Особенности пиления древесины мягколиственных пород на круглопильных станках

Что купить для распилки старых досок на дрова, опиливания веток, работ в саду? – ответы экспертов

Анализ предложений круглых пил для раскроя древесины мягких лиственных пород показал, что на рынке инструмента почти не представлены пилы, предназначенные для пиления мягколиственной древесины, которые обеспечивают низкие энергозатраты и высокое качество раскроя.

Известно, что сила резания на зубе достигает значения, достаточного для сдвига древесины от дна пропила лишь при углублении резца до 0,8 мм. Чем глубже вдавливается зуб, тем больше работа трения и, следовательно, расход мощности на пиление. Поэтому целесообразно осуществлять распиловку мягколиственной древесины пилами с комбинированными зубьями, у которых небольшие углы резания и высокое качество заточки лезвия.

Пилы с зубьями из твердого сплава в настоящее время почти полностью вытеснили с российского рынка инструмента стальные пилы (хромванадиевые), у которых в несколько раз выше точность изготовления, стойкость, а следовательно, более высокое качество пропила при правильно подобранном режиме пиления древесины основных пиловочных пород.

Рассмотрим основные проблемы качественного раскроя пиловочного сырья из древесины мягколиственных пород. К подобным проблемам следует отнести: низкое качество пиловочного сырья; сложность сортировки пиловочного сырья из-за скрытых дефектов; низкий выход высокосортных (бессучковых) заготовок из пиловочного сырья; повышенную шероховатость поверхности пиломатериалов, получаемых в процессе пиления; низкую производительность основного лесопильного оборудования при пилении древесины этих пород, чем при пилении хвойных пород, из-за невысокой плотности; неумение технического персонала правильно подбирать режимы пиления мягколиственной древесины; неправильный выбор режущего инструмента.

По степени твердости все древесные породы можно разделить на три группы:

• мягкие, торцовая твердость которых 40 МПа и меньше (сосна, ель, кедр, пихта, можжевельник, тополь, липа, осина, ольха, каштан);
• твердые, торцовая твердость 40,1-80 МПа (лиственница, сибирская береза, бук, дуб, вяз, ильм, карагач, платан, рябина, клен, лещина, орех грецкий, хурма, яблоня, ясень);
• очень твердые, торцовая твердость больше 80 МПа (акация белая, береза железная, граб, кизил, самшит, фисташки, тис).

Твердость древесины имеет существенное значение при обработке режущими инструментами: фрезеровании, пилении, лущении, – а также в тех случаях, когда изделия из нее подвергаются истиранию в процессе эксплуатации, например при устройстве полов, лестниц и перил.

Рассмотрим признаки, свойства и область применения древесины некоторых мягколиственных пород: осины, липы, ольхи и тополя.

Осиновая древесина однородна, легко лущится, пропитывается и при горении не дает сильно коптящего пламени. Используется для производства древесноволокнистых плит, целлюлозы, картона, фанеры, спичек, а также погонажа для отделки бань и саун, применяется в лесохимии, строительстве сельскохозяйственных построек (колодцев, погребов, крыш в качестве кровельного гонта и т. д.).

Древесина липы используется в мебельном и фанерном производстве, из нее изготавливают столярно-строительные изделия, чертежные доски, карандаши высоких сортов, музыкальные инструменты, игрушки, резные изделия.

Из древесины ольхи получают шпон – как лущеный (для фанеры), так и строганный (для отделки мебели и др.), столяры активно используют ее для имитации ценных пород древесины, реставрации мебели, изготовления музыкальных инструментов, производства строительного погонажа, отделочных материалов.

Из древесины тополя производят пиломатериалы, строительный погонаж, в южных регионах страны она используется для возведения домов, из нее изготавливают домашнюю утварь и сувениры, а отходы и низкосортная древесина используются в производстве плит и целлюлозы, а также в качестве топлива.

Как выбрать инструмент?

Большинство из нас выбирает инструмент, ориентируясь лишь на цену, и это можно понять. Но при столь узком походе к вопросу возникает риск поскупиться и не получить нужные опции, либо напротив, переплатить за те «навороты», в которых нет необходимости.

Единственно разумный подход — решить, как часто и с какой целью будет использоваться сабельная пила. Как правило, дачнику инструмент нужен для подрезки сучьев в саду, распилке дров и эпизодических столярных работ. Для этого вполне достаточно электроножовки мощностью от 600 до 1000 Вт.

Она обойдется относительно недорого — в 3000–5000 руб. При этом следует иметь в виду, что маломощная сабельная пила требует пауз через каждые 20-30 мин. работы. Иначе ее двигатель будет критически перегреваться, что неизбежно приведет к быстрой поломке.

Казалось бы, зачем ограничивать длительность сеанса, загоняя пользователя в тесные временные рамки? Ответ прост: так производители позволяют нам выбрать инструмент по потребностям. Ведь относительно слабый мотор — это не только строгие временные рамки, но и компактный корпус и малый вес.

Кстати, о разделении пил на профессиональные, полупрофессиональные и любительские стоит поговорить особо. Эти категории очень размыты и разнятся у разных производителей. А многие просто отмахиваются словами «для всех типов работ». Так что обращать пристальное внимание на эту классификацию, пожалуй, не стоит. А вот время непрерывного сеанса работы имеет большое значение. Так что ориентироваться стоит именно на него.

