Гнутье древесины технология
Udinart.ru

Строительный портал

Гнутье древесины технология

Справочник | Лесоматериалы | Деревянное строительство

Вы здесь

Технология гнутья столярной древесины

При изготовлении мебели не обойтись без криволинейных деталей. Получить их можно двумя способами — выпиливанием и гнутьем. Технологически, казалось бы, легче выпилить криволинейную деталь, чем отпаривать, гнуть а затем в течении определенного времени выдерживать ее до полной готовности. Но у выпиливания есть ряд негативных последствий.

Первое — существует большая вероятность перерезания волокон при работе с выкружной пилой (именно она применяется при такой технологии). Следствием перерезания волокон будет потеря прочности детали, и, как следствие, всего изделия в целом. Второе — технология выпиливания предполагает больший расход материала, чем технология гнутья. Это очевидно и комментариев не требуется. Третье — все криволинейные поверхности выпиленных деталей имеют торцовые и полуторцовые поверхности срезов. Это существенно влияет на условия дальнейшей их обработки и отделки.

Гнутье позволяет избежать всех этих недостатков. Конечно, гнутье предполагает наличие специального оборудования и приспособлений, а это не всегда возможно. Тем не менее, гнутье возможно и в домашней мастерской. Итак, какова же технология процесса гнутья?

Технологический процесс изготовления гнутых деталей включает в себя гидротермическую обработку, гнутье заготовок и их сушку после гнутья.

Гидротермической обработкой достигается улучшение пластических свойств древесины. Под пластичностью понимают свойства материала изменять свою форму без разрушения под действием внешних сил и сохранять ее после того, как действие сил будет устранено. Наилучшие пластические свойства древесина приобретает при влажности 25 — 30% и температуре в центре заготовки к моменту гнутья примерно 100°С.

Гидротермическую обработку древесины выполняют пропариванием в котлах насыщенным паром низкого давления 0,02 — 0,05 МПа при температуре 102 — 105°С.

Так как продолжительность пропаривания определяется временем достижения заданной температуры в центре пропариваемой заготовки, то время пропаривания увеличивается с увеличением толщины заготовки. Например, для пропаривания заготовки (с начальной влажностью 30% и начальной температурой 25°С) толщиной 25 мм с достижением температуры в центре заготовки 100°С необходим 1 ч., толщиной 35 мм — 1 ч.50 мин.

Рис.1. Шина с упорами для гнутья заготовки: 1 — упоры; 2 — заготовка; 3 — винт; 4 — шина Рис. 2. Гнутопропильные заготовки: А — с продольными пропилами на концах деталей; Б — с пропилами в плитах; В, Г — с пазами в плитах; 1— заготовки; 2 — готовые узлы

При гнутье заготовку кладут на шину с упорами (рис.1), затем в механическом или гидравлическом прессе заготовку вместе с шиной изгибают на заданный контур, в прессах, как правило, изгибают одновременно несколько заготовок. По окончании гнутья концы шин стягивают стяжкой. Согнутые заготовки поступают на сушку вместе с шинами.

Сушат заготовки 6 — 8 ч. Во время сушки стабилизируется форма заготовок. После сушки заготовки освобождают от шаблонов и шин и выдерживают не менее 24 ч. После выдержки отклонение размеров гнутых заготовок от первоначальных обычно составляет ±3 мм. Далее заготовки обрабатывают.

Для гнутых заготовок применяются лущеный шпон, карбамидоформальдегидные смолы КФ-БЖ, КФ-Ж, КФ-МГ, М-70, древесностружечные плиты П-1 и П-2. Толщина заготовки может быть от 4 до 30 мм. Заготовки могут иметь самые разнообразные профили: уголковые, дугообразные, сферические, П-образные, трапециевидные и корытообразные (см. рис.2). Такие заготовки получаются путем одновременного сгиба и склеивания между собой смазанных клеем листов шпона, которые сформированы в пакеты (рис. 3). Такая технология позволяет получить изделия самых разнообразных архитектурных форм. К тому же изготовление гнутоклееных деталей из шпона экономически целесообразно из-за малого расхода лесоматериалов и сравнительно небольших трудозатрат.

Рис. 3. Гнутопропильные заготовки: А — заготовка с пропилами; Б — закладка шпона в пропилы; 1 — закладываемые полоски шпона; 2 — нож Рис. 4. Фиксация на жестком шаблоне с помощью струбцин: 1 — склееные пласти; 2 —жесктий шаблон; 3 — струбцина

Пласты делянок намазывают клеем, закладывают в шаблон и запрессовывают (рис. 4). После выдержки под пресом до полного схватывания клея узел сохраняет приданную ему форму. Гнутоклееные узлы изготовляют из шпона, из пластин лиственных и хвойных пород, из фанеры. В гнутоклееных элементах из шпона направление волокон в слоях шпона может быть как взаимно перпендикулярным, так и одинаковым. Изгиб шпона, при котором волокна древесины остаются прямолинейными, называется изгибом поперек волокон, а при котором волокна изгибаются — изгибом вдоль волокон.

