Гнутые элементы из дерева. Как согнуть деревянный брус. Как согнуть доску в кустарных условиях: метод расслоения
При гибке древесины нужно учитывать множество моментов: лучше всего для этого дела подходит свежая древесина, пропаривать древесину нужно определенное количество времени, которое зависит от ее толщины.
Процессы изменения свойств древесины для удовлетворения запросов : технология и свойства Древесина – это природный полимерный композиционный материал, который при механическом и химическом воздействии меняет свои свойства. Зная закономерности изменения материала можно создавать их целенаправленно, придавая качества, необходимые потребителю. Это и называется процессом модификации древесины. Он необходим при производстве ДСП, МДФ, ОСБ, ДПК и других древесных материалов, где измельченная древесина, смешанная с полимерным связующим, прессуется с целью получения однородного материала стандартных размеров.
Предлагаемая технология модификации древесины изменяет свойства древесины в массиве, то есть на всю глубину обрабатываемого материала, не прибегая к его измельчению. Это достигается тем, что молекулы модификатора, т. е. вещества, способствующего изменению свойств древесины, по размеру сравнимы с молекулами древесного вещества и менее размеров межклеточных пространств в нем. Поэтому способом диффузионной или принудительной пропитки под давлением модификатор проникает на всю толщину пропитываемого изделия, а затем под воздействием температуры и давления реагирует с природными химикатами, находящимися в древесном веществе.
Таким образом, технология позволяет, не измельчать древесину, не применять дорогостоящие полимерные связующие, и, достигать того же эффекта, которого добивались при производстве МДФ, например, но более дешевым способом. При этом сохраняется со всеми его положительными свойствами, ярче выделяется текстура, можно изменить цвет (ламинация не потребуется). 
Итак, модификатор должен в растворенном состоянии проникать в клеточные , быть химически активным для компонентов, составляющих древесное вещество, и, реагируя с этими компонентами, целенаправленно изменять физические и эксплуатационные свойства материала. Наиболее подходящим для этого веществом является карбамид, ведь и в упомянутых ранее МДФ или ОСБ самые применимые связующие – карбамидные. Карбамид растворим в воде, в том числе и в той, что содержится в связанном состоянии в древесине, а это означает, что, пропитывая древесину водным раствором карбамида, мы, как это не парадоксально «подсушиваем» ее, «забирая» часть древесной влаги на гидрофильный карбамид. Карбамид или мочевина активно реагируют с такими компонентами древесного вещества, как лигнин, гемицеллюлозы, экстрактивные вещества. 
А поскольку реакция поликонденсации происходит в макромолекулах древесного вещества, массив древесины приобретает новые задаваемые производителем полезные качества, сохранив положительные старые. Раствор карбамида не вреден, химически нейтрален, более того – мочевина марки А по ГОСТ 6691-77 применяется как кормовая добавка для скота. Модифицированная карбамидом древесина сертифицирована (ГОСТ 24329-80) и применяется в основном под торговой маркой «Дестам» или «Лигноферум» в производстве подшипниковых вкладышей. В производстве строительных и столярных изделий в настоящее время применяется также термомодифицированная древесина, технология которой подобна предлагаемой за исключением того, что химическая модификация древесного вещества производится в отсутствии карбамида за счет поликонденсации продуктов разложения лигнина, гемицеллюлоз, экстрактивных веществ и ксиланов. 
Из-за термодеструкции частично снижаются физико-механические свойства термомодифицированной древесины. Технологический процесс производства механохимически модифицированной древесины заключается в пропитке исходной древесины любой породы и любой влажности раствором модификатора. Пропитка может быть проведена методом «горяче-холодных ванн» - диффузионная или в автоклаве – принудительная. Затем проводится сушка, при необходимости – с уплотнением (прессованием), и термообработка, фиксирующая новые свойства древесины. Следует отметить, что экономичнее применять малоценные породы, так как их эксплуатационные свойства после модифицирования превосходят свойства дорогих пород
Как правильно и какими способоми гнуть древесину?
В настоящее время производители деревянных изделий предпочитают обойтись без этой операции, а если и применяют гнутые элементы, то из фанеры. Гнуть фанеру проще. Следует заметить, правда, что мебельщики натуральным деревом давно уже перестали баловать покупателя. Вся мебель изготовляется из деревоплиты или ДВП. Изделия из гнутого дерева, будь то стул или что-то другое, без сомнения, прочнее, легче и изящнее.
Выбор древесины
Успех гибки во многом зависит от выбранной породы дерева. Практически любую породу можно согнуть, но наилучшей гибкостью обладают вяз, дуб, бук, . Если для столярных работ нужна тщательно высушенная древесина, то в нашем случае лучше применять свежезаготовленную древесину. Не следует брать старую (по возрасту) древесину. Чем моложе дерево, тем оно гибче. Из нужной породы надо выбрать куски без трещин, без сучков. По крайней мере, сучков не должно быть в месте предполагаемого изгиба. Важно, чтобы древесина была прямослойной, без свилей, косослоев и «винтов». Лучше всего заготовить не пиленые доски и брусья, а цельный кругляк.