Также следует обратить внимание на максимальную глубину пропила, которую приводят в техническом паспорте инструмента. Эти цифры определяют максимальную толщину заготовки, которую может перепилить инструмент.

Частота хода пилки (количество движений в минуту) составляет в среднем 2500–3000. Чем выше эта цифра, тем «сильнее» инструмент и тем более твердые материалы ему «по зубам».

Особое внимание следует обратить на держатель пилки. Очевидно, что ее замена должна быть простой и быстрой. Желательно, чтобы для этой операции не требовались дополнительные приспособления, ведь отрываться от работы в саду и идти в дом за ключом или отверткой как минимум неудобно.

У наиболее продвинутых моделей сабельных пил полотно можно поставить зубьями вверх. Это может пригодиться в случае, когда приходится пилить снизу вверх

И конечно, на выбор инструмента далеко не в последнюю очередь влияет его эргономичность. Имеет значение удобный хват рукояти, ее толщина, наклон, наличие/отсутствие противоскользящего рельефа. Давать какие-то конкретные рекомендации на этот счет крайне трудно.

Как свалить дерево при помощи ножа

Допустим, у тебя есть нож — это хорошо. Он будет «топором». В качестве «топорища» выступит «биток» — полено чуть длиннее локтя (40 см). Лучше всего из тяжеловатой и упругой березы. Достаточно легкая и хрупкая сосна не подойдет. В общем, лучше лиственное дерево. Кору с нее лучше снять.

Для начала надо зачистить слой коры в том месте, где будем «рубить» дерево. Примерно на уровне груди (чтобы было удобно бить сверху и держать). Такой способ подходит для деревьев диаметром примерно сантиметров 20-30. Можно, конечно, и «срубить» более толстое дерево, но вряд ли овчинка будет стоить выделки.

Теперь приставляем нож к очищенному стволу под углом примерно 45 градусов и начинаем бить по обуху битком, чтобы выбрать щепу. Сделав такие диагональные зарубки по всему кругу, ставим нож под углом 90 градусов и полностью выбираем щепу. Теперь проделываем то же самое немного выше. В результате ствол истончается и дерево можно достаточно легко свалить, толкнув рукой.

Из книги М.Диденко — «Русский стиль выживания«

Как это работает?

По оценке экспертов, объем ежегодно всплывающей древесины на Богучанском водохранилище составит до 1 млн м 3 в год

По словам Владимира Невского, в управлении плавкраном никаких премудростей и хитростей нет. По водоему агрегат перемещается с помощью палубных лебедок, тросы которых закрепляются за береговые опоры (естественные или искусственные). К плавкрану присоединяется так называемый донный трал (подобие тяжелых грабель), который при движении крана сгребает все, что находится на дне водоема.

Когда сопротивление движению плавкрана доходит до предела, он возвращается к тралу и поднимает на его палубу все собранное. Поднятая древесина формируется в пучок. После формирования пучка из 10-15 кряжей к нему крепится понтон. Пучок с закрепленным понтоном сбрасывается в воду и катером буксируется на участок перевалки, где лебедкой-бревнотаской поднимается на береговой склад и расформировывается.

Большой плюс такой технологии еще и в том, что поднятое бревно не отправляется сразу на берег, а находится в воде, будучи привязанным за борт плавкрана. Владимир Александрович говорит, что это помогает избежать так называемой кессонной болезни – растрескивания бревен.

«Поднятое с глубины бревно словно кипит, слышны щелчки. Газы, содержащиеся в древесине, пролежавшей на глубине водоема, где давление выше атмосферного, при быстром подъеме могут разорвать ее, – говорит г-н Невский. – Кроме того, кран в процессе работы качается, прикрепленные к нему бревна находятся в движении и таким образом отмываются от ила и песка».

Доставлять плавкран к месту работ можно по реке буксировкой или на обычном грузовом автомобиле без всяких согласований с ГИБДД, он вписывается в дорожные габариты. А собирается он за три-четыре часа силами трех-четырех человек. Владимир Невский говорит, что у него был опыт совместной работы как с общественными организациями, так и с научными институтами, но ни первые, ни вторые не захотели развивать его дело.

«Было несколько встреч и с потенциальными инвесторами, но их, как правило, интересовал конечный результат, они требовали всю информацию вплоть до разработанного бизнес-плана, в котором учтены все налоговые вычеты, бухгалтерские выкладки, инвестиционные риски… Эта работа требует иных знаний и подходов, нежели труд конструктора», – говорит Владимир Александрович.

Меж тем добыча древесины в какой-то роли поможет экологии.

Дело в том, что топляк, находящийся на дне какое-либо водного объекта негативно влияет как на общую водную систему, так и на его обитателей. Находясь там, он выделяют некоторые вещества, которые вытесняют кислород, из-за чего рыбы могут вымирать. Есть слухи, что заняться топляком уже хотели иностранные фирмы, причем совершенно бесплатно, вроде они помогают нам с экологией, а себе забирают сырье, но наша власти не согласились.

Как раз и отметим, что государство стало бороться с топляком. На Байкале и вовсе планируют создать завод по переработке данного продукта. Из-за невысокого качества древесных продуктов их сразу же подвергают процессу утилизацию, причем довольно-таки интересным способом: берут эту древесину и закапывают под землю и гравий, а потом сеют траву.

Но это, конечно же, лишь минимальный процент того, что делается, в масштабах такого государства как наше – это капля в море. При этом ученные уже несколько лет планируют сделать, чтобы топляк был довольно привлекательным для бизнеса, что должно приводить к автоматическому улучшению экологии и увеличению доходов.

Еще один эксперт, который непосредственно занимается подводной добычей дуба в довольно-таки больших объемах, рассказал нам историю о том, как был реальный толчок в этом направлению. В 1990-х годах была очень много различных коммерсантов, которые хотели заняться этим вопрос, но они планировали сделать это как можно быстрее и при этом не вкладывать серьезных инвестиций, а, так, не полагаясь на профессиональный труд. Но пошло не так гладко, потому что все-таки это не такой уж и простой бизнес.

Сейчас же тоже можно поискать множество различных объявлений по продаже топляка, но при этом это чаще всего разовые акции и при этом нет гарантий, что производитель имеет достаточный объем, а так же заявленное качество.

После распада СССР мизерное число предприятий могли добывать топляк, потом его перерабатывать и выдавать готовый материал. У большинства организаций просто не было таких технологий. Помимо всего этого, при формировании производства почему-то никто не ставит в учет тот факт, что потратить тоже очень много.

Так на заготовку хорошей мореной древесины уходит в 10 раз больше свежедобытого сырья. А это очень много сил на разработку, поиска топляка. Потом множество сил на его переработку и только лишь потом получается готовый продукт, готовый к эксплуатации.

Причем добыть подобное сырье – не так уж и просто. Для начала нужно все разведать, дабы знать, где вообще есть эта древесина. Далее нужно провести исследование на расстояние 200-500 километров, потом нужно еще нанять аквалангистов, дабы обнаружить, что находится на дне.

Потом затонувшие столбы деревьев еще нужно каким-то образом вытащить, да еще и так, что не повредить их. Потом это все нужно расфасовать, перевезти и осуществить правильную обработку. При этом до обработки за ним нужно буквально ухаживать, так как за несколько часов он может просто потерять все свои необходимые свойства.

В конце 70-х годов прошлого века страницы американских изданий облетела история о строителе Джордже Гудвине из Флориды. Его жизнь кардинально изменила случайность: Гудвин, строя себе дом, хотел соорудить в нем «что-то эдакое», и однажды его друг-рыбак вместо рыбы в качестве гостинца принес ему сосновое бревно, пролежавшее в воде несколько десятков лет. Гудвина поразило высокое качество древесины, а еще он понял, что найдутся и другие ценители этого материала.

Джордж вложил $100 тыс. в покупку участка земли вдоль берега реки и занялся «ловлей» бревен, их дальнейшей очисткой, сушкой и продажей. Его бизнес процветает и по сей день, принося по $3 млн в год. Сейчас его компания производит изделия из мореной сосны (паркет, мебель), которые украшают гостиницы, галереи, университеты Америки, а также дома и офисы известных людей, в числе которых музыкант Пол Маккартни и дизайнер Ральф Лорен.

По приблизительным подсчетам российских ученых (точную цифру никто не назовет, так как масштабные разведывательные работы в этом направлении не велись – слишком дорого), на дне водоемов России покоится более 38,6 млн м 3 затонувшей и затопленной древесины.

Однако пока никто из россиян не прославился так, как Гудвин, да и компании, которые профессионально и стабильно занимаются добычей и обработкой топляка (как правило, это древесина, затонувшая во время молевых сплавов) можно пересчитать на пальцах одной руки.

Определяем качество и количество топляка вслепую

Внедрение изобретений кандидата технических наук, доцента Поволжского государственного технологического университета (Республика Марий Эл) Александра Роженцова могло бы значительно облегчить и удешевить работы по поиску топляка. Александр Павлович разработал и запатентовал в Роспатенте два устройства.

Первое помогает обнаружить под водой (при ограниченной видимости и даже при полном ее отсутствии) затонувшую древесину и точно навести на нее грузозахватный механизм. Второе устройство призвано определить твердость затонувшей древесины по плотности структуры: труха – дрова, условно твердая – деловая.

«Оба устройства довольно просты, поэтому и себестоимость у них низкая. Причем, для того чтобы использовать эти устройства, не нужно никакого дополнительного оборудования, – говорит ученый. – Устройства устанавливаются непосредственно на челюсти грузозахватного грейферного механизма».

В свое время Александр Павлович защитил диссертацию «Совершенствование процессов поиска и оценки скоплений затонувшей древесины на лесосплавных водных объектах». Результаты исследований были использованы в производстве на лесопромышленных предприятиях Республики Марий Эл: ОАО «Марийский ЦБК», древкомбинат «Заря»», ГП «Марийский лесопромышленник», ОАО «Козьмодемьянская сплавная контора».

«С помощью изобретенных устройств топляк поднимали два раза. Правда, мореный дуб не нашли, но для меня главное было подтвердить дееспособность устройств, что и было сделано», – говорит Александр Роженцов. По словам Александра Павловича, топляк, поднятый во время первых испытаний, продали населению на дрова, а тот, что подняли во время второго испытания, передали на ОАО «Марийский ЦБК», где его переработали на гофркартон и туалетную бумагу.

«В нашей республике сейчас добыча топляка, по сути, не ведется. Раньше это делали лесопромышленные предприятия, которые занимались сплавом, – рассказывает г-н Роженцов. – Однако в настоящее время почти все крупные лесосплавные предприятия обанкротились. Мелкие частные предприниматели пытаются что-то делать, но им не хватает опыта и специального инструмента».