При конструировании гнутоклееных узлов из шпона, несущих при эксплуатации значительные нагрузки (ножки стульев, корпусных изделий), наиболее рациональны конструкции с изгибом вдоль волокон во всех слоях. Жесткость таких узлов значительно выше, чем узлов с взаимно перпендикулярным направлением волокон древесины. Со взаимно перпендикулярным направлением волокон шпона в слоях конструируют гнутоклееные узлы толщиной до 10 мм, не несущие больших нагрузок при эксплуатации (стенки ящиков и т. п.). В этом случае они меньше подвержены формоизменяемости. Наружный слой таких узлов должен иметь долевое направление волокон (изгиб вдоль волокон), так как при изгибе поперек волокон в местах изгиба появляются мелкие долевые трещины, которые исключают хорошую отделку изделия.

Допустимые (радиусы кривизны гнутоклееных элементов из шпона зависят от следующих конструктивных параметров: толщины шпона, количества слоев шпона в пакете, конструкции пакета, угла изгиба заготовки, конструкции пресс-формы.

При изготовлении гнутопрофильных узлов с продольными пропилами необходимо учитывать зависимость толщины изгибаемых элементов от породы древесины и толщины изгибаемой детали.

В таблицах оставшиеся после пропилов элементы названы крайними, остальные — промежуточными. Минимальное расстояние между пропилами, которое можно получить, составляет около 1,5 мм.

С увеличением радиуса изгиба плиты расстояние между пропилами уменьшается (рис. 5). Ширина пропила зависит от радиуса изгиба плиты и количества пропилов. Для получения закругленных узлов, в плите после ее фанерования и шлифования выбирают паз в том месте, где будет изгиб. Паз может быть прямоугольным или типа «ласточкин хвост». Толщина оставшейся фанерной перемычки (дна паза) должна быть равна толщине облицовочной фанеры с припуском 1—1,5 мм. В прямоугольный паз вставляют на клею закругленный брусок, а в паз «ласточкин хвост» — полосу шпона. Затем плиту изгибают и выдерживают в шаблоне до схватывания клея. Для придания углу большей прочности в него с внутренней стороны можно поставить деревянный угольник.

Гнутье древесины технология

§ 16. Гнутье

Понятия о гнутье древесины. Криволинейные детали целесообразно изготовлять гнутьем, а не выпиливанием. Гнутая деталь значительно прочнее выпиленной, на ее изготовление расходуется меньше древесины. Кроме того, на криволинейных поверхностях выпиленных деталей получаются полуторцевые и торцевые поверхности срезов, в связи с чем ухудшаются условия их дальнейшей обработки и отделки.

Процесс изготовления гнутых деталей требует специального оборудования, поэтому гнутье применяют, как правило, при значительных объемах выпуска криволинейных деталей.

При гнутье заготовок происходит растяжение и сжатие волокон древесины. Растягиваемые волокна получают удлинение, а сжимаемые — укорачивание. Обозначим абсолютную величину удлинения и укорачивания наружных волокон через Δl и в произвольном масштабе отложим ее от точек а и b в разные стороны от линии аb (рис. 75).


Рис. 75. Диаграмма растягивающих и сжимающих напряжений волокон древесины в изгибаемой заготовке

Линия се пересечет линию аb в точке О. Волокна, расположенные от точки О к выпуклой стороне при изгибе заготовки, будут растягиваться, а волокна, расположенные к вогнутой стороне, — сжиматься. Причем наибольшее растяжение при изгибе получат наружные волокна, расположенные на выпуклой стороне заготовки lвып, а наибольшее сжатие наружные волокна, находящиеся на вогнутой стороне заготовки lвог.

Волокна, расположенные в зоне, проходящей через точку О, не будут ни растягиваться, ни сжиматься. Их длина будет равна длине заготовки до изгиба l. Эта зона называется нейтральной, и линия, проходящая через точку О, также называется нейтральной.

Полученная на рис. 75 диаграмма отображает растягивающие и сжимающие напряжения волокон в изгибаемой заготовке, когда нейтральная линия проходит через середину толщины заготовки. В этом случае растягивающие и сжимающие напряжения волокон равны.

Однако при свободном изгибе заготовки до излома разрушение древесины всегда происходит от разрыва наружных растянутых волокон, в то время как волокна на вогнутой стороне будут испытывать незначительное сжатие. Это объясняется тем, что максимальное растяжение волокон древесины составляет 1-2%, в то время как волокна могут быть сжаты на 15-20% за счет их уплотнения при изгибе. Поэтому при изгибе нейтральная линия будет смещаться к выпуклой стороне заготовки.

Величина возникающих при изгибе напряжений растяжения и сжатия зависит от толщины заготовки и радиуса изгиба. Чем толще заготовка, тем больше должен быть радиус изгиба. Например, заготовку из букового сухого шпона толщиной 1 мм можно изогнуть радиусом примерно 80-100 мм, в то же время для буковой линейки толщиной 4 мм допускаемый при бездефектном гнутье радиус кривизны равен 320-400 мм. Для повышения способности древесины к гнутью ее подвергают гидротермической обработке, например пропаривают. Гидротермическая обработка делает древесину более пластичной. Однако способность древесины растягиваться после гидротермической обработки изменяется незначительно и практически не превышает 2%. В то же время гидротермическая обработка увеличивает способность древесины к сжатию до 30%.