Изготовление заготовки
Заготовки для гибки деревянных элементов лучше всего получать не распиливанием, а раскалыванием кругляка. Направление раскола должно быть по хордам окружности, чтобы исключить хрупкую и непригодную для гибки сердцевину. Приготовленные таким образом деревянные бруски и дощечки не будут давать отщепы во время гибки. Будущую деталь размечают так, чтобы направление сгиба совпадало с радиусом кругляка, от которого была отколота заготовка, а наружная сторона сгиба совпадала с наружной частью бывшего кругляка. Колотые заготовки обрабатывают рубанками до нужных размеров с небольшим припуском для окончательной отделки.
Пропаривание заготовки
Чтобы придать заготовке наилучшую пластичность, её необходимо пропарить. Для этого понадобится металлическая емкость определённых размеров. В ней будут «париться» заготовки целиком или только в место изгиба. Предпочтительнее второе, так как заготовку удобнее брать просто руками (без приспособлений), чего не сделаешь, если заготовка вся распаренная.
Если данный вид работ предполагается поставить на поток, то можно изготовить специальную металлическую емкость с герметичной крышкой и двумя отверстиями для размещения изгибаемой части внутри «парилку». Всю эту нехитрую конструкцию надо плотно закрыть, чтобы уменьшить выход пара наружу. Под крышку подложить резиновую прокладку. Наглухо завинчивать нельзя, может произойти раздутие или даже взрыв под давлением пара. Достаточно тяжелая крышка обеспечит герметичность и в то же время сработает предохранительным клапаном при чрезмерном повышении давления.
Время полного пропаривания указать трудно. Оно зависит от породы дерева, сечения заготовок, степени сухости заготовок. Просто время от времени надо вынимать заготовку и пробовать ее на изгиб. Готовность заготовки почувствуется сразу по податливости на изгиб.
Гибка заготовки
Загибать заготовку лучше всего в шаблоне. Согнутая и высушенная в шаблоне заготовка обеспечит необходимую нам конфигурацию детали. Тем более, если вам нужна не одна, а несколько совершенно одинаковых деталей.
При определенном навыке можно поступать так, как делают душ для конской упряжи, - распаренную заготовку сгибают и концы связывают веревкой. В таком виде оставляют до полного высыхания. Сушить гнутые детали надо в проветриваемом, защищенном от солнца месте. Попытка искусственного ускорения сушки путем нагрева может привести к растрескиванию древесины.
Следует заметить, что после снятия детали с шаблона она немного «сдает», т.е. распрямляется. Учитывая это свойство, заготовки надо загибать немного «круче» с тем, чтобы по освобождении получилась нужная форма. Насколько «круче» - дело опыта. Многое зависит от сечения заготовки, породы дерева, степени ее распаренности перед гибкой.
Пресс для гибки древесных материалов
Производитель ORMA, Италия
Назначение
Данное оборудование предназначено для гнутья (гибки) древесных материалов. Перед гнутьем заготовки пропариваются в специализированных камерах. Стабилизация заготовки осуществляется током высокой частоты.
Данное оборудование нашло широкое применение при изготовление стульев, санок, школьной мебели.
Технические характеристики:
Полный комплект для гибки включает в себя
- Пропарочную камеру – резервуар для увлажнения заготовок со сборником конденсата, в комплекте с парогенератором (на каждый автоклав отдельный генератор)
- Пресс предварительной гибки (необходим в зависимости от задач и производительности)
- Пресс гибки и стабилизации (подбирается в зависимости от поставленных задач и производительности), в зависимости от сложности изделия может оснащаться дополнительными боковыми цилиндрами. Возможное общее усилие вирируется от 30 до 120 тон. Удельное давление до 7,5 кг/см2
- Электронный генератор частоты – с возможностью работы на два пресса для гибки и стабилизации
Нормы и прочность конструкции гнутой древесины
Кроме традиционного применения гнутой , сегодня все чаще применяются строительные конструктивные элементы, выполненные данным способом. Использование несущих элементов из гнутой древесины позволяет создавать новые интересные виды архитектурных решений, что в сочетании с оптимальными экономическими показателями таких конструкций объясняет повышенный интерес к ним со стороны практического применения не только в индустриальном, но и в частном жилищном строительстве.
Изготовить криволинейную конструкцию из гнутой древесины можно двумя способами: выпиливая ее из досок, сгибая брус (цельногнутые изделия) или слои древесины с одновременным их склеиванием (гнутоклееные изделия). Процесс гибки древесины основан на ее способности при определенных условиях под действием внешних нагрузок изменять свою форму и сохранять ее в дальнейшем. 
Понятно, что выпилить из доски изделие больших размеров и кривизны практически невозможно, поэтому для того, чтобы в домашних условиях изготовить гнутую доску или балку для строительства красивой или купола, венчающего декоративную башенку дома, следует подготовить все необходимое для гибки древесины. Подобно тому, как оптимизация сайта позволяет увеличить рейтинг интернет-ресурса, так и выбор качественного материала для гибки улучшает ее результат. В качестве заготовок выбирается необрезная доска или брус без сучков, косослой у которых не более 10% от площади поверхности. Лучшими сортами древесины, обладающими повышенной пластичностью, являются граб, клен, бук, дуб, ясень и вяз.