По мнению Александра Павловича, подъем топляка – актуальное и прибыльное дело. Но чтобы серьезно им заниматься и добиться успехов, нужно четко соблюдать технологию, не пропуская ни одного этапа: вкладывать деньги не только в добычу сырья, но и в проведение разведывательных работ, качественную обработку материала.

По наблюдениям Александра Роженцова, большинство тех, кто занимается добычей затопленной древесины, пытаясь сэкономить, не соблюдают технологическую цепочку. Ученый говорит, что к нему не раз обращались предприимчивые сограждане, желающие купить картосхемы затонувшей древесины в Республике Марий Эл, но никто не приходил с предложением вложить деньги в разведывательные работы.

«С точки зрения бизнеса перспективы у этого дела, конечно, есть. Ведь мореная древесина раз в десять дороже свежесрубленной и, если ее продавать не просто в бревнах или досках, а делать из нее какую-то продукцию (мебель, аксессуары для дома, сувениры), можно неплохо развиться, – считает г-н Роженцов.

– В России немало богатых людей, готовых платить за мебель из мореного дерева, особенно дуба, и этим людям было бы намного выгодней приобретать ее здесь, чем везти из-за морей-океанов. Да и надо учитывать, что в Европе запасы мореной древесины исчерпаны».

Марина ШЕПОТИЛО

Продольный распил бревна

Перед распилом бревна выбирают оптимальный способ, который зависит от размеров нужных пиломатериалов, нужного качества поверхности досок, породы дерева и технических возможностей.

К распилу приступают только после осмотра бревна, после чего его освобождают от коры и сучьев. Если на бревне нет изъянов, то обработка проходит быстрее, а пиломатериал получается более качественным.

В зависимости от ориентации годичных колец пользуются разными видами раскроя бревна:

• Радиальный вид — распил проходит по радиусу годичных колец. Получают пиломатериал высокого качества, который не деформируется.
• Тангенциальный вид — бревно распиливают по касательной к годичным кольцам. Пиломатериал получается невысокой прочности.
• Параллельный вид — распил проходит параллельно волокнам дерева.

Для распиловки по направлению волокон самый простой круговой распил. В первую очередь срезают горбыль. После этого бревно поворачивают на 180 градусов, а затем срезают второй горбыль. Чтобы получать доски, бревно постоянно поворачивают.

Для качественной распиловки брёвен разными способами пользуются общими правилами:

• чтобы бревно не двигалось при обработке, его надёжно закрепляют;
• если распиловку производят бензопилой, то используют цепь для продольной обработки. Чтобы срез был ровным, а пилу не уводило в сторону, цепь должна быть хорошо наточена и не провисать;
• для распиловки вручную стараются выбирать брёвна небольшой длины;
• перед распиловкой бревно размечают под определённый вид распила;
• распиловку бревна на доски начинают со спила горбыля;
• особое внимание уделяют мерам безопасности на всех этапах распиловки бревна.

Распиловку брёвен своими силами выполняют с помощью различных режущих инструментов.

Распил бензопилой бревна на доски с приспособлением

Когда необходимо бензопилой небольшой мощности распилить вдоль бревно, то без специального приспособления и навыков не обойтись. Вот как это описывает ютуб-канал Столярные изделия своими руками.

Основу самодельного приспособления для распила составляет каретка, которая сварена из профильной трубы 25 мм. К каретке приваривают два направляющих патрубка сечением 30 мм. Для фиксации каретки по высоте на каждом патрубке устанавливают по два болта М8.

Подвижная часть приспособления имеет Т‒образную форму. Её изготавливают тоже из профильной трубы 25 мм. В каждой стойке предусмотрены зажимы, которые фиксируют шину бензопилы.

Чтобы цепь бензопилы перемещалась свободно, внутри зажимов приваривают губки из металла толщиной 4 мм размером 40 мм.

Каретка при распиле должна легко перемещаться по направляющим, поэтому снизу по всем углам крепят ролики. Нужны недорогие мебельные ролики из пластика.

Перед установкой на направляющие приспособление собирают.

В качестве направляющей для каретки используют одну секцию алюминиевой лестницы. Каретку устанавливают сверху на лестницу, и благодаря роликам она легко перемещается вдоль направляющих.

Приспособление рассчитано на работу с бензопилой Husqvarna 555, мощностью 3,1 кВт.

Для продольного распила выбирают специальную цепь. Она отличается шагом следования звеньев и углом заточки режущей кромки. Под шаг звеньев подбирают звёздочку на бензопиле.

От размера шины зависит глубина распила бревна. Компания Husqvarna не выпускает шины оптимальной длины 55 см, поэтому приобретают шину Partner, а под неё подбирают цепь с 68 звеньями.

Для работы приспособление монтируют на бензопиле. В первую очередь на шину надевают стойки и закрепляют их. Затем на стойки надевают каретку.

Лестницу крепят на бревне с помощью скоб и дощечек.

После установки бензопилы с приспособлением на лестницу выбирают размер распила и по этому размеру устанавливают высоту каретки на направляющих.

Распил происходит за счёт перемещения вдоль бревна каретки с бензопилой по направляющим.

Видео про то, как распилить бревно на доски бензопилой с приспособлением:

Технические характеристики

Мощность инструмента варьируется от 500 до 1500 Вт. Чем выше цифра, тем он «сильнее», тяжелее и дороже. Большинство сабельных пил потребляет от 0,9 до 1,2 кВт. Это своего рода «золотая середина», оптимальное соотношение цена/мощность.

Что касается питания, его пила может получать от электросети. В этом случае устройство снабжают шнур длиной порядка 4 м, который позволяет работать на некотором расстоянии от розетки. Этот вариант оптимален для дома и мастерской. Для сада же лучше всего подходят аккумуляторные инструменты.

Аккумуляторные модели

Сеанс автономной работы аккумуляторной сабельной пилы составляет обычно около 30 минут. Время зарядки блока питания не превышает одного часа

Конструктивно сабельная пила довольно проста, но производители снабжают ее множеством дополнительных опций. Рассмотрим основные.

Регулятор скорости позволяет подобрать оптимальный режим пиления для каждого материала. Как правило, это просто кнопка, позволяющая «газовать».

Маятниковый ход означает, что кроме возвратно-поступательных движений лезвие делает еще и колебательные. Это увеличивает производительность инструмента и защищает пилку от перегрева. Скорость маятникового хода можно регулировать. Чем тверже материал, тем меньше должен быть шаг маятника.

Блокировка от случайного пуска может уберечь от травм при «несанкционированном» нажатии. Как правило, это дополнительная кнопка, которую нужно нажать одновременно с курком для включения инструмента.

Колебания инструмента, неизбежно возникающие при работе, снижают при помощи эластичных накладок на рукоятке и корпусе. Но в наиболее продвинутых сабельных пилах есть система гашения вибрации в виде динамичного противовеса.

Несмотря на то, что электроножовкой можно работать на весу, иногда нужно надежно прижать его к поверхности. Для этого нужен опорный башмак. У одних моделей он закреплен жестко, у других может менять наклон и поворачиваться вокруг оси.

Электродинамический тормоз почти моментально останавливает режущее полотно сабельной пилы после ее выключения

Предохранительная муфта позволяет избежать обратного удара при заклинивании оснастки.

Защита от перегрузок означает, что прибор автоматически отключится при перегреве.

Функция плавного запуска — это плавный спуск без рывка, который мог бы вырвать инструмент из рук. Данной опцией обычно снабжают мощные профессиональные пилы, чтобы повысить их безопасность.

Топляк – дело тонкое

Александр Дупанов, директор ГОДО «Транс-Центр» (г. Гомель, Беларусь), которая с 1998 года занимается добычей и переработкой натурального мореного дуба в промышленном объеме, был свидетелем настоящего бума в добыче мореного леса. По его словам, в 90-х годах ХХ века немало предпринимателей пытались организовать бизнес в этой сфере, но хотели это сделать быстро, без значительных капиталовложений, без привлечения высокопрофессиональных специалистов. В результате тысячи кубометров ценного материала были бездарно уничтожены.

В Интернете и сейчас можно найти немало предложений о продаже мореного леса, но, по мнению Александра Александровича, в подавляющем большинстве это разовые предложения и, как правило, предприниматели не гарантируют отгрузку материала в заявленном объеме и тем более заявленного качества.

«На постсоветском пространстве есть лишь несколько предприятий, способных обеспечить весь цикл – от добычи топляка и его переработки до выхода готового качественного материала. У ряда компаний попросту нет отработанных технологий, – говорит г-н Дупанов.

– Кроме того, при организации производства они не учитывают, что средства, полученные от реализации сухого мореного леса, не покрывают многолетние затраты на производство качественного материала. Например, чтобы получить 100 м 3 качественного сухого мореного дуба, необходимо найти, добыть и переработать как минимум 1000 м 3 топляковой древесины.

Добыча и обработка мореного леса – сложный и длительный процесс. Вначале нужно провести разведку, составить карты месторасположения затопленной древесины. Для этого специалистам доводится исследовать 300-400 км реки, затем за дело берутся аквалангисты – опускаются на глубину до 30 м для обнаружения точного местонахождения затопленного леса.

Затонувшие стволы нужно поднять на берег (причем так, чтобы их не повредить), аккуратно транспортировать, отсортировать и обработать. Специалисты говорят, что мореный лес – очень капризный материал, он может потерять свои свойства, полежав несколько часов на открытом воздухе.

По словам Владимира Пушкарева, руководителя компании «Самрат», которая занимается добычей и обработкой топляка, для того чтобы на промышленном уровне заниматься мореным лесом, нужно вложить в дело несколько миллионов долларов. «Добыча мореного сырья сопряжена с риском.

Необходимо создать команду единомышленников. И тех, кто надеется быстро разбогатеть на этом деле, ждет разочарование, – говорит он. -Наша компания занимается добычей топляковой древесины не ради извлечения огромной прибыли и обогащения, а потому что нам это дело по душе. Чтоб этим заниматься, нужно быть фанатом».

Физико-механические свойства древесины некоторых мягколиственных пород

В табл. 1 приведены основные физико-механические свойства древесины четырех пород.

Основные характеристики древесины, влияющие на режимы резания: наличие коры на стволе бревна; влажность; плотность; наличие или отсутствие пороков строения древесины (сучков, косослоя, свилеватости, крени и т. п.); пластичность и деформируемость (величина упругого восстановления) древесины.

Наличие на бревне коры и грязи способствует быстрому затуплению и износу зубьев пил, что приводит к частой их заточке. Влажность древесины оказывает серьезное влияние на процесс пиления. Сплавная или свежесрубленная древесина из-за повышенной влажности более пластичная и рыхлая, чем древесина с более низкой влажностью, поэтому для раскроя требуются пилы, конфигурация зубьев которых отличается от конфигурации пил для раскроя древесины влажностью не более 30% (в частности, необходимо, чтобы у зубьев был больше передний угол).

