Советы мастеру: как гнуть древесину. Правильная гибка древесины и ее технология. Нормы прочности древесины, которую гнут древесина Как гнуть древесину твердых пород

При гибке древесины нужно учитывать множество моментов: лучше всего для этого дела подходит свежая древесина, пропаривать древесину нужно определенное количество времени, которое зависит от ее толщины.

Процессы изменения свойств древесины для удовлетворения запросов : технология и свойства Древесина – это природный полимерный композиционный материал, который при механическом и химическом воздействии меняет свои свойства. Зная закономерности изменения материала можно создавать их целенаправленно, придавая качества, необходимые потребителю. Это и называется процессом модификации древесины. Он необходим при производстве ДСП, МДФ, ОСБ, ДПК и других древесных материалов, где измельченная древесина, смешанная с полимерным связующим, прессуется с целью получения однородного материала стандартных размеров.
Предлагаемая технология модификации древесины изменяет свойства древесины в массиве, то есть на всю глубину обрабатываемого материала, не прибегая к его измельчению. Это достигается тем, что молекулы модификатора, т. е. вещества, способствующего изменению свойств древесины, по размеру сравнимы с молекулами древесного вещества и менее размеров межклеточных пространств в нем. Поэтому способом диффузионной или принудительной пропитки под давлением модификатор проникает на всю толщину пропитываемого изделия, а затем под воздействием температуры и давления реагирует с природными химикатами, находящимися в древесном веществе.

Таким образом, технология позволяет, не измельчать древесину, не применять дорогостоящие полимерные связующие, и, достигать того же эффекта, которого добивались при производстве МДФ, например, но более дешевым способом. При этом сохраняется со всеми его положительными свойствами, ярче выделяется текстура, можно изменить цвет (ламинация не потребуется).
Итак, модификатор должен в растворенном состоянии проникать в клеточные , быть химически активным для компонентов, составляющих древесное вещество, и, реагируя с этими компонентами, целенаправленно изменять физические и эксплуатационные свойства материала. Наиболее подходящим для этого веществом является карбамид, ведь и в упомянутых ранее МДФ или ОСБ самые применимые связующие – карбамидные. Карбамид растворим в воде, в том числе и в той, что содержится в связанном состоянии в древесине, а это означает, что, пропитывая древесину водным раствором карбамида, мы, как это не парадоксально «подсушиваем» ее, «забирая» часть древесной влаги на гидрофильный карбамид. Карбамид или мочевина активно реагируют с такими компонентами древесного вещества, как лигнин, гемицеллюлозы, экстрактивные вещества.
А поскольку реакция поликонденсации происходит в макромолекулах древесного вещества, массив древесины приобретает новые задаваемые производителем полезные качества, сохранив положительные старые. Раствор карбамида не вреден, химически нейтрален, более того – мочевина марки А по ГОСТ 6691-77 применяется как кормовая добавка для скота. Модифицированная карбамидом древесина сертифицирована (ГОСТ 24329-80) и применяется в основном под торговой маркой «Дестам» или «Лигноферум» в производстве подшипниковых вкладышей. В производстве строительных и столярных изделий в настоящее время применяется также термомодифицированная древесина, технология которой подобна предлагаемой за исключением того, что химическая модификация древесного вещества производится в отсутствии карбамида за счет поликонденсации продуктов разложения лигнина, гемицеллюлоз, экстрактивных веществ и ксиланов.
Из-за термодеструкции частично снижаются физико-механические свойства термомодифицированной древесины. Технологический процесс производства механохимически модифицированной древесины заключается в пропитке исходной древесины любой породы и любой влажности раствором модификатора. Пропитка может быть проведена методом «горяче-холодных ванн» - диффузионная или в автоклаве – принудительная. Затем проводится сушка, при необходимости – с уплотнением (прессованием), и термообработка, фиксирующая новые свойства древесины. Следует отметить, что экономичнее применять малоценные породы, так как их эксплуатационные свойства после модифицирования превосходят свойства дорогих пород

Как правильно и какими способоми гнуть древесину?

