Гнуть сырое дерево на костре. Технология изготовления изгиба древесины с пропариванием. Как согнуть доску в домашних условиях: нагрев в паровой коробке

Гнутье - это один из методов изготовления красивых и прочных деталей из древесины, например, для мебели. Домашнему мастеру вполне под силу освоить такую технологию, Гнутая деталь значительно прочнее выпиленной, на ее изготовление расходуется меньше древесины, а на выпиленных поверхностях получаются полуторцевые и торцевые срезы, усложняющие дальнейшую обработку и отделку деталей.

Различают три способа гнутья древесины. Один из них - наиболее известный заключается в предварительной пропарке древесины с последующим приданием ей требуемой формы в мощных прессах. Этот горячий способ гнутья применяют в основном в серийном производстве, например, стульев.

Наряду с ним, особенно в домашних условиях, практикуют два других способа гнутья древесины, но уже в холодном состоянии.

1. Первый - гнутье цельной древесины с предварительным выполнением надрезов по изгибу.
2. Второй - гнутоклеение, при котором гнутую деталь получают методом давления в пресс-формах из заготовки, представляющей собой пакет из нескольких слоев промазанных клеем тонких полос древесины.
3. При гнутье вторым способом - с надрезами - в заготовке на глубину в 2/3-3/4 ее толщины пропиливают узкие, параллельные друг другу пазы, после чего придают заготовке желаемую форму.

Максимальный радиус изгиба зависит от глубины надрезов (и соответственно от толщины заготовок), расстояния между ними и от гибкости древесины. Надрезы производят как параллельно, так и перпендикулярно волокнам. Эту рабочую операцию выполняют с помощью торцовочной или ручной дисковой пилы с направляющим упором. Если нет специального инструмента, годится и обычная ножовка по дереву. Главное, чтобы глубина надрезов была одинаковой.

СКЛЕИВАНИЕ С ОДНОВРЕМЕННЫМ ГНУТЬЕМ

При гнутье древесины волокна на внутренней стороне сжимаются, а на внешней - растягиваются. Сжатие волокон древесина «переносит» сравнительно легко, особенно если ее предварительно пропарить. Растянуть же ее практически невозможно.

Гибкость зависит также от породы дерева и толщины заготовок. Например, твердая древесина из умеренных климатических зон - бук, дуб, ясень, вяз - поддается гнутью легче, чем тропические древесные породы (махагони, тиковое дерево, сипо и пр.). Хвойные же для этого слишком жестки.

Величину сопротивления сгибаемой древесины до момента ее разрушения определяют соотношением 1:50, т.е. радиус изгиба должен не менее чем в 50 раз превышать толщину заготовки. Например, заготовка толщиной 25 мм требует радиуса не менее 1250 мм. Чем тоньше древесина, тем проще она гнется. Поэтому там, где это возможно, целесообразно делать деталь соответствующей формы путем гнутоклеения (рис. 1).

При этом способе отдельные полосы древесины одинаковой толщины и ширины проклеивают, укладывают в несколько слоев так, чтобы их волокна были расположены параллельно, и помещают в пресс-форму, изготовленную из твердой древесины. Матрицу и пуансон пресс-формы сжимают струбцинами и оставляют пакет в таком положении, пока не высохнет клей.

Толщина склеиваемых друг с другом полос может колебаться в пределах 1-6 мм опять же в зависимости от требуемого радиуса изгиба. Для проклеивания слоев подойдет клей холодного отвердения. Если гнутоклееные заготовки предназначены для использования в наружных конструкциях, лучше всего взять водостойкий клей.

ГНУТЬЕ С ПРИМЕНЕНИЕМ ЗАЖИМНЫХ ПРИСПОСОБЛЕНИЙ И ПРЕСС-ФОРМ

Чтобы определить допустимую толщину подлежащих гнутью полос шпона или планок (при большей толщине древесина может сломаться), необходимо знать наименьший радиус изгиба. Больше всего древесина деформируется на внутренней стороне места изгиба. Поэтому измерять всегда нужно именно здесь.

В качестве вспомогательного приспособления целесообразно пользоваться шаблоном, который можно изготовить самому. Для определения радиуса изгиба берем обычный школьный циркуль и чертим на кальке несколько окружностей (с небольшим возрастанием их радиуса), имеющих общий центр. В итоге получаем шаблон. Прикладываем его к поверхности изгиба, например, пресс-формы и смещаем, пока не найдем подходящую окружность наибольшего диаметра. Ее радиус измеряем на шаблоне. Полученное значение делим на 50. Частное от деления и будет максимально допустимой толщиной полосы планки или шпона.

При работе с пресс-формами изгиб на наружной стороне заготовки должен быть более плавным, чем на внутренней. В этом случае чертим из одного центра две окружности, радиусы которых разнятся на общую толщину материала полос.

