Как согнуть деревянную рейку – Как согнуть деревянную рейку в домашних условиях. Гнутье древесины холодным способом. Как согнуть доску в кустарных условиях с помощью химической пропитки

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

Вам будет интересно

Как согнуть дерево — придаем форму дереву

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.

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%.

Изгиб

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

Паровая коробка

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.

Придаем форму

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.

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 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!

Способ расслоения

Расслоение

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 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

Пропилы

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.

Ключ к успеху при резке пропилов заключается в том, чтобы расстояние между надрезами было максимально ровным. В идеале 1,25 см.

Дефекты 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 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.

Изгиб древесины с пропариванием в домашней мастерской

Трудно изготавливать криволинейные мебельные конструкции рам, а изгибы большой крутизны, вырезанные из прямолинейных секций древесины, потребуют сложных технологических приемов, чтобы избежать слабости короткого волокна и больших, экономически невыгодных отходов. Однако с помощью приемов сухого или влажного сгибания можно вполне экономично получать сложные криволинейные формы, а поскольку при этом волокна будут идти вдоль изгиба, а не поперек него, законченное изделие будет более прочным. Сухое гнутье предусматривает предварительное разделение древесины на тонкие секции, но более толстые детали можно изгибать с помощью вымачивания или обработки паром.

Гнутые стулья для кафе и кресла-качалки Майкла Тонети классический пример гнутой мебели, изготовленной с помощью пропаривания, а в тридцатых годах XX века мебель из клееных слоистых материалов стала элементом высокой моды, после изобретения промышленных способов производства различных сортов фанеры. Как гнуть с помощью пара, так и использование послойного изгиба может быть осуществлено в домашней мастерской, и оба способа продолжают применяться в промышленности для производства мебели под старину, а также искусными мастерами-дизайнерами.

Пропаренная древесина может гнуться со сравнительно большой крутизной изгиба. Пар размягчает древесные волокна в достаточной мере для того, чтобы согнуть их и прижить к шаблону требуемой формы. Может потребоваться значительное усилие для сгибания, но это вполне достижимо и в домашней мастерской при использовании базового оборудования. Потребуется изготовить шаблон, прижимной хомут и паровую камеру. Сгибание древесины нельзя отнести к точным процедурам. Существует множество вариантов, и зачастую метод проб и ошибок является единственно возможным способам получения требуемого результата.

Изгибание древесины

Тонкие деревянные заготовки не требуют предварительной подготовки. Минимальный радиус, на который можно ее согнуть, будет зависеть от толщины и естественных свойств породы дерева. Тонкая древесина при отсутствии ограничителей деформации (и виде, например, шаблона) при свободном сгибании примет форму кольца, если свести вместе концы заготовки. Для получения большей крутизны изгиба древесину требуется пропарить и «выдержать» зафиксированной на шаблоне, чтобы она, приняв нужную форму, стабилизировалась в этом положении благодаря внутренней остаточной деформации. Когда сгибается толстая древесина, необходимо ограничить растяжение внешних слоев, чтобы предотвратить их отщепление или разрушение. Описанный здесь метод предназначен для гнутья сравнительно толстых деревянных заготовок.

Подготовка древесины

Для сгибания выбирайте прямослойную древесину без сучков и трещин. Любой дефект или недостаток потенциально является слабым местом, поэтому возможны определенные неудачи. Существуют десятки сортов древесины, которые успешно гнутся с помощью пара, и многие из них это твердые породы. В таблице ниже можно найти короткий перечень пригодных видов материала для гнутья. Можно гнуть и хорошо просушенную древесину, но свежесрезанная древесина поддается такой обработке легче. Древесина атмосферной выдержки гнется лучше, чем древесина камерной или печной сушки. Если древесина слишком сухая и плохо поддается обработке, можно вымочить ее в течение нескольких часов перед пропариванием.

В зависимости от вида заготовки можно заранее обрезать ее по размеру или сделать это пилой, стругом или скобелем после изгибания. Последний метод часто используется при производстве гнутой мебели тина виндзорских стульев и кресел. Древесина с ровной и гладкой отделкой поверхности менее подвержена расслаиванию и сделает окончательную отделку всего изделия легче. Сырая древесина дает усадку больше, чем выдержанная, а при обработке на токарном станке до изгиба имеет тенденцию принимать при высыхании овальную форму в сечении. Вне зависимости от формы и размеров делайте длину заготовки больше длины готового изделия приблизительно на 100 мм. Тогда в случае расслаивания или раскалывания концов после изгибания можно будет обрезать поврежденные участки.

Для расчета длины сделайте чертеж формы изгиба в масштабе 1:1. Измерьте внешнюю сторону изогнутой детали, чтобы получить правильное значение ее длины. Эго позволит излишне не растягивать внешние волокна, что могло бы привести к растрескиванию под воздействием внутренних напряжений. Размягченные внутренние волокна смогут сжаться в достаточной степени, чтобы принять форму меньшего внутреннего изгиба.

Изготовление прижимного хомута

Ключевым моментом в изготовлении крутого изгиба является использование гибкого прижимного хомута. Сделайте хомут из мягкой стали толщиной 2 мм и шириной по меньшей мере не уже изгибаемой заготовки. Это подойдет практически для любых работ, которыми вам, возможно, придется заняться. Чтобы избежать возможного загрязнения поверхности детали в результате реакций взаимодействия химических элементов древесины, металла и окружающей среды, хомут сделайте из нержавеющей стали или стали с гальванопокрытием либо используйте полиэтиленовую прокладку.

Установите на хомуте концевые ограничители или упоры, чтобы фиксировать торцы заготовки, не давая тем самым растягиваться и расслаиваться волокнам на внешней стороне изогнутой детали. Эти ограничители должны быть достаточно прочными, чтобы выдерживать значительное давление на них, и иметь достаточные размеры, чтобы торец заготовки мог упираться в ограничитель всей своей поверхностью. Можно изготовить их из толстого металлического уголка или из твердой древесины, что обычно проще сделать.

Чтобы оснастить хомут надежными концевыми упорами, установите на концах металлической ленты деревянные бруски длиной примерно 225 мм. По осевым линиям каждого блока просверлите два отверстия диаметром 9 мм на расстоянии около 150 мм друг от друга. Разметьте и просверлите полосу хомута под болты крепежа концевых упоров. Расстояние между упорами должно быть равным длине заготовки, включая припуск. Чтобы хомут обладал удобным для работы действием рычага, прикрепите к концам полосы достаточно мощные деревянные бруски на тыльной ее стороне с помощью длинных болтов крепления упоров.

Изготовление шаблона

Пропаренная древесина гнется по шаблону, который определяет форму изгиба и дает опору для волокон внутренней части изогнутой заготовки. Шаблон должен обладать большой прочностью, и иметь ширину, равную по крайней мере ширине сгибаемой детали. Он должен обеспечивать определенные возможности фиксации на нем заготовки с помощью струбцин или других зажимов.

Можно изготовить шаблон из толстой древесины, установив форму из нее на основание из искусственных древесных материалов, или использовать склеенные между собой листы фанеры. Поскольку гнутая древесина стремится выпрямиться после освобождения зажима, необходимо скорректировать форму шаблона с учетом распрямления детали. Для этого придется воспользоваться самым надежным, хотя и не всегда приятным способом — методом проб и ошибок, чтобы определить параметры такой коррекции.

