При работе с прессами, предназначенными для соединения или формообразования древесных заготовок, необходимо учитывать специфику волокнистой структуры и разброс параметров плотности. В условиях нагрузки возникает неравномерное распределение напряжений, которое проявляется особенно ярко при соединении элементов толщиной от 15 до 40 мм.

При этом максимальные внутренние усилия формируются в зонах с различной ориентацией волокон. В случае с березой и дубом плотность колеблется от 650 до 720 кг/м³, что определяет и сопротивление к сжатию вдоль и поперек волокон.

 Эти значения — 35–55 МПа вдоль волокон и 8–12 МПа поперек — задают реальную картину поведения детали при прессовании.

Чтобы избежать растрескивания на участках склейки, допустимое удельное давление подбирается по формуле: p = F/S, где p — давление, F — сила пресса, S — площадь контакта. Для стандартного прессования фанеры или щитов из мягких пород оптимальные значения p составляют 0,8–1,2 МПа.

В случае соединения твердых пород этот параметр увеличивается до 1,4–1,8 МПа. Нарушение рекомендуемых диапазонов приводит к смятию волокон на кромках и образованию внутренних напряжений, вызывающих коробление после снятия усилия.

Толщина заготовки оказывает прямое влияние на величину остаточных деформаций после прессования. Для заготовок менее 20 мм их упругий возврат после снятия нагрузки составляет 3–4 % от первоначальной толщины. Для массивов от 30 мм эта величина снижается до 1,5–2 %.

При склейке элементов из ели толщиной 25 мм рекомендуется закладывать компенсацию на усадку 0,3–0,5 мм на 100 мм ширины. В случае использования бука с аналогичной толщиной компенсация снижается до 0,2–0,3 мм из-за более высокой плотности.

Применение прессов с жесткими плитами требует равномерного распределения клея и контроля за геометрией деталей. Для этого допускается подкладка компенсирующих прокладок толщиной до 1 мм из картона или технической фанеры.

В случае склейки щитов шириной свыше 600 мм оптимальная длина прессующих плит — не менее 900 мм для обеспечения равномерного контакта. Усилие пресса рассчитывается исходя из суммарной площади контакта всех деталей, с учетом поправочного коэффициента 1,1–1,2 на неоднородность заготовок.

Учет влажности материала критически влияет на поведение древесины в зоне прессования. При относительной влажности 8–10 % максимальное допустимое удельное давление находится в пределах 1,0–1,5 МПа. При снижении влажности до 6 % сопротивление к сжатию возрастает на 12–16 %, а при превышении 12 % — снижается на 8–10 %.

Поэтому заготовки рекомендуется кондиционировать до стабильных 8–10 % перед началом прессования. Для этой цели используются сушильные камеры с поддержанием температуры 40–60 °C в течение 12–24 часов.

В случае с торцевыми соединениями значительная концентрация напряжений возникает по границе склейки. При склейке массивов толщиной 40 мм ширина кромки для нанесения клея должна быть не менее 10 мм, чтобы избежать отслоений при нагрузке. Рекомендуемая толщина клеевого слоя — 0,1–0,15 мм. Толщина свыше 0,2 мм приводит к накоплению остаточного клея и снижению прочности соединения на 15–20 %.

Температурный режим прессования влияет на подвижность клеевого состава и деформационные характеристики массива. При температуре плит пресса 80–90 °C вязкость клея на основе ПВА снижается до 500–700 мПа·с, что обеспечивает оптимальное распределение по кромке. При температурах выше 100 °C возможно локальное пересушивание зоны контакта и образование внутренних трещин. Для карбамидных клеев температура плит поддерживается на уровне 90–110 °C с выдержкой 8–15 минут на 1 мм толщины массива.

Для склеивания слоистых элементов с общей толщиной более 40 мм рекомендуется многоэтапное прессование. Сначала приклеиваются первые два слоя при 60 % от расчетного давления с выдержкой 10 минут. Затем добавляются последующие слои с постепенным увеличением давления до 100 % с общей выдержкой 20–25 минут. Такая схема снижает вероятность внутренних напряжений и обеспечивает равномерное распределение клея.

При склеивании шпона толщина отдельных слоев варьируется от 0,6 до 2,5 мм. Для фанеры из березы с толщиной слоя 1,5 мм давление подбирается в пределах 1,0–1,2 МПа. Продолжительность выдержки — 6–10 минут на 1 мм общей толщины пакета. В случае использования шпона дуба аналогичной толщины давление повышается до 1,4–1,6 МПа, а время выдержки увеличивается до 12 минут.

Жесткость пресса и точность его направляющих играют роль в обеспечении равномерного обжима. Люфт направляющих не должен превышать 0,2 мм на метр длины плиты. При этом допускаемая неравномерность распределения давления — не более 5 % по всей площади контакта. При наличии изгиба плиты более 0,5 мм на 1 метр необходимо выравнивание рабочей поверхности.

Чтобы избежать проскальзывания элементов при прессовании, торцы заготовок иногда оснащаются ограничительными упорами толщиной 3–5 мм, выполненными из мягкой древесины или пробки. Такие упоры принимают часть усилия и снижают вероятность смещения слоев при нажатии.

В случае склеивания рамочных конструкций из бруса сечением 50×50 мм при длине элементов 1000 мм оптимальное давление составляет 1,0–1,3 МПа. Продолжительность выдержки в прессе — 20–25 минут. После снятия давления элементы оставляют под грузом 5–10 % от первоначального усилия на 1–2 часа для стабилизации.

При использовании клеев с пластификаторами вязкость увеличивается на 15–25 %, что требует повышения давления на 0,2–0,3 МПа от расчетного значения. При этом толщину клеевого слоя необходимо снижать до 0,08–0,12 мм для сохранения прочности.

Для компенсации усадки, возникающей после склейки и обжима, рекомендуется оставлять припуск по толщине 0,5–1,0 мм на сторону, который снимается после стабилизации влажности и напряжений. В случае с щитами площадью более 1 м² припуск увеличивают до 1,5 мм на сторону.

Влажность воздуха в помещении прессования поддерживают в диапазоне 45–55 %, поскольку превышение 60 % снижает прочность клеевого соединения на 5–7 %. При недостаточной влажности ниже 40 % возрастает вероятность пересыхания поверхности и неравномерного схватывания клея.

Длина готовых соединений после прессования уменьшается на 0,2–0,5 мм на метр длины из-за упругого возврата массива. Этот эффект учитывается при проектировании размеров деталей. Чтобы компенсировать это сокращение, увеличивают длину заготовки на 1 мм на метр.