-0.28 mg/m3. În H2 mediana concentraţie de praf pentru fag rămâne la o
valoare destul de ridicată, 1.7 mg/m3, faţă de celelalte două materiale folosite unde mediana este
de 0.22 mg/m3
la molid şi de 0.13 mg/m
3 la Mdf. În H3 mediana concentraţie de fag rămâne şi de
această dată mai mare ca la celelalte două de acesta dată valoare ei fiind de 0.64-0.75 mg/m3.
Mediile celorlalte de două tipuri de materiale sunt de 0.6 mg/m3 respectiv 0.5
mg/m
3.
Se observă că în poziţia H1 emisiile de praf întâlnite la masivul de molid sunt mai mari
decât cele de la fag în comparaţie cu emisiile de praf din poziţia H2. Acest lucru se întâmplă
datorită faptului că la molid au fost întâlnite particule de praf mai mari (10-24 µm) decât cele de
la fag care nu ajung în punctul de măsurare H2.
Comparatia emisiilor de praf la granulatia de P150 la lemnul de fag la perie si banda lata Tabelul 5.2.
Granulație Hci Tip
granule
Material
lemnos
Emisiile de Praf[mg/m3]
Perie - 450 rot/min
Banda lata
18m/s Perie - 700 rot/min
Banda lata
18m/s
3 m/min 6 m/min 4.5 m/min 3 m/min 6 m/min 9 m/min
Oxid Fag 8.77 11.40 124.92 34.99 27.01 98.56
P150 18 de Molid 9.75 10.78 133.12 33.46 37.26 97
Aluminiu MDF 0.87 0.86 80.58 2.71 2.80 78.3
In cazul slefuirii de suprafinisare cu perii abrazive emisiile de praf scad cu cca. 90% fata de
slefuirea cu banda lata. Din Tabelul 5.2 putem observa ca prin folosirea turatiei de 450 rpm
emisiile de praf la slefuirea cu peria sunt de 3 ori mai mici decat folosind turatia de 700 rpm.
0.00.51.01.52.02.53.03.54.04.5
Fag Molid MDF
Cp
[mg/
m3
]
Material
H1 ALO
SIC
0.00.20.40.60.81.01.21.41.61.82.0
Fag Molid MDF
Cp
[mg/
m3
]
Material
H2 ALO
SIC
0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
Fag Molid MDF
Cp
[mg/
m3
]
Material
H3 ALO
SIC
76
5.3 Analiza rugozitații suprafețelor
Figura 5.15. Rugozitatea Rk (a) si Rpk (b) funcție de înalțimea de contact inițial la lemnul masiv de Fag
Figura 5.16. Rugozitatea Rk și Rpk funcție de nalțimea de contact inițial la lemnul masiv de Molid
6
7
7
8
8
9
9
10
Rk[
µm
]
450 rpm 700 rpm 450 rpm 700 rpm ALO SIC
a) Rugozitatea Rk la Fag pentru granulația P220
Hci= 9 mmHci=18 mm
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
4.5
5.0
Rp
k[µ
m]
450 rpm 700 rpm 450 rpm 700 rpm ALO SIC
b) Rugozitatea Rpk la Fag pentru granulația P220
Hci= 9 mm
Hci=18 mm
8.0
8.5
9.0
9.5
10.0
10.5
11.0
11.5
Rk[
µm
]
450 rpm 700 rpm 450 rpm 700 rpm ALO SIC
Rugozitatea Rk la Molid pentru granulația P220
Hci= 9 mm
Hci=18 mm
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
4.5
Rp
k[µ
m]
450 rpm 700 rpm 450 rpm 700 rpm ALO SIC
Rugozitatea Rpk la Molid pentru granulația P220
Hci= 9 mm
Hci=18 mm
77
Figura 5.17. Rugozitatea Rk și Rpk funcție de înalțimea de contact inițial la MDF.
S-a constatat că prin folosirea unei înălţimi de contact iniţial, Hci, de 9 mm rugozitatea
Ra este mai puţin deteriorată însă scopul a fost că acesta perie să elimine fibră care se ridică după
aplicarea stratului de lac. Observăm că valorile atât pentru rugozitatea Rk cât şi pentru
rugozitatea Rpk sunt mai mari pentru şlefuirea cu Hci= 9 mm decât pentru şlefuirea cu Hci = 18
mm motiv pentru care putem spune cea mai bună şlefuire este cu Hci = 18 mm şi că pe acest
regim de şlefuire peria îşi îndeplineşte scopul.
Figura 5.18. Rugozitatea Rk și Rpk pentru granulație de P220 la lemnul masiv de Fag
Pentru dimensiunea granulaţie de P220 cea mai mică valoare a rugozității Rpk a fost la
regimul de șlefuire cu carbură de siliciu, la o turaţie de 450 rpm și viteza de avans de 6 m/min, cu
o medie de 2.4 μm, limita superioară a fost de 3.71 μm obținuta cu oxid de aluminiu, la o turaţie
de 450 rpm și viteza de avans de 3 m/min. Valorile rugozității Rk obținute variază între 6.5 și 8.6
μm, cea mai mică fiind obținută cu regimul de șlefuire n = 450 rpm, u = 6 m/min, carbură de
siliciu.(Figura 5.18)
Așa cum era de așteptat, valorile medii ale rugozității obținute prin șlefuire cu diferite
granulații scade odată cu creșterea granulaţiei, atât pentru parametrul Rk și pentru Rpk. Pentru
Rk, scăderea este cca. 4 μm și pentru Rpk este de 0,5 μm pentru o creștere a granulaţiei de la
P150 la P220 și doar 1 μm pentru Rk și 0,1 μm pentru Rpk, pentru o creștere a granulaţiei de la
P150 la P220. Pentru Rpk și Rk, tendința descrescătoare este constantă între granulaţia de P150
şi P180 respectiv, intre P180 și P220.
6
7
8
9
10
11
12
13R
k[µ
m]
450 rpm 700 rpm 450 rpm 700 rpm ALO SIC
Rugozitatea Rk la MDF pentru granulația P220
Hci= 9 mm
Hci=18 mm
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
Rp
k[µ
m]
450 rpm 700 rpm 450 rpm 700 rpm ALO SIC
Rugozitatea Rpk la MDF pentru granulația P220
Hci= 9 mm
Hci=18 mm
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10 AlO 450/3
AlO 450/6
AlO 700/3
AlO 700/6
SiC 450/3
SiC 450/6
SiC 700/3
SiC 700/6
AlO 450/3
AlO 450/6
AlO700/3
AlO 700/6
SiC 450/3
SiC 450/6
SiC 700/3
SiC 700/6
Rp
k;
Rk [
μm
]
Valori obținute - Rpk
- Rk
78
Figura 5.19. Rugozitatea Rk și Rpk pentru granulație de P220 la lemnul masiv de Molid
Pentru lemnul masiv de molid prin șlefuirea cu peria de granulaţie P150 parametrul de
rugozitate Rpk variază între 2.5 la 7.7 μm. Cele mai bune rezultate s-au obținut prin turaţie de
700 rpm și viteza de avans de 6 m/min folosind oxid de aluminiu unde valoarea medie a Rpk este
2.99 μm. Pentru șlefuirea cu granulaţie de P180, valorile Rpk se obțin între 2.5 și 5.2 μm. În acest
caz, media a fost de 2.88 μm. Cel mai bun regim de șlefuire a fost cu turaţie de 450 rpm și viteza
de avans de 6 m/min folosind oxid de aluminiu. Pentru granulaţia de P220 s-au obținut valori
medii de Rpk cuprinse între 2.32 μm și 3.38 μm, cel mai mic rezultat a fost obținut prin șlefuire
cu carbură de siliciu utilizând o turaţie de 700 rpm și viteza de avans de 6 m/min.(Figura 5.19)
Parametrul de rugozitate Rk pentru granulaţie de P150 și P180 au fost între 10.5 și 25.5
μm, respectiv 9.6 și 21.5 μm. Pentru şlefuirea cu perie de granulaţie P150, turaţie de 450 rpm și
viteza de avans de 6 m/min media a fost de 11.75 μm, folosind carbură de siliciu. În cazul şlefuiri
cu perie de granulaţie de P180, cu același regim de şlefuire, valoarea medie a parametrului Rk a
fost de 10.9 μm. Pentru granulaţia de P220 valorile medii ale parametrului Rk sunt cuprinse între
8.5 și 10.2 μm.
Figura 5.20. Rugozitatea Rk și Rpk pentru granulație de P220 la lemnul masiv de MDF
Parametru Rpk de rugozitate pentru MDF variază între 2.8 și 4.7 μm după șlefuirea cu
perie de granulaţie P150. Cea mai bună valoare a fost obținută prin turaţie de 450 rpm și viteza
de avans de 6 m/min folosind carbură de siliciu, media fiind de 3.04 μm. Valorile obținute pentru
granulaţia de P180 au fost cuprinse între 2.1 și 4.1 μm, cu o medie de 2.3 μm, folosind același
regim ca și pentru şlefuirea cu granulaţia de P150. Pentru granulaţia de P220 s-au obținut valori
medii între 1.7 și 2.6 μm, cea mai mică valoare este obținută prin utilizarea carburii de siliciu cu
o turaţie de 700 rpm și o viteză de avans de 6 m/min(Figura 5.20).
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
0
2
4
6
8
10
12 AlO 450/3
AlO 450/6
AlO 700/3
AlO 700/6
SiC 450/3
SiC 450/6
SiC 700/3
SiC 700/6
AlO 450/3
AlO 450/6
AlO700/3
AlO 700/6
SiC 450/3
SiC 450/6
SiC 700/3
SiC 700/6Valori obținute
Rp
k;R
k [
μm
]
- Rpk
- Rk
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
0
2
4
6
8
10
12
14 AlO 450/3
AlO 450/6
AlO 700/3
AlO 700/6
SiC 450/3
SiC 450/6
SiC 700/3
SiC 700/6
AlO 450/3
AlO 450/6
AlO700/3
AlO 700/6
SiC 450/3
SiC 450/6
SiC 700/3
SiC 700/6Valori obținute
Rp
k;
Rk [
μm
]
- Rpk
- Rk
79
Valoarea rugozităţii parametrului Rk pentru granulaţia de P150 şi P180 a fost între 9 și
18.8 μm, respectiv 7.5 și 17 μm. Valoarea medie pentru granulaţia de P150 și turaţie de 450 rpm
și viteza de avans de 6 m/min a fost de 10.43 μm, folosind carbură de siliciu. În cazul granulaţiei
de P180 cu același regim de şlefuire valoarea medie a rugozităţii Rk a fost de 8,16 μm pentru
MDF. Pentru granulaţia de P220 se obțin valori între 7.6 și 11.66 μm cea mai mică valoare este
obținută prin utilizarea carburii de siliciu cu o turaţie de 700 rpm și o viteză de avans de 6 m/min.
Figura 5.21. Comparație între media rugozitații Rk obținute la șlefuirea cu perii și cu banda lată
După cum se poate observa în Figura 5.21 pentru șlefuirea cu perie abraziva cu granulaţie
P150 valorile rugozităţii Rk sunt între 8.3 și 11.8 μm în timp ce la bandă lată valorile rugozităţii
Rk sunt între 9.4 și 15 μm. Se poate observa că perie abrazivă taie mai bine fibra ridicată decât
bandă lată. Pentru şlefuirea cu perie de granulaţie P220 valorile obținute sunt cuprinse între 5.4 și
7.5 μm, mai mici decât valorile rugozităţii Rk obţinute la şlefuirea cu bandă lată unde acestea
sunt între 8.8 și 11.5 μm.
