Способ ультразвукового испытания поленьев резонансной древесины

Изобретение относится к способам испытания заготовленной древесины в виде специальных сортиментов, в частности резонансных кряжей из еловой древесины. Способ ультразвукового испытания поленьев резонансной древесины включает измерение ультразвуковых параметров в рабочей зоне резонансной древесины полена с помощью датчика и приемника ультразвуковых волн с наконечниками конусообразной формы. Полено устанавливают на опору между датчиком и приемником ультразвуковых волн и наконечники конусообразной формы датчика и приемника размещают на высоте, превышающей толщину заболонной древесины полена и располагают примерно в середине рабочей зоны резонансной древесины, из которой выпиливают в последующем резонансные дощечки для музыкальных инструментов, причем вершины наконечников конусообразной формы размещают параллельно опоре так, чтобы осевая линия между конусными наконечниками датчика и приемника находилась на одном из годичных слоев в рабочей зоне резонансной древесины полена. Изобретение позволяет снизить трудоемкость испытаний и потерь ценной резонансной древесины. 4 з.п. ф-лы, 6 ил.

 

Изобретение относится к способам сертификации заготовленной древесины в виде специальных сортиментов, в частности резонансных кряжей из еловой древесины, расколотых на радиальные поленья, причем способ применяется после естественной сушки перед выпиловкой резонансных дощечек.

Известен способ ультразвукового испытания древесины при сквозной сертификации древесины от растущих деревьев до полуфабрикатов в условиях лесного хозяйства, лесозаготовок и деревообработки по патенту №2196326, включающий взятие кернов, причем до взятия керна выполняют угловую насечку с торцом, на котором относительно годичных слоев ориентируют бурав, а высверливание выполняют по тангенциальному направлению волокон относительно угловой насечки.

Недостатком является трудность высверливания кернов на высушенных поленьях резонансной древесины, которые дают трещины и становятся непригодными для выпиловки резонансных дощечек.

Известен также способ ультразвукового испытания древесины растущих деревьев по патенту №2224416, включающий измерение ультразвуковых параметров древесины, причем вначале на заготовке древесины в виде радиального полена с двух его боков выполняют пазы с торцами, параллельными друг другу и соосно расположенными симметрично относительно продольной оси заготовки древесины.

Недостатком является то, что выполнение пазов цилиндрической формы с помощью торцовой фрезы с диаметром, большим диаметра датчиков переносного ультразвукового прибора, приводит к потере ценной резонансной древесины. Особенно большие потери наблюдаются из-за того, что на одном полене для его сертификации, например, для экспорта в дальнее зарубежье приходится выполнять, по крайней мере, замеры ультразвуковых параметров резонансной древесины в двух местах полена. При этом по прототипу приходится фрезеровать, по крайней мере, четыре паза, что приводит к высокой трудоемкости по сравнению с испытанием древесины растущих деревьев и крупных древесных материалов.

Технический результат - снижение трудоемкости испытаний и потерь ценной резонансной древесины.

Этот технический результат достигается тем, что способ ультразвукового испытания поленьев резонансной древесины, включающий измерение ультразвуковых параметров древесины, отличающийся тем, что полено устанавливают на опору между датчиком и приемником ультразвуковых волн так, чтобы осевая линия между датчиком и приемником находилась на одном из годичных слоев в рабочей зоне резонансной древесины, при этом датчик и приемник ультразвуковых волн оснащают наконечниками конусообразной формы, а вдоль полена выполняют, по крайней мере, три измерения.

Датчик ультразвуковых волн размещают на подвижной стойке, перемещающейся поперек полена относительно опоры, а приемник ультразвуковых волн устанавливают неподвижно на опоре.

Осевую линию между датчиком и приемником ультразвуковых волн располагают параллельно опоре на высоте, превышающей толщину заболонной древесины и примерно в середине рабочей зоны полена резонансной древесины, из которой выпиливают в последующем резонансные дощечки для музыкальных инструментов.

Вдоль полена выполняют, по крайней мере, три измерения с использованием одной пары датчика и приемника ультразвуковых колебаний при дискретном продвижении полена резонансной древесины вдоль себя, причем измерения проводят посередине и краям полена резонансной древесины.

Для повышения производительности измерений вдоль полена выполняют, по крайней мере, три измерения с использованием трех пар датчиков и приемников ультразвуковых колебаний при неподвижном полене резонансной древесины, причем измерения проводят посередине и краям полена резонансной древесины с переключениям каждой пары датчиков и приемников ультразвуковых волн на один ультразвуковой прибор.

Сущность изобретения заключается в том, что измерения ультразвуковым прибором переносятся непосредственно на поленья заготовленной резонансной древесины, причем без разрушения полена и без предварительной механической или иной обработки, что значительно повышает оперативность и снижает трудоемкость испытания.

Сущность технического решения заключается также в том, что в ходе ультразвуковых испытаний применяются наконечники датчика и приемника конусной формы. Важным является то, что объект измерения при повторных наблюдениях геометрически не меняется. При этом небольшое углубление наконечника датчика и приемника ультразвуковых колебаний в древесину только повышает точность измерений за счет улучшения контакта. Кроме того, конусные наконечники можно ориентировать в зону ранней древесины одного годичного слоя, что еще точнее позволяет оценивать по значениям скорости ультразвука качество резонансной древесины.

Сущность технического решения заключается также и в том, что измеряется скорость ультразвука в тангенциальном направлении годичных слоев. Эксперименты показали, что тангенциальное направление анизотропии древесины оказывается наименее вариабельным, то есть по сравнению с радиальным и продольным направлениями волокон разброс значений скорости ультразвука при повторных изменениях является наименьшим. Поэтому при нескольких измерениях вдоль полена резонансной древесины, например ели, получаются значения скорости ультразвука с наименьшим разбросом.

Положительный эффект заключается в том, что при использовании нескольких пар датчиков и приемников ультразвуковых колебаний можно за один технологический прием измерить скорость ультразвука в нескольких местах вдоль одного полена. Поэтому возможна сертификация каждого полена резонансной древесины для отбраковки поленьев с малыми значениями скорости ультразвука в тангенциальном направлении волокон. При этом возможно применение существующих типов переносных ультразвуковых приборов, например типа УК-14П, УК-14ПМ и другие. Для измерения на нескольких парах датчиков можно применить преключатель на один ультразвуковой прибор.

Предлагаемое техническое решение обладает существенными отличиями, новизной и положительным эффектом. Материалов, порочащих новизну данного изобретения, нами не обнаружено. Такие исследования проводятся впервые и наш приоритет в них очевиден по предыдущим заявкам на предлагаемые изобретения по способам ультразвукового испытания древесины. Предлагаемый способ ориентирован для точной сертификации резонансной древесины на поленьях, высушенных долгое время в естественных условиях.

На фиг.1 приведена принципиальная схема реализации предлагаемого способа на полене резонансной древесины; на фиг.2 показана схема конструкции устройства для ультразвукового испытания полена резонансной древесины; на фиг.3 показана схема взаимодействия устройства с поленом при измерении скорости ультразвука в тангенциальном направлении; на фиг.4 приведена схема частичного углубления конусных наконечников датчика и приемника ультразвуковых колебаний в годичный слой полена резонансной древесины по одному годичному слою; на фиг.5 показан вид сверху на испытание полена при использовании одной пары датчика и приемника ультразвуковых колебаний; на фиг.6 показан вид сверху на полено при одновременном измерении тремя парами датчиков и приемников ультразвуковых колебаний.

Способ ультразвукового испытания поленьев резонансной древесины включает в себя следующие действия.

Вначале резонансные кряжи раскалывают по радиальным направлениям и получают поленья, которые укладывают в специальные штабеля с прокладками для естественной просушки. В процессе сушки можно проводить контрольные измерения для изучения динамики сушки резонансной древесины. Это позволяет управлять процессом сушки с целью снижения образования трещин.

На опору 1, относительно которой перемещается поперек полена подвижная стойка 2, между датчиком 3 и приемником 4 ультразвуковых волн устанавливают полено устанавливают так, чтобы осевая линия 5 между датчиком и приемником находилась на одном из годичных слоев в рабочей зоне резонансной древесины полена 6, при этом датчик и приемник ультразвуковых волн оснащают наконечниками конусообразной формы, а вдоль полена выполняют, по крайней мере, три измерения.

При этом направление 7 ультразвуковых волн находится в датчике, после прохождения через годичные слои в тангенциальном направлении анизотропии древесины, по направлению 8, ультразвуковые волны попадают в приемник. Чем качественнее древесина, то есть чем она ровнее по клеточным структурам и годичным слоям, тем выше скорость ультразвука.

Датчик ультразвуковых волн размещают на подвижной стойке, перемещающейся поперек полена относительно опоры, а приемник ультразвуковых волн устанавливают неподвижно на опоре. Поэтому датчик прижимает полено перед измерением к приемнику.

Осевую линию между датчиком и приемником ультразвуковых волн располагают параллельно опоре на высоте, превышающей толщину заболонной древесины и примерно в середине рабочей зоны полена резонансной древесины, из которой выпиливают в последующем резонансные дощечки для музыкальных инструментов.

Вдоль полена выполняют, по крайней мере, три измерения с использованием одной пары датчика и приемника ультразвуковых колебаний при дискретном продвижении по направлению 9 полена резонансной древесины вдоль себя, причем измерения проводят посередине и краям полена резонансной древесины.

Способ ультразвукового испытания поленьев резонансной древесины реализуется, например, после естественной сушки под навесом радиально выколотых из резонансных кряжей поленьев следующим образом.

Пусть по условиям сертификации требуется испытать каждое полено из древесины ели, высушенное до воздушно-сухого состояния (15-20% влажности).

Высушенное полено 6 устанавливают на опору 1 между датчиком 2 и приемником 3 ультразвуковых волн и затем прижимают полено поперечным продвижением подвижной стойки 2. При этом сила прижима должна быть такой, чтобы наконечники конусообразной формы частично углубились в клетки древесины. Осевая линия между датчиком и приемником находится на высоте Н, которая может регулироваться так, чтобы вершины конусных наконечников датчика и приемника находились на одном из годичных слоев в рабочей зоне резонансной древесины. Если поленья выколоты из резонансных кряжей примерно одинакового диаметра, то вначале высоту Н отрегулируют один раз перед измерениями всех поленьев из штабеля так, чтобы конусные наконечники находились примерно в рабочей зоне резонансной древесины.

Оснащение датчика и приемника ультразвуковых волн наконечниками конусообразной формы позволяет исключить влияние неровностей на боковых поверхностях полена на контакт с датчиком и приемником. А вдоль полена выполняют, по крайней мере, три измерения, из которых вычисляют среднее для оценки качества полена по резонансным свойствам древесины.

В простейшем случае имеются один ультразвуковой прибор и всего одна пара датчика и приемника ультразвуковых колебаний. Вдоль полена выполняют, по крайней мере, три измерения с использованием одной пары датчика и приемника ультразвуковых колебаний при дискретном продвижении полена резонансной древесины вдоль себя, причем измерения проводят посередине и краям полена резонансной древесины.

Предлагаемый способ позволяет с высокой производительностью на заводах музыкальных инструментов или же у поставщиков резонансной древесины сертифицировать поленья, высушенные после расколки резонансных кряжей. Значительный экономический эффект от применения предлагаемого способа будет при сертификации резонансной древесины в виде поленьев, отправляемых на экспорт.

1. Способ ультразвукового испытания поленьев резонансной древесины, включающий измерение ультразвуковых параметров в рабочей зоне резонансной древесины полена с помощью датчика и приемника ультразвуковых волн с наконечниками конусообразной формы, отличающийся тем, что полено устанавливают на опору между датчиком и приемником ультразвуковых волн и наконечники конусообразной формы датчика и приемника размещают на высоте, превышающей толщину заболонной древесины полена и располагают примерно в середине рабочей зоны резонансной древесины, из которой выпиливают в последующем резонансные дощечки для музыкальных инструментов, причем вершины наконечников конусообразной формы размещают параллельно опоре так, чтобы осевая линия между конусными наконечниками датчика и приемника находилась на одном из годичных слоев в рабочей зоне резонансной древесины полена.

2. Способ ультразвукового испытания поленьев резонансной древесины по п.1, отличающийся тем, что датчик ультразвуковых волн с наконечником конусообразной формы размещают на подвижной стойке, перемещающейся поперек полена относительно опоры, а приемник ультразвуковых волн с наконечником конусообразной формы устанавливают неподвижно на опоре, а полено продвигают для измерений вдоль продольной оси дискретно относительно датчика на подвижной стойке и неподвижного приемника.

3. Способ ультразвукового испытания поленьев резонансной древесины по п.1, отличающийся тем, что вдоль полена выполняют, по крайней мере, три измерения с использованием одной пары датчика и приемника ультразвуковых колебаний при дискретном продвижении полена резонансной древесины, причем измерения проводят по середине и краям в рабочей зоне резонансной древесины полена.

4. Способ ультразвукового испытания поленьев резонансной древесины по п.1, отличающийся тем, что вдоль полена выполняют, по крайней мере, три измерения в зоне с резонансной древесиной с использованием трех пар датчиков и приемников ультразвуковых колебаний с наконечниками конусообразной формы при неподвижном полене резонансной древесины, причем измерения проводят по середине длины и краям полена резонансной древесины с переключениями каждой пары датчиков и приемников ультразвуковых волн на один ультразвуковой прибор.