Виды древесины для сгибания с пропариванием

• Ясень
  Fraxinus excelsior
  Fraxinus amcricana
• Бук
  Fagus grandifolia
  Fagus sylvatica
• Береза
  Betula pendula
  Benda alleghaniensis
• Вяз
  Ulmus americana
  Ulmus procera
  Ulmus liollandica
  Ulmus thomasii
• Гикори Cartja spp.
• Дуб
  Quercus rubra
  Quercus petraea
• Орех
  Juglans nigra
  Juglans regia
• Тис
  Taxus baccara

Изготовление паровой камеры

Паровую камеру делайте из фанеры для наружного применения либо используйте пластиковые или металлические трубы-короба. Фанера позволяет изготовить с помощью клея и шурупов простую конструкцию в точности в соответствии с вашими конкретными требованиями. Этот тип камеры идеален, если планируется пропарка целых партий древесины. Камера из пластиковой или металлической трубы ограничивает диапазон размеров, но вполне пригодна для небольших заготовок.

Отрежьте отрезок трубы необходимой длины в соответствии с размерами заготовки. Длина 1 м — удобный размер, который позволяет обрабатывать заготовки целиком или даже детали повышенной длины, если необходимо согнуть только ее концевую часть. Сделайте съемные вставные концевые заслонки из фанеры для наружного использования. Просверлите в одной из них отверстие под пароповодящую трубку и рубанком сострогайте нижнюю часть кромки другой заслонки, чтобы создать возможность вентиляции и дренажное отверстие. Изготовьте специальные «открытые» заслонки с отверстием для длинных заготовок. Установите внутри трупы деревянные опоры для того, чтобы заготовка не касалась дна камеры. Сделайте теплоизоляцию камеры с помощью пенопласта или деревянных брусков, закрепив их на камере проволокой. Установите камеру на подставках с небольшим наклоном, чтобы конденсат мог вытекать. Обеспечьте резервуар-приемник для вытекающей воды.

Пар можно получить с помощью небольшого электрического испарителя или парогенератора заводского изготовления или сделать собственный испаритель из металлического бака на 20-25 л со съемной крышкой или пробкой. Одни конец короткого резинового шланга подсоедините к патрубку или вентилю (клапану), впаянному в бак, а другой вставьте в отверстие в заслонке камеры. Для нагрева воды можно использовать какой-либо нагревательный прибор, например электрическую или газовую плитку. Заполните бак наполовину водой и нагрейте ее до 100 °С. чтобы обеспечить постоянный приток пара. Ориентировочно древесину следует пропаривать 1 час на каждые 25 мм толщины. Более длительное пропаривание не обязательно улучшит пластичность древесины, но может разрушить ее внутреннюю структуру.

Сгибание древесины

У вас будет только несколько минут для того, чтобы успеть зафиксировать заготовку в шаблоне перед тем, как она начнет остывать и стабилизироваться. Заранее подготовьте рабочее место. Имейте в наличии достаточное количество струбцин и в случае обработки очень толстой древесины договоритесь с товарищем о помощи.

Перекройте подачу пара и отключите парогенератор. Извлеките заготовку из камеры и поместите ее в заранее подогнанный по размеру и подогретый хомут. Установите все это вместе на шаблон. Зафиксируйте центр, поместив между струбциной и хомутом деревянный обрезок. С натягом «накрутите» заготовку на шаблон и надежно зажмите на месте несколькими струбцинами. Дайте детали стабилизироваться по крайней мере в течение 15 мин, перед тем как перенести ее на одинаковую по форме сушильную оправку или шаблон. Можно оставить заготовку и на первом шаблоне. В любом случае выдерживание материала должно занимать от 1 до 7 суток.

Меры безопасности

При сгибании с пропариванием соблюдайте следующие правила:

• Не затягивайте слишком сильно крышку или пробку парогенератора.
• Обеспечьте вентиляцию паровой камеры.
• Не допускайте работы парогенератора без воды.
• Не стойте и не наклоняйтесь над парогенератором и паровой камерой, когда открываете их.
• При обращении с нагретой заготовкой и оборудованием для пропаривания надевайте толстые перчатки или рукавицы.
• Источник пара должен быть удален на значительное расстояние от легковозгорающихся предметов к материалов.

Секреты столярного ремесла. Как гнуть дерево

Здравствуйте, дорогие друзья, меня зовут Юрий. Я столяр-краснодеревщик с более чем двадцатилетним стажем. Скажем прямо, в этой области накоплен огромный опыт и навыки. Теперь время от времени, я буду делиться этим опытом на страницах своего блога на ярмарке мастеров. Завдвайте вопросы, комментируйте.

Гнутьё — один из самых распространенных способов обработки древесины в мебельном производстве. Есть несколько способов гнутья. Но сегодня я хочу остановится на одном из них — это гнуто-клееный способ.

Этот способ позволяет гнуть широкие (до метра и больше) плоскости. Может быть использован для изготовления, например, гнутых мебельных фасадов, стенок, дверок.

Привлекательность его в том, что готовое гнутое изделие очень прочное, выгибается точно и может изготавливаться в больших количествах, а так же имеет небольшой вес . Что для подвесных элементов мебели немаловажно.

Что нам понадобится? В первую очередь — это столярная плита и фанера. Сейчас в продаже появилась специальная фанера для гнутья. Если найдёте — берете её, если нет, то сойдёт обычная толщиной 4 мм. Клей и шаблоны.

Шаблоны можно изготовить из дсп, но тогда лучше склеить две плиты, что бы толщина их была больше. Я делаю шаблоны из дерева. Они не трескаются при сильном давление и их можно фрезеровать.

Делается шаблон типа «Папка-мамка» с учётом толщины склеиваемой плиты. Как показано на рисунке.

Дальше на циркулярной пиле делаются прорезы в плите по всей плоскости. Внимание — это очень важный момент. Глубина прорезов должна доходить до противоположного слоя лущеного шпона. Ни больше и не меньше. Если будет больше — шпон расколется, если меньше есть риск, что его разорвёт дерево. В зависимости от радиуса изгиба задаёте шаг прорезов. Это можно определить экспериментальным способом. Чем круче радиус, тем чаще делаются пропилы и наоборот.

Как это сделать технически? Очень просто. Диск пилы опускается на нужную глубину и заготовку пропиливаете под линейку с двух сторон. Дальше отодвигаете линейку на шаг и делаете ещё по одному пропилу с каждой стороны. Таким образом продвигаетесь к середине заготовки где и сходятся пропилы.

Продолжение следует

как гнуть древесину. Как согнуть деревянный брусок? Как согнуть деревянную рейку в домашних условиях

Часто в процессе проведения ремонтных работ возникает необходимость в получении криволинейных поверхностей изделий, изготовленных из древесины. Как согнуть доску таким образом, чтобы место изгиба было крепким и не треснуло в процессе изгибания? Что же, если уж решили делать капитальный ремонт своими руками, то отступать перед такими трудностями не стоит. В этой статье мы подробно поговорим о том, как придать древесному материалу изогнутую форму.

Как согнуть дерево?

Нет, наша задача состоит вовсе не в том, чтобы сгибать ни в чем не повинное растение. Речь идет о древесных строительных материалах. Как согнуть дерево, чтобы оно изогнулось, а не сломалось? Способ изгибания деревянных изделий известен с древних времен: для придания древесине нужно формы необходимо лишь тепло и влага, под воздействием которых увеличивается пластичность материала со всеми вытекающими отсюда последствиями. Как согнуть дерево? Подержать его в горячей воде (чем выше температура, тем быстрее происходят процессы ) или обработать паром (парогенератор можно соорудить из чайника или воспользоваться утюгом ). Чем выше температура, тем быстрее древесина сдается и можно приступать к ее сгибанию. Увлажненную и прогретую древесину можно изогнуть под действием груза (концы доски укладываются на опоры), а на место будущего изгиба укладывают груз. Высохшая древесина прекрасно сохраняет минимальный радиус кривизны, который был достигнут в процессе сгибания. Теперь мы знаем, как гнуть дерево, можно остановиться на этом вопросе подробнее.