Труднее всего обстоит дело, когда требуется согнуть деталь сложной конфигурации с разными радиусами изгиба. Здесь изгибы для внутренней или наружной стороны заготовки можно построить свободно, если ее форма не привязана к обводам какого-либо предмета мебели.

Линию для второго пропила (первый - в начале изгиба) можно в этом случае построить так. Отмерим циркулем общую толщину склеиваемых слоев, проведем им окружность на твердом картоне, вырежем круг и приложим его в нескольких местах к линии первого пропила. При этом прикладываем круг так, чтобы он соприкасался с первой линией, и чертим его контур соответственно на противоположной стороне. Вторая линия пропила будет сквозной связью между этими вспомогательными линиями.

ТЕХНОЛОГИЯ ГНУТЬЯ С ВЫПОЛНЕНИЕМ НАДРЕЗОВ НА ЗАГОТОВКАХ

При определении числа запиливаемых на заготовке надрезов для гнутья по известному радиусу (оно зависит еще и от ширины паза и породы древесины) пользуемся вспомогательной конструкцией. Для этого берем брусок, аналогичный заготовке (рис. 2). Выпиливаем на нем один единственный надрез с глубиной в 2/3-3/4 толщины бруска. На листе бумаги проводим прямую и отмечаем на ней точку надреза.

Кладем брусок на бумагу так, чтобы его нижняя кромка до надреза совпала с прочерченной линией и отмеченной точкой места надреза, и крепим брусок струбциной к рабочему столу. Откладываем на линии и бруске расстояние требуемого радиуса b и сгибаем брусок, пока верхние кромки надреза не сомкнутся. Расстояние а между концом линии и меткой на бруске будет расстоянием между отдельными надрезами, которые можно разметить на заготовке.

Если надрезы необходимо запилить на наружной стороне заготовки, расстояние между ними и соответственно их число определяем таким же способом. Заготовку сгибаем настолько, насколько это позволяет эластичность древесины. Если пробный кусок дерева сломается, то этого можно ожидать и от закрепленной в пресс-форме заготовки.

По материалам журнала "Делаем сами"

*информация размещена в ознакомительных целях, чтобы поблагодарить нас, поделитесь ссылкой на страницу с друзьями. Вы можете прислать интересный нашим читателям материал. Мы будем рады ответить на все ваши вопросы и предложения, а также услышать критику и пожелания по адресу [email protected]

Одним из способов обработки заготовок столярных изделий является гнутье. Обработанные горячим паром деревянные заготовки способны изгибаться и после высыхания сохранять полученную форму. Такой технологический процесс не представляет особых сложностей, но некоторые особенности того, как гнуть древесину, следует учитывать. Также вас могут заинтересовать лестницы из сосны , заказать которые вы сможете на сайте http://mirdereva.ru/.

Волокна древесины скреплены особым веществом - лигнином, который под воздействием высокой температуры размягчается, а после остывания опять скрепляет волокна. На этом и основан процесс гнутья заготовок. Следует учитывать, что древесина разных пород поддается гнутью по-своему. Для гнутых изделий лучше всего использовать дуб, бук, березу, тис, вишню, вяз. А вот сосну, ель, кедр, ольху не следует применять для этих целей.

Работа над гнутыми деталями начинается с выбора материала. Заготовки должны быть прямослойными, не допускается использование древесины с искривленными волокнами. Подготовленный материал сушат в естественных условиях, под навесами, до влажности не более 20%. А вот древесину, высушенную искусственно, использовать для гнутья не следует, так как она хуже поддается такой обработке. Если же приходится использовать такой материал, то перед гнутьем его необходимо замочить в воде (не менее недели). Замачивание необходимо и для древесины твердых пород деревьев таких как дуб, ясень, бук.

Для нагревания заготовок перед гнутьем лучше всего использовать паровую камеру. Такую камеру несложно изготовить в домашних условиях, применив пластиковую трубу подходящих размеров и обычный чайник. Детали помещают в трубу, а пар подают от чайника. Время выдержки в камере зависит от размеров детали и определяется опытным путем. При этом можно ориентироваться на то, что на 1 см толщины заготовки необходимо 30-40 минут пропаривания древесины.

В места изгиба на деталях, если это позволяет конструкция изделия, можно слегка уменьшить толщину материала, снять фаски. Это облегчит процесс гнутья. Тонкие заготовки, при отсутствии паровой камеры, можно нагревать над электро- или газовой плитой.