Возможность гнутья цельных заготовок древесины может быть значительно увеличена, если гнутье выполнять с помощью стальной ленты (шины) толщиной 0,2-2,5 мм, накладываемой на наружную сторону заготовки (рис. 76). Шина 4 снабжена упорами 1, в которые упираются торцы заготовки 2. Натяжение шины регулируется винтом 3. При изгибе заготовки шина ограничивает величину растяжения древесины, и изгиб происходит за счет сжатия волокон на вогнутой стороне. Таким путем искусственно смещают нейтральный слой к выпуклой стороне изгибаемой заготовки.


Рис. 76. Шина с упорами для гнутья заготовки: 1 — упоры, 2 — заготовка, 3 — винт, 4 — шина

Читать еще:  Обработка древесины отработкой масла плюсы и минусы

Чтобы избежать разрыва волокон, шина в начале изгиба должна быть натянута и плотно прилегать к заготовке. Затем в процессе гнутья несколько ослабляют натяжение, чтобы удлинение наружных волокон на выпуклой стороне заготовки не превышало 2%. Если не ослабить натяжение, волокна на выпуклой стороне заготовки не будут растягиваться, что увеличит напряжение сжатия волокон на вогнутой стороне заготовки. Силы сжатия могут оказаться настолько большими, что вызовут образование складок на вогнутой стороне. В гнутарных станках применяют саморегулирующийся упор, поддерживающий натяжение шины в процессе гнутья в нужных пределах.

Бездефектное гнутье возможно при следующих примерных соотношениях h/R, где h — толщина изгибаемой заготовки, R — внутренний радиус изгиба (шаблона):

Данные приведены для древесины без пороков. Сучки, трещины, наклон волокон и другие пороки снижают способность древесины к изгибу.

Технология гнутья. Технологический процесс изготовления гнутых деталей включает в себя гидротермическую обработку, гнутье заготовок и их сушку после гнутья.

Гидротермической обработкой достигается улучшение пластических свойств древесины. Под пластичностью понимают свойства материала изменять свою форму без разрушения под действием внешних сил и сохранять ее после того, как действие сил будет устранено. Наилучшие пластические свойства древесина приобретает при влажности 25-30% и температуре в центре заготовки к моменту гнутья примерно 100°С.

Гидротермическую обработку древесины выполняют пропариванием в специальных камерах или котлах насыщенным паром низкого давления — 0,2-0,5 кгс/см 2 при 102-105°С. Время, необходимое для пропаривания, определяется по диаграммам или таблицам, в которых указывается время, необходимое для пропаривания заготовки в зависимости от ее толщины и температуры в центре заготовки.

Так как продолжительность пропаривания определяется временем достижения заданной температуры в центре пропариваемой заготовки, то время пропаривания увеличивается с увеличением толщины заготовки. Например, для пропаривания заготовки (с начальной влажностью 30% и начальной температурой 25°С) толщиной 25 мм с достижением температуры в центре заготовки 100°С необходим 1 ч, толщиной 35 мм — 1 ч. 50 мин.

Ускоряет процесс пластификации древесины прогрев заготовок в поле токов высокой частоты (ТВЧ). Установка для прогрева заготовок в поле ТВЧ представляет собой камеру нагрева, в которую подаются заготовки. Продолжительность прогрева заготовок в установках ТВЧ значительно сокращается. Так, для прогрева заготовки толщиной 35 мм с начальной влажностью 30% до температуры 100°С требуется всего 8 мин.

Гнутье заготовок производят на незамкнутый контур (задняя ножка стула, подковообразная царга) и замкнутый (круглая царга).

При гнутье на незамкнутый контур заготовку кладут на шину с упорами, затем в механическом или гидравлическом прессе заготовку вместе с шиной изгибают на заданный контур. В прессах, как правило, изгибают одновременно несколько заготовок. По окончании гнутья концы шин стягивают стяжкой. Согнутые заготовки поступают на сушку вместе с шинами.

Схема гнутья заготовок в гнутарных станках на замкнутый контур приведена на рис. 77. Заготовки изгибают вокруг гладкого (рис. 77, а) или зубчатого (рис. 77, б) шаблона. Гнутье выполняют следующим образом. Съемный шаблон 7 или 9 с прикрепленной к нему шиной 3 надевают на вал 1, вращающийся от электродвигателя через редуктор 8. Вторым концом шина закреплена в каретке 5, скользящей по направляющим 4. Каретка имеет саморегулируемый механический или гидравлический упор, поддерживающий натяжение шины в процессе гнутья в нужных пределах.


Рис. 77. Схема гнутья заготовок в гнутарных станках на замкнутый контур: а — в станках с гладким шаблоном, б — в станках с зубчатым шаблоном; 1 — вал, 2 — ролик, 3 — шина, 4 — направляющие каретки, 5 — каретка, 6 — заготовка, 7 — гладкий шаблон, 8 — редуктор, 9 — зубчатый шаблон

После установки заготовки в станок и натяжения шины включают электродвигатель, который поворачивает с угловой скоростью 40-50 рад/с вал 1 с шаблоном, и заготовка с шиной навивается на шаблон. Для предотвращения отщепов и складок во время гнутья заготовку прижимают к шаблону роликом 2 с усилием 40- 50 кгс/см 2 . При таком давлении одновременно происходит некоторое прессование древесины. Величина прессования для древесины хвойных и мягких лиственных пород составляет 20-30%, твердых лиственных пород — 5-10% от начального размера.