Реакция древесины на внешнее воздействие

Дело в том, что древесина по-разному реагирует на изгиб. Выпуклая часть подвергается растяжению, вогнутая – сжатию. Причем на пропаривание материал тоже реагирует по-разному. Например, способность к сжатию увеличивается аж на треть, а вот к растяжению – всего на пару процентов . Именно поэтому думать о том, как согнуть доску толщиной более двух сантиметров, в домашних условиях не стоит. Нужно учитывать и то, что разные виды древесины по-разному реагируют на сгибание. Например, такие породы как дуб, лиственница, клен гнутся плохо, а вот бук, ясень, орех – хорошо. Так что прежде чем думать над тем, как согнуть доску, определитесь с породой древесины, из которой она сделана.

Как согнуть фанеру, ДВП, МДФ

В домашних условиях фанеру сгибают путем увеличения ее влажности, последующей утюжкой (потребуется утюг), и закреплением в шаблоне. Шаблоном может служить любой каркасный элемент и вовсе необязательно его форма должна быть криволинейной. Крепится к шаблону изделие посредством скотча. Можно зажимать согнутую фанеру между двумя распорками, придавать ей согнутую форму за счет веревок, обвязывая ими изделие в нескольких местах вдоль радиуса искривления. Фанеру можно использовать только после того, как она высохнет. Вроде с тем, как согнуть фанеру, мы разобрались – идем дальше.

Как согнуть ДВП? Методика та же, что и в предыдущем случае! А как согнуть МДФ? В этом случае можно пойти двумя путями: либо изгибать тонкие листы (не более 5 мм) и склеивать их между собой, либо использовать гибкий МДФ , в котором с одной из сторон есть поперечные прорези. Толщина таких листов обычно составляет 8 мм. При изгибе они накладываются друг на друга фрезерованными сторонами, после чего склеиваются. Вот, собственно, и все!

ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ

	Любая постройка начинается с фундамента, и баня — не исключение из правила. Ленточный, плитный, столбчатый – разновидностей оснований много. Но как подобрать вариант, который является оптимальным? То самое решение, позволяющее сэкономить на устройстве фундамента без ущерба для его качества? Ответы на эти вопросы ищите в нашем обзоре.
	Лестницы в доме могут быть весомым дизайнерским элементом оформления интерьера. Вашему вниманию предлагается свыше десяти вариантов дизайна лестниц: от простого к сложному. Некоторые из идей подойдут для реализации в небольших двухуровневых квартирах и дачных постройках, другие будут более уместны в просторных коттеджах. Выбирайте!

Если вы решили отделать помещение деревом или заняться созданием красивой мебели в классическом стиле — то вам необходимо будет изготавливать криволинейные детали. К счастью, древесина является уникальной субстанцией, ведь она позволяет опытному мастеру немного поиграться с формой. Это не так сложно, как кажется, но и не так легко, как хотелось бы.

Ранее на сайте уже была публикация по изгибанию фанеры . В этой статье мы разберёмся в принципах гнутья массивной доски и бруса, узнаем, как это делают на производстве. А также приведём полезные советы от профессионалов, которые будут полезны домашнему умельцу.

Почему гнутьё лучше выпиливания

Криволинейную деревянную деталь можно получить двумя методами: изогнув ровную заготовку, либо вырезав необходимую пространственную форму. Так называемый способ «выпиливания» привлекает пользователей своей простотой. Для такого изготовления деталей и конструкций не нужно использовать сложные приспособления, не приходится тратить много времени и сил. Однако, чтобы выпилить криволинейное деревянное изделие, приходится применять заведомо слишком крупную заготовку, причём очень много ценного материала будет безвозвратно теряться в качестве отходов.

Но главной проблемой являются рабочие характеристики полученных деталей. При раскрое криволинейной детали из обычного обрезного пиломатериала, волокна древесины не меняют своего направления.
Как результат, в зону радиусов попадают поперечные срезы, которые не только ухудшают внешний вид, но и заметно усложняют последующую доводку изделия, например, его фрезерование или чистовое шлифование. Кроме того, на самых уязвимых для механического воздействия скруглённых участках волокна идут поперёк сечения, что делает деталь склонной к разлому в этом месте.

Тогда как при гнутье обычно наблюдается противоположная картина, когда древесина становится только прочнее. На кромки изогнутого бруса или доски не выходят «торцевые» срезы волокон, поэтому впоследствии можно без ограничений обрабатывать такие заготовки, с использованием всех стандартных операций.

Что происходит в древесине при изгибании

Технология гнутья основана на способности древесины, сохраняя целостность, в некоторых пределах менять свою форму по мере приложения силы, а затем сохранять её после снятия механического воздействия. Однако все мы знаем, что без подготовительных мероприятий пиломатериал является упругим — то есть он возв

способ обшивки корпуса судомодели — приваривание обшивки

Теги:&nbspкорпус

Хочется поделиться некоторым опытом по обшивке корпуса деревянной судомодели. Как показывает статистика форума, вопросы по этой теме  задаются периодически, особенно новичками, для которых этап обшивки часто является непреодолимым препятствием. Но все не так сложно, как кажется. И здесь хочется вспомнить часто упоминаемое в форуме: “Глаза боятся – руки делают!”.

Замечание1: приведенный способ приклеивания известен достаточно давно и применялся для облицовки мебели шпоном ценных пород дерева с помощью столярного клея.

Замечание2: Все указанные размеры и временные интервалы указаны приблизительно, они могут зависеть от масштаба модели, сорта клея, фазы луны и т.д.

Обычно приклеивание планок обшивки выполняется холодным способом – на планку наносится клей, она прикладывается к месту и прижимается с помощью различных прижимов. В качестве прижимов используют прищепки, “крокодилы”, канцелярские биндеры, струбцинки, всевозможные захваты и т.д., причем список этот постоянно пополняется. К каким только ухищрениям не приходится прибегать иной раз, чтобы как-то прижать планку. Недостаток этого способа – нужно долго ждать, пока схватится клей и не везде есть место, за которое можно зацепиться зажимом. Другим недостатком можно считать небольшую силу прижима, поэтому для минимизации зазора приходиться очень тщательно подгонять склеиваемые поверхности. При горячем приваривании обшивки схватывание клея происходит за 20-40 секунд, за это время рейку можно очень сильно прижимать руками. Горячая рейка более гибкая и податливая, хорошо садится по месту, сильный прижим позволяет выбрать зазор до минимума.

Итак,  предполагаем, что у нас уже имеется готовая основа для обшивки – набор корпуса. При выполнении двухслойной обшивки предполагаем наличие готового первого чернового слоя, который обязательно должен быть зафиксирован гвоздиками или термостойким клеем, иначе он при нагреве может отслоиться. Набор при однослойной обшивке должен быть тщательно проверен на соответствие чертежу. Если чертеж показывает внешние обводы корпуса, то необходимо отнять предполагаемую толщину обшивки. С помощью тонкой гибкой рейки, соизмеримой с рейками обшивки, проверяется качество малковки – рейка должна сгибаться плавно и без зазоров прилегать к торцам шпангоутов. При двухслойной обшивке аналогично проверяется качество первого слоя.

