Парогенератор для гнуття деревини. Технологія гнуття столярної деревини. Як зігнути дошку в домашніх умовах за допомогою хімічної просочення

Якщо виникла необхідність у виготовленні вигнутого дерев’яного елемента, то на перший погляд може здатися, що простіше випиляти потрібний елемент в зігнутому вигляді, але в такому випадку волокна деревного матеріалу будуть перерізані, послаблюючи, таким чином, міцність деталі, а як наслідок, і всього виробу . Крім того, при випилюванні виходить великий перевитрата матеріалу, що не можна сказати про спосіб, коли дерев’яну заготовку просто згинають.

Деревина – це волокна целюлози, пов’язані між собою хімічною речовиною, званим лігнін. Від розташування волокон залежить гнучкість дерева.

Тільки добре просушене дерево буде надійним і довговічним вихідним матеріалом для виробництва різних виробів. Однак зміна форми сухим дерев’яним заготовки процес складний, адже сухе дерево може зламатися, що дуже небажано.

Вивчивши технологію, як зігнути дерево, а також основні фізичні властивості деревини, які дозволяють змінювати її форму і згодом її зберегти, цілком реально зайнятися згинанням деревини в домашніх умовах.

Деякі особливості роботи з деревом

Гнуття деревини супроводжується її деформацією, а також стисненням внутрішніх шарів і розтягуванням зовнішніх. Буває так, що сили розтягування призводять до розриву зовнішніх волокон. Попередити це можна при проведенні попередньої гідротермічної обробки.

Отже, зігнути можна заготовки бруса, зробленого з масиву і клеєної деревини. Крім того, для гнуття застосовують струганий і лущений шпон. Найпластичнішими є листяні породи. У їх числі бук, ясен, береза, граб, клен, дуб, тополя, липа та вільха. Гнуті клеєні заготовки найкраще робити з шпону берези. Варто відзначити, що в загальному обсязі гнуто-клеєних заготовок березовий шпон займає приблизно 60%.

При пропарюванні заготовки здатність до стиснення значно збільшується, а саме на третину, в той час як здатність до розтягування підвищується всього на кілька відсотків. А, значить, думати про те, чи можна гнути дерево товщі 2 см, не варто апріорі.

Нагрівання в паровій коробці

Спочатку слід підготувати парову коробку. Вона може бути власноруч зробленою. Її головне завдання – тримати дерево, яке необхідно зігнути. У ній повинно бути отвір, призначене для виходу тиску пара. В іншому випадку вона вибухне.

Отвір для виходу пари повинно розташовуватися в дні коробки. Крім того, в коробці повинна бути передбачена знімна кришка, через яку можна буде витягти гнуте дерево, після того як воно набуде потрібної форми. Щоб утримати дерев’яну гнуту деталь в потрібній формі, слід використовувати затиски. Їх можна зробити самостійно з дерева або купити в спеціалізованому магазині.

З дерева слід зробити круглі обрізки – кілька штук. У них просверливаются зміщені від центру отвору. Після цього необхідно просунути болти через них, а потім просвердлити ще один отвір через сторони, щоб засунути їх намертво. Такі нехитрі вироби можуть стати відмінними зажимами.

Тепер настав час пропарити дерево, для цього слід подбати про джерело тепла і закрити заготовку з дерева в паровій коробці. На кожні 2,5 см товщини заготовки пропарювати виріб потрібно близько години. Після закінчення часу, дерево потрібно вийняти з коробки і надати йому необхідну форму. Процес повинен виконуватися дуже швидко. Згинається заготівля акуратно і м’яко.

Одні види деревини гнуться легше інших за рахунок різної еластичності. Різні способи вимагають прикладання сили різної величини.

Як тільки бажаний результат досягнутий, гнуте дерево потрібно зафіксувати в такому положенні. Можна закріплювати дерево при його формуванні. Завдяки цьому легше контролювати процес.

За допомогою хімічної просочення

Щоб зруйнувати зв’язки лігніну між волокнами можна впливати на дерево хімічними речовинами, причому здійснити це цілком реально в домашніх умовах. Ідеально для цього підходить аміак. Заготівля відмочується в 25% водному розчині аміаку. Після чого вона стає досить слухняною і еластичною, що дозволяє зігнути, скрутити її і видавити в ній під пресом рельєфні форми.

Аміак небезпечний! Тому при роботі з ним слід дотримуватися всіх правил техніки безпеки. Вимочування заготовки слід проводити в глухо закривається ємності, що знаходиться в приміщенні, яке добре провітрюється.