Свойства древесины меняются в зависимости от разных факторов и неодинаковы у разных древесных пород, да и в пределах одной породы разнятся. Свойства древесины меняются в зависимости от возраста, условий и времени произрастания, рубки и т. д. К условиям произрастания относятся качество и состояние почвы, климатические особенности, тип леса, высота над уровнем моря.

Показатели физико-механических свойств древесины в той или иной степени связаны с ее плотностью. Так, по высоте ствола плотность древесины снижается в направлении от комля к вершине, кроме того, на нее оказывают влияние форма ствола и характер развития кроны и другие факторы.

Невысокая плотность мягколиственных пород древесины, а также наличие таких пороков, как косослой, свилеватость, наклон волокон и другие (которые мало влияют на процессы пиления хвойной древесины), при пилении оказывают существенное влияние на производительность оборудования и качество получаемых пиломатериалов.

Мшистость, ворсистость, волнистая поверхность распила, нарушение геометрии получаемых пиломатериалов и прочие особенности весьма характерны для пиления древесины мягколиственных пород. При пилении круглыми пилами с небольшими передними углами зубьев (менее 20ºС) или пилами со значительным износом режущих кромок (затуплением) инструмента волокна древесины в зоне пропила в основном не перерезаются режущими кромками инструмента, а вырываются из тела древесины.

Часть из них обволакивают режущие кромки, способствуя еще большему затуплению режущей кромки инструмента, что ведет к повышению шероховатости поверхности пиломатериалов, снижению устойчивости пил в пропиле и в конечном счете выходу пил из строя, а также к повышению энергозатрат на резание.

Пример качества пиления осиновой древесины при неправильно подобранной скорости подачи и профиля зуба приведен на рис. 1 и 2.

Древесина мягколиственных пород требует повышенного внимания ИТР и грамотного выбора режимов пиления, режущего инструмента и оборудования, своевременного их ремонта и правильного обслуживания.

Основные факторы, влияющие на производительность оборудования, шероховатость получаемой поверхности и мощность пиления при раскрое древесины мягколиственных пород на круглопильном оборудовании: влажность древесины; наличие дефектов строения древесины; угол наклона волокон к плоскости пиления; ширина пропила; величина уширения на сторону (развода) зубьев пилы; параметры переднего и заднего угла зуба; подача на зуб.

В табл. 2 приведены усредненные данные по стойкости некоторых круглых пил при пилении различных материалов. Понятно, что стойкость может значительно колебаться в зависимости от влажности и качества древесины, типа стали пилы, сорта твердого сплава, угловых и прочих параметров зубьев пил, скорости подачи и т. п.

По данным некоторых специалистов, для пиления, например, осины оптимальные значения подачи на зуб должны составлять 0,06-0,1 мм при влажности древесины 15-20%, косослойности в пределах 0-10°, ширине пропила 3,4 мм. Коэффициенты упругости и пластичности, выявленные в результате исследований упруго-пластических свойств древесины мягких лиственных пород, позволили определить оптимальную разность радиусов резания прямых и косозаточенных зубьев пилы, равную 0,2 мм, с углом наклона косой заточки по задней грани до 8° (см. рис. 3).

Пилы с указанными характеристиками пригодны для пиления сухой древесины, например на многопильных станках, причем диаметр пил не должен превышать 350 мм, а скорость подачи должна быть 10-30 м/мин. Но что делать производственникам при пилении древесины мягколиственных пород на многопильных и однопильных бревнопильных станках пилами диаметром до 1000 мм при скорости подачи 50 м/мин. и выше? Ответов на эти вопросы в технической литературе нет.

Понятно, что структура древесины разная в силу описанных выше причин (страна у нас большая), состояние и технические характеристики круглопильного лесопильного оборудования на каждом предприятии тоже разные, поэтому, чтобы определить оптимальные параметры пил, предназначенных для раскроя древесины мягколиственных пород, надо экспериментировать и дорабатывать найденные значения параметров с учетом разных условий на местах. Однако есть общие принципы конструирования режущего инструмента, которые следует обязательно соблюдать:

• пила должна быть снабжена комбинированным набором зубьев – зубья с косой заточкой подрезают волокна, образуя и формируя стенки пропила, а прямые или трапециевидные зубья удаляют основной объем образующихся опилок из пропила; комбинированные пилы должны быть оснащены зубьями с заточкой по задней грани в пределах 10-40°, эти зубья должны чередоваться с прямыми или трапециевидными зубьями;
• передний угол зубьев пилы должен быть не менее 20° (оптимальный угол – 25-34°), а задний угол не должен быть меньше 15°;
• из-за значительной мягкости распиливаемого сырья и упругого восстановления древесины в пропиле следует применять пилы, у зубьев которых увеличенное уширение на сторону (10-20%);
• пилы с большими углами косой заточки целесообразнее применять при раскрое древесины особо мягких пород с высокой влажностью, а пилы с меньшими углами – при раскрое древесины более твердых пород невысокой влажности;
• при пилении особо мягкой древесины иногда целесообразнее применять не твердосплавные, а стальные пилы, так как на их зубьях можно сделать более значительную косую заточку по задней грани и заточить лезвия с радиусом затупления не более 1 мкм. Для справки: на пилах с твердосплавными пластинами можно заточить лезвие с радиусом затупления более 5 мкм. Так как древесина мягколиственных пород более мягкая, чем, например, хвойная, стойкость стальных пил будет выше, чем указано в табл. 2.
• чтобы дополнительно снизить шероховатость поверхности пиломатериалов, целесообразно вместо прямых зубьев на комбинированных пилах применять трапециевидные зубья, а на концах косозаточенных зубьев сделать фаски размером 0,5 мм под углом 45°.