После того, как материал подобран, можно приступать к процессу гнутья, основными этапами которого являются: гидротермическая обработка, гнутье заготовки и сушка изделия. Оптимальными параметрами, при которых гибка проходит максимально качественно, являются влажность древесины в пределах 25-30% и температура в центре заготовки от 80 до 90°С.
Профессиональная раскрутка сайтов, посвященных тонкостям технологии гибки древесины, наверняка вызовет интерес широкой аудитории, поскольку простота этого процесса несопоставима с полученным результатом. Гидротермическая заключается в пропаривании или проваривании заготовки в горячей воде.
Пропаривание технически более сложно, поэтому в домашних условиях проще организовать проваривание древесины в варочном баке подходящего размера. Заготовку, извлеченную из варочного бака, следует немедленно закрепить на шине при помощи струбцин, пока древесина не остыла. Иначе в ее наружных слоях возникнут напряжения, приводящие к трещинам.
Гибкая фанера и ее применение
Гибкая фанера (фанера для гнутья) сейчас пользуется огромным спросом, в связи с тем, что является удобным материалом для изготовления конструкций, в которых необходимо закругление. Использование такой гибочной фанеры эффективно и целесообразно, поскольку она принимает любую необходимую форму. Ее гибкость позволяет воплощать самые смелые фантазии дизайнеров и изготавливать самую модную и современную мебель, будь то шкаф с оригинальным дизайном для вашей гостиной, симпатичные полки для кухни или современная и удобная офисная мебель.
Такая фанера изготавливается из тропических деревьев, в основном из дерева CEIBA, но иногда гибкую фанеру изготавливают и из другой древесины: Парика, Керуинг. Гибкая (гибочная) фанера – это, как правило, 3-слойная плита, которая склеивается в поперечном или продольном исполнении рубашек.
Гибкая фанера, может использоваться для любых типов изгибов, даже при очень малом радиусе. Не нужно нагревать и обрабатывать водой. Самонесущая конструкция гибочной фанеры делает ненужным использование структурных и специальных опор. Уникальные дизайнерские модели, закругленные конструкции и сложные формы с несколькими радиусами, которые невозможно создать из традиционных материа¬лов, изготавливаются легко и быстро. Гибкая фанера выполняет почти все требования к толщине, увеличивая количество слоев материала (например, увеличение толщины до 10мм, 15мм, 16мм, 18мм, 20мм, и.т.д.). Большую толщину листов можно получить, склеив несколько листов более тонкой гибочной фанеры между собой.
Фанера из тропических высокого качества - это сочетание современных технологий и традиционных материалов. Продукт, созданный, чтобы удовлетворить самые изысканные потребности современных производителей мебели и столярных изделий. Гибкая фанера (фанера для гнутья) дешевле предварительно изготовленных форм из древесины. Существенная экономия времени, меньшая трудоемкость и большая рентабельность – вот её преимущества перед любым другим способом изменения формы фанеры.
Кроме гибкой фанеры наша компания предлагает другой уникальный продукт - это Сверхлёгкая фанера. Диапазон использования этой фанеры также достаточно широк: это - производство филёнок дверей, изготовление корпусной мебели, диванов, кресел, полок. Сверхлёгкая фанера - это новый продукт на нашем рынке, она легче берёзы в 1,8 раза. Эта фанера хорошо фанеруется шпоном, отделывается пленками и лаками, а главное - позволяет значительно снизить вес готового изделия!
Технические характеристики
Направление изгиба Поперек волокон: вдоль ширины
Состав Тропическая древесина горячего прессования с клеем термического схватывания
Плотность 300-400 кг/куб.м.
Толщина 5 мм, 8 мм, др.
Размеры 2500/2440 мм x 1220 мм и др. по отд. заказу
Радиус изгиба Для 5 мм толщиной, минимум 7 см для 8 мм толщиной минимум 10 см
Эластичность
Перпендикулярно волокнам: 210 Н/мм2
Параллельно волокнам: 6300 Н/мм2
(Для 5мм панели при 10% влажности)
Храните панели в горизонтальном положении в чистом, затененном, сухом месте.
Наносите клей на панели, зафиксировав необходимую форму. После высыхания клея панель будет сохранять форму. H.P.L. или фанера может быть приклеена как при первоначальной формовке, так и на отдельном, окончательном этапе.
Можно использовать любой клей для древесины.
Необходимо перевозить панели на твердой плоской поверхности. Отдельные панели могут быть скручены, но в таком положении их нельзя хранить долгое время.
Гибка широко применяется в такой отрасли, как судостроение. 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. 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.
Знайте, что 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.
Древесина:
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. Можно взять двухметровую дюймовую доску из белого дуба, зажать один ее конец в верстаке и согнуть по любой необходимой 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. Но и дуб воздушной сушки дает прекрасный результат.
При отборе древесины для гибки следует избегать одного - косослоя. При попытке изгиба такая заготовка может лопнуть.
Поэтому в отношении влажности древесины правила такие:
1.Свежая древесина лучше всего.
2.Древесина воздушной сушки - второй неплохой вариант.
3. - 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. Но все же если удастся достать древесину воздушной сушки, это будет гораздо лучше.