Далее определяем масштабные размеры досок обшивки и схему их расположения (см., например, вызвавшую много споров статью tooling_primer_on_planking.php)

Выбираем дерево исходя из наличия и возможностей. Из доступных лучше всего груша и орех,  можно другие плодовые. Пилим рейки обшивки на циркулярке. Лучше всего это делать в два приема (Рис.1)  – сначала доска распускается на рейки с толщиной, равной ширине досок обшивки, затем эти рейки распиливаются на собственно доски обшивки, причем на толщину лучше дать запас 0.5 — 1 мм для последующей шлифовки.

Рис. 1. Распиловка дерева на рейки.

Для приклеивания обшивки нужен клей ПВА и утюг. Клей должен быть достаточно густой. Иногда в продаже бывает слишком жидкий клей ПВА, который хорошо клеит бумагу, но для дерева не годится. Утюг лучше выделить отдельный, чтобы не иметь конфликтов в семье, можно самый простой, но обязательно с терморегулятором. В принципе, утюг указан как самый доступный инструмент, можно применить и другой нагреватель, например, мощный паяльник с терморегулятором и гладкой массивной насадкой из латуни.

Для лучшего результата рейки, которыми будут облицовываться криволинейные участки поверхности корпуса, лучше предварительно согнуть, придав им окончательную форму по месту установки. Делается это с помощью того же утюга.

Кстати, цитата из статьи (tooling_primer_on_planking.php): “… фактически каждой рейке необходимо придавать соответствующую форму, поскольку ее нельзя гнуть на ребро. Гнутье на ребро означает боковое поперечное сгибание рейки. Если вы попробуете это сделать, один край рейки поднимется над шпангоутами, и вы не сможете ее прибить, ее край в этом месте будет выступать над остальными.” Трудно понять, какую технологию и древесину использовал автор, но дерево прекрасно гнется на ребро после размачивания и нагрева. (В принципе, автор приведенной цитаты прав: речь не о том, что нельзя гнуть на ребро, а о том, что нельзя плоской рейкой покрыть участок поверхности двойной кривизны. — прим. В.Д.) Например, те же груша и орех 5Х1,5 мм очень легко сгибается до радиуса примерно 10 см. Если запас реек большой, то можно несколько штук согнуть и до 3 см, но сломанных реек будет раза в четыре больше.

Итак, для гнутья необходимо выбрать самые качественные рейки, без дефектов и пороков,  волокна древесины должны быть направлены строго вдоль рейки. Любая неравномерность в структуре древесины будет потенциальным местом разлома. Рейки погружаются в воду на 5-15 мин, далее размоченная рейка прижимается к деревянной доске горячим (регулятор примерно между ** и ***) утюгом и начинается проглаживание вдоль рейки. Правой рукой (для правшей) движется утюг слева направо, а левой рукой конец рейки отклоняется в нужную сторону, причем не только перпендикулярно рейке, а и немного в сторону от утюга, чтобы рейка при этом еще и получала натяжение (Рис.2). Это уменьшает вероятность перелома рейки.

Рис. 2. Сила, приложенная к концу рейки, имеет две составляющие – сгибающую и натягивающую, причем последняя значительно больше.

Гнутье на ребро осуществляется почти так же (Рис.3), но действовать здесь приходится крайне осторожно. Любая поспешность приводит к поломке рейки. Размоченная рейка ложится на доску и проглаживается утюгом. При движении утюга конец рейки постепенно отклоняется в нужную сторону. После первого прохода рейка опять на несколько секунд погружается в воду и такая же операция производится с другой стороны рейки. Постепенно, шаг за шагом рейка сгибается до нужного профиля. При некотором запасе реек и терпения эта операция дает неплохой результат(Рис.4).

Рис. 3. Гнутье на ребро.

Рис. 4. Согнутая на торец рейка из груши 4,5Х 1,5 мм, радиус изгиба – 25 мм

Теперь собственно о процессе приваривания обшивки. Обшиваемая поверхность грунтуется разбавленным в 2-3 раза клеем ПВА. Пока грунтовка сохнет, необходимо из деревянной рейки сечением примерно 3Х20 мм  изготовить простейший прижим, для чего конец  рейки заостряется до толщины, равной примерно полуторной толщине реек, для удобства в торце можно сделать узкий паз (Рис.5)

Рис. 5. Простейший прижим.

Обшивку обычно начинают с бархоутов (мэйнвельсов), которые делят обшивку корпуса на надводную и подводную часть. Толщина бархоутов немного больше толщины досок обшивки, но принцип их приклеивания тот же. Для облегчения изгиба бархоутов в носовой части можно сделать несколько поперечных надрезов с обратной стороны (Рис.6). Положение бархоутов необходимо выверить очень точно , после приклеивания их необходимо зафиксировать гвоздиками для исключения смещения.

Рис. 6. Несколько поперечных надрезов с обратной стороны.

Итак – обшивка. На рейку с обратной стороны наносится слой клея толщиной около 0,5 мм, рейка прикладывается к своему месту на корпусе, слегка прижимается и после этого снимается. Производится визуальный контроль смачивания клеем обшиваемой поверхности, при необходимости наносится немного клея на места, которые остались сухими. Теперь нужно выдержать паузу 30-60 сек для того, чтобы клей начал полимеризоваться. Далее рейка укладывается на место и ее конец длиной 30-40 мм прогревается утюгом в течении примерно 20-30 сек до тех пор, пока клей не начнет закипать, после чего при помощи прижима рейка сильно прижимается к поверхности. Направление прижима выбирается таким, чтобы рейка прижималась и к обшиваемой поверхности, и к ребру соседней рейки, и к торцу соседней рейки (Рис.7). Прижимать необходимо достаточно сильно в течении 20-40 сек, пока не застынет клей. Далее аналогично приваривается остальная часть рейки постепенно участками по 30-100 мм (зависит от кривизны поверхности). Всё, рейка приклеена, не нужно никаких прижимов и гвоздиков, можно приклеивать следующую.

Рис. 7. Направление прижима.

При обшивке изогнутой поверхности рейкам необходимо придавать трапецевидное сечение для обеспечения плотного прилегания реек (Рис. 8).

Рис. 8. Рейкам необходимо придавать трапецевидное сечение.

Устранение дефектов

Одним из достоинств приведенного метода является обратимость процесса, т.е., если планка приварена плохо, ее можно еще раз нагреть и снять. Даже через несколько недель можно легко отделить рейку, хотя с течением времени клеевое соединение постепенно все более твердеет.

Несмотря на сильный прижим реек в момент приваривания, иногда все равно возникают дефекты обшивки в виде щелей между рейками (Рис. 9А). В таком случае можно воспользоваться следующим способом.

Рис. 9. Дефект обшивки и способ его устранения.

С помощью острого резака щели придется слегка клиновидная форма (Рис. 9B), затем вырезается соответствующей формы клин (Рис. 9С). Цвет древесины и направление волокон в клине должен совпадать с соседними рейками, при выполнении этого условия дефект практически не будет заметен. Клин смазывается клеем ПВА и плотно вставляется в щель. Через несколько минут, когда клей слегка схватится, выступающая часть клина срезается острым резаком на высоте около 0,5 мм (Рис. 9D). Далее клин прижимается сверху горячим утюгом. Под воздействием тепла и влаги из клея клин размягчается и плотно заполняет щель. После остывания остается зашкурить место ремонта – дефект будет практически незаметен (см. выделенную область на Рис. 10). Щели шириной меньше  0,3 мм можно не заделывать – при лакировании они заполняться лаком.

Рис. 10. Фрагмент готовой обшивки планками из черешни.