Figura 5.22. Comparație între media rugozitații Rpk obținute la șlefuirea cu perii și cu banda lată
Pentru parametru Rpk se poate observa în Figura 5.22 că pentru șlefuirea cu perie abrazivă valorile rugozității sunt mai mici decat la șlefuirea cu banda lata. Prin slefuirea cu granulatia de P150 valorile sunt între 2.1 - 3.1 μm pentru perie abrazivă și 4.1-9.2 μm pentru banda lata. Pentru granulatia de P220 rezultatul este între 1.7 până la 3 μm pentru perie abrazivă și 3-6.3 μm pentru banda lata.
0
2
4
6
8
10
12
14
16
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
Rk[u
m]
Valori obținute
Perie P150
Perie P220
Banda P150
Banda P220
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
Rp
k[u
m]
Valori obținute
Perie P150
Perie P220
Banda P150
Banda P220
80
5.4 Concluzii Această cercetare arata că prin șlefuirea cu perie abrazivă pot fi obținute suprafeţe de
calitate, rugozitatea de prelucrare - Rk - variind între 5.4 - 11.8 μm, față de 8.8 la 15 μm la
șlefuirea cu bandă lată şi rugozitatea fibrei ridicate - Rpk - variind de 2.3 - 3.9 μm, comparativ cu
3- 9 μm la șlefuirea cu bandă lată. După șlefuirea cu bandă lată și aplicarea primului strat de lac
fibrele se ridica datorită umezirii fibrei, care provoacă umflarea material lemnos. Prin urmare,
fenomenul face ca fibra ridicată să fie mai evidenţiata, astfel prin șlefuirea cu peria rugozitatea
Rpk este între 2.3 - 3.9 lucru care face ca fibra ridicata să fie mai puţin proeminenta fata de
bandă lată unde valoarea parametrului Rpk este între 3-9 pm. Totodată acest fenomen produce
bule de aer și, de asemenea, discontinuitatea stratului de lac. Pentru a elimina acest defect, după
șlefuirea cu bandă lată este nevoie de șlefuirea suplimentară cu peria pentru a elimina fibrele. De
asemenea, cu privire la calitatea suprafeței obținută s-a constatat că șlefuirea cu perie cu carbură
de siliciu se poate realiza suprafețe cu mediu de Rpk parametru egal 2,23 μm, mai mică decât
șlefuirea cu oxid de aluminiu, care crește valoarea medie a Rpk de 2,33 μm.
Pentru speciile fag rezultate mai bune se obțin atunci când acestea sunt șlefuite cu o turaţie
de 450 rpm și o viteză de avans de 6 m/min. Așa cum era de așteptat, valori rugozității scad
odată cu granulaţia folosită de la P150 la P220. Pentru a confirma calitatea suprafeţei, atunci
când vorbește strict din punctul de vedere al rugozității, la șlefuirea la lemnul masiv de fag în
direcţie radială, două treceri sunt suficiente pentru a obține în cele din urmă o suprafață în clasa
de calitate 10 [6].
Conform rezultatelor obținute se poate afirma că, odată cu perii abrazive pot fi îndepărtate
fibrele libere din material, iar valorile obținute pentru rugozitatea Rk și Rpk sunt considerabil
mai mici decât cele obținute după șlefuirea cu bandă lată. Ca o concluzie se poate specifica
faptul că după șlefuire cu bandă lată anterior lăcuire, este necesară prelucrarea suprafețelor din
lemn cu perii abrazive, pentru a îndepărta fibrele libere și pentru a obține o rugozitate a
suprafeței mai bună.
81
CAPITOLUL 6
6 Concluzii. Contributia personala
6.1 Concluzii
Există necesitatea extinderii cercetărilor fundamentale cu obiectivul studierii procesului
de șlefuire cu perii abrazive a produselor lemnoase, operaţia care tinde să fie actuală în
fabricile și atelierele de producție a mobilierului și elementelor uzuale pe bază de lemn.
Preocuparea majoră a momentului constă în dezvoltarea interconexiunilor dintre eficiența
în producție, consum redus de energie și emisii de poluare mediului ambiant cât mai
scăzute. Soluţionarea tehnică pentru dezvoltarea acestor parametri.
Pentru realizarea unei șlefuiri de înaltă calitate se impune operația de superfinisare a
pieselor ceea ce ne îndreptăţeşte să credem că această operație poate fi efectuată cu
succes cu ajutorul periilor abrazive.
Geometria periilor abrazive necesită îmbunătăţiri pentru a înlătura defectele care apar pe
suprafața șlefuita (denivelări, urme, etc.).
În cea ce priveşte starea cercetărilor pentru coordonarea diferitelor dimensiuni ale
protecţiei mediului industrial în prelucrarea lemnului, acestea sau accelerat şi în prezent
au ajuns la un punct în care există un cadru de cunoştinţe şi standarde legale de control
intern referitoare la activităţile întreprinderilor de procesare a lemnului.
Dintre toţi parametrii viteza de avans, turaţie, umiditatea şi densitatea materialului au o
influenţă considerabilă asupra procesului de optimizare. De asemenea, productivitatea
sculei depinde de caracteristicile dimensionale şi tehnice ale materialului din care sunt
fabricate sculele abrazive.
Periile abrazive sunt o alternative la şlefuirea manuală a profilelor, rotunjirea muchiilor
dar şi la suprafinisarea pieselor cu suprafeţe plane. Acestea sunt tot mai cerute pe piaţa de
aceea cercetarea prezenta îşi găseşte a mare aplicabilitate în mediul industrial contribuind
la designul ecologic al tehnologiilor de şlefuire de suprafinisare.
Concluziile contribuţiilor autorului la optimizarea pe principii ecologice a sculelor de tip
perii abrazive au fost ca sculele optimizate au dat rezultate obţinându-se o scădere a
parametrului Rk cu 8-9% şi cu 9-16% a parametrului Rpk .