Инструкция
Для изготовления криволинейных деталей из древесины применяют два основных способа: выпиливание по шаблону и гнутьё предварительно распаренной древесины с помощью шаблона на специальном станке. Первый способ ведет к разрезанию волокон и снижению прочности деталей. Гнутьё же обеспечивает высокий процент полезного выхода деталей и значительную прочность. Гнутые детали можно отделывать с высоким качеством и подвергать различной механической обработке (профилировать, формировать шипы, проушины и т.д.).
Способность деревянной доски к гнутью определяется пластичностью древесины и зависит от породы дерева. Бук, береза, дуб, сосна и ель обладают наибольшей пластичностью. Но можно управлять пластическими свойствами заготовки, осуществляя ее гидротермическую обработку.
При температуре 100оС и влажности 30% часть веществ, входящих в состав клеток материала, переходит в состояние геля, при этом стенки клеток и волокна древесины становятся эластичными и мягкими. Такая древесина легко гнется. После высушивания согнутая доска сохраняет приданную ей форму, поскольку коллоидные вещества затвердевают.
Обработка заготовки заключается в проваривании ее в горячей воде либо пропаривании насыщенным паром низкого давления. Пропаривание более распространено, поскольку при такой обработке древесина прогревается равномернее, не происходит чрезмерного увлажнения древесины.
Когда обработанная таким образом доска изгибается на лекале или в специальном зажимном устройстве, в материале возникают внутренние напряжения. Древесина растягивается на выпуклой стороне и сжимается на вогнутой. В срединном нейтральном слое напряжения равны нулю.
Наружный слой под действием растягивающих напряжений получит удлинение, а внутренний станет короче. Величина деформации зависит от толщины доки и радиуса изгиба. Чтобы ограничить удлинение волокон древесины и предотвратить их возможный разрыв, с выпуклой стороны гнутой детали накладывают специальную шину из стали толщиной до 2,5 мм. Заготовку изгибают вместе с шиной. При этом нейтральная линия выходит в сторону растянутых волокон за пределы доски, и изгиб происходит только за счет сжатия.
Изготовляя самые разнообразные столярные изделия, мастеру нередко приходится использовать криволинейные детали. Не всегда получить требуемую форму можно выпиливанием, поскольку здесь имеет значение обеспечение прочности материала и его экономия. В подобных случаях приходится сгибать древесину под различными углами.
Вам понадобится
- - горячая вода;
- - открытый огонь;
- - шаблон;
- - стальная полоса;
- - аммиачная вода.
Инструкция
Используйте для изгибания распаривание или термическую обработку. Если выдержать древесину в течение нескольких часов под действием высокой температуры и влаги, можно добиться изменения пластичности материала и согнуть заготовку под требуемым углом.
Тщательно отберите , которые вы впоследствии будете подвергать изгибанию. Используйте для такой обработки доски, распиленные вдоль . Избегайте дефектные и свилеватые доски, а также те заготовки, которые имеют сучки. Если использовать материалы с поврежденными волокнами, то заготовка может треснуть в месте нахождения дефекта.
В деревообрабатывающем производстве в больших количествах изготовляют криволинейные детали. Изготовление криволинейных деталей производится двумя способами: выпиливанием из досок или плит и гнутьем прямолинейных брусков (цельногнутые детали) или слоев древесины с одновременным склеиванием (гнутоклееные детали).
Технологический процесс гнутья древесины. Технологический процесс гнутья брусков из массивной древесины включает в себя следующие операции: заготовку материала для гнутья, гидротермическую обработку, гнутье и сушку.
Заготовка материала для гнутья. Заготовки для гнутья получают из необрезных досок путем их раскроя на круглопильных станках. К заготовкам для гнутья предъявляются следующие требования.
Косослой не должен превышать 10°. При обычных методах гнутья в заготовках совершенно не допускаются сучки. В заготовках с одновременным прессованием сучки допускаются в больших пределах, что резко увеличивает выход заготовок. Выкраивать заготовки следует с учетом припусков на последующую обработку деталей. При гнутье с одновременным прессованием, кроме припуска на обработку, должен предусматриваться припуск на упрессовку древесины поперек волокон и повышенный припуск по длине заготовки. В целях повышения выхода заготовок для гнутья раскраивать доски рекомендуется после предварительной разметки.
На небольших предприятиях сохранился способ получения заготовок для гнутья путем раскалывания чураков. Колотая заготовка не имеет косослоя, поэтому при изгибании дает меньший процент брака. Однако этот способ весьма трудоемок, так как выполняется вручную и дает на 20-25% ниже выход заготовок из кряжа, чем при его распиловке.
После раскроя (или раскалывания) заготовки для деталей круглого сечения обрабатываются на токарно-копировальных или круглопалочных станках, а заготовки для деталей прямоугольного сечения - на продольно-фрезерных станках. Можно загибать и нестроганые заготовки, но в этом случае доски раскраивают строгальными пилами, дающими чистый и точный пропил.
Гидротермическая обработка. Гидротермическая обработка древесины перед гнутьем производится для того, чтобы повысить пластичность древесины. Оптимальная пластичность древесины достигается при ее нагреве во влажном состоянии. Это объясняется тем, что при нагревании часть веществ, входящих в состав клеток, переходит в коллоидное состояние.
В результате этого повышается способность клеток и всей древесины к деформации. При сушке деформированной (гнутой) древесины коллоидные вещества затвердевают и сохраняют приданную заготовке форму.