Перед началом того, как гнуть древесину, необходимо подготовить форму, на которой будет закрепляться деталь, и зажимы для фиксации. Следует учитывать, что после прогрева древесины времени на то, чтобы зафиксировать заготовку, будет очень мало, не более 5 минут. Поэтому все нужно делать быстро, если же деталь начала остывать, то следует еще раз ее нагреть. Иначе можно сломать заготовку.

Поэтому важно предусмотреть такую конструкцию форм и зажимов, которая позволяла бы быстро фиксировать заготовку в нужном положении. Если формы изготовлены из древесины, то их не следует покрывать какими-то защитными составами, красить, лакировать. Во-первых, они портятся от нагревания, а во-вторых, будут мешать высыханию заготовок.

Короткие заготовки изгибают на оправках большего радиуса, а потом уже крепят в форме. Такой предварительный изгиб уменьшает вероятность того, что деталь сломается при формировании изгиба. Выдерживать детали в форме нужно до полного высыхания, чтобы они не разогнулись обратно. Обычно на это требуется от 6 до 9 дней, и определяется опытным путем.

После освобождения заготовки от зажимов ее необходимо отложить на сутки, и только потом приступать к обработке и отделке. Это нужно для того, чтобы снять остаточные разгибающие напряжения. Советы несложные, но они позволят без проблем освоить процесс, как гнуть древесину.

В случае если появилась необходимость в изготовлении изогнутого деревянного элемента, то на первый взгляд может показаться, что несложнее выпилить необходимый элемент в изогнутом виде, но при таких условиях волокна древесного материала будут перерезаны, ослабляя, так, прочность детали, а как следствие, и всего изделия. Помимо этого, при выпиливании получается громадной перерасход материала, что нельзя сказать о методе, в то время, когда деревянную заготовку попросту изгибают.

Древесина - это волокна целлюлозы, связанные между собой химическим веществом, именуемым лигнин. От размещения волокон зависит гибкость дерева.

Лишь хорошо просушенное дерево будет надежным и долговечным исходным материалом для производства разных изделий. Но изменение формы сухой деревянной заготовки процесс сложный, поскольку сухое дерево может сломаться, что весьма нежелательно.

Изучив технологию, как согнуть дерево, и фундаментальные физические свойства древесины, каковые разрешают изменять ее форму и потом ее сохранить, в полной мере реально заняться изгибанием древесины дома.

Кое-какие особенности работы с деревом

Гнутье древесины сопровождается ее деформацией, и сжатием внутренних слоев и растяжением внешних. Не редкость так, что силы растяжения приводят к разрыву внешних волокон. Предотвратить это возможно при проведении предварительной гидротермической обработки.

Итак, согнуть возможно заготовки бруса, сделанного из массива и клееной древесины. Помимо этого, для гнутья используют 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 оптимальнее делать из шпона березы. Необходимо подчеркнуть, что в общем объеме гнуто-клееных заготовок березовый шпон занимает приблизительно 60%.

При пропаривании заготовки свойство к сжатию существенно возрастает, а именно на треть, тогда как свойство к растяжению увеличивается всего на пара процентов. А, значит, думать о том, возможно ли гнуть дерево толще 2 см, не следует a priori.

Нагрев в паровой коробке

Сначала направляться подготовить паровую коробку. Она возможно собственноручно сделанной. Ее основная задача - держать дерево, которое нужно согнуть. В ней должно быть отверстие, предназначенное для выхода давления пара. В другом случае она взорвется.

Отверстие для выхода пара должно размешаться в дне коробки. Помимо этого, в коробке должна быть предусмотрена съемная крышка, через которую возможно будет вытащить гнутое дерево, по окончании того как оно купит нужную форму. Дабы удержать деревянную гнутую деталь в нужной форме, направляться применять зажимы. Их возможно сделать самостоятельно из дерева либо приобрести в специализированном магазине.

Из дерева необходимо осуществить круглые обрезки - пара штук. В них просверливаются смещенные от центра отверстия. Затем нужно просунуть болты через них, а после этого просверлить еще одно отверстие через стороны, дабы задвинуть их намертво. Такие нехитрые поделки смогут стать отменными зажимами.

Сейчас настало время пропарить дерево, для этого направляться позаботиться об источнике тепла и закрыть заготовку из дерева в паровой коробке. На каждые 2,5 см толщины заготовки пропаривать изделие необходимо около часа. По окончании времени, дерево необходимо вынуть из коробки и придать ему нужную форму. Процесс должен выполняться весьма быстро. Сгибается заготовка бережно и мягко.

Одни виды древесины гнутся легче других за счет различной эластичности. Различные методы требуют приложения силы различной величины.

Когда желаемый итог достигнут, гнутое дерево необходимо зафиксировать в таком положении. Возможно закреплять дерево при его формировании. Именно поэтому легче контролировать процесс.