Un diametru mic al cilindrului conferă o suprafață rugoasă datorită numărului mic de
fâșii ce prelucrează un cm2 în unitatea de timp, precum și a razei mici a periei, care
reduce suprafaţa de contact cu piesa. De aceea se recomanda utilizarea sculelor de
diametre cuprinse între 200 şi 220 mm.
Viteza de avans poate fi mărită crescând productivitatea dacă se folosesc cilindrii de
diametru mare.
Elasticitatea mare a lamelelor abrazive contribuie la şlefuirea neuniformă a suprafeţei de
aceea autorul propune rigidizarea lamelei prin introducerea unui suport suplimentar cu
lungime egală cu jumătate din lungimea lamelei. Aceasta conduce la posibilitatea
angajării unor şlefuiri mai agresive cu avantajul reducerii consumului de putere cu 60%
(de la cca 5 kW la cca. 2 kW).
Poziţionarea pe cilindru a fâşiilor de lamele abrazive având acelaşi început şi aceeaşi
lăţime duce la crearea în timp a unor făgaşe care pot lăsa suprafeţe neprelucrate.
Eliminarea acestui fenomen se poate face prin montarea alternativă a fâşiilor de lamele
una cu o lamelă întreagă de început iar cealaltă cu jumătate lamela de început, sau
utilizarea alternativă a fâşiilor cu lăţimi diferite de lamele, sau tăierea fâşiilor de lamele la
lăţimi diferite.
82
La şlefuirea cu perii abrazive :
Absorbţia de putere pentru şlefuirea cu Hci=18 mm este mai mare decât pentru şlefuirea
cu Hci=9 mm. Pentru granulaţia de P150 pentru lemnul masiv de fag şi molid creştea este
în medie cu 28% pentru şlefuirea cu oxid de aluminiu şi cu 16% pentru şlefuirea cu
carbura de siliciu, iar pentru panoul de Mdf creşterea este cu 30% pentru şlefuirea cu oxid
de aluminiu şi cu 39% pentru şlefuirea cu carbura de siliciu.
Puterea absorbită este mai mică atunci când viteza de avans creşte. Astfel pentru o
creştere a vitezei de la 3 la 6m/min pentru oxidul de aluminiu scăderea este cu 5% pentru
lemnul masiv de fag, cu 13% pentru molid şi cu 10% pentru MDF, iar pentru şlefuirea cu
carbura de siliciu scăderea este cu 10% pentru fag, cu 1% pentru molid şi cu 3% pentru
MDF.
Puterea absorbită este mai mică atunci când turaţia creşte. Când folosim turaţie de 450
rpm se înregistrează absorbţie de putere cu 1.5-2W mai mică decât când folosim turaţia
de 700 rpm.
Puterea absorbită variază atunci când schimbăm tipul granulei. Atunci când folosim
turaţie de 450 rpm arată o scădere a mediei de putere absorbită cu 11% pentru lemnul
masiv de fag, cu 20% pentru lemnul masiv de molid, iar pentru MDF scăderea este de
21%. Pentru şlefuirea la o turaţie de 700 rpm, viteză de avans de 6 m/min, granulaţie de
P220 şi Hci de 18 mm carbura de siliciu necesită o absorbție mai mare de putere în medie
cu 37% pentru lemnul masiv de fag, 34% pentru molid şi 28% pentru MDF.
Față de puterea absorbită la şlefuirea cu bandă lată, puterea absorbită la perii este cu 60%
mai mică.
Emisiile de praf cresc odată cu creştea turaţiei ele fiind de cca. 3 mai mari pentru
şlefuirea cu turaţie de 700 rpm fata de şlefuirea cu turaţie de 450 rpm.
Emisiile de praf scad odată cu şlefuirea cu o granulaţie mai fină. Pentru granulaţia de
P220 fata de emisiile la granulaţia de P150 scăderea este de 60-70% pentru acelaşi regim
de şlefuire.
Emisiile de praf sunt mai mici la Mdf decât la molid şi la fag.
Praful se ancrasează mult mai greu decât la şlefuirea cu bandă lată.
Praful este îndepărtat de pe suprafaţa epruvetei şi antrenat către sistemul de exhaustare.
În Poziţia de măsurare H3, zona de inhalare a prafului concentraţia de praf scade valoare
acesteia fiind între 0.14 mg/m3 şi 6.3 mg/m
3.
Particulele de praf au dimensiuni cuprinse între 2-30 µm. Pe parcursul măsurătorilor
microscopice s-au întâlnit bucăţi de perie abrazivă.
Emisiile de praf sunt de 3 până la 10 ori mai mici în comparaţie cu emisiile la bandă lată.
În cazul şlefuiri cu perii se recomandă şlefuirea prin două treceri, prima în contrar creşteri
fibrei şi a două în sensul creşteri fibrei pentru obţinerea unor rezultate mai bune. Media
obţinută pentru parametrii de rugozitate a fost de 6-9 μm pentru Rk şi de 1.7-2.4 pentru
Rpk la granulaţia de P220. Pentru Ră valoarea mediei a avut o creştere uşoară deoarece
peria nu are o şlefuire uniformă ca la bandă lată, creştea rugozităţii fiind cu 0.5-2 μm.
Pentru obţinerea celor mai bune rezultate este necesar să folosim o şlefuire cu o înălţime
iniţială de contact Hci = 18 mm. Turaţia este recomandat să fie de 450 rpm, în cazul
şlefuiri cu turaţie de 700 rpm la lemnul masiv de molid, lemn de esenţă moale s-a dovedit
a fi prea agresivă. În cele mai multe cazuri şlefuirea cu carbura de siliciu a fost mai bună
decât şlefuirea cu oxid de aluminiu.
Această cercetare arata că prin șlefuirea cu perie abrazivă pot fi obținute suprafeţe de
calitate, rugozitatea de prelucrare - Rk - variind între 5.4 - 11.8 μm, față de 8.8 la 15 μm
la șlefuirea cu bandă lată şi rugozitatea fibrei ridicate - Rpk - variind de 2.3 - 3.9 μm,
comparativ cu 3- 9 μm la șlefuirea cu bandă lată.
83
Rezultate mai bune se obțin atunci când acestea sunt șlefuite cu o turaţie de 450 rpm și o
viteză de avans de 6 m/min. Așa cum era de așteptat, valori rugozității scad odată cu
granulaţia folosită de la P150 la P220.
Parametrii rugozitatii Rk si Rpk sunt mai mari atunci când înălţimea de contact iniţială de
este mai mică. Pentru o înălţimea de contact iniţială mică doar o mică parte din lamela
abrazivă intra în contact cu suprafaţa materialului care trebuie şlefuit rezultând astfel o
şlefuire insuficientă pentru regimurile de şlefuire cu Hci mici.
Cu peria optimizata se pot obţine rezultate mai bune cu înălţimi de contact iniţial mai
mici.
6.2 Contributia personala
Sistematizarea cercetarilor cu privire la slefuirea cu perii abazive din punct de vedere al
tehnologiei cinematicii si sculelor utilizate
Cinematica prelucrarii cu perii
Optimizarea geometriei periilor abrazive
Standuri de incercari pentru determinarea consumului de putere, emisiilor de praf si
calitatii suprafetelor la perii abrazive
Baza de date privind consumul de putere la slefuirea cu perii abrazive
Baza de date privind emisiile de praf la slefuirea cu perii abrazive
Baza de date privind fibra ridicata si fibra de prelucrare la slefuirea cu perii abrazive
6.3 DIRECTII NOI DE CERCETARE
Cercetari privind posibilitatea periilor abrazive optimizate in cazul slefuirii altor specii de
lemn si optimizarea regimurilor de slefuire
Cercetari privind posibilitatea slefuirii agresive a profilelor adanci cu perii abrasive
Cercetari comparative privind emisiile de zgomot la slefuirea cu perii abrazive in raport
cu alte tipuri de slefuiri
Cercetari privind reconsiderarea tehnologiilor de slefuire clasice prin modificarea
echipamentelor de slefuire
84
Bibliografie selectiva
[1] Argyropoulos, G. A. (1991) Band 2: Schleifen plattenförmiger Werkstücke,
Fachbuchreihe Holzbearbeitung, AFW Werbeagentur GmbH, Kassel
[2] Badescu, L.A.M. (2000) Modelarea si optimizarea proceselor prin aschierea lemnului.
Brasov: Editura Universitatii Transilvania,
[3] Beganu, N. (2001) Contributii privind optimizarea structurilor tehnologice ale masinilor
de slefuit cu banda lata. Teza de doctorat. Universitatea Transilvania Brasov
[4] Bert Scheeper (2000) Wood dust exposure during wood working processes, The Annals
of Occupational Hygiene 32(2). Department of Air Quality, Wageningen Agricultural
University, P.O. Box 8129, 6700 EV, Wageningen, The Netherlands
[5] Carrano, A.L, J.B. Taylor, R. Lemaster, R. (2002). Parametric characterization of
peripheral sanding. Forest Products Journal, 52 9 p.44-50.
[6] Chung, K. Y. Kenneth et all (2009) A study on dust emission, particle size distribution
and formaldehyde concentration during machining of medium density fibreboard, The Annals of
Occupational Hygiene 44(6).
[7] Cotta, N., Nastase, V., Pop, I. (1982). Slefuirea lemnului si peliculelor de acoperire.
Editura Tehnica Bucuresti
[8] Darii I. (2011), Contribution to optimization of sanding regime for solid wood and wood
composites based on ecological principles, PhD Thesis UniversitateaTransilvaniaBrasov,.
[9] De Moura L.F,. Hernandez R.E, (2006) Effects of abrasive mineral, grit size and feed
speed on the quality of sanded surfaces of sugar maple wood. Wood Science and Technology, 40
6 p. 517-530.
[10] Dogaru, V.(1981) Aschierea lemnului si scule aschietoare. Bucuresti: Editura Didactica
si Pedagogica.
[11] Dzurenda et al. (2005). Etude de suivi sur 6 ans ,www.cei-
bois.org/files/Less_dust_brochure_FR_CORR_cropped.
[12] Gurău, L., Mansfield, H., Irle, M. (2004b). Processing roughness of sanded wood
surfaces. In. Holz roh Werkst 63. p.43-52
[13] Koch, P (1964) Koch, P. Wood machining processes. New York: Ronald Press.
[14] Kormondy, E. (1995). Concepts of ecology. (4th ed.). Benjamin-Cummings Pub Co
[15] Lundum, P.(2014) SlipCon Finishing Systems, Denmark.
[16] Madan, R.L., (2013) Stadiul actual al cercetărilor privind sculele abrazive Și tehnici de
Șlefuire a lemnului Și a compozitelor pe bază de lemn în concordanță cu principiile dezvoltării
durabile Workshop exploratoriu CCSPL–“Tools and cutting process from wood industry-News”
Brasov, November, 5-7, 2013 – Prof univ dr ing Loredana Anne-Marie BADESCU- organizator
(Romania, Slovacia, Chile, Algeria, Cehia, Polonia)
[17] Madan, R.L., (2014) BADESCU L.A.M. Geometria si constructia sculelor pentru
slefuirea lemnului de tip perie abraziva-Workshop CCSPL Scule pentru slefuirea panourilor
din lemn si a panourilor lignocelulozice Brasov, 12 iunie 2014 – Prof univ dr ing Loredana
Anne-Marie BADESCU- organizator
[18] Madan, R.L., BADESCU L.A.M. (2009) Constructia sculelor abrazive utilizate la
slefuirea lemnului si a compozitelor pe baza de lemn Workshop CCSPL “Dezvoltare durabila in
industria lemnului” Brasov,12-15 octombrie 2009
[19] Madan, R.L., BADESCU L.A.M. (2010) Modelarea si optimizarea designului sculelor
abrazive destinate slefuirii lemnului Workshop CCSPL “Modelari si optimizari procese in
industria lemnului” Brasov, 2-4 iunie 2010
85
[20] Madan, R.L., BADESCU L.A.M. (2010) Sistematizarea cercetarilor in domeniul
designului si fabricarii sculelor abrazive utilizate in industria lemnului Workshop CCSPL
“Modelarea sculelor si dispozitivelor pentru industria lemnului” Brasov,15-17 noiembrie 2010
[21] MADAN, R.L., BADESCU L.A.M. (2014) Comparative researches on the roughness of
sanded wooden surfaces with wide belt and abrasive brushes, 25th DAAAM International
Symposium on Intelligent Manufacturing and Automation, DAAAM 2014, Vienna, Austria, 26-
29th November 2014
[22] MADAN, R.L., BADESCU L.A.M. (2014) Research on power consumption for sanding
process with abrasive brushes to solid Spruce and MDF panels, 25th DAAAM International
Symposium on Intelligent Manufacturing and Automation, DAAAM 2014, Vienna, Austria, 26-
29th November 2014
[23] Madan, R.L., DARII I., (2009) Metode si tehnici de masurare a emisiilor generate in
timpul procesului de fabricare a sculelor abraziv... Workshop CCSPL “Protectia mediului
industrial din domeniul industriei lemnului” Brasov, 9-10 noiembrie 2009.