Чим довше деревина знаходиться в аміачних розчинах, тим пластичнее вона стає. Після відмочування заготовки і надання їй форми, потрібно залишити її в такому зігнутому вигляді. Це потрібно для фіксації форми, ну і для того, щоб аміак випарувався. Знову ж залишати гнуте дерево слід в провітрюваному приміщенні. Цікаво, що після випаровування аміаку, волокна деревини знайдуть колишню міцність, а це дозволить заготівлі утримувати свою форму!

спосіб розшарування

Спочатку потрібно зробити заготівлю деревини, яка буде піддаватися вигину. Дошки повинні бути трохи довше, ніж довжина готової деталі. Це пояснюється тим, що вигин вкоротить ламелі. Перш ніж почати різання, слід намалювати олівцем діагональну пряму. Зробити це потрібно поперек нижньої сторони дошки. Це дозволить зберегти послідовність ламелей після їх переміщення.

Дошки відрізаються прямошаруватої краєм, ні в якому разі не лицьовою стороною. Так, їх можна буде скласти докупи з найменшим зміною. У форму наноситься корковий шар. Це допоможе уникнути нерівностей в формі пилки, що дозволить зробити більш чіткий вигин. Крім того, пробка утримає розшарування в формі. Тепер наноситься клей на верхню сторону однієї з дерев’яних ламелей.

Клей наноситься на ламелі валиком. Найкраще використовувати карбамідоформальдегідні клей, що складається з 2 частин. Він має високий рівень зчеплення, але довго сохне. Можна також використовувати епоксидну смолу, але такий склад коштує дуже дорого, і дозволити його собі може не кожен. Стандартний клей для дерева в цьому випадку не можна застосовувати. Він швидко сохне, але є дуже м’яким, що в даній ситуації ніяк не вітається.

Заготівлю з гнутого дерева слід якомога швидше помістити в форму. Так, на промазану клеєм ламель укладається ще одна. Процес повторюється, поки гнута заготовка не придбає потрібну товщину. Дошки скріплюються разом. Після того як клей повністю висохне, слід вкоротити її до потрібної довжини.

Пропив, як метод

Підготовлений дерев’яний відрізок потрібно пропиляти. Пропили робляться на 2/3 від товщини заготовки. Вони повинні знаходитися з внутрішньої сторони вигину. Слід бути гранично уважним, адже грубі пропили можуть зламати дерево.

Ключ до успіху при різанні пропилов полягає в тому, щоб відстань між надрізами було максимально рівним. В ідеалі 1,25 см.

Надрізи робляться поперек візерунка дерева. Далі слід стиснути краю заготовки так, щоб з’єднати отримані зазори разом. Таку форму і придбає вигин після закінчення роботи. Потім вигин виправляють. Найчастіше зовнішню сторону обробляють шпоною, в деяких випадках ламінатом. Ця дія дозволяє виправити вигин і приховати будь-яку допущену в процесі виробництва дефекти. Прогалини між зігнутим деревом ховаються елементарно – для цього змішується клей і тирсу, а після цієї сумішшю заповнюються прогалини.

В незалежності від методу згину, після того як дерево буде вийнято з форми, вигин злегка розслабитися. Зважаючи на це його потрібно зробити трохи більше, щоб згодом компенсувати цей ефект. Метод пропіліванія можна застосувати при згині частини коробки або металевого куточка.

Природа не любить прямі лінії і потрібно витратити чимало часу і зусиль, щоб зробити дерев’яні вироби прямими.Однак гнучка деревини – це також досить трудомісткий процес. Гнуті дерев’яні елементи часто використовуються в скандинавської меблів у вигляді красивих, легких і міцних виробів з єдністю структури і форми. У цій статті ми розглянемо кілька способів гнуття деревини: просте силове згинання, згинання з використанням пропилов, згинання на пару і згинання шарами.

Це найпростіший метод, який полягає в ручному згинанні деревини та прикріплення її до форми для фіксації вигину. Чим менше товщина деревини – тим легше її гнути. З цього випливає, що більше вигин, тим тонше повинна бути деревина. Шпон може набувати практично будь-які вигини, в той час як дубову заготовку товщиною 2 см практично неможливо зігнути. Також слід враховувати, що різні породи деревини мають різну ступінь гнучкості. Так співвідношення товщини заготовки і мінімального радіусу вигину за деякими породам становитиме: бук – 1 / 2,5; дуб – 1/4; береза ​​- 1 / 5,7; вільха – 1/8; ялина – 1/10; сосна – 1/11. Тобто при товщині букової заготовки в 10 мм, мінімальний радіус вигину становитиме 25 мм.