Применение в станках зубчатых шаблонов позволяет предотвратить образование складок на вогнутой поверхности заготовки, которое наиболее часто наблюдается у древесины мягких лиственных и хвойных пород. Зубчатые шаблоны изготовляют с шагом зуба 5 мм, высотой зуба 3 мм. Зубья должны быть направлены навстречу движению заготовки. При прохождении заготовки через зубчатый шаблон и валик волокна бруска уплотняются, а слои древесины, примыкающие к шаблону, вдавливаются во впадины насечки. Благодаря этому исключается сдвиг волокон и появление складок.

По окончании гнутья задний конец шины открепляют от каретки и прикрепляют скобой к шаблону. Шаблон с заготовкой и шиной снимают с вала станка и отправляют в сушилку.

Сушат заготовки в сушильных камерах до влажности 6-8%. Во время сушки стабилизируется форма заготовок. Режимы сушки гнутых заготовок не отличаются от режимов сушки негнутых заготовок. После сушки заготовки освобождают от шаблонов и шин и выдерживают в условиях цеха не менее 24 ч.

После выдержки отклонение размеров гнутых заготовок от первоначальных обычно составляет ±3 мм.

Далее заготовки обрабатывают на фрезерных, токарных и шлифовальных станках.

Переходи в Вулкан Платинум, официальный сайт, которого, поможет освоится в многообразии автоматов

Чтобы дерево стало как пластилин — гнутье древесины

Доброго времени суток уважаемые читатели и подписчики Блога Андрея Ноака! Сегодня мы поговорим про гнутье древесины, которое можно сделать даже самому в домашних условиях.

Пропарка древесины является эффективным методом смягчения и пластификации древесины, именно после пропаривания она может подвергаться гнутью и использоваться мастерами для изготовления гнутых изделий.

При изготовлении гнутых изделий каждый специалист использует свои нюансы в технологии, в зависимости от вида текстуры древесины и количества материала.

Сегодня мы рассмотрим особенности гнутья в зависимости от породы и влажности древесины, но сначала узнаем где наиболее востребованы гнутые изделия.

Применение гнутых изделий из древесины:

  1. Жилищное строительство.
  2. Части стульев.
  3. Перила лестниц.
  4. Строительства судов и лодок, к примеру каноэ.
  5. Изготовление музыкальных инструментов, например виолончель.

Как лучше выбрать древесину для гнутья:

  • Древесина должна быть влажной прежде чем начинать процесс пропаривания. Именно сырая древесина обладает повышенной теплопередачей. При этом некоторая древесина уже имеет высокое содержание влаги, в то время как другая древесина нуждается в предварительной пропитке.
  • Лиственные породы отлично подходят для пропаривания и более гибки чем хвойные.
  • Эксперты отмечают что древесина с свилеватостью более подвержена образованию трещин и разрушению от изгиба, чем заготовка из прямых волокон. Поэтому необходим тщательный отбор сырья для гнутья.
  • Стандартно рекомендованной для гнутья является свеже заготовленная древесина, которая имеет высокую начальную влажность и более гибка.

При испытании по критерию прочности на изгиб, специалисты пришли к выводу что лучшим материалом для гнутья является белый дуб и красный дуб, в то время как мягкий клен, тополь оценивались как наименее подходящие материалы для гнутья.

Оборудование для пропаривания древесины:

  1. Паровая камера, где будет находиться заготовка.
  2. Теплогенератор или парогенератор.
  3. Термометр, он же градусник.
  4. Шланги или трубки, которые будут подключать генератор к паровой камере.

Процесс прапаривания и гнутья древесины

Профиль камеры часто выполнен из дерева или из ПВХ труб. Заготовка должна находиться полностью в камере, чтобы пар мог насыщать всю ее длину. Паровая камера должна быть достаточно герметичной и отверстие для выхода пара располагают таким образом чтобы влажный воздух омывал заготовку со всех сторон.

Размеры отверстия для выхода пара подбирают таким образом, чтобы насыщенный воздух выходил под давлением как на видео выше. Дело в том что при недостаточной концентрации пара заготовка не пропарится, при избыточном давлении возможен даже разрыв паровой камеры или срыв шлангов. Иногда для создания необходимого количества пара на выходное отверстие делают легкую крышечку, которая при повышении давления открывается, при низком давлении прикрывается.

В качестве парового котла в домашних условиях можно использовать обычный чайник или кастрюлю с водой на плите. Для более частого процесса гнутья можно купить специальный генератор.

Процесс гнутья древесины необходимо начинать только после достаточного наличия воды в генераторе, так как прерывания процесса насыщения негативно сказывается на качестве и времени всего технологического процесса гнутья древесины.

Специалисты рекомендуют температуру пропаривания держать выше 100 градусов Цельсия, как только вся заготовка прогреется выше 100 градусов, ее можно гнуть. Для измерения температуры насыщенного пара на выходе из камеры устанавливают градусник.