Шероховатость поверхности пиломатериалов, получаемых при пилении обычными плоскими круглыми пилами, должна соответствовать требованиям ГОСТ 7016-2022 и быть равной R = 100-900 мкм, причем низкая шероховатость может быть получена, когда все требования к сырью, оборудованию, режущему инструменту и режимам обработки соблюдены.

Примеры профилей комбинированных зубьев пил для пиления древесины мягколиственных пород приведены на рис. 4 а, б, с.

Хорошее бревно – по цене автомобиля

Аркадий Аракелян в конце 1980-х работал управляющим крупного строительного треста, который вел свои лесозаготовки и в составе которого были лесоперерабатывающие предприятия. Когда в районе Обской губы было обнаружено около 10 млн м 3 топленой древесины (что-то затонуло во время сплава, что-то во время ледохода), то, по словам Аркадия Аракеляна, было несколько попыток извлечь эту древесину со дна губы, но ни одна не увенчалась успехом: затраты были несоизмеримы с полученным результатом.

«Самые качественные бревна, как правило, находятся в самом низу лежащей на дне древесины, и, для того чтобы их достать, нужно сначала убрать весь верхний слой. В основном это труха, но и нижние бревна нужно умудриться достать так, чтоб их не повредить.

Да и вытащить – это еще полдела, сложнее всего добытую древесину довезти до места переработки, – делится своим опытом специалист. – В толще воды она не контактировала с воздухом, а после поднятия на поверхность начинает трескаться. Когда мы первый раз везли на обработку поднятую со дна древесину, то постоянно смачивали ее водой, во второй раз – в специально оборудованном аквариуме. И все равно довезли не все. А ведь ее еще в сыром виде нужно распилить, а потом еще и грамотно высушить».

Аркадий Аракелян подтверждает слова Александра Дупанова: полезный выход получался очень маленький. За хорошее бревно, по словам г-на Аракеляна, в советское время давали несколько тысяч рублей (тогда за такие деньги можно было купить автомобиль). Но даже такая высокая цена на полученный материал не покрывала издержки на его добычу и обработку. Руководство строительного треста, в котором работал Аркадий Аракелян, сочло дело нерентабельным, и работы были прекращены.

Сегодня разброс цен на мореный лес очень широк. Стоимость мореной древесины зависит от многих факторов: породы, ее состояния и качества, условий отгрузки… Например, 1 м 3 мореной березы предлагают по цене от 2 до 15 тыс. руб., 1 м 3 мореной сосны – 3-20 тыс. руб.

«Ожидается, что средняя цена 1 м 3 мореного дуба в цельных стволах в 2022 году составит 3300 евро, а качественного сухого материала – от 6 до 150 тыс. евро, – делится прогнозами Александр Дупанов. – Но для того чтобы реализовать продукт по такой цене, требуется соблюдение многих условий: у него должны быть отличные потребительские качества.

Цена ниже рыночной должна насторожить потенциального покупателя. Это может означать, что продавец либо занимается незаконной добычей сырья, либо оно ему случайно досталось. Причем и в первом и во втором случае велика вероятность того, что материал длительное время соприкасался с воздухом (что губительно для него), а также мог неоднократно осушаться и повторно погружаться в воду (из такого сырья получить качественный сухой материал сложно)».

Цифры и факты про мореную древесину

По данным ЦНИИ Лесосплава, в ходе транспортировки заготовленного сырья по воде тонет до 1% сплавляемого объема. Например, в Волжском бассейне, по предположению ученых, затоплено около 9 млн м 3 древесины, в реке Енисей – 7 млн м 3 , в бассейне Оби и Иртыша – 6,5 млн м 3 .

По предварительной оценке, от 30 до 50% затонувшей древесины – деловая (причем свыше 25% – хвойных пород, а около 5% – дyб, самый ценный материал). Впрочем, по словам специалистов, ценность имеет древесина всех пород, которая не превратилась в труху.

Древесина, которая десятки лет выдерживалась в воде, – уникальное сырье для производства декоративных, строительных материалов, технологической щепы, качественного древесного угля (из одного кубометра топляка получается 200-300 кг угля). В воде происходит минерализация древесины, она становится прочнее, а при правильной обработке приобретает прочность камня. Она не гниет, в ней не заводится жучок, а изделия из такого материала вечны.

Но есть и другая сторона медали. Российские экологи бьют тревогу: покоящийся на дне топляк пагубно влияет на состояние водоема и его обитателей. Он выделяет фенол и меркаптаны, вытесняет кислород и тем самым вызывает заморы рыбы. На форумах в Интернете рассказывают истории о том, как иностранцы (в одном случае речь шла о японцах, в другом о финнах, в третьем о китайцах) хотели взяться за очистку российских рек от топляка и готовы были это сделать бесплатно, правда, при условии что весь «улов» забирают себе, но местные власти не дали «добро» на такие работы.

Справедливости ради нужно сказать, что в последнее время государство начинает принимать меры по очистке рек от топляка. Не так давно на портале «Байкал Инфо» со ссылкой на министра природных ресурсов и экологии региона Олега Кравчука появилось сообщение о том, что на месте Байкальского ЦБК планируют построить завод по переработке топляка.