Гидротермическая обработка древесины перед гнутьем осуществляется провариванием в горячей воде или пропариванием. Для проваривания применяют деревянные чаны или металлические ванны и баки. Вода в ваннах и чанах нагревается паром.
Температуру воды поддерживают на уровне 90-95°С, не доводя ее до кипения. Продолжительность проваривания зависит от начальной влажности, размеров и породы древесины.
При проваривании сложно получить равномерную температуру и влажность всей заготовки, наружные слои перенасыщаются водой. Поэтому проваривание в горячей воде применяют только в тех случаях, когда пропаривание технически затруднено.
Наиболее широкое применение в производстве получило пропаривание древесины в атмосфере насыщенного пара. Пропаривание позволяет нагревать древесину до нужной температуры (70-80°С), регулировать влажность древесины и получать ее всегда близкой к оптимальной для гнутья, т.е. около 25-30%.
Для пропаривания пользуются насыщенным паром низкого давления (0,02-0,05 МПа), что соответствует температуре 102-105°С. Пропаривание древесины осуществляется в герметически закрывающихся металлических котлах-барабанах или бетонных камерах. Емкость котлов и камер небольшая, рассчитана на закладку брусков в количестве 30-40 шт.
Котлы располагаются у каждого гнутарного станка и соединяются паропроводом между собой в батарею. Бруски в котлы и камеры укладывают на прокладках для того, чтобы обеспечивалось лучшее омывание их паром.
Продолжительность пропаривания зависит от начальной влажности и температуры древесины, размеров брусков и давления пара в котле. Время пропаривания определяется по специальной диаграмме. Например, для заготовок толщиной 40 мм при начальной влажности 30% и давлении пара в пропарочном котле 0,03- 0,05 МПа продолжительность пропаривания составляет 12-13 мин, а для заготовок толщиной 80 мм - 65 мин.
Фанеру в случае гнутья на малые радиусы кривизны также можно подвергать гидротермической обработке. Фанеру, склеенную синтетическими клеями, проваривают, а склеенную казеиновым или альбуминовым клеем, только пропаривают.
Вынутые из пропарочного котла или варочного бака заготовки должны подвергаться гнутью немедленно. Нельзя допускать остывания наружных слоев древесины, которые испытывают наибольшие напряжения при гнутье.
Гнутье древесины и оборудование. Станки для гнутья древесины делятся на два типа: с холодными и горячими формами.
Станки первого типа (рис. 4.13) применяют для гнутья на замкнутый контур. Бруски изгибаются вокруг съемного необогревае-мого вращающегося шаблона 6. Шаблон вместе с шиной 2 надевается на вертикальный вал 8, который приводится во вращательное движение от электродвигателя через редуктор 7.
Свободный конец шины закрепляется в каретке 4, скользящей по направляющим 3. Брусок 5 закладывается между шаблоном 6 и шиной 2 и закрепляется подвижным упором. Затем включается электродвигатель, при этом поворачивается вал 8 с надетым на него шаблоном и изгибается брусок вместе с шиной.
В месте загиба установлен ролик /, плотно прижимающий брусок к шаблону. Задний конец шины закрепляется с помощью скобы на шаблоне. Шаблон с бруском и шиной снимаются со станка и направляются в сушку, а на станок надевают новый шаблон, и операция повторяется.
Рис. 4.13.
7 - прижимный ролик; 2 - шина; 3 - направляющая; 4 - брусок; 5 - заготовка;
б -шаблон; 7 - редуктор; 8 - вал
Рис. 4.14.
7 - крючок; 2 - шаблон; 3 - упор; 4 - шина; 5 - заготовка
Гнутарные станки с горячими формами называются гнутарно-сушильными, они могут быть с двух- и односторонним обогревом. Станки с двухсторонним обогревом представляют собой гидравлический или пневматический пресс с обогреваемыми профильными плитами-шаблонами, между которыми зажимаются изгибаемые бруски. В этих станках бруски выдерживаются в зажатом состянии до полного закрепления формы и сушки заготовок.
В станках с односторонним обогревом (рис. 4.14) заготовки 5 закладываются между горячим шаблоном 2, обогреваемым паром, и шиной 4 и крепятся упором 3. Изогнутые заготовки 5 вместе с шинами закрепляют на шаблоне специальными крючками /. Заготовки остаются в станке до закрепления приданной им формы.
Это достигается высушиванием древесины примерно до 15%-й влажности, на что затрачивается 90-180 мин. Для увеличения производительности гнутарно-сушильных станков заготовки перед гнутьем рекомендуется подсушивать до 20%-й влажности, выдерживать в станке до влажности 12-15%, а окончательную досушку до производственной влажности снятых со станка заготовок производить в сушильных камерах.
Гнутье фанеры осуществляют в шаблонах, состоящих из двух частей: матрицы и пуансона, между которыми закладывают и выгибают фанеру. При этом используются специальные приспособления, винты, пневматические и гидравлические прессы.
Гнутье с одновременным прессованием заключается в том, что древесину изгибают вокруг шаблона, снабженного насечкой, и в процессе гнутья с внешней стороны заготовки прижимают ее к шаблону через шину прессующим роликом.