Описанным выше способом я обшил две модели, результатом очень доволен, чего и вам желаю. 🙂

© Игорь Капинос, 2005

© www.shipmodeling.ru

Как согнуть дерево — гнутье древесины

Пласты тщательно смазывают клеем, закладывают в шаблон и запрессовывают.  Гнутоклееные узлы производят 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. 

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

С увеличением радиуса изгиба плиты расстояние между пропилами сокращается, как это видно на рисунке сверху. То есть ширина пропила напрямую зависит от радиуса изгиба плиты и количества пропилов. 

Теперь рассмотрим теоретические аспекты гнутья

Криволиненйные детали из цельной древесины можно изготавливать двумя принципиальными способами:

выпиливанием криволинейных заготовок и приданием прямолинейному бруску изогнутой формы путем загибания его на шаблоне.Оба способа применяются на практике и имеют свои преимущества и недостатки.

Выпиливание криволинейных заготовок отличается простотой технологии и не требует специального оборудования. Однако, при выпиливании неизбежно перерезают волокна древесины,  и   это настолько ослабляет прочность, что детали большой кривизны и замкнутого контура, приходится составлять из нескольких элементов склеиванием. На криволинейных поверхностях получаются полуторцовые и торцовые поверхности срезов и в связи с этим ухудшаются условия обработки на фрезерных станках и отделки. Кроме того, при раскрое получается большое количество большое количество отходов. Изготовление криволинейных деталей методом гнутья требует по сравнению с выпиливанием более сложного технологического процесса и оборудования. Однако, при гнутье полностью сохраняется и даже в некоторых случаях повышается прочность деталей; на их гранях не создаются торцовые поверхности, а режимы последующей обработки гнутых деталей не отличаются от режимов обработки прямолинейнэх деталей.

 Изгиб элемента 
а — характер деформации заготовки  при   изгибе;   
6 — гнутье  заготовки   с  шиной   по  шаблону:  
1 — шаблон; 2 — насечки;   3 — прессующий   ролик;   4 — шина

При  изгибе заготовки в пределах упругих деформаций возникают нормальные к поперечному сечению напряжения: растягивающие на выпуклой и сжимающие на вогнутой стороне. Между зонами растяжения и сжатия находится нейтральный слой, нормальные напряжения в котором невелики. Поскольку величина нормальных напряжений изменяется по сечению, возникают скалывающие напряжения, стремящиеся как бы сдвинуть одни слои детали относительно других. Так как этот сдвиг невозможен, изгиб  сопровождается растяжением материала  на выпуклой стороне детали и сжатием — на вогнутой .

Величина возникающих деформаций растяжения и сжатия зависит от толщины бруска и радиуса изгиба. Допустим, что брусок прямоугольного сечения изогнут по дуге окружности и что деформации в бруске прямо пропорциональны напряжениям, а нейтральный слой находится в середине бруска.

Обозначим толщину бруска H, начальную длину его через Lо, радиус изгиба по нейтральной линии через R (рис. 60, а). Длина бруска по нейтральной линии при изгибе будет оставаться неизменной и равна Lо =p  R ( j/180),  (84)  где p — число пи ( 3, 14…),  j — угол загиба в градусах.
Наружный растянутый слой получит удлинение DL ( дельта L) . Общая длина растянутой части бруска определится из выражения Lo + DL = p ( R + H/2) j/180 (85)
Вычитая из этого уравнения предыдущее, получим абсолютное удлинение
 DL = p(H/2)(j/180).    (86)
Относительное удлинение Ер будет равно DL/Lo = H/2R, т.е. относительное удлинение при изгибе DLl/Lозависит от отношения толщины бруска к радиусу изгиба; оно тем больше, чем толще брусок H и чем меньше радиус изгиба R. Подобное отношение для величины относительного сжатия при изгибе можно получить аналогичным путем.
Предположим, что вокруг шаблона R’ изогнут брусок с начальной длиной Lo и при этом достигнуты максимальные деформации сжатия и растяжения. Обозначив через Есж  величину допустимой деформации сжатия древесины вдоль волокон, а через Ераст величину допустимой деформации растяжения вдоль волокон, можем написать соотношение для растянутой стороны 
L = Lo(1 + Ераст)= p (R’ + H) j/180 (87)
Отсюда R’ + H = [Lо(1+Eраст)]/p(j/180).
Для сжатой (вогнутой) стороны будет  L2 = Lo ( 1 — Ecж ) = p R’ ( j/180)
или R’  = [Lо(1-Eсж)]/p(j/180).    (88)
Вычитая из первого выражения второе, получим
H = [Lо (Eраст + Есж)/ p (j/180).    (89)
Взяв отношение H/R, характеризующее предел изгибаемости древесины для данного случая, получим H/R’ = ( Eраст = Есж)/(1-Есж).    (90)
Подставив в полученные выражения значения допустимых деформаций растяжения и сжатия (Eраст и Eсж), можно определить максимально возможные значения Н/R’ для различных пород. Эти предельные соотношения определены в следующих значениях.

Порода древесины        Бук  Дуб  Береза  Ель  Сосна

Н/R’                          1/2,5  1/4  1/5,7    1/10  1/11

На практике обычно требуется изгибать древесину в отношении ‘/з. Можно видеть, что хвойные породы и часть мягких лиственных пород даже при полном использовании возможных деформаций сжатия и растяжения непригодны для гнутья при малых радиусах кривизны. При этом брак при гнутье хвойных и мягких лиственных пород обусловлен образованием складок на вогнутой стороне из-за неравномерного сжатия вдоль волокон и низкого сопротивления их сжатию поперек волокон. Это можно устранить, нормируя деформации сжатия древесины, используя шаблон с насечкой, подпрессовывая древесину в процессе гнутья (рис. 60,6).

Пропаренный брусок с шиной изгибается вокруг шаблона 1, снабженного крупной насечкой 2. В месте загиба брусок прижимается к шаблону прессующим роликом 3. Происходит про-
катка бруска. Наружные, примыкающие к шине 4 слои уплотняются. Толщина бруска уменьшается и одновременно повышается сопротивление растяжению наружной части бруска. Слои древесины, примыкающие к шаблону, испытывают напряжения сжатия, вдавливаются во впадины насечки и принимают равномерно нормированную насечкой волнообразную форму вогнутойповерхности, что исключает появление складок.

Как показали исследования, в процессе гнутья деформации растяжения и сжатия протекают одновременно, но не по всему сечению бруска, а только на участке непосредственного набегания бруска на шаблон, в зоне линии, соединяющей ось шаблона с осью прессующего ролика. Этот процесс сопровождается сдвигом слоев древесины вдоль волокон, как пока-
зано линиями, нанесенными на боковую сторону бруска перед гнутьем. Бездефектный изгиб бруска возможен только до предела, пока величина от носительного удлинения растянутых или относительного сжатия сжимаемых слоев не превысит предельных значений для
данного материала.
Выведенное выше отношение действительно для материалов, у которых сопротивления растяжению и сжатию равны. Если сопротивление материала сжатию будет больше, чем растяжению, то нейтральная линия при изгибе будет смещаться к вогнутой стороне. При большем сопротивлении материала растяжению нейтральная линия будет смещаться к выпуклой стороне, что наблюдается у древесины. При свободном изгибе древесина
разрушается от разрыва наружных, растянутых слоев. Объясняется это тем, что допустимая величина деформации растяжения у древесины очень мала, всего 1—2 %, в то время как предел деформации сжатия составляет15—25 %, как видно из диаграммы

Диаграммы   напряжений и   деформации   древесины  при гнутье:

а — влияние    проварки     (1 — без   проварки, 2 — проварка 30 мин., 3 — проварка 90 мин, 4 — проварка 180 мин), б — бука

Для повышения способности древесины к гнутью применяют гидротермическую обработку: проваривание в горячей воде или пропаривание. Такая обработка делает древесину более пластичной. Проваривание древесины значительно снижает сопротивление сжатию и увеличивает величину усадки. Сопротивление древесины растяжению и способность деформации при этом изменяются незначительно.

