Как согнуть дерево в домашних условиях

Правильная гибка древесины и ее технология. Нормы прочности древесины, которую гнут древесина

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 потребителей Механохимически модифицированная древесина: 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 массив древесины со всеми его положительными свойствами, ярче выделяется текстура, можно изменить цвет (ламинация не потребуется).
Итак, модификатор должен в растворенном состоянии проникать в клеточные структуры древесины, 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?

Гибка — один из старинных методов или технологий обработки дерева. Гнутые деревянные элементы применялись довольно широко при изготовлении всевозможной мебели — стульев, кресел, диванов. Любые сани — от детских санок до крестьянских розвальней — тоже имели гнутые части — полозья. Бондари применяли гибку при изготовлении бочек. Плетение из лозы — это тоже гибка дерева.

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, ясень, бук, береза. 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 древесины при производстве мебели, 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 беседки 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 обработка древесины 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 каркасов 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 пород древесины 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 древесины 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.Древесина после сушилки — 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.

Делаем изогнутые деревянные детали.

Очень часто при изготовлении мебели или других вещей из дерева нужно получить изогнутую деревянную поверхность.
У авторов нашего сообщества самодельщиков в их деревянных самоделках несколько раз возникали вопросы, как сделать изогнутые деревянные детали больших размеров. Пилить из целикового куска дерева просто не реально, гнуть доску тоже не получалось…
Недавно нашел и делюсь: простая и разжеванная до мелочей технологию изготовления изогнутых деталей из древесины
Все что нужно для изгиба деревянных деталей это:
1 — соорудить подходящие упоры из брусков на столярном столе или просто на листе фанеры по размерам вашей детали.
2 — взять специальные мини-cтрубцины IRWIN QUICK-GRIP это в оригинале и идеале.
(Пару слов об этом чуде. Они довольно жесткие и сделаны из прочной стали. Сила зажимания у них до 70 кг. Удобны тем, что имеют быструю защелку, прокладку для сжатия, которая не дает портить дерево. Сталь почти не снашивается. Можно зажимать и разжимать одной рукой. Кроме прочего, можно использовать их и как растяжитель.)

Но цена у этого чуда начинается от 800 рубликов за две штучки размером 150 мм. А если нужно инструмент других размеров, то придется раскошелиться уже на большую сумму например 300-милиметровая обойдется уже в 1600. В общем не дешево, поэтому я использую обычные советские струбцины и мини-тисочки. Не так удобно, но…
3 — далее весь секрет технологии в том, что гнется не целиковая деталь, а используются тонкие рейки из цельного дерева или полоски фанеры. Иными словами деталь получается наборная. Рейки обильно промазывают ПВА или другим аналогичным клеем по дереву и сжимают.
4 — завершающий этап это собственно изгиб намазанных и только что сложенных вместе полос на упорах чудо струбцинами. На видео, которое привожу ниже это делается на раз, два, три. У меня с обычными зажимами на это ушло побольше времени, но все получается.
5 — склеенным и изогнутым деталям дают хорошо просохнуть и снимают с упоров — вот и вся технология.
Смотрите видео там по-английски, но все понятно и без звука.

Значение и особенности дуги

«Лежит – ниже кота, стоит – выше коня»? Ответ на эту загадку раньше знали и взрослые, и дети. Это дуга – главная отличительная черта всех русских традиционных упряжек, отчего они стали называться «дуговые» или «оглобельно-дуговые».

Дуга изготовляется из цельной части прочной и гибкой древесины. С помощью вымачивания в кипятке и последующего трудоемкого процесса сгибания дерево получает необходимое изогнутое очертание.

Дуга всегда находится над лошадью и имеет специальную форму, которая заужена в центре, но расходится в стороны по краям. Такая форма обусловлена предназначением дуги: скреплять оглобли повозки с хомутом, удерживать оглобли в необходимом положении, смягчая и амортизируя толчки и удары во время движения лошади.

Первое упоминание об этой части конной упряжи историки находят еще в скандинавском эпосе, однако именно на территории Руси дуга стала использоваться повсеместно. Так, примерно в VII веке в Великом Новгороде начали использовать свой хомут с приделанными к нему гужами и пружиной-дугой. Как выяснилось позже, такая деталь была вызвана потребностью русского человека преодолевать огромные расстояния по бездорожью. В обычной упряжи во время быстрой езды хомут съезжает на шею, из-за скачков оглобель трет и набивает плечи лошади, поэтому главной причиной возникновения дуги были русские дороги.

Кроме амортизации, дуга определяет ширину оглобель для поддержания баланса и правильного распределения нагрузки. Главной задачей мастера-дужника было не просто сделать прочную деталь, но и гибкую, чтобы во время движения она свободно могла поддерживать баланс.

Изготовление

Как говорят, «оглоблю из дуги не сделаешь», и изготовление каждой детали упряжи требует своего мастерства и знаний. В случае с дугой здесь важно правильно выбрать дерево и уметь с ним работать. Если сделать ошибку, изделие может в любой неподходящий момент сломаться. Хорошая дуга способна выдерживать очень большие нагрузки, поэтому сделав ее один раз качественно, изделие может прослужить не один десяток лет.

Изготавливается из лёгкого и прочного дерева, способна выдерживать высокие нагрузки во время движения и поддерживать баланс.

Изготовление этой части упряжи начинается с выбора древесины. Материал должен быть легким и прочным. В древние времена наиболее ценились ветла, вязь и дуб. В регионах с мягким климатом, где зимой температура не опускается ниже 10 градусов мороза, можно брать черемуху. Прекрасными свойствами обладают береза и лещина. Брать деревянную заготовку нужно весной, во время сокодвижения, и желательно в низком влажном месте.

Процесс изготовления:

  1. Заготовьте деревянный сруб толщиной 8–12 см, длиной – 150–180 см.
  2. Выбрав подходящий материал, дерево нужно распарить. Раньше для этих целей дужники использовали специальные высокие деревянные «парни». Погрузите заготовку в горячую воду или выдержите над паром до размягчения и гибкости материала, примерно 20–30 минут. Если нет возможности распарить дерево, середину заготовки помещают на два-три дня в холодную воду. Можно на несколько дней положить заготовку в бане.
  3. Для загибания дуги используется специальный станок-колодка с вырезами для закрепления. Одному человеку справиться трудно, поэтому гнуть дерево лучше с помощником. Вставив один край заготовки в первый вырез, сначала нужно попробовать гибкость дерева. Если материал податливый, можно пробовать загибать второй конец к следующему вырезу. Если же дерево гнется плохо, нужно его еще раз распарить.
  4. Аккуратно, без резких движений загните конец заготовки, образуя форму дуги. Делайте все не спеша: в былые времена над одной заготовкой дужники работали не менее часа.
  5. Как только край дуги свободно войдет в вырез в колодке, закрепите его. Все выступающие части свяжите плотной веревкой или проволокой и оставьте заготовку в таком положении до полного высыхания древесины – не менее 30 дней.
  6. По истечению срока высыхания заготовку можно снять и проверить получившуюся форму дуги.
  7. Оцените качество, упругость, легкость получившейся заготовки. Подгоните под упряжь, уберите все зазубрины или зацепки на дереве. Проведите полную зачистку и подготовку под эксплуатацию.

Качественную дугу можно проверить по весу: изделие должно свободно удерживаться одним пальцем.

Украшение

Художественному оформлению изделия придаётся особое значение, по стилю росписи можно определить местность изготовления или использования.

В украшении и оформлении упряжи нашли отображение многие стили народного творчества. Увидев расписную дугу, историк с легкостью сможет сказать регион ее использования или изготовления.

Художественному оформлению изделия придавали особое значение. Особенно ценились золотые и красные расписные дуги. Сначала дерево хорошо грунтуется и красится, потом наносится украшающий орнамент. Такая художественная отделка подразумевает не только эстетический характер, но и защищает древесину от гниения и засыхания. Помимо расписных орнаментов, упряжь могла украшать декоративная резьба, тисненная кожа.

Немалую роль играл бубенчик и зга. Зга – это небольшое кольцо, которое делается внизу дуги для закрепления колокольчика и ремня-темляка от узды. Такой ремень позволял поддерживать голову запряженной лошади на определенной высоте. Колокольчик являлся неотъемлемым атрибутом русской упряжи. Здесь уж, как говорится, чтобы было «и видно, и любо слышно».

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.

Изгибание волокон дерева

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 возвращается в исходное состояние. А если приложенные силы слишком велики, то брус или доска попросту ломается.

Слои деревянной заготовки при изгибании работают неодинаково. Снаружи радиуса материал растягивается, внутри – сжимается, а в середине массива волокна практически не испытывают существенных нагрузок и мало сопротивляются действующим на заготовку силам (этот внутренний слой называют «нейтральным»). При критичной деформации волокна на внешнем радиусе разрываются, а на внутреннем радиусе обычно образуются «складки», которые являются довольно распространённым дефектом при изгибании мягкой древесины. Сжиматься волокна пластичных лиственных или хвойных пород могут на 20 и более процентов, тогда как предел растягивания составляет около одного-полутора процентов.