В настоящее время производители деревянных изделий предпочитают обойтись без этой операции, а если и применяют гнутые элементы, то из фанеры. Гнуть фанеру проще. Следует заметить, правда, что мебельщики натуральным деревом давно уже перестали баловать покупателя. Вся мебель изготовляется из деревоплиты или ДВП. Изделия из гнутого дерева, будь то стул или что-то другое, без сомнения, прочнее, легче и изящнее.

Выбор древесины

Успех гибки во многом зависит от выбранной породы дерева. Практически любую породу можно согнуть, но наилучшей гибкостью обладают вяз, дуб, бук, . Если для столярных работ нужна тщательно высушенная древесина, то в нашем случае лучше применять свежезаготовленную древесину. Не следует брать старую (по возрасту) древесину. Чем моложе дерево, тем оно гибче. Из нужной породы надо выбрать куски без трещин, без сучков. По крайней мере, сучков не должно быть в месте предполагаемого изгиба. Важно, чтобы древесина была прямослойной, без свилей, косослоев и «винтов». Лучше всего заготовить не пиленые доски и брусья, а цельный кругляк.

Изготовление заготовки

Заготовки для гибки деревянных элементов лучше всего получать не распиливанием, а раскалыванием кругляка. Направление раскола должно быть по хордам окружности, чтобы исключить хрупкую и непригодную для гибки сердцевину. Приготовленные таким образом деревянные бруски и дощечки не будут давать отщепы во время гибки. Будущую деталь размечают так, чтобы направление сгиба совпадало с радиусом кругляка, от которого была отколота заготовка, а наружная сторона сгиба совпадала с наружной частью бывшего кругляка. Колотые заготовки обрабатывают рубанками до нужных размеров с небольшим припуском для окончательной отделки.

Пропаривание заготовки

Чтобы придать заготовке наилучшую пластичность, её необходимо пропарить. Для этого понадобится металлическая емкость определённых размеров. В ней будут «париться» заготовки целиком или только в место изгиба. Предпочтительнее второе, так как заготовку удобнее брать просто руками (без приспособлений), чего не сделаешь, если заготовка вся распаренная.

Если данный вид работ предполагается поставить на поток, то можно изготовить специальную металлическую емкость с герметичной крышкой и двумя отверстиями для размещения изгибаемой части внутри «парилку». Всю эту нехитрую конструкцию надо плотно закрыть, чтобы уменьшить выход пара наружу. Под крышку подложить резиновую прокладку. Наглухо завинчивать нельзя, может произойти раздутие или даже взрыв под давлением пара. Достаточно тяжелая крышка обеспечит герметичность и в то же время сработает предохранительным клапаном при чрезмерном повышении давления.

Время полного пропаривания указать трудно. Оно зависит от породы дерева, сечения заготовок, степени сухости заготовок. Просто время от времени надо вынимать заготовку и пробовать ее на изгиб. Готовность заготовки почувствуется сразу по податливости на изгиб.

Гибка заготовки

Загибать заготовку лучше всего в шаблоне. Согнутая и высушенная в шаблоне заготовка обеспечит необходимую нам конфигурацию детали. Тем более, если вам нужна не одна, а несколько совершенно одинаковых деталей.

При определенном навыке можно поступать так, как делают душ для конской упряжи, - распаренную заготовку сгибают и концы связывают веревкой. В таком виде оставляют до полного высыхания. Сушить гнутые детали надо в проветриваемом, защищенном от солнца месте. Попытка искусственного ускорения сушки путем нагрева может привести к растрескиванию древесины.

Следует заметить, что после снятия детали с шаблона она немного «сдает», т.е. распрямляется. Учитывая это свойство, заготовки надо загибать немного «круче» с тем, чтобы по освобождении получилась нужная форма. Насколько «круче» - дело опыта. Многое зависит от сечения заготовки, породы дерева, степени ее распаренности перед гибкой.