При помощи химической пропитки

Дабы уничтожить связи лигнина между волокнами возможно влиять на дерево химическими веществами, причем осуществить это в полной мере реально дома. Идеально для этого подходит аммиак. Заготовка отмачивается в 25% водном растворе аммиака. По окончании чего она делается очень послушной и эластичной, что разрешает согнуть, скрутить ее и выдавить в ней под прессом рельефные формы.

Аммиак страшен! Исходя из этого при работе с ним направляться выполнять все правила техники безопасности. Вымачивание заготовки направляться проводить в глухо закрывающейся емкости, находящейся в помещении, которое хорошо проветривается.

Чем продолжительнее древесина находится в аммиачном растворе, тем пластичнее она делается. По окончании отмачивания заготовки и придания ей формы, необходимо покинуть ее в таком изогнутом виде. Это необходимо для фиксации формы, ну и чтобы аммиак испарился. Снова же оставлять гнутое дерево следует в проветриваемом помещении. Примечательно, что по окончании испарения аммиака, волокна древесины получат былую прочность, а это разрешит заготовке удерживать свою форму!

Метод расслоения

Сначала необходимо сделать заготовку дерева, которая будет подвергаться изгибу. Доски должны быть чуть дольше, чем протяженность готовой детали. Это разъясняется тем, что изгиб укоротит ламели. Перед тем как начать резку, направляться нарисовать карандашом диагональную прямую. Сделать это необходимо поперек нижней стороны доски. Это разрешит сохранить последовательность ламелей по окончании их перемещения.

Доски отрезаются прямослойным краем, ни за что не лицевой стороной. Так, их возможно будет сложить вместе с мельчайшим трансформацией. В форму наносится пробковый слой. Это окажет помощь избежать неровностей в форме пилы, что разрешит сделать более четкий изгиб. Помимо этого, пробка удержит расслоение в форме. Сейчас наносится клей на верхнюю сторону одной из деревянных ламелей.

Клей наносится на ламели валиком. оптимальнее применять карбамидоформальдегидный клей, складывающийся из 2 частей. Он владеет большим уровнем сцепления, но долго сохнет. Возможно кроме этого применять эпоксидную смолу, но таковой состав много стоит, и разрешить его себе может не каждый. Обычный клей для дерева в этом случае нельзя применять. Он быстро сохнет, но есть весьма мягким, что в данной обстановке никак не приветствуется.

Заготовку из гнутого дерева направляться как возможно стремительнее поместить в форму. Так, на промазанную клеем ламель укладывается еще одна. Процесс повторяется, пока гнутая заготовка не купит нужную толщину. Доски скрепляются совместно. По окончании того как клей всецело высохнет, направляться укоротить ее до нужной длины.

Пропил, как способ

Подготовленный деревянный отрезок необходимо пропилить. Пропилы делаются на 2/3 от толщины заготовки. Они должны находиться с внутренней стороны изгиба. направляться быть предельно внимательным, поскольку неотёсанные пропилы смогут сломать дерево.

Ключ к успеху при резке пропилов содержится в том, дабы расстояние между надрезами было максимально ровным. В совершенстве 1,25 см.

Надрезы делаются поперек узора дерева. Потом направляться сжать края заготовки так, дабы соединить оказавшиеся зазоры совместно. Такую форму и купит изгиб по окончании работы. После этого изгиб исправляют. Значительно чаще внешнюю сторону обрабатывают шпоном, в некоторых случаях ламинатом. Это воздействие разрешает исправить изгиб и скрыть каждые допущенные в ходе производства недостатки. Пробелы между согнутым деревом прячутся элементарно – для этого смешивается клей и опилки, а по окончании данной смесью заполняются пробелы.

В независимости от способа сгиба, по окончании того как дерево будет вынуто из формы, изгиб легко расслабится. Ввиду этого его необходимо сделать чуть больше, дабы потом компенсировать данный эффект. Способ пропиливания возможно применить при сгибе части коробки либо железного уголка.

Итак, используя такие простые советы возможно без особых трудозатрат своими руками согнуть дерево.

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 D L (дельта L) . Общая длина растянутой части бруска определится из выражения Lo + D L = p (R + H/2) j /180 (85)
Вычитая из этого уравнения предыдущее, получим абсолютное удлинение
D L = p (H/2)( j /180). (86)
Относительное удлинение Ер будет равно D L/Lo = H/2R , т.е. относительное удлинение при изгибе D Ll/Lо зависит 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 Е сж величину допустимой деформации сжатия древесины вдоль волокон, а через Е раст 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 = / p ( j /180) .
Для сжатой (вогнутой) стороны будет L 2 = Lo (1 - Ecж) = p R" (j /180)
или R" = / p ( j /180 ). (88)
Вычитая из первого выражения второе, получим
H = }