То есть для определения возможности для изгибания (без разрушения) более важным показателем будет предел относительного удлинения растянутого слоя. Он напрямую зависит от толщины детали и определяет радиус, который нужно получить. Чем толще заготовка и чем меньше радиус – тем больше будет относительное удлинение вдоль волокон. Имея данные о физических свойствах популярных пород древесины, можно для каждой из них сформулировать максимально возможное соотношение толщины и радиуса деталей. В цифрах это будет выглядеть так:

Изгиб с использованием стальной шины

Порода Возможный (внутренний) радиус изгиба по отношению к толщине детали после пропаривания и применения шины.
Сосна 1:11
Ель 1:10
Берёза 1:5,7
Дуб 1:4
Бук 1:2,5

Изгиб без использования шины

Тип подготовки пиломатериала Возможный (внутренний) радиус изгиба по отношению к толщине детали.
Только нагрев 1:80 – 1:100
Только увлажнение 1:50 – 1:60
Нагрев и увлажнение 1:20 – 1:30

Эти данные говорят о том, что хвойный пиломатериал, по сравнению, с плотными лиственными породами, хуже приспособлен к свободному изгибанию. Для работы с пиломатериалами на агрессивных радиусах нужно обязательно использовать комбинированные методы предварительной подготовки деталей и механической защиты.

Шина как действенный способ избежать разрушения древесины при изгибании

Так как основной проблемой является разрыв волокон со стороны наружного радиуса, именно эту поверхность заготовки нужно как-то стабилизировать. Одним из самых распространённых методов является использование накладной шины. Шина представляет собой стальную полосу толщиной от полмиллиметра до двух миллиметров, которая охватывает брус или доску по наружному радиусу и изгибается на шаблоне вместе с древесиной. Упругая полоса поглощает часть энергии при растягивании и одновременно с этим перераспределяет разрушающую нагрузку по длине заготовки. Благодаря такому подходу в купе с увлажнением и нагревом, допустимый радиус изгиба уменьшается в разы.

Параллельно с использованием стальной шины в гибочных приспособлениях и станках добиваются механического уплотнения древесины. Делается это при помощи прессующего ролика, который давит на заготовку по наружному радиусу изгиба. Кроме того, форма-шаблон в таком приспособлении часто наделена 3-миллиметровыми зубьями (с шагом около 0,5 см), ориентированными навстречу ходу заготовки.

Задача зубчатой поверхности шаблона — не дать заготовке проскользнуть, предотвратить взаимный сдвиг волокон в деревянном массиве, а также создать мелкую вдавленную гофру в вогнутом радиусе детали (волокна тут запрессовываются вовнутрь массива, следовательно, решаются проблемы со складками).

Схема изгиба с шиной

Прессование с шиной позволяет с минимальным процентом брака изгибать бруски и доски из хвойной и мягкой лиственной древесины. Обратите внимание, что детали из относительно твёрдых пород при гнутье с прессованием становятся примерно на десять-двенадцать процентов тоньше, а сосновые и еловые заготовки – на 20-30% тоньше. Но к положительным моментам этого метода нужно отнести значительное увеличение прочностных характеристик готового изделия, а также существенное снижение требований к наличию пороков и дефектов в заготовках из древесины.

Как улучшают пластичность древесины

В нормальном состоянии пиломатериалы обладают упругостью, существенной пространственной жёсткостью и стойкостью к сжатию. Эти ценные свойства древесина получает от лигнина – природного «сетчатого» полимера, который придаёт растениям стабильную форму и прочность. Располагается лигнин в межклеточном пространстве и в клеточных стенках, соединяя целлюлозные волокна. В древесине хвойных пород его содержится порядка 23-38 процентов, в лиственных породах – до 25 процентов.

По сути, лигнин является своего рода клеем. Мы можем его размягчить и превратить в «коллоидный раствор», если нагреть пиломатериал путём пропаривания, проваривания, обработки током высокой частоты (для мелких деталей применима также бытовая микроволновка). После расплавления лигнина заготовку изгибают и фиксируют – остывая, расплавленный лигнин отвердевает и не даёт древесине вернуться в исходную форму.

Практика показывает, что оптимальной температурой для гнутья цельной древесины (брусок, рейка, доска) будет 100 градусов Цельсия. Эту температуру нужно получить не на поверхности, а внутри заготовки. Поэтому во многом от того, насколько массивной является деталь, будет зависеть время температурного воздействия. Чем толще деталь – тем дольше её придётся нагревать. К примеру, если использовать пропаривание для подготовки к изгибанию рейки толщиной 25 мм (с влажностью около 28-32%), то в среднем на это уходит около 60 минут. Примечательно, что время выдержки под паром аналогичных по габаритам деталей для любых пород примерно одинаковое.

Кстати, считается, что перегревать деталь тоже нельзя, так как лигнин после отвердевания может потерять упругость и стать слишком хрупким.

Метод проваривания используется не часто, так как заготовка сильно и неравномерно увлажняется, а такие водонасыщенные волокна и клетки при гнутье могут рваться, как минимум, с образованием ворса. Детали после варки приходится потом слишком долго сушить. Но этот способ хорошо показывает себя, если нужно обработать для гнутья только часть заготовки.