Происходит прокатка заготовки. Толщина заготовки уменьшается, слои древесины на вогнутой стороне заготовки принимают волнообразную форму от вдавливания насечки шаблона, наружные слои уплотняются. Это способствует повышению сопротивления сжатия вогнутых слоев в древесине и растяжению наружных.
Гнутье с одновременным прессованием значительно улучшает способность древесины к гнутью, позволяет изгибать древесину с крупными сучками, расположенными на наружной стороне заготовки. Оно применяется для гнутья древесины хвойных и мягких лиственных пород.
Сушка заготовок после гнутья. Изогнутые заготовки сушат в сушильных камерах до эксплуатационной влажности, причем заготовки помещают в камеру вместе с шаблонами и охватывающими их шинами. Конструкция сушильных камер подобна тем, которые применяют для сушки пиломатериалов.
Высушенные заготовки выгружают из камер и направляют в остывочное отделение, где выдерживают не менее 48 ч для выравнивания внутренних напряжений. Только после этого заготовки освобождают от шаблонов и шин и направляют в цех механической обработки.
Последовательность и принципы механической обработки гнутых заготовок на станках, т.е. придание им окончательных размеров и чистой поверхности, принципиально не отличаются от обработки прямолинейных заготовок.
Изготовление гнутоклееных деталей. Для получения гнутоклееных деталей гидротермическая обработка древесины перед гнутьем и сушка после гнутья не требуются. Гнутоклееные детали изготовляют из лущеного шпона или фанеры. Технологический процесс получения гнутоклееных деталей состоит из подготовки сырья (шпона, фанеры или тонких планок), нанесения на склеиваемые поверхности клеевого раствора, склеивания заготовок с одновременным гнутьем в пресс-формах или в шаблонах и выдержки деталей после запрессовки для выравнивания влажности и напряжений.
Склеивание производится либо в блоках, либо отдельными деталями. Прессование ведут в гидравлических прессах с пресс-формами или шаблонами. Используют один из трех видов нагрева прессуемого пакета: электроконтактный, паровой или токами высокой частоты (ТВЧ). Наиболее прогрессивен нагрев ТВЧ. При этом способе требуется меньшее время прессования и более равномерно распределяется температура по сечению пакета.
В качестве связующего при изготовлении гнутоклееных деталей используются клеи на основе карбамидных смол большой концентрации и повышенной скорости отверждения. Расход таких клеев на 1 м 2 намазываемой поверхности составляет 110-120 г.
Природа не любит прямые линии и нужно потратить немало времени и усилий, чтобы сделать деревянные изделия прямыми. Однако гибка древесины - это также довольно трудоемкий процесс. Гнутые деревянные элементы часто используются в скандинавской мебели в виде красивых, легких и прочных изделий с единством структуры и формы. В этой статье мы рассмотрим несколько способов гибки древесины: простое силовое сгибание, сгибание с использованием пропилов, сгибание на пару и сгибание слоями.
Это самый простой метод, который состоит в ручном сгибании древесины и прикрепление ее к форме для фиксации изгиба. Чем меньше толщина древесины - тем легче ее гнуть. Из этого следует, чем больше изгиб, тем тоньше должна быть древесина. Шпон может приобретать практически любые изгибы, в то время как дубовую заготовку толщиной 2 см практически невозможно согнуть. Также следует учитывать, что разные породы древесины имеют разную степень гибкости. Так соотношение толщины заготовки и минимального радиуса изгиба по некоторым породам будет составлять: бук - 1/2,5; дуб - 1/4; береза - 1/5,7; ольха - 1/8; ель - 1/10; сосна - 1/11. То есть при толщине буковой заготовки в 10 мм, минимальный радиус изгиба будет составлять 25 мм.
Как правило, заготовка фиксируется с помощью клея, поскольку использование гвоздей или шурупов в местах изгиба может привести к образованию трещин и разломов. Есть негласное правило - то, что можно зафиксировать вручную, можно также зафиксировать с помощью клея. При склеивании для уменьшения зазоров нужно двигаться от центра к краям, или от одного края к другому.
Этот метод гибки древесины наименее прочный, поскольку древесина пропиливается почти по всей толщине и в ней остается совсем немного прочности. Поэтому этот способ гибки древесины используется только там, где нет большой нагрузки, например закругленные уголки и т.п.
Основным материалом для изготовления гнуто-пропиленных деталей является фанера. Для достижения наилучших результатов пропилы лучше производить на круглопильном станке с использованием ограничительного стопора. Пропилы нужно делать поперек волокон на расстоянии около 5-10 мм. друг от друга. Глубина пропила должна быть около 1/5 толщины заготовки.
Чтобы зафиксировать изгиб, можно использовать клей или древесный порозаполнитель. Склеивая и фиксируя две изогнутые рейки пропилами внутрь, можно создавать интересные элементы в некоторых конструкциях, хотя и с ограниченной прочностью.
По своим физическим свойствам такая древесина близка к древесине гнутой гидротермическим способом, а по некоторым показателям динамических нагрузок, она обладает даже лучшими механическими свойствами, нежели цельный древесный массив.
Первым шагом является подготовка ламелей. Толщина ламелей во многом определяется величиной изгиба. Чем больше изгиб, тем тоньше должны быть ламели и наоборот. Как правило, толщина ламелей не должна превышать 3,2мм.
Затем нарезанные слои древесины намазывают клеем и сжимают в шаблоне с помощью захватов. Для соединения ламелей нельзя использовать обычный столярный клей. Для этих целей лучше всего подходит клеи на основе карбамидоформальдегидных или эпоксидных смол.
Прежде чем вынуть деталь из шаблона, клей должен схватиться в течение суток. Нужно также учитывать, что после разжатия формы заготовка может немного распрямиться. Минимизировать этот эффект можно путем уменьшения толщины ламелей или создания формы с небольшим перегибом.
Гидротермическая гибка древесины дает наиболее качественный результат, однако требует больших трудозатрат и технического оснащения.
Пред началом процесса гибки следует уделить должное внимание выбору древесины. Практически любую породу древесины можно согнуть, но наилучшей гибкостью обладают твердые породы, такие как дуб, бук, вяз, береза, вишня, клен, орех, ясень. Не рекомендуется использовать хвойные и мягкие породы, такие как ель, сосна, кедр, ольха. Также важно, чтобы древесина была без трещин и сучков в месте предполагаемого изгиба.
Каждая клетка волокон древесины покрыта лигнином - клееподобным химическим веществом, которое при обычной температуре прочно связывает волокна. Передающееся паром тепло размягчает лигнин, позволяя волокнам сжиматься и растягиваться. Охлаждаясь, лигнин затвердевает и снова прочно связывает волокна вместе.
Лучше всего для гибки подходит свежесрубленная древесина. Оптимальным вариантом также является древесина атмосферной сушки, так как при камерной сушке лигнин заметно упрочняется, затрудняя изгиб. Перед пропаркой древесину камерной сушки можно замочить на ночь в воде. Для обработки древесины атмосферной сушки и предварительно замоченной древесины камерной сушки требуется одинаковое время.
Наилучшие пластические свойства древесина приобретает при влажности 25-30% и при температуре около 100°С. Время пропаривания зависит от толщины древесина. Так, например, для пропаривания заготовки с начальной влажностью 30% и толщиной 25 мм с достижением температуры в центре заготовки до 100°С необходим 1 час, а толщиной 35 мм - около 2 часов.
Перед изъятием заготовки проверьте, чтобы все инструменты были под рукой, так как древесина остывает и затвердевает очень быстро. Обязательно наденьте плотные перчатки, чтобы не обжечься паром. Извлеките деталь и сразу зафиксируйте ее захватами.
Изъятие изделия из формы обычно сопровождается небольшим разгибом. Поэтому форма должна иметь изгиб немного больше, нежели требуется, чтобы сохранить искомую кривизну изделия. Чтобы минимизировать разгиб, оставьте деталь закрепленной в форме, по крайней мере, на несколько дней.
Если возникла необходимость в изготовлении изогнутого деревянного элемента, то на первый взгляд может показаться, что проще выпилить нужный элемент в изогнутом виде, но в таком случае волокна древесного материала будут перерезаны, ослабляя, таким образом, прочность детали, а как следствие, и всего изделия. Кроме того, при выпиливании получается большой перерасход материала, что нельзя сказать о способе, когда деревянную заготовку попросту изгибают.
Древесина - это волокна целлюлозы, связанные между собой химическим веществом, называемым лигнин. От расположения волокон зависит гибкость дерева.
Обратите внимание! Только хорошо просушенное дерево будет надежным и долговечным исходным материалом для производства различных изделий. Однако изменение формы сухой деревянной заготовки процесс сложный, ведь сухое дерево может сломаться, что очень нежелательно.
Изучив технологию, как согнуть дерево, а также основные физические свойства древесины, которые позволяют изменять ее форму и впоследствии ее сохранить, вполне реально заняться изгибанием древесины в домашних условиях.
Некоторые особенности работы с деревом
Гнутье древесины сопровождается ее деформацией, а также сжатием внутренних слоев и растяжением внешних. Бывает так, что силы растяжения приводят к разрыву внешних волокон. Предупредить это можно при проведении предварительной гидротермической обработки.
Итак, согнуть можно заготовки бруса, сделанного из массива и клееной древесины. Кроме того, для гнутья применяют строганный и лущеный шпон. Самыми пластичными являются лиственные породы. В их числе бук, ясень, береза, граб, клен, дуб, тополь, липа и ольха. Гнутые клееные заготовки лучше всего делать из шпона березы. Стоит отметить, что в общем объеме гнуто-клееных заготовок березовый шпон занимает примерно 60%.
При пропаривании заготовки способность к сжатию значительно увеличивается, а именно на треть, в то время как способность к растяжению повышается всего на несколько процентов. А, значит, думать о том, можно ли гнуть дерево толще 2 см, не стоит априори.
Нагрев в паровой коробке
Вначале следует подготовить паровую коробку. Она может быть собственноручно сделанной. Ее главная задача - держать дерево, которое необходимо согнуть. В ней должно быть отверстие, предназначенное для выхода давления пара. В противном случае она взорвется.
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. Чтобы удержать деревянную гнутую деталь в нужной форме, следует использовать зажимы. Их можно сделать самостоятельно из дерева или купить в специализированном магазине.