Пресс для гибки древесных материалов

Производитель ORMA, Италия

Назначение
Данное оборудование предназначено для гнутья (гибки) древесных материалов. Перед гнутьем заготовки пропариваются в специализированных камерах. Стабилизация заготовки осуществляется током высокой частоты.
Данное оборудование нашло широкое применение при изготовление стульев, санок, школьной мебели.

Технические характеристики:

Полный комплект для гибки включает в себя
- Пропарочную камеру – резервуар для увлажнения заготовок со сборником конденсата, в комплекте с парогенератором (на каждый автоклав отдельный генератор)
- Пресс предварительной гибки (необходим в зависимости от задач и производительности)
- Пресс гибки и стабилизации (подбирается в зависимости от поставленных задач и производительности), в зависимости от сложности изделия может оснащаться дополнительными боковыми цилиндрами. Возможное общее усилие вирируется от 30 до 120 тон. Удельное давление до 7,5 кг/см2
- Электронный генератор частоты – с возможностью работы на два пресса для гибки и стабилизации

Нормы и прочность конструкции гнутой древесины

Кроме традиционного применения гнутой , сегодня все чаще применяются строительные конструктивные элементы, выполненные данным способом. Использование несущих элементов из гнутой древесины позволяет создавать новые интересные виды архитектурных решений, что в сочетании с оптимальными экономическими показателями таких конструкций объясняет повышенный интерес к ним со стороны практического применения не только в индустриальном, но и в частном жилищном строительстве.

Изготовить криволинейную конструкцию из гнутой древесины можно двумя способами: выпиливая ее из досок, сгибая брус (цельногнутые изделия) или слои древесины с одновременным их склеиванием (гнутоклееные изделия). Процесс гибки древесины основан на ее способности при определенных условиях под действием внешних нагрузок изменять свою форму и сохранять ее в дальнейшем.

Понятно, что выпилить из доски изделие больших размеров и кривизны практически невозможно, поэтому для того, чтобы в домашних условиях изготовить гнутую доску или балку для строительства красивой или купола, венчающего декоративную башенку дома, следует подготовить все необходимое для гибки древесины. Подобно тому, как оптимизация сайта позволяет увеличить рейтинг интернет-ресурса, так и выбор качественного материала для гибки улучшает ее результат. В качестве заготовок выбирается необрезная доска или брус без сучков, косослой у которых не более 10% от площади поверхности. Лучшими сортами древесины, обладающими повышенной пластичностью, являются граб, клен, бук, дуб, ясень и вяз.

После того, как материал подобран, можно приступать к процессу гнутья, основными этапами которого являются: гидротермическая обработка, гнутье заготовки и сушка изделия. Оптимальными параметрами, при которых гибка проходит максимально качественно, являются влажность древесины в пределах 25-30% и температура в центре заготовки от 80 до 90°С.

Профессиональная раскрутка сайтов, посвященных тонкостям технологии гибки древесины, наверняка вызовет интерес широкой аудитории, поскольку простота этого процесса несопоставима с полученным результатом. Гидротермическая заключается в пропаривании или проваривании заготовки в горячей воде.

Пропаривание технически более сложно, поэтому в домашних условиях проще организовать проваривание древесины в варочном баке подходящего размера. Заготовку, извлеченную из варочного бака, следует немедленно закрепить на шине при помощи струбцин, пока древесина не остыла. Иначе в ее наружных слоях возникнут напряжения, приводящие к трещинам.