У пропаренной древесины бука при незначительном сопротивлении сжатию (около 23 МПа) и допустимости деформаций сжатия до 30 % величина возможных деформаций растяжения остается незначительной даже при очень высоких напряжениях (2 % при 130 МПа). Это ограничивает возможность гнутья пропаренной древесины и не позволяет полностью использовать ее способность к значительной деформации сжатия.

Произведение величины напряжения на величину вызываемой им деформации дает работу деформации. На диаграмме (см. рис. 61,6) возможная работа деформаций растяжения равна площади заштрихованной фигуры /, а возможная работа деформаций сжатия — заштрихованной в обратном направлении площади фигуры  //.

При изгибе бруска работа деформаций растяжения должна быть равна работе деформации при сжатии. Из сравнения площадей, заштрихованных на диаграмме, видно, что полностью использовать эту закономерность при изгибе пропаренной древесины без специальных мероприятий нельзя.

В то время как работа деформаций растяжений достигает максимального значения (площади I), равная ей площадь работы деформации сжатия отделена на диаграмме вертикальной пунктирной линией. Она составляет только незначительную часть от возможной работы деформации сжатия. При уменьшении радиуса изгиба напряжения растяжения и вызываемые ими деформации превысят предельные значения и вызовут разрыв наружных волокон и излом бруска, в то время как возможность изгиба по деформации сжатия не будет исчерпана. Возможность изгиба пропаренной древесины ограничивается незначительной величиной допустимых деформаций растяжения, ограничивающих изгиб до соотношения примерно H/R<1/30.

Возможности гнутья могут быть значительно увеличены, если использовать способность пропаренной древесины полностью воспринимать значительные деформации сжатия. Это достигается применением тонкой стальной ленты (шины), накладываемой на наружную сторону бруска до изгиба. Шина снабжена упорами, в которые упираются торцы изгибаемого бруска. Так как сопротивление стальной шипы растяжению значительно больше, чем сопротивление древесины, то при изгибе бруска она будет препятствовать растяжению наружных слоев и изгиб произойдет, в основном, за счет деформации сжатия на вогнутой стороне бруска. Таким путем искусственно вызывают смещение нейтрального слоя к наружной стороне изгибаемого бруска и увеличивают в бруске деформации сжатия. Для предупреждения откалывания и разрывов волокон на выпуклой стороне бруска в начальной стадии изгиба шине дают натяжение, сжимая брусок ее упорами, расположенными на концах шины.

Величина начального натяжения шины не должна быть большой, так как чрезмерные деформации сжатия могут вызывать брак гнутья в виде складок на вогнутой стороне. Наилучшие результаты гнутья могут быть достигнуты при полном использовании способности древесины принимать деформации сжатия и растяжения. Это обеспечивается применением гнутарного станка с подвижным упором шины — рисунок ниже

Принцип гнутья древесины с подвижным упором

Изгибаемый брусок 1 закрепляют в шине 2 между двумя упорами 3 и 5. Во время гнутья брусок загибается на вращающийся шаблон 4. Конец шины наглухо прикреплен к каретке 6, движущейся вместе с шиной, а упор 5 сделан подвижным. Положение упора 5 регулируется положением в каретке клина 7. В него упирается стержень упора 5. Поворотами винта 8 и поднятием клина вверх можно дать шине начальное натяжение, так как при этом упор 5 будет выдвигаться клином вперед. Винт 8 связан с линейкой 9, установленной наклонно по отношению к направляющим каретки 6. При гнутье каретка скользит за шиной вперед, а скользящий по линейке винт опускается и опускает клин 7, вследствие чего упор 5 получает возможность отойти назад и ослабить первоначальное натяжение шины. Начальное положение клина в каретке показано на рисунке пунктиром.

Минимальные радиусы бездефектного изгиба древесины могут быть достигнуты в том случае, если при изгибе будет соблюдено условие: максимальная работа деформаций сжатия равна сумме работ деформаций растяжения бруска и шины. Это достигается изменением угла наклона линейки 9 и величиной отхода упора 5.

Напряжения сдвига достигают значительной величины и могут вызывать скалывание вдоль волокон. Требуется тщательная гидротермическая обработка брусков перед гнутьем. Поэтому гнутье не доводят до самого конца бруска во избежание скола у торца. Необходимым условием гнутья хвойных и мягких лиственных пород таким способом является применение шины с подвижным упором. Насечка на шаблоне должна иметь наклон в сторону заднего упора, чтобы предотвращать перемещение внутренних слоев бруска по шаблону и образование складок из-за напряжений сдвига. Такой способ гнутья позволяет изгибать не только бездефектную древесину, но и древесину с крупными сучками, расположенными на наружной стороне бруска.

Технология гнутья. Технологический процесс гнутья древесины состоит из гидродинамической обработки, гнутья и сушки изогнутых деталей для стабилизации приданной формы. В общем технологическом процессе изготовления изделий место гнутья довольно непостоянно. Чаще всего оно следует непосредственно за раскроем. Технологический процесс происходит так: раскрой на заготовки, гидротермическая обработка заготовок, гнутье, сушка и механическая обработка гнутых заготовок. В некоторых случаях гнутью подвергают уже частично обработанные детали. Например, задние ножки гнутого стула изгибают обычно после обработки на круглопалочных копировальных станках, а после гнутья только шлифуют.

Заготовка материала для гнутья. Раскрой пиломатериалов на заготовки для гнутья возможен различными способами. В некоторых случаях заготовку для гнутья получают путем раскалывания коротких отрезков кряжей (чураков). Получаемая при этом колотая заготовка, как правило, не имеет перерезанных волокон, поэтому при изгибании дает наименьший процент брака. Недостаток такого способа — низкий выход заготовок из кряжа (приблизительно на 20—25 % ниже, чем при выпиливании) и большая трудоемкость этой операции, которую выполняют вручную. На индустриальных предприятиях в большинстве случаев пользуются обычными методами выкраивания заготовок из досок на круглопильных станках.

К качеству древесины заготовок для гнутья предъявляют повышенные требования: рационально раскраивать древесину по предварительной разметке, не допускать в заготовках дефектов, вызывающих брак гнутья. Заготовки необходимо вырезать только из здоровой древесины. Отклонение направления волокон от оси бруска (косослой) не должно превышать 5—10°. При раскрое следует добиваться, чтобы продольные резы шли по возможности вдоль волокон обреза доски.

При обычных методах гнутья в заготовках совершенно не допускаются сучки, в том числе и здоровые, вполне сросшиеся с древесиной. При гнутье с одновременным прессованием сучки допускаются в довольно больших пределах, что резко увеличивает выход заготовок. Нормы допускаемых пороков указываются в технических условиях на изделия. Выкраивать заготовку следует с учетом припусков на последующую обработку. Для гнутья с одновременным прессованием, кроме припуска на механическую обработку, должен учитываться припуск на упрессовку поперек волокон.

Величина упрессовки зависит от породы древесины и в среднем составляет 30—35% для сосны и ели, 50% для пихты, 20 % для лиственницы, 25 % для березы от первоначального размера. Кроме того, следует давать повышенный припуск по длине заготовки.