Пропаривание позволяет прогревать заготовку равномерно, причём влажность её на выходе стремится приблизиться к оптимальной. Наиболее подходящая влажность для достижения максимальной пластичности пиломатериалов считается диапазон в 26-35 процентов (момент насыщения волокон древесины).

Чтобы пропарить древесину для гнутья в домашних условиях, используют самодельные цилиндрические камеры из металлических/полимерных труб или прямоугольные короба из дерева. В качестве источника пара выступают нагревающиеся баки, электрические чайники и прочие подобные приспособления, которые могут обеспечить температуру порядка 105 градусов и небольшое давление. Далее всегда следует этап просушивания детали (+ выдержки зафиксированной формы) примерно до пятнадцати процентов и её финишной обработки.

Парогенератор из чайника

Парогенератор из полимерной трубы

Фиксация и сушка заготовки

Химические методы пластификации древесины

Известно также, что можно сделать пиломатериал более податливым, используя пропитку различными составами. Есть готовые пропитки, которые делают клетки древесины пластичнее, например, «Super-Soft 2». Некоторые практикующие мастера замачивают дерево в так называемых кондиционерах для текстиля, получая схожий результат.

Но могут использоваться также довольно примитивные «рецепты» с содержанием нашатырного и этилового спирта, глицерина, щелочей, перекиси водорода, растворённых квасцов… Многие из них действуют предельно просто — повышают способность заготовки поглощать воду и помогают удерживать влагу в волокнах.

Тонкие изделия типа шпона обрабатываются распылением, но подготовительная пропитка химией нормальных пиломатериалов, как правило, выполняется методом полного погружения. Чтобы рабочие вещества попали вовнутрь бруска или рейки, нужно время, обычно требуется от 3-5 часов до нескольких суток (правда, нагревание помогает сократить ожидание).

Во многом именно из-за длительности процессов химическую пластификацию применяют не часто, хотя есть и другие проблемы: цена химии, изменение окрасов, необходимость обеспечить защиту от вредных испарений, увеличенная склонность таких изогнутых деталей к распрямлению…

Химические пластификаторы для дерева

Советы по изгибанию пиломатериалов с использованием гидротермической подготовки

  • Очень тщательно подбирайте по качеству заготовки для гнутья. Лучше не использовать материал с трещинами, сучками (даже живыми и сросшимися), наклоном волокон. Если вариантов для этого нет, то ориентируйте деталь в гнутарном приспособлении (станок или шаблон) так, чтобы дефекты попадали в зону вогнутого радиуса, а не в зону растяжения на наружном радиусе. Отдайте предпочтение методу изгибания с шиной.
  • При подборе заготовки обязательно нужно предусмотреть изменение размера детали после формования. Например, на 30 процентов уменьшаться может толщина хвойного бруска, если выполняется гнутьё с прессованием.
  • Даже если вы планируете обширную финишную обработку – не оставляйте слишком много материала. Чем тоньше заготовка, тем легче она гнётся без разрушения.
  • Если объём работ небольшой, то лучше не выпиливать заготовки, а накалывать их из чурок. Так удаётся избежать среза волокон и, как следствие – брака при изгибании.
  • Для гнутья желательно использовать пиломатериал с естественной влажностью. Если применять сухие заготовки, то предпочтение стоит отдать тем, что не обрабатывались в сушильной камере, а вялились под навесом — атмосферным способом.
  • После пропаривания работайте с размягчённой древесиной очень быстро, так как лигнин начинает отвердевать практически сразу, особенно в самых уязвимых наружных слоях массива древесины. Обычно нужно ориентироваться на запас времени от получаса до 40 минут, поэтому нет смысла делать крупные камеры, если весь материал из которых вы попросту не успеете установить в шаблоны.
  • Располагайте материал в пропарочной камере так, чтобы именно поверхности, обращённые к внешнему радиусу, беспрепятственно попадали под струи пара.
  • Чтобы сэкономить время, многие столяры отказываются от применения шаблонов со струбцинами. Вместо этого они используют на шаблонах металлические скобы и клинья, либо столбики-ограничители.
  • Имейте ввиду, что изогнутый брусок или рейка всё-равно стремиться к распрямлению. И это распрямление всегда происходит на несколько процентов. Поэтому когда требуется высокая точность в изготовлении детали, необходимо провести испытания и на основе полученных результатов подкорректировать форму шаблона (уменьшить радиус).
  • После остывания детали в форме дайте ей ещё постоять. Некоторые опытные мебельщики предпочитают сделать выдержку в 5-7 дней. Шину, как правило, на всё это время оставляют закреплённой на детали.

Изгибание деревянной заготовки по шаблону

Использование приспособлений для изгиба дерева

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *