Как изогнуть дерево для мебели

Технология изготовления изгиба древесины с пропариванием

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

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

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

Изгибание древесины

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

Подготовка древесины

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

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

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

Изготовление прижимного хомута

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

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

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

Изготовление шаблона

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

Виды древесины для сгибания с пропариванием

Изготовление паровой камеры

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

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

Сгибание древесины

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

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

При сгибании с пропариванием соблюдайте следующие правила:

Источник

Как делать гнутые деревянные детали

Зачем сгибать древесину

Сгибание древесины – один из самых старых методов, издревле используемых для изготовления каноэ, смычков, саней, бочек и так далее. Как делать гнутые деревянные детали?

В то время, когда для строительства передвижных сооружений, таких как колеса для тележек, карет, была в основном древесина, сгибание материала было определяющим процессом.

Можно сказать, что сгибание древесины весьма простой процесс, при наличии необходимых знаний и навыков

Такие деревянные изделия, как деревянные игрушки, ложки, рамы для картин и т.д., также могут быть сделаны с помощью различных способов сгибания древесины.

Сгибание древесины может быть разным, в зависимости от того, какая преследуется цель- нужна ли форма лодки, арки, бочки…

Выпиливание изогнутой деревянной детали

Сгибание древесины

Тут противоположный эффект. Торцевые срезы волокон не будут выходить на кромки обрезного пиломатериала. Древесина, после ее обработки и самого изгибания становится только прочнее. Доводить гнутую заготовку можно применяя все стандартные методы.

Есть три основных способа подготовки древесины для последующего сгибания:

Почему под разными воздействиями древесина становится пластичнее

Ни для кого не секрет, что древесина является упругим, жестким, стойким к сжатию материалом. Это обусловлено наличием в древесине, природного полимера- лигнина (похожего на клей), который и придает дереву прочность и постоянную форму. Лигнин соединяет целлюлозные волокна. Лигнин расположен в стенках клеток и межклеточном пространстве древесины.

В различных породах дерева, содержание лигнина варьируется в диапазоне от 20 до 40 процентов.

Под воздействием температуры, воды, химии, «природный клей» размягчается. А после придания деревянной заготовке необходимой формы, лигнин остывает, и возвращает древесине былую упругость и прочность, не изменяя формы, которую придал ей мастер.

Оптимальная температура древесины для изгибания

Для того, чтобы лигнин пришел в нужное состояние и древесина стала более пластичной, необходимо нагревание пиломатериала из цельной древесины до 95-105 градусов по Цельсию. Древесина должна прогреться полностью до необходимой температуры, не только поверхностный слой.

Исходя из этого, следует вывод, что чем толще деталь – тем дольше ее нужно нагревать. Одинаковые по размерам детали любой породы дерева, нагреваются по времени одинаково.

Обратите внимание, что перегрева заготовки допускать не следует. Поскольку «природный клей», как только застынет, станет хрупким и испортит ваше изделие

Важно! свежая древесина (естественной влажности) гнется лучше, чем сухая

Методы обработки для изгибания древесины

Проваривание древесины в воде

Способ проваривая древесины в в воде подойдет в случае, если нужно обработать часть заготовки (луки для стрельбы и т.д). В остальных случаях, проваривание используется редко, поскольку деревянный элемент увлажняется чрезмерно сильно и неравномерно. Перенасыщенные водой клетки и волокна древесины, при сгибании могут рваться. В лучшем случае образуется ворс. Для высыхания и стабилизации формы требуется большое количество времени.

Пропаривание древесины

Для того, чтобы пропарить древесину, нужно изготовить короб из полимерных или металлических труб, цилиндрической формы. Используют, также самодельные деревянные короба прямоугольной формы. Для того, чтобы прогреть древесину паром применяют различные паровые источники, в виде чайников и других приспособлений. Необходимая температура должна быть в диапазоне 95-105 градусов по Цельсию плюс небольшое давление (его обеспечит короб). При помощи пара, древесина прогревается значительно более равномерно, нежели варкой. Причем влажность дерева остается оптимальной на выходе.

Короб для пропаривания древесины

В коробе должно быть отверстие, предназначенное для выхода давления пара. Для того, чтобы конструкция не взорвалась

Отверстие для выхода пара должно располагаться в дне коробки. Кроме того, в коробке должна быть предусмотрена съемная крышка, через которую можно будет вытащить гнутое дерево, после того как оно приобретет нужную форму.

После пропаривания, фиксируют необходимую форму древесины и сушат до достижения влажности в 15%. Далее выдерживают зафиксированную форму 5-7 дней и проводят финишную обработку

Химическая обработка

Химическая обработка древесины для улучшения ее пластичности проводится методом выдерживания в растворах. Существуют готовые химические средства в магазинах. Толстые заготовки следует вынимать из растворов после нескольких часов. И оставлять на некоторое время для более равномерного распределения раствора внутри самой заготовки. Поскольку внешние слои заготовки насыщаются и частично утрачивают способность впитывать.

Некоторые рецепты приготовления растворов для химической обработки древесины, для добавления пластичности

Не забываем, что температура ускоряет химические реакции.

Работая с химическими составляющими, помните о технике безопасности. Защищаем себя фартуком, перчатками, очками и маской, во избежание попадания ядовитых паров в легкие, глаза и на кожу.

Удержание необходимой формы древесины. Фото варианты

Сгибание древесины. Несколько важных советов

Независимо от того, каким методом подготавливать древесину к сгибанию, после того как дерево будет вынуто из формы, изгиб слегка расслабится.

Поэтому радиус изгиба должен быть немного меньше нужного, чтобы впоследствии компенсировать этот эффект

Источник

Чтобы дерево стало как пластилин — гнутье древесины

Доброго времени суток уважаемые читатели и подписчики Блога Андрея Ноака! Сегодня мы поговорим про гнутье древесины, которое можно сделать даже самому в домашних условиях.

Пропарка древесины является эффективным методом смягчения и пластификации древесины, именно после пропаривания она может подвергаться гнутью и использоваться мастерами для изготовления гнутых изделий.

При изготовлении гнутых изделий каждый специалист использует свои нюансы в технологии, в зависимости от вида текстуры древесины и количества материала.

Сегодня мы рассмотрим особенности гнутья в зависимости от породы и влажности древесины, но сначала узнаем где наиболее востребованы гнутые изделия.

Применение гнутых изделий из древесины:

Как лучше выбрать древесину для гнутья:

При испытании по критерию прочности на изгиб, специалисты пришли к выводу что лучшим материалом для гнутья является белый дуб и красный дуб, в то время как мягкий клен, тополь оценивались как наименее подходящие материалы для гнутья.

Оборудование для пропаривания древесины:

Процесс прапаривания и гнутья древесины

Профиль камеры часто выполнен из дерева или из ПВХ труб. Заготовка должна находиться полностью в камере, чтобы пар мог насыщать всю ее длину. Паровая камера должна быть достаточно герметичной и отверстие для выхода пара располагают таким образом чтобы влажный воздух омывал заготовку со всех сторон.

Размеры отверстия для выхода пара подбирают таким образом, чтобы насыщенный воздух выходил под давлением как на видео выше. Дело в том что при недостаточной концентрации пара заготовка не пропарится, при избыточном давлении возможен даже разрыв паровой камеры или срыв шлангов. Иногда для создания необходимого количества пара на выходное отверстие делают легкую крышечку, которая при повышении давления открывается, при низком давлении прикрывается.

В качестве парового котла в домашних условиях можно использовать обычный чайник или кастрюлю с водой на плите. Для более частого процесса гнутья можно купить специальный генератор.

Процесс гнутья древесины необходимо начинать только после достаточного наличия воды в генераторе, так как прерывания процесса насыщения негативно сказывается на качестве и времени всего технологического процесса гнутья древесины.

Специалисты рекомендуют температуру пропаривания держать выше 100 градусов Цельсия, как только вся заготовка прогреется выше 100 градусов, ее можно гнуть. Для измерения температуры насыщенного пара на выходе из камеры устанавливают градусник.

Видео пропаривания и гнутья

Вашему вниманию предоставляется видео о технологическом процессе гнутья древесины:

Удачи и успехов! До новых встреч, с вами был Андрей Ноак!

Источник

Как согнуть древесину

Как изогнуть древесину

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

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

Почему гнутьё лучше выпиливания

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

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

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

Что происходит в древесине при изгибании

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

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.

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.

Источник