Из дерева следует сделать круглые обрезки - несколько штук. В них просверливаются смещенные от центра отверстия. После этого необходимо просунуть болты через них, а затем просверлить еще одно отверстие через стороны, чтобы задвинуть их намертво. Такие нехитрые поделки могут стать отменными зажимами.
Теперь настало время пропарить дерево, для этого следует позаботиться об источнике тепла и закрыть заготовку из дерева в паровой коробке. На каждые 2,5 см толщины заготовки пропаривать изделие нужно около часа. По истечении времени, дерево нужно вынуть из коробки и придать ему необходимую форму. Процесс должен выполняться очень быстро. Сгибается заготовка аккуратно и мягко.
Обратите внимание! Одни виды древесины гнутся легче других за счет разной эластичности. Разные способы требуют приложения силы разной величины.
Как только желаемый результат достигнут, гнутое дерево нужно зафиксировать в таком положении. Можно закреплять дерево при его формировании. Благодаря этому легче контролировать процесс.
При помощи химической пропитки
Чтобы разрушить связи лигнина между волокнами можно воздействовать на дерево химическими веществами, причем осуществить это вполне реально в домашних условиях. Идеально для этого подходит аммиак. Заготовка отмачивается в 25% водном растворе аммиака. После чего она становится весьма послушной и эластичной, что позволяет согнуть, скрутить ее и выдавить в ней под прессом рельефные формы.
Обратите внимание! Аммиак опасен! Поэтому при работе с ним следует соблюдать все правила техники безопасности. Вымачивание заготовки следует проводить в глухо закрывающейся емкости, находящейся в помещении, которое хорошо проветривается.
Водный раствор аммиакаВодный раствор аммиака
Чем дольше древесина находится в аммиачном растворе, тем пластичнее она становится. После отмачивания заготовки и придания ей формы, нужно оставить ее в таком изогнутом виде. Это нужно для фиксации формы, ну и для того, чтобы аммиак испарился. Опять же оставлять гнутое дерево следует в проветриваемом помещении. Интересно, что после испарения аммиака, волокна древесины обретут былую прочность, а это позволит заготовке удерживать свою форму!
Вначале нужно сделать заготовку дерева, которая будет подвергаться изгибу. Доски должны быть чуть длиннее, чем длина готовой детали. Это объясняется тем, что изгиб укоротит ламели. Прежде чем начать резку, следует нарисовать карандашом диагональную прямую. Сделать это нужно поперек нижней стороны доски. Это позволит сохранить последовательность ламелей после их перемещения.
Доски отрезаются прямослойным краем, ни в коем случае не лицевой стороной. Так, их можно будет сложить вместе с наименьшим изменением. В форму наносится пробковый слой. Это поможет избежать неровностей в форме пилы, что позволит сделать более четкий изгиб. Кроме того, пробка удержит расслоение в форме. Теперь наносится клей на верхнюю сторону одной из деревянных ламелей.
Клей наносится на ламели валиком. Лучше всего использовать карбамидоформальдегидный клей, состоящий из 2 частей. Он обладает высоким уровнем сцепления, но долго сохнет. Можно также использовать эпоксидную смолу, но такой состав стоит очень дорого, и позволить его себе может не каждый. Стандартный клей для дерева в этом случае нельзя применять. Он быстро сохнет, но является очень мягким, что в данной ситуации никак не приветствуется.
Доски скрепляются после склеиванияДоски скрепляются после склеивания
Заготовку из гнутого дерева следует как можно быстрее поместить в форму. Так, на промазанную клеем ламель укладывается еще одна. Процесс повторяется, пока гнутая заготовка не приобретет нужную толщину. Доски скрепляются вместе. После того как клей полностью высохнет, следует укоротить ее до нужной длины.
Пропил, как метод
Подготовленный деревянный отрезок нужно пропилить. Пропилы делаются на 2/3 от толщины заготовки. Они должны находиться с внутренней стороны изгиба. Следует быть предельно внимательным, ведь грубые пропилы могут сломать дерево.
Обратите внимание! Ключ к успеху при резке пропилов заключается в том, чтобы расстояние между надрезами было максимально ровным. В идеале 1,25 см.
Дефекты можно скрыть шпономДефекты можно скрыть шпоном
Надрезы делаются поперек узора дерева. Далее следует сжать края заготовки так, чтобы соединить получившиеся зазоры вместе. Такую форму и приобретет изгиб по окончании работы. Затем изгиб исправляют. Чаще всего внешнюю сторону обрабатывают шпоном, в некоторых случаях ламинатом. Это действие позволяет исправить изгиб и скрыть любые допущенные в процессе производства дефекты. Пробелы между согнутым деревом скрываются элементарно – для этого смешивается клей и опилки, а после этой смесью заполняются пробелы.
Надрезы делаются поперек узора дереваНадрезы делаются поперек узора дерева
В независимости от метода сгиба, после того как дерево будет вынуто из формы, изгиб слегка расслабится. Ввиду этого его нужно сделать чуть больше, чтобы впоследствии компенсировать этот эффект. Метод пропиливания можно применить при сгибе части коробки или металлического уголка.
Итак, применяя такие простые рекомендации можно без особенных трудозатрат своими руками согнуть дерево.