Транспортная компания «РусГидро» с 2022 года ведет работы по очистке водохранилища Саяно-Шушенской ГЭС от топляка, и его объемы в акватории уменьшились почти на две трети – с 730 до 281 тыс. м 3 . Из-за низкого качества древесины ее сразу же утилизируют, причем весьма оригинальным способом: засыпают слоем земли и гравия, а затем засеивают травой.

Вместе с тем это лишь капля в море в масштабах нашей страны. Ученые и энтузиасты уже не первый год думают, как сделать добычу топляка привлекательной для бизнеса и тем самым очистить водоемы от промышленных отходов (именно таков официальный статус топляка).

Эффективный способ добычи топляка для малых рек

Инженер-механик из Барнаула Владимир Невский не один год посвятил поиску экономически оправданного способа добычи, транспортировки и перевалки затонувшей древесины на малых реках (молевой сплав зачастую выполнялся именно на малых, несудоходных реках). И нашел его!

Владимир Александрович разработал конструкцию малогабаритного плавучего крана – мобильного и компактного агрегата, который может пройти там, где другой технике не под силу. Изобретение г-на Невского неоднократно было опробовано на малых реках Алтайского края.

«Топляком засорены как малые, так и судоходные реки, где для добычи можно применить высокопроизводительные плавкраны. Однако затраты на поиск разбросанных по подводным речным просторам бревен, их добычу, перевозку и перевалку окажутся несоизмеримыми с конечным результатом.

Идея разработки подводных залежей увлекла Владимира Невского еще в 1992 году. Тогда ему удалось собрать группу энтузиастов, которые, вооружившись архивными сведениями о лесосплаве, отправились в плавание по рекам Алтайского края. Они определяли объемы затонувшей древесины, составляли лоцманские карты, на схемы и карты нанесли дороги и населенные пункты.

По мнению Владимира Невского, такие распространенные способы добычи затонувшей древесины молевого сплава на малых реках, как водолазные работы, траление с берега, во-первых, малоэффективны, во-вторых, трудоемки, в-третьих, не всегда возможны в труднодоступной прибрежной местности и, в-четвертых, экономически неоправданны.

«Отечественная промышленность выпускает топлякоподъемные агрегаты ЛС 65 и ЛС 41. Но стоимость этих агрегатов превышает несколько миллионов рублей. Кроме того, из-за больших габаритов их невозможно эксплуатировать на малых реках. А вот работа плавучего крана с минимальными габаритами возможна там, где воробью по колено: на водоемах с шириной фарватера 4,5 м и глубиной 30 см».

По подсчетам Невского, с помощью такого плавкрана в месяц можно добывать 700-900 м 3 топляка. Производительность плавкрана зависит от глубины водоема и степени заиленности бревен. Расход дизтоплива на подъем топляка, транспортировку на расстоянии до 50 км и перевалку на автотранспорт – 1500 кг/мес.

Средняя себестоимость 1 м 3 сырья получается 550-600 руб. (включая подъем, транспортировку, перевалку и погрузку на лесовозную машину), а средняя цена кругляка сегодня – около 3 тыс. руб. «Вот и судите сами, выгодно заниматься этим делом или нет», – говорит Владимир Александрович.

Вместо заключения

• Правильно подбирайте конструкцию пилы для пиления древесины мягколиственных пород, отдавайте предпочтение комбинированным пилам.
• Наличие стружколомов в пазухах зубьев и значительного числа мультаксов на корпусе пил при раскрое древесины мягколиственных пород неэффективны.
• Наличие тепловых компенсаторных пазов на теле пил в венцовой зоне обязательно.
• Придерживайтесь оптимальной скорости подачи и подачи на зуб в пределах 0,06-0,3 мм в зависимости от требуемого качества пиленой поверхности, но в любом случае подача на зуб не должна превышать 0,8 мм.
• Величина превышения у зубьев (разница между радиусами зубьев с косой заточкой и прямых – трапециевидных) не должна превышать 0,4 мм.
• Число зубьев на пиле подбирайте по формуле
  Z = 1000*U/ U_z × n,
  где U – скорость подачи, м/мин.; U_z – подача на зуб (рекомендованная), мм; n – частота вращения пильного шпинделя, 1/мин.
  При расчете числа зубьев на комбинированных пилах два косозаточенных зуба удаляют из пропила такой же объем опилок, как один прямой зуб, поэтому на подобных пилах целесообразно число зубьев увеличивать на 30%.
• Для того чтобы поддерживать качество получаемых пиломатериалов на высоком уровне, пилы для раскроя древесины мягколиственных пород нужно точить в 2-3 раза чаще, чем, например, аналогичные пилы, которые используются для раскроя хвойных пиломатериалов тех же объемов.
• Затачивать твердосплавные пилы нужно в основном по передней грани, для беспроблемной многократной перепайки зубьев после их полного износа.
• У зубьев стальных (хромванадиевых) пил, которые используются для раскроя особо мягких, волокнистых пород древесины, кроме косой заточки по задней грани возможна также косая заточка по передней грани в пределах 5-15°.
• Зубья стальных пил следует точить как по передней, так и по задней грани.
• Мороженую древесину мягколиственных пород, особенно свежесрубленную, можно качественно раскраивать пилами, предназначенными для пиления хвойной древесины.

Владимир ПАДЕРИН