Як правило, заготівля фіксується за допомогою клею, оскільки використання цвяхів або шурупів в місцях вигину може привести до утворення тріщин і розломів. Є негласне правило – то, що можна зафіксувати вручну, можна також зафіксувати за допомогою клею. При склеюванні для зменшення зазорів потрібно рухатися від центру до країв, або від одного краю до іншого.

Цей метод згинання деревини найменш міцний, оскільки деревина пропиливается майже по всій товщині і в ній залишається зовсім небагато міцності. Тому цей спосіб гнучкі деревини використовується тільки там, де немає великого навантаження, наприклад закруглені куточки і т.п.

Основним матеріалом для виготовлення гнуто-пропиляних деталей є фанера. Для досягнення найкращих результатів пропили краще проводити на круглопилковому верстаті з використанням обмежувального стопора. Пропили потрібно робити поперек волокон на відстані близько 5-10 мм. один від одного. Глибина пропила повинна бути близько 1/5 товщини заготовки.

Щоб зафіксувати вигин, можна використовувати клей або деревний порозаполнитель. Склеюючи і фіксуючи дві вигнуті рейки пропилами всередину, можна створювати цікаві елементи в деяких конструкціях, хоча і з обмеженою міцністю.

За своїми фізичними властивостями така деревина близька до деревини гнутих гідротермічним способом, а за деякими показниками динамічних навантажень, вона володіє навіть кращими механічними властивостями, ніж цілісний деревний масив.

Першим кроком є ​​підготовка ламелей. Товщина шару багато в чому визначається величиною вигину. Чим більше вигин, тим тонше повинні бути ламелі і навпаки. Як правило, товщина ламелей не повинна перевищувати 3,2 мм.

Потім нарізані шари деревини намазують клеєм і стискають в шаблоні за допомогою захоплень. Для з’єднання ламелей можна використовувати звичайний столярний клей. Для цих цілей краще всього підходить клеї на основі карбамидоформальдегидних або епоксидних смол.

Перш ніж вийняти деталь з шаблону, клей повинен схопитися протягом доби. Потрібно також враховувати, що після разжатия форми заготовка може трохи випростатися. Мінімізувати цей ефект можна шляхом зменшення товщини ламелей або створення форми з невеликим перегином.

Гидротермічеськая гнучка деревини дає найбільш якісний результат, однак вимагає великих трудовитрат і технічного оснащення.

Перед початком процесу гнучкі слід приділити належну увагу вибору деревини. Практично будь-яку породу деревини можна зігнути, але найкращою гнучкістю володіють тверді породи, такі як дуб, бук, в’яз, береза, вишня, клен, горіх, ясен. Не рекомендується використовувати хвойні і м’які породи, такі як ялина, сосна, кедр, вільха. Також важливо, щоб деревина була без тріщин і сучків в місці передбачуваного вигину.

Кожна клітина волокон деревини покрита лігніном – клееподобной хімічною речовиною, яка при звичайній температурі міцно пов’язує волокна. Що передається парою тепло розм’якшує лігнін, дозволяючи волокнам стискатися і розтягуватися. Охолоджуючись, лігнін твердне і знову міцно пов’язує волокна разом.

Найкраще для гнучкі підходить свіжозрубана деревина. Оптимальним варіантом також є деревина атмосферної сушки, так як при камерній сушці лігнін помітно зміцнюється, ускладнюючи вигин. Перед пропарюванням деревину камерної сушки можна замочити на ніч у воді. Для обробки деревини атмосферної сушки і попередньо замоченою деревини камерної сушки потрібно однаковий час.

Найкращі пластичні властивості деревина набуває при вологості 25-30% і при температурі близько 100 ° С. Час пропарювання залежить від товщини деревина. Так, наприклад, для пропарювання заготовки з початковою вологістю 30% і товщиною 25 мм з досягненням температури в центрі заготовки до 100 ° С необхідно 1 годину, а товщиною 35 мм – близько 2 годин.

Перед вилученням заготовки перевірте, щоб всі інструменти були під рукою, так як деревина остигає і твердне дуже швидко. Обов’язково надіньте щільні рукавички, щоб не обпектися парою. Вийміть деталь і відразу зафіксуйте її захопленнями.

Вилучення вироби з форми зазвичай супроводжується невеликим розгинанням. Тому форма повинна мати вигин трохи більше, ніж потрібно, щоб зберегти потрібну кривизну вироби. Щоб мінімізувати розгин, залиште деталь закріпленої в формі, по крайней мере, на кілька днів.

