Зубчатые клеевые соединения массивной древесины (часть 1)

Зубчатые клеевые соединения играют важную роль в деле рационального и комплексного использования древесины, так как позволяют использовать маломерную и низкокачественную древесину для получения продукции высокого качества.
Технические требования к зубчатым соединениям указаны в ГОСТ 19414 - 90. Еще в 50-х годах было установлено, что основным параметром соединения является длина шипа (рис. 6.1).

При длине шипа более 50 мм, отсутствии затупления шипов и зазора в стыке прочность соединения при изгибе и растяжении может достигать 100%. Однако на практике этот идеал оказался недостижим. Затупление шипа (0,5-2,0 мм) есть неизбежное следствие конструкции фрез, формирующих шипы, а зазор в стыке необходим как гарантия плотного контакта склеиваемых поверхностей. В результате этого поперечное сечение в месте стыка двух заготовок оказывается ослабленным, и стопроцентная прочность оказывается невозможной даже теоретически. Например, для заготовки сечением 70х22 мм с затуплением типов 2 мм фактическая площадь поперечного сечения составляет 82,8% от номинального размера. Поэтому наибольшая нормативная прочность зубчатых соединений составляет 75%, а сами соединения можно приравнять по их влиянию на прочность к сучкам.
Известные экспериментальные результаты показывают, что при надлежащей технологии склеивания пиломатериалов с зубчатыми соединениями показывают прочность при растяжении изгибе не ниже нормативной. В работе, где испытаны соединения с длиной шипов 50, 32 и 20 мм относительная прочность клеевых соединений составила в среднем 85%, а в работе при испытании образцов с минишипами (длина 6 мм) максимальный результат составил 89%. При этом установлено, что заметное влияние на прочность оказывает тип клея Для термопластичного клея ПВАд с низкой когезией прочность при изгибе составила 79%, для жесткого термореактивного карбамидного клея - 82%, а для комбинированного клея, составленного из упомянутых компонентов (в пропорции 70:30) - 86-89%.
В наших опытах использован жесткий фенолоформальдегидный клей КБ-3, соединения с длиной шиш 50 мм и получена относительная прочность при изгибе вертикальных шипов 80,2 % (за 100% принята прочность наиболее слабой из двух половинок образца).
Эти результаты позволяют сделать вывод о том, что прочность зубчатых соединений в значительной мере определяется конструкцией соединения, и в меньшей мере зависит от характеристик использованного клея. Нельзя упрощенно считать, что снижение прочности зубчатого клеевого соединения равно ослаблению поперечного сечения. Даже если будет возможным соединение без ослабления поперечного сечения, то и оно может не дать 100%-ной прочности, так как наличие клеевых швов (обычно очень жестких) и перерезанных волокон древесины на поверхности шипов создают концентрацию напряжений в клеевом соединении и, следовательно, оно разрушится при нагрузке меньшей, чем для цельного образца.