Vidul în prelucrarea lemnului – partea 1

Tehnologia vidului este omniprezentă în industria de prelucrare a lemnului. Posibilitățile de utilizare a vidului sunt foarte versatile. Totuși, subiectul vidului este adesea un subiect necunoscut pentru mulți prelucrători de lemn și lucrători în prelucrarea lemnului, ca să nu spunem un subiect ciudat de incomod. Dorim să împărtășim câteva informații utile în această ediție și în următoarele trei, pentru a explica diferitele tipuri de generare a vidului, beneficiile și dezavantajele acestora și, nu în ultimul rând, pentru a evidenția problema eficienței economice. Astăzi vom începe cu câteva gânduri de bază despre subiectul vidului.

Vidul – ce este, de fapt?

În prelucrarea lemnului, vidul este utilizat în principal în următoarele scopuri:


În procesele de prelucrare a lemnului, vidul este utilizat în următoarele scopuri:

Fixarea și ridicarea bucăților de lemn

Vidul este cel mai des utilizat pentru prinderea cu vid pe routere CNC și alte echipamente de prelucrare. Aici, forța de fixare a vidului este utilizată pentru prinderea rapidă și sigură a diferitelor materiale ale panourilor sau a pieselor din lemn masiv în timpul prelucrării lemnului, fără a lăsa semne de presare. De multe ori, și echipamentele de manipulare și roboții de asamblare beneficiază de forța de fixare cu ajutorul vidului.
În termeni pur fizici, vidul – cunoscut și ca subpresiune – este un interval de presiune în care presiunea este mai mică decât presiunea atmosferică. Presiunea atmosferică la nivelul mării este de 1.013 milibar (mbar), dar scade constant în funcție de altitudine (Fig. 1). Condițiile meteorologice influențează și presiunea atmosferică. În contextul tehnologiei vidului, simplificăm calculele rotunjind presiunea atmosferică sau presiunea ambientală la 1.000 mbar. Presiunile mai mici de 1.000 mbar sunt denumite vid sau subpresiune.

Cea mai comună unitate de măsură a presiunii pentru vid este milibarul (mbar), deși, conform normelor, acest interval de presiune trebuie indicat în Pascali (Pa). În tehnologia vidului, presupunem presiuni absolute care încep teoretic la 0 mbar și se termină la 1.000 mbar (= presiune atmosferică). În special în industria prelucrării lemnului se utilizează și în continuare bar, minus-bar (-bar) sau specificația presiunii în procente (%) (Fig. 2).

Forțe la prinderea cu vid

Piesa de lucru prinsă va rezista? Vidul este suficient sau performanța pompei de vid este suficient de puternică? Acestea sunt întrebări pe care le-a adresat toată lumea – cel târziu atunci când scula rotativă se apropie de piesa de lucru prinsă. Din perspectivă pur teoretică, presiunea dintre piesa de lucru și masa de prelucrare, suprafața de sprijin sau ventuză este redusă în timpul prinderii prin extragerea aerului și generarea unui vid. Presiunea atmosferică este acum mai mare și apasă piesa de lucru pe masa de prelucrare, astfel „prinzând-o”. Presiunea fizică este definită ca o forță care afectează o anumită suprafață. Presiunea este astfel o funcție a forței și a suprafeței (Fig. 3).

În practică, acest lucru înseamnă: cu cât este mai mare piesa de lucru sprijinită, cu atât este mai mare forța de fixare. Acest lucru poate fi explicat cel mai bine printr-un exemplu:
O placă din lemn solid este așezată pe grila routerului CNC pentru prelucrare, iar o etanșare este creată cu o garnitură din cauciuc care se potrivește dimensiunilor plăcii (Fig. 4). O pompă de vid extrage aerul dintre placa de lemn și grilă zona etanșată.

Calcul: Presiune atmosferică: 1.000 mbar Subpresiune pompă de vid (presiune de lucru): 200 mbar Dimensiunile plăcii din lemn: 1.000 x 500 mm

Diferență de presiune: 1.000 mbar – 200 mbar = 800 mbar = 80.000 Pa [N/m²]

Suprafață de sprijin = suprafață de prindere 1.000 x 500 mm = 500.000 mm² = 0,5 m²

Forță de fixare F = p x A F = 80.000 N/m² x 0,5 m² =
40.000 N = 4.000 kg

Aceasta înseamnă că placa din lemn solid cu o suprafață de 0,5 m² este fixată cu vid cu o forță de fixare de 40.000 N, care corespunde teoretic plăcii care apasă pe masa de prelucrare cu o greutate de 4 tone. Dacă, în aceleași condiții, ar fi prinsă o placă din lemn solid de 150 x 150 mm, forța de fixare ar fi F = 80.000 N/m² x 0,0225 m² = 1.800 N = 180 kg.
Întrebarea este acum cât de puternică trebuie să fie forța de fixare verticală a vidului pentru a prinde în siguranță o piesă de lucru. Calculele exemplificative arată că forța de fixare pentru materialele panourilor cu suprafețe mari poate fi evaluată mai puțin critic decât bucățile mai mici de lemn sau materialele care sunt permeabile la aer sau au suprafețe neuniforme care duc la scurgeri. În practică, forța de fixare necesară este dificil de determinat, deoarece trebuie luați în considerare diferiți factori, cum ar fi factorii operaționali sau de prindere, vitezele și direcțiile de debitare și de avans, materialele și rezistența la frecare, așadar, în mod normal, se utilizează metodele empirice.

Diverse posibilități de prinderea cu vid

În principiu se face distincția între trei proceduri posibile de prindere cu vid:

Parametrii tehnologiei vidului

În principiu, există trei parametri care trebuie luați în considerare la selectarea celei mai potrivite tehnologii a vidului.

Presiune finală

Presiunea finală indică cel mai înalt nivel de vid posibil al pompei de vid sau cea mai scăzută subpresiune.

Viteza de pompare

Aceasta este înțeleasă a fi volumul de aer pe care o pompă de vid îl poate extrage într-o anumită perioadă de timp. Viteza de pompare este influențată de geometria (volumul) pompei de vid și de viteza acesteia. Cu cât viteza de pompare este mai mare, cu atât aerul este extras mai rapid și se atinge presiunea finală. Vitezele ridicate de pompare ajută la compensarea scurgerilor, de exemplu, atunci când se utilizează metoda imbricării.

Consum de putere

De obicei, pompele de vid mecanice sunt acționate de un motor electric. În funcție de principiul de construcție și de factorul de eficiență, pompele de vid consumă diferite cantități de energie. Pentru a obține cea mai mare eficiență energetică posibilă, este important să selectați o pompă de vid care să producă performanța necesară în ceea ce privește presiunea finală și viteza de pompare, având în același timp cel mai mic necesar energetic posibil.

Toți cei trei parametri depind unul de altul. În primul rând, viteza de pompare scade pe măsură ce pompa de vid se apropie de atingerea presiunii finale (Fig. 4). În al doilea rând, necesarul energetic al unei pompe de vid este cel mai scăzut la un anumit punct de funcționare. Proiectarea la perfecție a generării vidului este dificilă pentru persoanele nespecializate, motiv pentru care recomandăm întotdeauna consultarea unui specialist în domeniul vidului.

În a doua parte a seriei noastre „Vidul în prelucrarea lemnului”, vom analiza mai îndeaproape diferitele tipuri de generare a vidului.