Vliv řezání laserovým paprskem na změnu kontaktního úhlu řezaných ploch v porovnání s řezáním pilovým kotoučem

Dominika Berežná

Bachelor's thesis

The effect of laser beam cutting on the changes of contact angle with comparison of the saw blade cutting

Abstract:

Technologie řezání pilovým kotoučem je v průmyslu zpracování dřeva dnes již zažitým standardem. Vzhledem k relativně rychlému pokroku dnešní doby a vývoji veškeré techniky, ani dřevozpracující průmysl nezůstává pozadu. To dokazuje i vývoj řezání laserovým paprskem nejen do kovových nebo plastových materiálů. Své využití laser našel právě i v odvětví zpracování dřeva. Nejen kvůli skvělým výsledkům v ohledu výtěžnosti a rozmanitosti tohoto stroje je již od 60. let stále středem pozornosti při vývoji řezných strojů. Protože však laserový paprsek může mít za následek změnu povrchových vlastností dřeva, byl vytvořen následující výzkum. Cílem výzkumu, a tedy i mé práce, je zkoumání změny kontaktního úhlu řezaných ploch dubového řeziva při řezání laserovým paprskem v porovnání s řezáním pomocí pilového kotouče. Změna kontaktního úhlu bude vyhodnocována při zadané počáteční vlhkosti řeziva. Protože se při běžném obrábění dřeva pilovým kotoučem používá materiál s danou vlhkostí cca 8 %, byl i pro tento výzkum použit materiál pouze s touto vlhkostí. U řezání pomocí laserového paprsku byl v rámci výzkumu využit materiál i s vyšší vlhkostí 30 %. Práce je strukturována do dvou částí. Teoretická část je zaměřena na standardní technologii řezání pilovým kotoučem a laserovou technologii. V praktické části jsou zpracovány samotné výsledky měření kontaktního úhlu pomocí goniometru za předpokladu dvou různých vlhkostí u použití laserové technologie, zaokrouhleno na 8 % a 30 %. U řezu pilovým kotoučem byla použita vlhkost dřeva jen 8 %. Z výsledných tabulkových hodnot, případně i z přiloženého grafu, lze vyčíst stav povrchu dubového řeziva, respektive změnu jeho vlastnosti smáčivosti povrchu tekutinou při změřené hustotě zkoumaného dubového řeziva 690 kg/m3. Vlivem řezání laserového paprsku má dřevěný materiál tendenci stahovat póry, z tohoto důvodu není smáčivost povrchu tak vysoká. Podle hodnot je tedy zřejmé, že kontaktní úhel řezaného materiálu laserovým paprskem bude o dost vyšší, než při řezání pilovým kotoučem. V průměru se zde bavíme o hodnotách 94 – 102° při řezu laserem oproti kontaktnímu úhlu při řezu pilovým kotoučem, který se pohybuje kolem 58°.

Abstract:

Saw blade cutting technology is a standard in the woodworking industry today. Due to the relatively rapid progress of today and the development of all technology, the woodworking industry is not far behind. This is also proven by the development of laser beam cutting not only in metal or plastic materials. The laser has also found its use in the wood processing industry. Not only because of its excellent results in terms of yield and versatility, this machine has been the focus of attention in the development of cutting machines since the 1960s. However, because the laser beam can result in a change in the surface properties of the wood, the following research has been made. The aim of this research, and therefore also my work, is to investigate the change in the contact angle of the cut surfaces of oak lumber during laser beam cutting in comparison with saw blade cutting. The change in contact angle will be evaluated at the specified initial lumber moisture. Because material with a given moisture content of approx. 8 % is used in conventional woodworking with a saw blade, material with this moisture content was also used for this research. For laser beam cutting, the research used material with a higher humidity of 30 %The work is structured into two parts. The theoretical part is focused on standard saw blade cutting technology and laser technology. In the practical part, the results of measuring the contact angle using a goniometer are processed, assuming two different humidities using laser technology, rounded to 8 % and 30 %. For the mentioned reason, only 8 % of the wood was used for the saw blade cut. From the resulting table values, or from the attached graph, it is possible to read the state of the oak lumber surface, or the change of its surface wettability property by liquid at the measured density of the examined oak lumber 690 kg / m3. Due to the cutting of the laser beam, the wood material tends to shrink the pores, for this reason the wettability of the surface is not so high. From the values, it is therefore clear that the contact angle of the material cut by the laser beam will be much higher than when cutting with a saw blade. On average, we are talking about values of 94 - 102 ° when cutting with a laser compared to the contact angle when cutting with a saw blade, which is around 58°.

Keywords

povrchové vlastnosti, laserový paprsek, vlhkost řeziva

Keywords

surface properties, laser beam, moisture of lumber

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 16. 6. 2020

Thesis defence

• Supervisor: Ing. Miroslav Sedlecký, Ph.D.
• Reader: Štěpán Hýsek, Ph.D.

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Forestry and Wood Sciences

Bachelor programme / field:
Wood Technology / Business in the Wood Processing and Furniture Industry