Пласти ретельно змащують клеєм, закладають в шаблон і запресовують. гнутоклеєні вузли виробляють з шпону, з пластин листяних і хвойних порід, з фанери. У гнутоклеєних елементах зі шпону напрямок волокон в шарах шпони може бути як взаємно перпендикулярним, так і однаковим.

При виготовленні гнутопрофільних вузлів з поздовжніми пропилами необхідно враховувати залежність товщини елементів, що згинаються від породи деревини і товщини згинається деталі.

Зі збільшенням радіуса вигину плити відстань між пропилами скорочується, як це видно на малюнку зверху. Тобто ширина пропила безпосередньо залежить від радіуса вигину плити і кількості пропилів.

Тепер розглянемо теоретичні аспекти гнуття

Кріволіненйние деталі з цільної деревини можна виготовляти двома принциповими способами:

випилюванням криволінійних заготовок і наданням прямолінійним бруска зігнутої форми шляхом загинання його на шаблоне.Оба способу застосовуються на практиці і мають свої переваги і недоліки.

випилювання криволінійних заготовок відрізняється простотою технології і не вимагає спеціального обладнання. Однак, при випилюванні неминуче перерізають волокна деревини, і це настільки послаблює міцність, що деталі великої кривизни і замкнутого контуру, доводиться складати з кількох елементів склеюванням. На криволінійних поверхнях виходять полуторцовие і торцеві поверхні зрізів і в зв’язку з цим погіршуються умови обробки на фрезерних верстатах і обробки. Крім того, при розкрої виходить велика кількість велика кількість відходів. Виготовлення криволінійних деталей методом гнуття вимагає в порівнянні з випилюванням більш складного технологічного процесу і обладнання. Однак, при гнуття повністю зберігається і навіть в деяких випадках підвищується міцність деталей; на їх гранях не створюються торцеві поверхні, а режими подальшої обробки гнутих деталей не відрізняються від режимів обробки прямолінейнех деталей.

вигин елемента
а – характер деформації заготовки при вигині;
6 – гнуття заготовки з шиною за шаблоном:
1 – шаблон; 2 – насічки; 3 – що пресує ролик; 4 – шина

При вигині заготовки в межах пружних деформацій виникають нормальні до поперечного перерізу напруги: розтягують на опуклою і стискають на увігнутій стороні.Між зонами розтягування і стиснення знаходиться нейтральний шар, нормальні напруги в якому невеликі. Оскільки величина нормальних напружень змінюється по перетину, виникають сколювальні напруги, які прагнуть як би зрушити одні шари деталі щодо інших. Так як цей зсув неможливий, вигин супроводжується розтягуванням матеріалу на опуклій стороні деталі і стисненням – на увігнутій.

Величина виникають деформацій розтягування і стиснення залежить від товщини бруска і радіуса вигину. Припустимо, що брусок прямокутного перетину зігнутий по дузі кола і що деформації в бруску прямо пропорційні напруженням, а нейтральний шар знаходиться в середині бруска.

Позначимо товщину бруска H , Початкову довжину його через lо , Радіус вигину по нейтральній лінії через R (Рис. 60, а). Довжина бруска по нейтральній лінії при вигині буде залишатися незмінною і дорівнює lо = p R ( j /180) , (84) де p – число пі (3, 14.), j – кут загину в градусах.
Зовнішній розтягнутий шар отримає подовження D L (дельта L) . Загальна довжина розтягнутої частини бруска визначиться з виразу Lo + D L = p (R + H / 2) j /180 (85)
Віднімаючи з цього рівняння попереднє, отримаємо абсолютне подовження
D L = p (H / 2) (j /180). (86)
Відносне подовження Ер дорівнюватиме D L / Lo = H / 2R , Тобто відносне подовження при вигині D Ll / Lо залежить від ставлення товщини бруска до радіусу вигину; воно тим більше, чим товще брусок H і чим менше радіус вигину R . Подібне ставлення для величини відносного стиснення при вигині можна отримати аналогічним шляхом.
Припустимо, що навколо шаблону R “ зігнутий брусок з початковою довжиною Lo і при цьому досягнуті максимальні деформації стиснення і розтягування. позначивши через Е сж величину допустимої деформації стиснення деревини уздовж волокон, а через Е раст величину допустимої деформації розтягування уздовж волокон, можемо написати співвідношення для розтягнутої боку
L = Lo (1 + Ераст) = p (R “+ H) j /180 (87)
Звідси R “+ H = / p (j /180) .
Для стислій (увігнутою) сторони буде L 2 = Lo (1 – Ecж) = p R “ (J / 180)
або R “ = / p (j /180 ). (88)
Віднімаючи з першого виразу друге, отримаємо
H =>