Гидротермическая подготовка. Гидротермическая подготовка перед гнутьем необходима для того, чтобы повысить пластичность древесины. Под пластичностью понимают свойство древесины изменять свою форму без разрушения под влиянием внешних сил и сохранять эту форму после прекращения действия этих сил.

Пластичность древесины при производственной влажности (6—10%) и комнатной температуре незначительна. В таком состоянии древесина требует для изгибания больших усилий и не допускает больших деформаций. Деформации получаются в основном упругими, т. е. исчезающими после прекращения действия вызвавших их сил.

Пластичность древесины значительно повышается при нагреве во влажном состоянии. Это объясняется тем, что часть веществ, входящих в состав клеток древесины, при нагревании переходит в состояние коллоидного раствора, в результате чего снижается жесткость клеток, а следовательно, и всей массы древесины. Если влажную древесину высушить в деформированном состоянии, то находившиеся в растворенном состоянии коллоидные вещества затвердеют и сохранят приданную заготовке форму.

Опыт показывает, что наилучшие результаты получаются при гнутье древесины влажностью 25—30 %, т. е. близкой к точке насыщения волокна. Как более низкая, так и более высокая влажность неблагоприятны. При меньшей влажности древесина менее пластична. Влажность сверх 25—30 %, не улучшая условий гнутья, удлиняет сроки сушки изогнутых деталей и экономически невыгодна. Излишняя влажность вредна потому, что при изгибе и сжатии древесных клеток находящаяся в них вода может местами разрывать стенки клеток, делая поверхность ворсистой.

Гидротермическая подготовка перед гнутьем чаще всего заключается в пропаривании или проваривании древесины в горячей воде. Недостаток проварки в горячей воде состоит в том, что она ведет к неравномерному увлажнению древесины и перенасыщению водой наружных волокон. Получить путем проваривания равномерную влажность и температуру нагрева всего бруска очень трудно. Поэтому проварка в горячей воде может быть рекомендована только в некоторых случаях, если пропаривание технически затруднено, например при необходимости обработать не всю деталь, а только ее часть (случай загиба носков у лыжных заготовок и т. д.), или если требуется значительное повышение начальной влажности сухих заготовок.

Для проварки пользуются деревянными чанами или металлическими ваннами и баками (лучше с лужеными внутренними поверхностями). Проварочные баки и чаны обычно обогревают паром , пропускаемым по змеевику, уложенному у дна. Температуру воды поддерживают в пределе 90-95 градусов С, не доводя ее до кипения во избежание большого парообразования. Продолжительность проварки при такой температуре колеблется в зависимости от начальной влажности, размеров и породы древесины. Так для буковых заготовок толщиной 40 мм при начальной влажности 15-25 % чивания в воде) и затем на проварку требуется около 1,5 часа.

Пропаривание древесины в атмосфере насыщенного пара получило значительно большее применение , чем проварка. Преимущество пропаривания в том, что оно незначительно изменяет влажность древесины, причем древесина с начальной влажностью ниже точки насыщения волокна повышает свою влажность, а древесина влажностью 50-60 % и выше даже немного подсушивается.
Таким образом, пропаривание позволяет нагревать древесину до нужной температуры, мало изменяя ее влажность. Путем предварительного подсушивания или увлажнения ( вымачивания в воде) и затем  пропаривапия можно регулировать влажность древесины и получать ее всегда близкой к оптимальной для гнутья, т. е. около 25—30 %.

Для пропаривания чаще всего пользуются насыщенным паром невысокого давления, около 0,02—0,05 МПа, что соответствует температуре пара 102—105°. Применение пара более высоких давлений сокращает сроки пропаривания, но усложняет оборудование и повышает опасность.

Заготовки цельной древесины пропаривают чаще всего в специальных пропарочных котлах, представляющих собой стальные, горизонтально установленные барабаны небольшой емко- 
сти (рис. 63), Длина барабана на несколько сантиметров больше длины пропариваемых деталей. Барабан по диаметру невелик (0,3—0,4 м) и рассчитан на небольшую закладку брусков, которая может быть переработана за 30—40 мин. Увеличение емкости удлиняет время от момента открытия котла до выемки из него последних брусков; это ведет к значительному охлаждению брусков и ухудшает условия гнутья. Выгоднее иметь несколько малых котлов, чем один большой емкости.

  Разрез пропарочного котла :
1- крышка, 2- спускная труба, 3 — паровая труба, 4- котел, 5 — термометр и манометр

Продолжительность пропаривания заготовок зависит от размеров и влажности древесины. При влажности заготовок 7— 10 % значительное влияние оказывает также порода древесины. При влажности, близкой к точке насыщения волокна, необходимые сроки пропаривания почти одинаковы для всех пород.

Зависимость соотношения прочностных показателей древесины от ее  влажности

На рисунке показано снижение соотношения модуля упругости и предела прочности древесины в зависимости от ее влажности. Соотношение Е_КЛ/Е₀ характеризует жесткость древесины. Укладывать бруски в пропарочную камеру рекомендуется с учетом положения бруска при гнутье, т. е. так, чтобы стороны бруска, примыкающие к шине и шаблону, хорошо охватывались паром; боковые же поверхности брусков могут примыкать одна к другой.

Бруски перед гнутьем можно нагревать в течение нескольких минут при помощи электрического тока высокой частоты. Физическая сущность такого нагрева описана ниже. Для повышения пластичности древесину можно пропитывать растворами аммиака, дубильных веществ, фенолов и альдегидами. Растворы алюминиевых и железных квасцов, хлористого магния и другие также повышают ее гигроскопичность. При необходимости гнуть бруски при значительном отношении H/R>1/6их предварительно пропитывают 40 %-ным раствором мочевины и сушат до влажности 15 %, после чего гнут при температуре 100 °С с последующим охлаждением в изогнутом состоянии до 25 °С для фиксирования формы. Полученные таким образом криволинейные летали при температуре 60—70 °С размягчаются и теряют свою форму. Для устранения этого недостатка пропитывают древесину перед гнутьем в смеси растворов мочевины, формалина, едкого натра и буры. При гнутье пропитанную древесину нагревают также до 100 °С. При этом компоненты раствора в стенках клеток древесины образуют мочевиноформальдегидную смолу, которая в период нагрева и гнутья отверждается окончательно, фиксируя приданную заготовке форму. Недостатком такой подготовки древесины к гнутью является длительность пропитки (3 ч на 1 мм толщины) и необходимость последующей сушки перед гнутьем в мягком режиме, исключающем отверждение образующейся в клетках мочевиноформальдегидной смолы.

Фанеру в случае гнутья на малые радиусы кривизны также можно гидротермически обрабатывать. Фанеру, полученную при склеивании водоупорными клеями, можно проваривать. Фанеру, полученную при склеиваниии белковыми клеями, можно только пропаривать, причем только наружную сторону, подвергающуюся растяжению. Если изгибают только часть заготовки, при выгибании углов, пропаривать следует только ту часть, в которой будет сделан загиб. Для этого пользуются устройством из двух гладких паровых труб, между которыми зажимается заготовка фанеры. Одна из труб имеет ряд очень мелких отверстий для выхода пара на стороне, обращенной к фанере. Таким путем заложенная между трубами фанера прогревается .и одновременно с одной стороны увлажняется. Необходимое время такой обработки перед гнутьем составляет от 5 до 10 мин.