[24] Madan, R.L., DARII, I., BADESCU L.A.M. (2009) Indicatori privind ecotehnologiile
de fabricare a sculelor abrazive prezentata in cadrul Workshop CCSPL– Dezvoltarea unor
produse si tehnologii ecologice” Brasov, 7-10 iulie 2009
[25] Mikkelsen AB, Schlünssen V, Sigsgaard T, Schaumburg I (2002) Determinants of Wood
Dust Exposure in the Danish Furniture Industry. Ann Occup Hyg 46(8):673–685
[26] Mаrciniak M. (1999) Proces szlifowania w ujęciu fenomenołogicznym. Warszawa:
OWPW, 153 p.
[27] Pahlitsch, G., 1970 - Internationaler Stand der Forschung auf dem Gebiet des Schleifens
von Holz, Revista Holz als Roh - und Werkstoff, nr. 9.
[28] Pahlitzsch, G. Meyer, H., Argyropoulos, G., Klotz, S., Leifeld, P., 1971 - Feinschleifen
von holz mit einer Breitbandschlefmaschine, Forschungsbericht des Instituts fur
Werkzeugmaschinen und Ferigungstechnik der TU Braunschweig.
[29] Pahlitzsch, G. şi Dziobek, K., 1962 - Einflusse der Bearbeitungsbedingungen auf die
Gute vorgeschliffener Holzoberflachen, Holz als Roh, Werkstoff 20.
[30] Peters, C. and Mergen, A., (1971) Measuring Wood Surface Smoothness: A Proposed
Method, Forest Products Journal. 21(7), 28-30.
[31] Pierre Larricq, Jean-philippe Costes, Patrick Le Brefon, Gerard Casson, (2000) Quality
Surface Characteristics in high speed Machining, Proccedings of the International Symposium
on Wood Machining, 27-29 September, Vienna, Austria.
[32] Pop, I., 1979 - Contribuţii la îmbunătăţirea procesului de prelucrare a lemnului prin
şlefuire şi a sculelor abrazive (teză de doctorat), Universitatea Braşov.
[33] RADU, A. (1966). Calitatea suprafetelor prelucrate, factor important pentru stabilirea
regimurilor optime de așchiere la prelucrarea mecanica a lemnului. Industria Lemnului, Nr.3.
[34] Ratnasingam J, Scholz F, Friedl E, Riegel A (2004) Wood sanding processes an
optimization perspective. UPM Press, Kuala Lumpur.
[35] Ratnasingam, J. et all (2010) „Dust-generation characteristics of hardwoods during
sanding processes”, Eur. J. Wood Prod.
[36] Ratnasingam, J. ET F. Scholz. (2006) Optimal surface roughness for high-quality finish
on rubberwood Hevea brasiliensis. Holz als Roh-und Werkstoff, 64 4 . 343-345.
[37] Rüdiger Albin et al., (1991) Grundlagen des Mobel und Innenausbaus, DRW-Verlag,
pages 195, 196
[38] Saloni, D., Lemaster, R., Jackson, S. (2005) Abrasive machining process characterization
on material removal rate, final surface texture and power consumption for wood. Forest Products
Journal, Vol 55 No.12, p.35-41 .
86
[39] Samolej, A., Barcik, S. (2006) Influence of specific pressure on cutting power and wood
removal by disc sander. Drvna Industrija 57 1 p.5-11.
[40] Schmutzler, W., (1961) Zur Technologie des Breitband-Kontaktschleifens, Holz als Roh
– und Werkstoff 19.
[41] Shamssain, MH. (1992) „Pulmonary function and symptoms in workers exposed to wood
dust”. Thorax , 47 pp.84–87.
[42] Siklienka, M., Okcajova, A. (2001) The study of selected parameters in wood in the
industry in the dependence on sanding pressure. Proceedings of the 151th International Wood
Machining Seminar. Los Angeles, California, USA, p.485-490.
[43] Sinn, G., M. Ginkl, A. Reiterer ET S. Stanzl-Tschegg. (2004) Changes in the surface
properties of wood due to sanding. Holzforschung. 58 3 .246-251.
[44] Stewart, H.; Crist, J. (1982) „SEM examination of subsurface damage of wood after
abrasive and knife planing”. Wood Sci , , 4, pp. 106–109.
[45] Ţăran, N., Beganu, N., Boroş, M., Răcăşan, S., (2004) Regarding the optimization of
sanding process through mathematical modelation - Buletinul ştiinţific al Conferinţei Naţionale
"Stiinta si ingineria lemnului în mileniul III".
[46] Taylor, J.B., Carrano, A.L. and Lemaster, R.L., (1999) Quantification of Process
Parameters in a Wood Sanding Operation. Forest Products Journal, 49(5), 41-46.
[47] Thorpe, A.; Brown, R. (1995) „Factors influencing the production of dust during the
hand sanding of wood”. Am Ind Hyg Assoc J , Topmiller, 1995, 56, pp.236– 242.
[48] Turner, M. (2009). Remarkable Plants of Texas: Uncommon Accounts of Our Common
Natives. (pg. 109–113). Texas: Austin: University of Texas Press.
[49] Walinder, MEP (2002) „Study of Lewis acid-base properties of wood by contact angle
analysis” . Holzforschung, 56, pp.363–371.
[50] Williams, D.; Morris, R. (1998) „Machining and related mechanical properties of 15
B.C.” Forintek Canada Corp, Vancouver, Wood species, Special pub. 1998, nr. SP-39.
[51] z3M Innovative Properties Co (2002) Wooden article having particularly smooth surface
and method for preparing thereof. Patent EP1203635 A1
[52] z3M. (2008). Productie industriala - Materiale abrazive. Accesat 06 2009, de la 3M
Global Gateway Page:
http://solutions.3m.com/wps/portal/3M/ro_RO/EUManufacturingIndustry/Home/ProdInfo/Sandp
aperAbrasives/
[53] zAbraziv RF(2012) Abrasive tools. Accesat 03. 2013 de la www.abraziv.ru/
[54] zArcAbrasives. (2010). Coated Abrasives. Accesat 8 2011, de la ArcAbrasives:
http://www.arcabrasives.com/Abrasives/Coated.html
[55] zBrass-Abraziv. (2009). Abraziv. Accesat 06 2010, de la Brass:
http://www.brass.ru/article/abraziv/
[56] zCarbochim. (2007). Documentatie - abrazivi. Accesat 10 08, 2009, de la Carbochim:
http://carbochim.ro/help.asp?pagina=abrazivi
[57] zDIN 4760,
[58] zDIN 4762,
[59] zDIN 4768,
[60] zDIN 4772,
[61] zDIN 4775,
[62] zDIN 4776,
[63] zDIN 4777,
87
[64] zDremel (2014) DREMEL® EZ SpeedClic: Detail Abrasive Brushes. Accesat 8 2014,
www.dremel.com
[65] zFEPA. (2011). Accesat de la Federation Europeenne des fabricants de produits abrasifs..
[66] zFEPA-standard 43-1:(2006) Macro granule P 12 - P 220 .
[67] zFEPA-standard 43-2:(2006) Micro granule P 240 - P 2500
[68] zFladder. (2010). Accesat de la Fladder abrasives:
http://www.fladder.com/download/English/trae.pdf
[69] zHermes-Abrasives. (2008). Manufacturer of industrial coated abrasive. Accesat 7 2009,
de la Hermes-Abrasives Ltd.: http://www.hermesabrasives.com/abrasives/coated.html
[70] zISO 4287
[71] zISO 4288
[72] zISO-6344:(2013) Coated abrasives. International Organization for Standardization .
Geneva, Switzerland.
[73] zKlingspor. (2010, 11). coated abrasives. Accesat 3 2011, de la Klingspor Abrasives:
http://www.klingspor.com/ref_beltpolishingcontactwheels.htm
[74] zMirka. (2009). Abrasives for the Wood Industry - Mirka. Accesat 2010, de la Mirka -
Abrasives for Sanding: http://www.mirka.com/288B96CD-CB85-4804-B218-0E7270BBC64B;
[75] zProFlex (2014) Abrasive brushes, accesat 03. 2014 de la www.erestrade.com
[76] zQuickwood (2013) Bürstenmaschinen, Accesat 09. 2012 de la
http://quickwood.tobit.net/germany/
[77] zSaint-Gobain. (2011). Coated abrasives. Accesat 8 10, 2012, de la
http://www.abrasives.saint-gobain.com.cn/
[78] zScandiscsand (2009) preluat la 10. 2011, Easy Sand http//: www.scandiscsand.dk
[79] zSlipCon (2010, 2). Preluat pe 11 2011, de pe SlipCon: www.slipcon.dk
[80] zUnosand. (Unosand 2010). Preluat pe 11 2011, de pe Unosand Sanding Drums:
http://www.unosand.com/
88
Rezumat
Teza de doctorat întitulată: Contribuții la optimizarea construcției pe principii ecologice a
sculelor așchietoare de tip perii abrazive utilizate la șlefuirea lemnului și a compozitelor pe bază
de lemn, are caracter teoretic și aplicativ, și se încadrează în domeniul dezvoltării durabile
contribuind la promovarea ecotehnologiilor din industria lemnului. Scopul cercetării a fost
optimizarea construcției sculelor așchietoare utilizate în procesul de șlefuire din industria
lemnului, care prin geometria și performanțele tehnice să contribuie la acest principiu. Studiile
preliminare effectuate experimental de autor dar și analiza și sistematizarea cercetărilor privind
stadiul actual arată că procesul de șlefuire este un mare consumator de energie și totodată
generator de praf. Aceste dezavantaje pot fi reduse sau chiar eliminate prin utilizarea unor scule
și tehnologii mai eficiente. În acest context, obiectivele prezentei teze de doctorat au fost
optimizarea consumurilor energetice și a emisiilor de praf în condiția obținerii unor calități
superioare a suprafețelor prelucrate prin șlefuire, alături de optimizarea geometriei sculei. Pentru
îndeplinirea obiectivelor propuse au fost parcurse două etape importante. Prima etapă se referă la
modelarea teoretică a cinematicii șlefuirii cu perii abrazive și a geometriei acestor scule și cea
de-a doua etapă la cercetări experimentale privind absorbția de putere, emisiile de praf și
calitatea suprafețelor obținute cu acest tip de scule. Rezultatele obținute au fost comparate pe de
o parte cu tehnologiile existente, pe de altă parte cu rezultatele obținute de autor utilizând sculele
optimizate. În urma cercetărilor rezultă că utilizând noile scule absorbția de putere scade în
medie cu 60%, calitatea suprafețelor șlefuite crește prin reducerea fibrei ridicate cu 50% iar
concentrația de praf scade cu 90% față de emisiile înregistrate la șlefuirea cu bandă lată.
Încercările experimentale fiind realizate în mare parte în Danemarca la firma SlipCon, unele
dintre rezultatele obținute au fost deja preluate, ceea ce demonstrează aplicabilitatea la nivel
industrial a soluțiilor propuse de autor.
Summary
PhD thesis entitled: Contributions to optimization of the construction by ecological principles to
the cutting tools of abrasive brushes type used for sanding wood and wood-based composites, has theoretical and practical character, and is enframed in the field of sustainable development
contributing to promotion of the environmental technologies in the wood industry. The aim of
the research was to optimize the construction of cutting tools used in the process of sanding of
wood in the wood industry, which through geometry and technical performance contributes to
this principle. Preliminary experimental studies effectuated by the author and also the analysis
and systematized research on the current state shows that the sanding process is a major
consumer of energy and also generating the dust. These disadvantages can be reduced or even
eliminated through the use of effective tools and technologies. In this context, the objectives of
this thesis were the optimizing of the energy consumption and dust emissions in the condition of
obtaining high quality surfaces by sanding, with optimization of the tool geometry. To fulfill the
objectives have been completed two important steps. The first stage refers to the theoretical
modeling of the kinematics of sanding with abrasive brushes and geometry of these tools and the
second stage in experimental research on power absorption, dust emission and surface quality
obtained with this tool. The results were compared on the one hand with existing technologies,
on the other hand the results obtained by the author using optimized tools. After research results
that using the new tools the power absorption decreases on average by 60%, quality of the
sanded surfaces increases by reducing the loose fiber by 50% and decreases of dust concentration
by 90% compared to emissions generated at sanding with wide belts. Experimental tests were
conducted largely in Denmark at SlipCon firm, some results have already been taken, which
demonstrates the applicability at industrial grade of the proposed solutions by the author.
89
Curriculum vitae
MĂDAN Ruxandra-Loredana
Adresă: Str. Fanionului nr 35, Brașov, România Telefon: +40744992654 E-mail-uri: [email protected] Naţionalitate: Română Data naşterii: 23 -10 -1984 Sex: Feminin
Experienţă profesională
Perioadă 01.01.2007- 01.06.2010
Funcţia sau postul ocupat Asistent manager
Numele angajatorului S.C Euroabrazive S.R.L
Educaţie şi formare
Perioadă 2008 - Prezent
Numele şi tipul instituţiei de învăţământ Universitatea “Transilvania” Brașov Facultatea Ingineria Lemnului
Calificarea Doctorandă
Perioadă 2003 – 2008
Numele şi tipul instituţiei de învăţământ Universitatea “Transilvania” Brașov Facultatea Ingineria Lemnului
Calificarea / diploma obţinută Inginer Tehnolog
Aptitudini şi competenţe personale
Limba maternă Română
Limba străină cunoscută Engleză - nivel C2
Competenţe şi abilităţi sociale Atitudine pozitivă, spirit de echipă, perseverentă, ambițioasă,
dornică de acumulare cunoștințe si experiență, punctuală,
prietenoasă.
Competenţe şi aptitudini de utilizare a calculatorului
Operare pe sistem operațional Windows; Utilizare MS Office; Proiectare CAD: AutoCAD, Mechanical Desktop; Programare: Delphi, Pascal.
Permis de conducere
Categoria B (2005)
Informații adiționale
Publicații ISI MADAN, R.L., BADESCU L.A.M. (2014) Comparative researches
on the roughness of sanded wooden surfaces with wide belt and
abrasive brushes, 25th DAAAM International Symposium on
Intelligent Manufacturing and Automation, DAAAM 2014, Vienna,
Austria, 26-29th November 2014
MADAN, R.L., BADESCU L.A.M. (2014) Research on power
consumption for sanding process with abrasive brushes to solid
Spruce and MDF panels,25th DAAAM International Symposium on
Intelligent Manufacturing and Automation, DAAAM 2014, Vienna,
Austria, 26-29th November 2014
90
Curriculum vitae
MADAN Ruxandra-Loredana
Adress: Str. Fanionului nr 35, Brasov, Romania Telephone: +40744992654 E-mail: [email protected] Nationality: Romanian Date of birth: 23 -10 -1984 Sex: Feminine
Work experience
Period 01.01.2007- 01.06.2010
Held position Assistant manager
Employers name S.C Euroabrazive S.R.L
Education and training
Period 2008 - Present
Name and type of educational institution
“Transilvania” University of Brasov Wood Engineering Faculty
Qualification PhD
Period 2003 – 2008
Name and type of educational institution
“Transilvania” University of Brasov Wood Engineering Faculty
Qualification awarded Engineer Technolog
Personal skills
Mother tongue Romanian
Other language
English - level C2
Comunication skills Positive attitude, team related, persevering, ambitious,
punctual, friendly
Willness to learn and to gain expirience.
Computer skills Windows; MS Office; Computer Aided Design: AutoCAD, Mechanical Desktop; Programming: Delphi, Pascal.
Driving licence
B (2005)
Additional information
ISI Publications MADAN, R.L., BADESCU L.A.M. (2014) Comparative researches
on the roughness of sanded wooden surfaces with wide belt and
abrasive brushes, 25th DAAAM International Symposium on
Intelligent Manufacturing and Automation, DAAAM 2014, Vienna,
Austria, 26-29th November 2014
MADAN, R.L., BADESCU L.A.M. (2014) Research on power
consumption for sanding process with abrasive brushes to solid
Spruce and MDF panels,25th DAAAM International Symposium on
Intelligent Manufacturing and Automation, DAAAM 2014, Vienna,
Austria, 26-29th November 2014