Видео пропаривания и гнутья

Вашему вниманию предоставляется видео о технологическом процессе гнутья древесины:

Удачи и успехов! До новых встреч, с вами был Андрей Ноак!

Гибка древесины при помощи пара.

Главная
Материалы
Технология
Оборудование
Форум

Гибка древесины при помощи пара. Или как изогнуть прочный , несгибаемый дуб по нужной вам форме без особых проблем.

Автор : Gregg Germain ( Грэг Гермэйн ) .
Перевод: С.Б.

Гибкой древесины я занимаюсь вот уже как 13 лет и за это время построил множество пропарочных камер и испытал в действии разные системы генерации пара. То, что вы сейчас читаете, основано на чтении литературы и личном практическом опыте. Даже в основном на опыте. Работал я как правило с дубом и махогани (красным деревом). Немного имел дело с тонким березовым шпоном. Прочие породы не пробовал, поскольку занимаюсь постройкой и ремонтом лодок . Стало быть я не могу автотитетно судить о работе с другими породами типа кедра, сосны, тополя и т.п. А раз я сам этим не занимался, то и судить об этом не могу. Я пишу здесь только о том, что испытал лично, а не просто вычитал в книжке.

После такого вот вступления давайте приступим к делу .

Для начала существует несколько основных правил, которые всегда соблюдаются.

Пропаривая древесину для ее гибки, вы тем самым размягчаете гемицеллюлозу. Целлюлоза же является полимером, который ведет себя подобно смолам — термопластам. (Спасибо Джону МакКензи за два последних предложения).

Для этого вам одновременно необходимы тепло и пар. Я в курсе, что в Азии люди гнут древесину и просто над огнем, но та древесина однозначно довольно влажная — обычно свежесрубленная. Судостроители в древней Скандинавии заготавливали материалы для обшивки своих кораблей и клали их в болото с соленой водой, чтобы те сохраняли свою гибкость до той поры, когда нужно будет пустить их в дело. Нам, однако, не всегда удается достать для этих целей свежезаготовленную древесину и отличных результатов можно добиться и применяя древесину обычной воздушной сушки. Весьма неплохо будет, если за несколько дней до самой операции вы погрузите заготовки в воду, чтобы они набрались влаги — те викинги знали, что делали. Вам нужно тепло и нужна влага.

Главное правило касается времени пропаривания: один час на каждый дюйм толщины древесины.

Как я обнаружил, вместе с вероятностью недопарить заготовку существует и вероятность ее перепарить. Если вы в течение часа парили дюймовую доску и при попытке ее согнуть она треснула — не надо делать вывод, что время было недостаточно. Есть и другие влияющие факторы, объясняющие это, но к ним мы вернемся позднее. Более продолжительное пропаривание такой же заготовки не даст положительного результата. Неплохо в такой ситуации иметь заготовку той же толщины, что и предполагаемой для загиба и которую не жалко. Желательно от одной и той же доски. Пропаривать их надо вместе и спустя предположительно необходимое время достать пробный образец и попытаться изогнуть его по форме. Если он трещит, то дайте основной заготовке попариться еще минут десять. Но никак не больше.

Как правило, лучшим вариантом будет, если вы сможете найти свежесрубленную древесину. Понимаю, что столяры-краснодеравщики при этих словах вздрогнут. Но факт остается фактом — свежая древесина гнется лучше, чем сухая. Я могу взять двухметровую дюймовую доску из белого дуба, зажать один ее конец в верстаке и согнуть по любой необходимой мне кривизне — настолько податлива свежая древесина. Однако, естественно, она не останется в таком состоянии и парить ее все равно придется.

В судостроении основным злом является гниль. Если вас волнует этот вопрос, то примите к сведению, что сам факт пропаривания свежей древесины устраняет ее склонность к гниению. Поэтому можете не беспокоиться — шпангоуты у лодок обычно делаются из свежего гнутого под паром дуба и не загнивают в случае ухода за ней. Также это означает, что таким способом можно изготовить хоть заготовки для Виндзорского кресла. Однако я много работал и с дубом воздушной сушки и результат также был прекрасный.

При отборе древесины для гибки следует избегать одного — косослоя. При попытке изгиба такая заготовка может лопнуть.

Поэтому в отношении влажности древесины правила такие:

  • Свежая древесина лучше всего.
  • Древесина воздушной сушки — второй неплохой вариант.
  • Древесина после сушилки — третий и весьма далекий от первых двух вариант.

Если все что у вас имеется — после сушилки и ничего другого не достать — ну , тогда выбора у вас нет. Я справлялся и с таким. Но все же если удастся достать древесину воздушной сушки , это будет гораздо лучше. Буквально на той неделе я гнул доски из ореха толщиной 20 мм для транца своей яхты. Заготовки сушились на протяжении нескольких лет и их гибка прошла совершенно гладко.

Совершенно никчему, и даже вредно для результата гибки стремиться изготовить абсолютно герметичную камеру. Пар должен покидать ее. Если не обеспечить ток пара через камеру, согнуть заготовку не удастся и результат будет таков, как будто вы парили ее всего пять минут. Мне после всех своих опытов это знакомо.

