Männyn (Pinus Sylvestris) ominaisuuksien vaikutus ruuvin vetolujuuteen

Abstract

Opinnäytetyön tarkoituksena oli tutkia männyn eri ominaisuuksien vaikutusta ruuvin vetolujuuteen. Tutkimuksessa tarkasteltiin 60:tä mäntyaihiota, jotka olivat lopputuotteena asiakkaalle toimitettavia ikkunakomponentin osia. Työ toteutettiin toimeksiantajayrityksen laboratoriossa asiakkaan tarpeiden mukaisesti, jotta saatiin lisätietoa ruuvin vetolujuuteen vaikuttavista tekijöistä.

Tutkimus suoritettiin kvantitatiivisena kokeellisena tutkimuksena. Näytteisiin tehtiin mekaanisia vetotestejä 45 asteen kulmassa, koska toimeksiantajayrityksen asiakkaan tarpeiden mukaisesti tässä kulmassa oleva ruuvi toimii lopullisen tuotteen rakenteessa kannattelevana elementtinä ja sen lujuusominaisuudet ovat keskeisiä turvallisuuden ja toimivuuden kannalta. Varsinaisen testiruuvin lisäksi vertailtiin kahta vaihtoehtoista ruuvityyppiä, jotta saatiin tietoa myös ruuvien rakenteellisten ominaisuuksien vaikutuksista sen vetolujuuteen. Teoriaosuudessa tarkasteltiin puun fysikaalisia ominaisuuksia, jotka olivat tutkimuksen kannalta keskeisiä.

Aineiston analyysissä käytettiin Microsoft Excelin tilastollisia perustoimintoja, joiden avulla kuvat-tiin vetolujuusarvojen jakaumaa, vertailtiin eri ryhmiä ja arvioitiin puun ominaisuuksien ja vetolujuuden välistä yhteyttä.

Tulokset osoittivat, että merkittävimmät ruuvin vetolujuuteen vaikuttavat tekijät liittyivät ensisijaisesti ruuvityyppiin sekä puun ominaisuuksista tiheyteen, vuosirenkaiden kokoon ja syykulmaan. Tutkimuksen perusteella toimeksiantajayritys sai hyödyllistä tietoa tuotteesta sekä pohjaa jatkotutkimuksille ja tuotekehitykselle.

The purpose of this thesis was to examine the effects of various properties of pine on the screws’ pullout strength. The study focused on 60 pine blanks, which in the final product serve as components of window structures. The research was implemented in the commissioning company’s laboratory according to the demands of the commissioner’s needs, to get more additional information on the factors which influenced the screws pull-out strength.

The research was conducted as a quantitative experimental study. Mechanical pull-out tests were performed on the samples at a 45-degree angle. According to the commissioner’s requirements, a screw positioned at this angle functions as a load bearing element in the final product’s structure, and its strength properties are key elements for safety and functionality. In addition to the primary test screw, two alternative screw types were compared to obtain insights into how structural features of the screws affect their pull-out strengths.

For data analysis Microsoft Excel’s statistical functions were used to describe the distribution of the screws’ pull-out strengths to compare groups, and to assess the relationships between wood properties and the screws’ pull-out strengths.

The results indicated that the most significant factors affecting the screws’ pull-out strength were primarily the screw type as well as wood properties such as density, growth ring width and grain angle. Based on the study the commissioning company gained useful information about the product, as well as a basis for further research and product development.