Способы и оборудование для гнутья древесных материалов разнообразны. Однако во всех случаях необходим шаблон, вокруг которого изгибается заготовка и профиль которого определяет форму ее изгиба. Только при использовании точного шаблона можно получить гнутые детали заданной формы.

Применяемые для гнутья массивных брусков гнутарные станки можно разделить на два типа: станки для гнутья на неполную окружность и станки для гнутья на полную окружность.

В станках первого типа бруски с наложенной на наружную сторону стальной шиной изгибают вокруг неподвижного шаблона приложенными усилиями к обоим концам бруска или к одному из концов при неподвижно закрепленном другом конце. Станки такого типа встречаются со съемными и с неподвижно укрепленными обогреваемыми шаблонами. В первом случае после огибания бруска шиной вокруг шаблона концы тины закрепляют на шаблоне при помощи скобы. Шаблон с закрепленным на нем бруском снимают со станка и отправляют в сушильную камеру. Во втором случае брусок также закрепляют на горячем шаблоне при помощи шины и оставляют на нем для подсушивания до закрепления приданной ему формы. В отличие от станков со съемными шаблонами такие станки получили название гнутарно-сушильных. Гнутарно-сушильные станки могут быть двустороннего и одностороннего обогрева. При двустороннем обогреве они имеют вид пресса с обогреваемыми профильными плитами, между которыми зажимают бруски. Станки с односторонним обогревом имеют пустотелый

шаблон, обогреваемый паром. Изогнутую и закрепленную на шаблоне заготовку подсушивают на нем.

Недостаток гнутарно-сушильных станков — неравномерность сушки и выдерживание в них заготовок в течение нескольких часов для высушивания до состояния, при котором фиксируется соответствующая форма зоготовок. Это резко снижает производительность станков. Для увеличения производительности гнутарно-сушильных станков целесобразно заготовку перед гнутьем предварительно подсушивать до 20 %, высушивать в станке до 12—15 %, а окончательно досушивать освобожденные из станка заготовки в сушильных камерах.

В станках для гнутья на замкнутый контур бруски изгибают вокруг съемного необогреваемого шаблона. В механизированных станках шаблоны вращающиеся.

Во всех случаях гнутья, независимо от используемого этой цели оборудования, необходимо, чтобы вынутые из пропарочного котла или варочного бака бруски подвергались гнутью немедленно. Задержка в гнутье недопустима, потому что остывают в первую очередь наружные слои древесины, которые испытывают наибольшие напряжения.

При гнутье желательно, чтобы в брусках твердых лиственных пород (дуба, ясеня, граба, ильма) расположение годичных слоев совпадало с плоскостью изгиба, т. е. тангентальный
распил приходился на боковые стороны бруска или отклонялся лишь на 45—50°.

Расположение годичных слоев перпендикулярно плоскости изгиба может вызвать появление складок на вогнутой стороне.  Заготовки из лиственных рассеянно-сосудистых пород 
(бука, березы ), а также из хвойной древесины, изгибаемые с одновременным прессованием, желательно располагать при гнутье так, чтобы годичные слои были перпендикулярны плоскости изгиба.  Желательное расположение годичных слоев для условий гнутья не всегда может быть соблюдено по техническим условиям. Например, у лыж скользящая поверхность должна быть поверхностью радиального распила, иначе износ этой поверхности будет неравномерным.

Гнутье заготовок по замкнутому контуру на гнутарном станке

При гнутье с одновременным прессованием положение деталей следует выбирать таким, чтобы пороки древесины pacпологплись по возможности в растянутой и нейтральной части  деталей. Наоборот, при гнутье без прессования, и особенно гнутье без шины, растягиваемая поверхность должна быть  более чистой, потому что малейшие дефекты на ней могут стать причиной разрывов и отщепов волокон.

Гнутье фанеры часто осуществляют в шаблонах, состоя из двух частей, т. с. из матрицы и пуансона, между котор: закладывают и выгибают фанеру. Для вдавливания пуансо фанеры в матрицу можно пользоваться винтами, пневматическимикими и гидравлическими прессами: Если гнутью подлежат большие листы фанеры, то для облегчения веса матрицу и nyансон делают легкой каркасной конструкции, но достаточно жесткой, чтобы она не деформировалась в процессе гнутья.

При расположениии волокон в наружном слое перпендикулярно оси шаблона (гнутье вдоль волокон) возможные радиусы  загиба фанеры, склеенной белковыми клеями, почти не отличаются от минимальных радиусов загиба цельной древесины. При  расположении волокон параллельно к оси шаблона фанера обладает меньшим сопротивлением и допускает изгиб до радиусов примерно в 2 раза меньше, чем при гнутье вдоль волокон. Однако, жесткость получаемой таким образом детали меньше, а на наружной стороне ее часто появляются мелкие долевые трещины, особенно если наружный слой состоит из шпона, имеющего скрытые трещины от недостаточного обжима при лущении. Появление таких трещин делает практически невозможной хорошую отделку, так как в период эксплуатации изделия сужаются или расширяются даже при незначительных изменениях влажности и вызывают растрескивание лежащего на них лакокрасочного покрытия. Поэтому предпочтительнее изгибать фанеру вдоль волокон или под некоторым углом к ним.

Гнутье тонкой фанеры (толщиной 1—4 мм) возможно до малых радиусов кривизны. Изгибание на малые радиусы толстой фанеры и плит (выше 5 мм) требует специальных приемов. Чаще всего делают ряд пропилов на внутренней стороне заготовки, если это допускается конструкцией изделия.

Изогнутые заготовки (вместо с шаблонами и охватывающими их шинами) сушат в сушильных камерах. Конечная влажность гнутоклееных заготовок соответствует производственной влажности, принятой на данном предприятии. Применяемые режимы сушки мало отличаются от режимов сушки пиленых заготовок из тех же пород, а конструкции и системы сушильных камер подобны тем, какие применяют для сушки пиломатериалов.

Высушенные до влажности (обычно ниже 12 %, стабилизирующей форму, заготовки поступают в остывочное отделение, где их охлаждают в течение нескольких часов, затем освобождают от шин и шаблонов и направляют в механическую обработку. Обработка гнутых заготовок, т. е. придание им окончательных размеров и требуемых поверхностей, принципиально не отличается от обработки прямолинейных заготовок.

Базирующим приспособлением, а иногда и столам станков, на которых обрабатывают гнутые заготовки, придают форму, соответствующую форме обрабатываемых заготовок. Последовательность обработки гнутых заготовок на станках аналогична обработке заготовок из пиломатериалов.

Рабочие места в гнутарном цехе включают гнутарный станок или приспособление для гнутья, устройства для гидротермической обработки заготовок, запас необработанных и обработанных заготовок, шин и шаблонов. Схема организации рабочих мест зависит от вида и размера изгибаемых заготовок и оборудования. Однако, во всех случаях рабочие места должны быть организованы так, чтобы пропаренные заготовки можно было подавать на гнутарный станок сразу после выемки их из пропарочного котла, не перенося на большие расстояния и не разворачивая. Пропарочные котлы должны иметь манометры, указывающие давление пара. В цехе должны быть стенные часы, хорошо видные с каждого рабочего места.

Литература о технологии гнутья: 

1.Запрессовочные устройства для производства гнутоклееных деталей, 
Сахаров М. Д М., 1964
2.Основы гнутья древесины, Манкевич Л. А., Минск, 1961
3.Примеры и задачи по гидротермической обработке древесины: учеб.пособие.
Тупицын В.П Хабаровск, 1992. -117 c.: ил.
4.Производство гнутой мебели, Леонтьев И. И. и Абухов Л. Г., М. — Л., 1954