Гибкая фанера и ее применение

Гибкая фанера (фанера для гнутья) сейчас пользуется огромным спросом, в связи с тем, что является удобным материалом для изготовления конструкций, в которых необходимо закругление. Использование такой гибочной фанеры эффективно и целесообразно, поскольку она принимает любую необходимую форму. Ее гибкость позволяет воплощать самые смелые фантазии дизайнеров и изготавливать самую модную и современную мебель, будь то шкаф с оригинальным дизайном для вашей гостиной, симпатичные полки для кухни или современная и удобная офисная мебель.
Такая фанера изготавливается из тропических деревьев, в основном из дерева CEIBA, но иногда гибкую фанеру изготавливают и из другой древесины: Парика, Керуинг. Гибкая (гибочная) фанера – это, как правило, 3-слойная плита, которая склеивается в поперечном или продольном исполнении рубашек.

Гибкая фанера, может использоваться для любых типов изгибов, даже при очень малом радиусе. Не нужно нагревать и обрабатывать водой. Самонесущая конструкция гибочной фанеры делает ненужным использование структурных и специальных опор. Уникальные дизайнерские модели, закругленные конструкции и сложные формы с несколькими радиусами, которые невозможно создать из традиционных материа¬лов, изготавливаются легко и быстро. Гибкая фанера выполняет почти все требования к толщине, увеличивая количество слоев материала (например, увеличение толщины до 10мм, 15мм, 16мм, 18мм, 20мм, и.т.д.). Большую толщину листов можно получить, склеив несколько листов более тонкой гибочной фанеры между собой.

Фанера из тропических высокого качества - это сочетание современных технологий и традиционных материалов. Продукт, созданный, чтобы удовлетворить самые изысканные потребности современных производителей мебели и столярных изделий. Гибкая фанера (фанера для гнутья) дешевле предварительно изготовленных форм из древесины. Существенная экономия времени, меньшая трудоемкость и большая рентабельность – вот её преимущества перед любым другим способом изменения формы фанеры.

Кроме гибкой фанеры наша компания предлагает другой уникальный продукт - это Сверхлёгкая фанера. Диапазон использования этой фанеры также достаточно широк: это - производство филёнок дверей, изготовление корпусной мебели, диванов, кресел, полок. Сверхлёгкая фанера - это новый продукт на нашем рынке, она легче берёзы в 1,8 раза. Эта фанера хорошо фанеруется шпоном, отделывается пленками и лаками, а главное - позволяет значительно снизить вес готового изделия!

Технические характеристики

Направление изгиба Поперек волокон: вдоль ширины

Состав Тропическая древесина горячего прессования с клеем термического схватывания

Плотность 300-400 кг/куб.м.

Толщина 5 мм, 8 мм, др.

Размеры 2500/2440 мм x 1220 мм и др. по отд. заказу

Радиус изгиба Для 5 мм толщиной, минимум 7 см для 8 мм толщиной минимум 10 см

Эластичность
Перпендикулярно волокнам: 210 Н/мм2
Параллельно волокнам: 6300 Н/мм2
(Для 5мм панели при 10% влажности)

Храните панели в горизонтальном положении в чистом, затененном, сухом месте.

Наносите клей на панели, зафиксировав необходимую форму. После высыхания клея панель будет сохранять форму. H.P.L. или фанера может быть приклеена как при первоначальной формовке, так и на отдельном, окончательном этапе.

Можно использовать любой клей для древесины.

Необходимо перевозить панели на твердой плоской поверхности. Отдельные панели могут быть скручены, но в таком положении их нельзя хранить долгое время.

Гибка широко применяется в такой отрасли, как судостроение. Для начала существует несколько основных правил, которые всегда соблюдаются.

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

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

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

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

Древесина:

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

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

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

Поэтому в отношении влажности древесины правила такие:
1.Свежая древесина лучше всего.
2.Древесина воздушной сушки - второй неплохой вариант.
3. - третий и весьма далекий от первых двух вариант.

Если все что у вас имеется - после сушилки и ничего другого не достать - ну, тогда выбора у вас нет. Но все же если удастся достать древесину воздушной сушки, это будет гораздо лучше.

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 = }