Камеры могут быть самых разных форм и размеров. Она должна быть достаточно большая, чтобы заготовка как бы находилась в подвешенном состоянии и вокруг всех сторон ее обтекал пар. Неплохой результат получится из сосновых досок сечением порядка 50 х 200. Один из способов обеспечить «подвешивание» заготовки состоит в том, чтобы просверлить сквозные отверстия в боковых стенках камеры и вбить туда круглые деревянные стержни из лиственной древесины. С их помощью заготовка не будет касаться дна и площадь закрытой древесины будет минимальна. Однако и не стоит делать камеру такого размера, чтобы количества генерируемого пара было недостаточно для заполнения ее объема. Камера должна быть такой, чтобы внутри было влажно и пар катился волнами. А значит, размеры камеры должны соответствовать возможностям парогенератора ( ну или наоборот).

Когда мне нужно было согнуть пятиметровую махоганиевую доску сечением порядка 200 х 20 для новой рубки моей яхты, я изготовил камеру из сосновых досок сечением 50 х 300. В качестве парогенератора выступал 20 -литровый металлический бак. Источником энергии являлась пропановая горелка. Вещь совершенно замечательная, поскольку удобна и мобильна. Производительность 45000 BTU (1 BTU

1 кДж). Это алюминиевый баллон на трех лапах и с одной горелкой диаметром 200 мм.

Недавно я обнаружил в каталоге West Marine пропановую горелку производительностью в 160 000 BTU за $50 и приобрел и ее. С ее помощью я могу гнуть шпангоуты хоть для «Constitution».

Когда я говорю «один час пропарки на дюйм толщины», то имею в виду один час СЕРЬЕЗНОГО НЕПРЕРЫВНОГО пропаривания. Поэтому котел должен быть таким, чтобы обеспечивать пар на протяжении необходимого времени. Я пользовался для этих целей новой 20-литровой емкостью для горючего. Класть заготовки в камеру можно только тогда, когда установка вышла на полную мощность и камера полностью заполнена паром. Надо абсолютно гарантировать, что вода не кончится преждевременно. Если такое случится и вам придется доливать воду, лучше бросить это дело. Доливание холодной воды затормозит генерацию пара.

Один из способов максимального использования воды состоит в том, чтобы камера стояла под небольшим наклоном и водяной конденсат внутри стекал обратно в котел. Но при этом необходимо, чтобы штуцер, по которому пар поступает внутрь, был ближе к дальней стенке. Другой способ — сделать сифонную систему, обеспечивающую пополнение его уровня по мере выкипания воды.

Вот как выглядит фото такой системы:

На снимке вы видите деревянную камеру, расположенную слегка под наклоном. Прямо под ней находится котел парогенератора. Они соединены друг с другом посредством шланга от радиатора. Если присмотреться повнимательнее, то можно заметить Г-образную трубу, выходящую у основания котла слева. На фото это плохо видно, но вертикальная ее часть на самом деле полупрозрачна и таким образом мы будем знать об уровне воды внутри котла. Слева от котла видно белое ведро, в котором находится вода для подпитки. Приглядитесь, и заметите коричневую трубку, соединяющую ведро с вертикатьной частью трубы — уровнемера. Поскольку ведро находится на возвышении, соблюдается сифонный эффект: с падением уровня воды в основном котле вода поступает в него из ведра. Его можно время от времени доливать, но делать это крайне осторожно, чтобы она не устремилась быстро в котел и слишком не охладила бы его.

Чтобы свести к минимуму необходимость долива воды в процессе пропаривания, начинать работу лучше с доверху наполненным ведром. Я сам предпочитаю оставлять в котле небольшой воздушный зазор.

У многих камер на торце имеется дверца, через которую можно при необходимости двигать заготовки и вынимать их при необходимости. К примеру, если вы занялись изготовлением гнутых шпангоутов и вам хотелось бы управиться с этим по возможности за день, вы растапливаете котел и (при выходе на полную мощность) кладете внутрь первую заготовку. Спустя 15 минут кладете вторую. Еще спустя 15 — третью и так далее. Когда пришло время первой, вы ее вынимаете и гнете. Я исхожу из того, что эта процедура займет менее 15 минут. Когда она сидит на месте, вторая уже на подходе. и т.д. Это позволяет выполнить огромную работу и избежать перепаривания.

У дверцы есть и другая важная функция. Она даже не должна быть из твердого материала — на моей маленькой камере для этих целей служит просто висящая тряпка. Я говорю «висящая», потому что пар должен исходить наружу с торца (раз необходим поток пара). Нельзя допускать того, что в камере создастся избыточное давление, затрудняющее поступление пара внутрь. А кроме того сама по себе картина деревянного ящика, из которого клубами валит пар, выглядит достаточно круто — прохожие просто столбенеют. Второе назначение дверцы — предотвратить попадание в камеру холодного воздуха снизу заготовок.

Итак, будем считать, что древесина у нас варится ( с приятным запахом) и шаблоны готовы. Постарайтесь все организовать таким образом, чтобы операция по выемке заготовки из камеры и ее гибка прошли быстро и гладко. Важнее всего тут время. У вас на это есть считанные секунды. Как только древесина готова, быстро вынимаете ее и тут же гнете. Насколько быстро это позволяет человеческая ловкость. Если прижим к шаблону требует времени, гните просто руками (если это возможно). Для шпангоутов своей яхты ( которые имеют двойную кривизну ) я вынимал заготовки из камеры, совал один конец в зажим и гнул этот конец а затем и второй просто руками. Старайтесь обеспечить больший загиб, чем это необходимо для шаблона, но не намного. А уже потом крепите ее к шаблону.

Но еще раз повторяю — кривизну древесине необходимо придать немедленно — в течение первых пяти секунд. С каждой секундой остывания древесины она становится менее податливой.

Длина заготовок и кривизна на концах.

Практически невозможно изготовить заготовки точной длины и ожидать, что удастся обеспечить загиб в районе концов. У вас просто не хватит для этого силы. По этой причине, если вам нужна заготовка длиной в метр, а толщина ее при этом более 6 мм, вам лучше отрезать кусок метра в два и гнуть его. Я просто исхожу из предположения, что вас в мастерской нет гидравлического пресса — у меня самого его точно нет. Вырезая заготовку с запасом, помните, что чем она короче, тем труднее будет гнуться.
А ежели она будет с запасом, то у конца реальной детали будет большая кривизна — у дюймовой дубовой доски последние 150 мм получаются абсолютно прямые. В зависимости от требуемого на конце радиуса может оказаться необходимым прибегнуть в таких местах к резьбе по дереву и при выборе материала учитывать требуемую толщину.

После пропаривания заготовки и ее зажима на шаблоне необходимо выждать сутки для полного охлаждения. Когда с заготовки снимаются струбцины, она несколько распрямляется. Степень этого зависит от структуры и типа древесины — заранее сказать сложно. Если заготовка уже имеет некоторый естественный изгиб в нужном направлении, которым можно воспользоваться (я по возможности стараюсь так и делать), степень распрямления будет меньше. Поэтому если вам необходима определенная кривизна окончательного изделия, шаблон должен обладать большей кривизной.

Тут мы имеем дело с чистой черной магией и я лично не могу дать вам каких-либо цифр. Одно я знаю точно: несравнимо проще разогнуть излишне загнутую заготовку, чем догнуть холодную недогнутую (при условии что у вас нет гигантского рычага).

Предостережение. Если вы гнете заготовки для ламинирования, шаблон должен быть точно по форме заготовки в ламинате — у меня редко бывали случаи большого разгиба хорошо гнутой клееной древесины .

Существует бесконечное множество вариантов шаблонов для гибки. И совершенно не имеет значения, какой из них вы выберете, если случайно окажетесь владельцем заводика по производству струбцин — никогда их не бывает слишком много. Если гнется древесина толщиной более 12 мм, шаблон должен обладать значительной механической прочностью — нагрузки он будет испытывать довольно высокие. Как это выглядит, можно посмотреть на фото в начале статьи.
Довольно часто люди при гибке пользуются металлической полосой с наружной стороны загиба. Это помогает равномерно распределить напряжения по длине заготовки и избежать трещин. Особенно это справедливо, если снаружи волокна располагаются под углом к поверхности.

Ну вот пожалуй и все мои соображения на данный момент.

Как делать гнутые деревянные детали

Зачем сгибать древесину

Сгибание древесины – один из самых старых методов, издревле используемых для изготовления каноэ, смычков, саней, бочек и так далее. Как делать гнутые деревянные детали?

В то время, когда для строительства передвижных сооружений, таких как колеса для тележек, карет, была в основном древесина, сгибание материала было определяющим процессом.

Можно сказать, что сгибание древесины весьма простой процесс, при наличии необходимых знаний и навыков

Такие деревянные изделия, как деревянные игрушки, ложки, рамы для картин и т.д., также могут быть сделаны с помощью различных способов сгибания древесины.

Сгибание древесины может быть разным, в зависимости от того, какая преследуется цель- нужна ли форма лодки, арки, бочки…

Выпиливание изогнутой деревянной детали

  • Деревянную изогнутую деталь можно сделать либо выпиливанием фигуры, либо ее сгибанием. Вырезая деревянную деталь, нет необходимости использовать дополнительные типы обработки, специальных приспособлений и знаний, как в случае со сгибанием.
  • К тому же выпиливание изогнутой детали экономит время, выпилить пространственную форму быстрее. Но на этом положительные стороны выпиливания, в сравнении с изгибанием, заканчиваются.
  • Если выпиливать изогнутое изделие, то образуется масса безвозвратно потерянного материала, который становится отходом. Кроме того, поперечные срезы обычного обрезного пиломатериала, попадают в зону радиусов вырезаемой детали. Это значительно ухудшает внешний вид и усложняют шлифование и другие доводки дерева.
  • Изготовленная деталь может разломиться на скругленных участках волокна, которые идут поперек сечения.

Сгибание древесины

Тут противоположный эффект. Торцевые срезы волокон не будут выходить на кромки обрезного пиломатериала. Древесина, после ее обработки и самого изгибания становится только прочнее. Доводить гнутую заготовку можно применяя все стандартные методы.

Есть три основных способа подготовки древесины для последующего сгибания:

  • Провариванием
  • Пропариванием
  • Химической обработкой

Почему под разными воздействиями древесина становится пластичнее

Ни для кого не секрет, что древесина является упругим, жестким, стойким к сжатию материалом. Это обусловлено наличием в древесине, природного полимера- лигнина (похожего на клей), который и придает дереву прочность и постоянную форму. Лигнин соединяет целлюлозные волокна. Лигнин расположен в стенках клеток и межклеточном пространстве древесины.

В различных породах дерева, содержание лигнина варьируется в диапазоне от 20 до 40 процентов.

Под воздействием температуры, воды, химии, «природный клей» размягчается. А после придания деревянной заготовке необходимой формы, лигнин остывает, и возвращает древесине былую упругость и прочность, не изменяя формы, которую придал ей мастер.

Оптимальная температура древесины для изгибания

Для того, чтобы лигнин пришел в нужное состояние и древесина стала более пластичной, необходимо нагревание пиломатериала из цельной древесины до 95-105 градусов по Цельсию. Древесина должна прогреться полностью до необходимой температуры, не только поверхностный слой.

Исходя из этого, следует вывод, что чем толще деталь – тем дольше ее нужно нагревать. Одинаковые по размерам детали любой породы дерева, нагреваются по времени одинаково.

Обратите внимание, что перегрева заготовки допускать не следует. Поскольку «природный клей», как только застынет, станет хрупким и испортит ваше изделие

Важно! свежая древесина (естественной влажности) гнется лучше, чем сухая

Методы обработки для изгибания древесины

Проваривание древесины в воде

Способ проваривая древесины в в воде подойдет в случае, если нужно обработать часть заготовки (луки для стрельбы и т.д). В остальных случаях, проваривание используется редко, поскольку деревянный элемент увлажняется чрезмерно сильно и неравномерно. Перенасыщенные водой клетки и волокна древесины, при сгибании могут рваться. В лучшем случае образуется ворс. Для высыхания и стабилизации формы требуется большое количество времени.

Пропаривание древесины

Для того, чтобы пропарить древесину, нужно изготовить короб из полимерных или металлических труб, цилиндрической формы. Используют, также самодельные деревянные короба прямоугольной формы. Для того, чтобы прогреть древесину паром применяют различные паровые источники, в виде чайников и других приспособлений. Необходимая температура должна быть в диапазоне 95-105 градусов по Цельсию плюс небольшое давление (его обеспечит короб). При помощи пара, древесина прогревается значительно более равномерно, нежели варкой. Причем влажность дерева остается оптимальной на выходе.

Короб для пропаривания древесины

В коробе должно быть отверстие, предназначенное для выхода давления пара. Для того, чтобы конструкция не взорвалась

Отверстие для выхода пара должно располагаться в дне коробки. Кроме того, в коробке должна быть предусмотрена съемная крышка, через которую можно будет вытащить гнутое дерево, после того как оно приобретет нужную форму.

После пропаривания, фиксируют необходимую форму древесины и сушат до достижения влажности в 15%. Далее выдерживают зафиксированную форму 5-7 дней и проводят финишную обработку

Химическая обработка

Химическая обработка древесины для улучшения ее пластичности проводится методом выдерживания в растворах. Существуют готовые химические средства в магазинах. Толстые заготовки следует вынимать из растворов после нескольких часов. И оставлять на некоторое время для более равномерного распределения раствора внутри самой заготовки. Поскольку внешние слои заготовки насыщаются и частично утрачивают способность впитывать.

Некоторые рецепты приготовления растворов для химической обработки древесины, для добавления пластичности

  • 1.Вода, столярный клей, глицерин, спирт в соотношении 3:2:1:1
  • 2.Вода, глицерин, спирт, в соотношении 4:2:1
  • 3.Раствор аммиака 10%, глицерин, спирт, соотношение 3:1:1
  • 4.Заготовка отмачивается в 25% водном растворе аммиака. Чем дольше древесина находится в аммиачном растворе, тем пластичнее она становится

Не забываем, что температура ускоряет химические реакции.

Работая с химическими составляющими, помните о технике безопасности. Защищаем себя фартуком, перчатками, очками и маской, во избежание попадания ядовитых паров в легкие, глаза и на кожу.

Удержание необходимой формы древесины. Фото варианты

Сгибание древесины. Несколько важных советов

  • Изогнутую древесину нужной формы фиксируют в таком положении на время, пока структура древесины не стабилизируется (5-7 дней в среднем, после высыхания до 15%).
  • Важно, что разные породы древесины и гнутся по-разному. Твердые породы древесины хорошо воспринимают сгибание (дуб, бук, вяз и т.д.).
  • Хвойные породы в сгибании практически не используют.
  • Чем тоньше деревянная заготовка, тем легче ее гнуть.
  • Самым лучшим вариантом заготовки для сгибания будет материал, расколотый вдоль волокон.
  • Выбирайте древесину для сгибания тщательно. Она должна быть без дефектов (сучков, смоляных карманов, трещин и так далее)

Независимо от того, каким методом подготавливать древесину к сгибанию, после того как дерево будет вынуто из формы, изгиб слегка расслабится.

Поэтому радиус изгиба должен быть немного меньше нужного, чтобы впоследствии компенсировать этот эффект

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector