Технологии | Как согнуть дерево - гнутье древесины

Warning: copy() [function.copy]: Couldn't resolve host name in /home/skfronta/public_html/test/plugins/content/mavikthumbnails.php on line 668

Warning: copy(http://test.sk-frontal.ruimages/wood_bend_1.jpg) [function.copy]: failed to open stream: operation failed in /home/skfronta/public_html/test/plugins/content/mavikthumbnails.php on line 668

Warning: copy() [function.copy]: Couldn't resolve host name in /home/skfronta/public_html/test/plugins/content/mavikthumbnails.php on line 668

Warning: copy(http://test.sk-frontal.ruimages/wood_bend_2.jpg) [function.copy]: failed to open stream: operation failed in /home/skfronta/public_html/test/plugins/content/mavikthumbnails.php on line 668

Warning: copy() [function.copy]: Couldn't resolve host name in /home/skfronta/public_html/test/plugins/content/mavikthumbnails.php on line 668

Warning: copy(http://test.sk-frontal.ruimages/wood_bend_3.jpg) [function.copy]: failed to open stream: operation failed in /home/skfronta/public_html/test/plugins/content/mavikthumbnails.php on line 668

Warning: copy() [function.copy]: Couldn't resolve host name in /home/skfronta/public_html/test/plugins/content/mavikthumbnails.php on line 668

Warning: copy(http://test.sk-frontal.ruimages/wood_bend_4.jpg) [function.copy]: failed to open stream: operation failed in /home/skfronta/public_html/test/plugins/content/mavikthumbnails.php on line 668

Warning: copy() [function.copy]: Couldn't resolve host name in /home/skfronta/public_html/test/plugins/content/mavikthumbnails.php on line 668

Warning: copy(http://test.sk-frontal.ruimages/wood_bend_5.jpg) [function.copy]: failed to open stream: operation failed in /home/skfronta/public_html/test/plugins/content/mavikthumbnails.php on line 668

Warning: copy() [function.copy]: Couldn't resolve host name in /home/skfronta/public_html/test/plugins/content/mavikthumbnails.php on line 668

Warning: copy(http://test.sk-frontal.ruimages/Gnutyi%20poruchen%202.jpg) [function.copy]: failed to open stream: operation failed in /home/skfronta/public_html/test/plugins/content/mavikthumbnails.php on line 668

Warning: copy() [function.copy]: Couldn't resolve host name in /home/skfronta/public_html/test/plugins/content/mavikthumbnails.php on line 668

Warning: copy(http://test.sk-frontal.ruimages/phocagallery/202/pokraska_min.jpg) [function.copy]: failed to open stream: operation failed in /home/skfronta/public_html/test/plugins/content/mavikthumbnails.php on line 668

Warning: copy() [function.copy]: Couldn't resolve host name in /home/skfronta/public_html/test/plugins/content/mavikthumbnails.php on line 668

Warning: copy(http://test.sk-frontal.ruimages/images/phocagallery/1/16.jpg/interior%20cabinet.jpg) [function.copy]: failed to open stream: operation failed in /home/skfronta/public_html/test/plugins/content/mavikthumbnails.php on line 668

Warning: copy() [function.copy]: Couldn't resolve host name in /home/skfronta/public_html/test/plugins/content/mavikthumbnails.php on line 668

Warning: copy(http://test.sk-frontal.ruimages/images/phocagallery/1/16.jpg/interior%20bilyardnoy.jpg) [function.copy]: failed to open stream: operation failed in /home/skfronta/public_html/test/plugins/content/mavikthumbnails.php on line 668

Warning: copy() [function.copy]: Couldn't resolve host name in /home/skfronta/public_html/test/plugins/content/mavikthumbnails.php on line 668

Warning: copy(http://test.sk-frontal.ruimages/images/phocagallery/1/16.jpg/mebel%20v%20interior.jpg) [function.copy]: failed to open stream: operation failed in /home/skfronta/public_html/test/plugins/content/mavikthumbnails.php on line 668

Warning: copy() [function.copy]: Couldn't resolve host name in /home/skfronta/public_html/test/plugins/content/mavikthumbnails.php on line 668

Warning: copy(http://test.sk-frontal.ruimages/Gnutyi%20poruchen.jpg) [function.copy]: failed to open stream: operation failed in /home/skfronta/public_html/test/plugins/content/mavikthumbnails.php on line 668

Warning: copy() [function.copy]: Couldn't resolve host name in /home/skfronta/public_html/test/plugins/content/mavikthumbnails.php on line 668

Warning: copy(http://test.sk-frontal.ruimages/Gnutyi%20stul.jpg) [function.copy]: failed to open stream: operation failed in /home/skfronta/public_html/test/plugins/content/mavikthumbnails.php on line 668

Warning: copy() [function.copy]: Couldn't resolve host name in /home/skfronta/public_html/test/plugins/content/mavikthumbnails.php on line 668

Warning: copy(http://test.sk-frontal.ruimages/obessmolivaniye.jpg) [function.copy]: failed to open stream: operation failed in /home/skfronta/public_html/test/plugins/content/mavikthumbnails.php on line 668

Warning: copy() [function.copy]: Couldn't resolve host name in /home/skfronta/public_html/test/plugins/content/mavikthumbnails.php on line 668

Warning: copy(http://test.sk-frontal.ruimages/otbelivanie.jpg) [function.copy]: failed to open stream: operation failed in /home/skfronta/public_html/test/plugins/content/mavikthumbnails.php on line 668

Warning: copy() [function.copy]: Couldn't resolve host name in /home/skfronta/public_html/test/plugins/content/mavikthumbnails.php on line 668

Warning: copy(http://test.sk-frontal.ruimages/Gnutie%201.jpg) [function.copy]: failed to open stream: operation failed in /home/skfronta/public_html/test/plugins/content/mavikthumbnails.php on line 668

Warning: copy() [function.copy]: Couldn't resolve host name in /home/skfronta/public_html/test/plugins/content/mavikthumbnails.php on line 668

Warning: copy(http://test.sk-frontal.ruimages/Gnutie%202.jpg) [function.copy]: failed to open stream: operation failed in /home/skfronta/public_html/test/plugins/content/mavikthumbnails.php on line 668

Warning: copy() [function.copy]: Couldn't resolve host name in /home/skfronta/public_html/test/plugins/content/mavikthumbnails.php on line 668

Warning: copy(http://test.sk-frontal.ruimages/Gnutie%203.jpg) [function.copy]: failed to open stream: operation failed in /home/skfronta/public_html/test/plugins/content/mavikthumbnails.php on line 668

Warning: copy() [function.copy]: Couldn't resolve host name in /home/skfronta/public_html/test/plugins/content/mavikthumbnails.php on line 668

Warning: copy(http://test.sk-frontal.ruimages/Gnutie%204.jpg) [function.copy]: failed to open stream: operation failed in /home/skfronta/public_html/test/plugins/content/mavikthumbnails.php on line 668

Warning: copy() [function.copy]: Couldn't resolve host name in /home/skfronta/public_html/test/plugins/content/mavikthumbnails.php on line 668

Warning: copy(http://test.sk-frontal.ruimages/Gnutie%205.jpg) [function.copy]: failed to open stream: operation failed in /home/skfronta/public_html/test/plugins/content/mavikthumbnails.php on line 668

Warning: copy() [function.copy]: Couldn't resolve host name in /home/skfronta/public_html/test/plugins/content/mavikthumbnails.php on line 668

Warning: copy(http://test.sk-frontal.ruimages/Gnutie%206.jpg) [function.copy]: failed to open stream: operation failed in /home/skfronta/public_html/test/plugins/content/mavikthumbnails.php on line 668

 Как согнуть дерево - гнутье древесины

При изготовлении высокоуровневых деревянных интерьеров ну никак не обойтись без криволинейных элементов, а сделать их можно двумя способами — либо выпиливанием, либо гнутьем древесины или фанеры. Кажется, что проще выпилить криволинейный элемент, чем отпаривать, а затем гнуть и долгое время выдерживать ее до полной готовности. Хотя, конечно, у выпиливания есть ряд негативных моментов - это например тот факт, что существует достаточно большая вероятность перерезания волокон при работе, а следствием этого перерезания обязательно будет потеря прочности детали, и, как результат, и всего деревянного изделия в целом. Также ясно, что технология выпиливания приводит к большему расходу материала, чем технология гнутья древесины. Ну и, наконец, все криволинейные поверхности выпиленных деталей конечно же будут иметь торцовые и полуторцовые поверхности срезов. А это ухудшает возможности дальнейшей обработки поверхности.

Гнутье же позволит избегнуть этих недостатков.

Собственно,гнутье древесины — это специальный технологический процесс производства криволинейных заготовок, основанный на физических свойствах древесины, позволяющих менять ее форму под воздействием влажности, температуры и других внешних временных факторов, а также сохранять полученную форму уже после того, как эти факторы перестают действовать.

Гнутье древесины разумеется сопровождается ее деформацией, растяжением внешних слоев и сжатием внутренних. Значительные силы растяжения порой приводят к разрыву волокон во внешнем слое, что предупреждается гидротермической обработкой собственно перед гнутьем.

Гнутью подвергают брусковые заготовки как из массивной так и клееной древесины. Также для гнутья применяется лущеный и строганый шпон, а также фанера. Наиболее пластичными, а значит и более подходящими для гнутья являются лиственные породы древесины, это береза, бук, дуб, граб, ясень, клен, липа, тополь, ольха. Хвойные же породы используют намного реже. ( сосна, кедр и лиственница) Для изготовления гнутых клееных заготовок лучше всего подходит березовый шпон, его доля в общем объеме гнуто-клееных заготовок составляет порядка 60 %.

Технологический процесс производства гнутоклееных элементов включает в себя гидротермическую обработку, гнутье заготовок и их сушку после гнутья. Гидротермической обработкой достигается улучшение пластических свойств, под этоим понимаются свойства материала менять свою форму без разрушения структуры дерева под воздействием внешних сил и сохранять ее после. Наилучшие пластические свойства древесина приобретает при влажности порядка 25 — 30% и при температуре в центре заготовки во время гнутья порядка 100°С. Такую обработку древесины производят пропариванием в котлах с помощью насыщенного пара под низким давлением 0,02 — 0,05 МПа при температуре 100 — 105°С.

Время пропаривания зависит от толщины древесины. Так, например, для пропаривания заготовки (с начальной влажностью 30% и начальной температурой 25°С) толщиной 25 мм с достижением температуры в центре заготовки 100°С необходим 1 ч., а толщиной 35 мм — 1 ч.50 мин.

В процессе гнутья заготовку деревянного изделия помещают на шину с упорами, как на рисунке снизу, потом в прессе заготовку вместе с шиной изгибают на заданный контур, а по окончании гнутья концы шин стягивают. И прям на шинах изделия поступают в сушку, где заготовки сушаться от 6 до 8 ч. После сушки заготовки вынимают из шаблонов и шин и выдерживают не менее суток. После выдержки отклонение размеров гнутых заготовок от первоначальных изделий обычно составляет порядка 3 мм. Далее заготовки обрабатывают. 

Гнутье древесины

Шина с упором для гнутья деревянной заготовки

1-упор, 2-заготовка, 3-винт, 4-шина

Гнутоклееные элементы

 

Гнутопропильные заготовки

А - с пропилами на концах деталей

Б - с пропилами в плитах

В,Г - с пазами в плитах 

1 - заготовки

2 - готовые элементы

Для гнутых деталей часто применяют лущеный шпон, карбамидоформальдегидные смолы ( КФ-БЖ, КФ-Ж, КФ-МГ, М-70), ДСП П-1 и П-2. Толщина заготовки должна быть от 4 до 30 мм. 

Гнутые детали из дерева

 Гнутопропильные заготовки

А - заготовка с пропилами

Б - закладка шпона в пропилы

1 - шпон

2- нож

Такие заготовки получаются путем одновременного сгиба и склеивания между собой смазанных клеем листов шпона, собранных в пакеты.

wood bend 4

Фиксация на жестком шаблоне с применением струбцин

1 - склееные пластины

2 - жесткий шаблон

3 - струбцина

 

Такая технология, которая позволяет выгнуть древесину, дает возможность создавать изделия различных форм, да и изготовление гнутоклееных деталей из шпона выгодно из-за малого расхода лесоматериалов и , в общем то, небольших трудозатрат.


wood bend 5

 

Прямоугольные и конические пропилы

 

А - до гнутья

 

Б - после гнутья

 

1 - прямоугольные пропилы

 

2 - конические пропилы



Гнутый поручень Gnutyi poruchen
Столярное производство - покрасочная
Интерьер кабинета
Интерьер бильярдной
Мебель в интерьере
Гнутый поручень
Гнутый стул Gnutyi stul
Обессмоливание древесины
Отбеливание древесины

 

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.

Гнутье древесины

 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 DL ( дельта L) . Общая длина растянутой части бруска определится из выражения Lo + DL = p ( R + H/2) j/180 (85)
Вычитая из этого уравнения предыдущее, получим абсолютное удлинение
 DL = p(H/2)(j/180).    (86)
Относительное удлинение Ер будет равно DL/Lo = H/2R, т.е. относительное удлинение при изгибе DLl/Lозависит 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 Есж  величину допустимой деформации сжатия древесины вдоль волокон, а через Ераст 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 = [Lо(1+Eраст)]/p(j/180).
Для сжатой (вогнутой) стороны будет  L2 = Lo ( 1 - Ecж ) = p R' ( j/180)
или R'  = [Lо(1-Eсж)]/p(j/180).    (88)
Вычитая из первого выражения второе, получим
H = [Lо (Eраст + Есж)/ p (j/180).    (89)
Взяв отношение H/R, характеризующее предел изгибаемости древесины для данного случая, получим H/R' = ( Eраст = Есж)/(1-Есж).    (90)
Подставив в полученные выражения значения допустимых деформаций растяжения и сжатия (Eраст и Eсж), можно определить максимально возможные значения Н/R' для различных пород. Эти предельные соотношения определены в следующих значениях.

Порода древесины        Бук  Дуб  Береза  Ель  Сосна

Н/R'                          1/2,5  1/4  1/5,7    1/10  1/11


На практике обычно требуется изгибать древесину в отношении '/з. Можно видеть, что хвойные породы и часть мягких лиственных пород даже при полном использовании возможных деформаций сжатия и растяжения непригодны для гнутья при малых радиусах кривизны. При этом брак при гнутье хвойных и мягких лиственных пород обусловлен образованием складок на вогнутой стороне из-за неравномерного сжатия вдоль волокон и низкого сопротивления их сжатию поперек волокон. Это можно устранить, нормируя деформации сжатия древесины, используя шаблон с насечкой, подпрессовывая древесину в процессе гнутья (рис. 60,6).

Пропаренный брусок с шиной изгибается вокруг шаблона 1, снабженного крупной насечкой 2. В месте загиба брусок прижимается к шаблону прессующим роликом 3. Происходит про-
катка бруска. Наружные, примыкающие к шине 4 слои уплотняются. Толщина бруска уменьшается и одновременно повышается сопротивление растяжению наружной части бруска. Слои древесины, примыкающие к шаблону, испытывают напряжения сжатия, вдавливаются во впадины насечки и принимают равномерно нормированную насечкой волнообразную форму вогнутойповерхности, что исключает появление складок.

Как показали исследования, в процессе гнутья деформации растяжения и сжатия протекают одновременно, но не по всему сечению бруска, а только на участке непосредственного набегания бруска на шаблон, в зоне линии, соединяющей ось шаблона с осью прессующего ролика. Этот процесс сопровождается сдвигом слоев древесины вдоль волокон, как пока-
зано линиями, нанесенными на боковую сторону бруска перед гнутьем. Бездефектный изгиб бруска возможен только до предела, пока величина от носительного удлинения растянутых или относительного сжатия сжимаемых слоев не превысит предельных значений для
данного материала.
Выведенное выше отношение действительно для материалов, у которых сопротивления растяжению и сжатию равны. Если сопротивление материала сжатию будет больше, чем растяжению, то нейтральная линия при изгибе будет смещаться к вогнутой стороне. При большем сопротивлении материала растяжению нейтральная линия будет смещаться к выпуклой стороне, что наблюдается у древесины. При свободном изгибе древесина
разрушается от разрыва наружных, растянутых слоев. Объясняется это тем, что допустимая величина деформации растяжения у древесины очень мала, всего 1—2 %, в то время как предел деформации сжатия составляет15—25 %, как видно из диаграммы

Как согнуть древесину

Диаграммы   напряжений и   деформации   древесины  при гнутье:

а — влияние    проварки     (1 — без   проварки, 2 - проварка 30 мин., 3 - проварка 90 мин, 4 - проварка 180 мин), б - бука

Для повышения способности древесины к гнутью применяют гидротермическую обработку: проваривание в горячей воде или пропаривание. Такая обработка делает древесину более пластичной. Проваривание древесины значительно снижает сопротивление сжатию и увеличивает величину усадки. Сопротивление древесины растяжению и способность деформации при этом изменяются незначительно.
У пропаренной древесины бука при незначительном сопротивлении сжатию (около 23 МПа) и допустимости деформаций сжатия до 30 % величина возможных деформаций растяжения остается незначительной даже при очень высоких напряжениях (2 % при 130 МПа). Это ограничивает возможность гнутья пропаренной древесины и не позволяет полностью использовать ее способность к значительной деформации сжатия.
Произведение величины напряжения на величину вызываемой им деформации дает работу деформации. На диаграмме (см. рис. 61,6) возможная работа деформаций растяжения равна площади заштрихованной фигуры /, а возможная работа деформаций сжатия — заштрихованной в обратном направлении площади фигуры  //.
При изгибе бруска работа деформаций растяжения должна быть равна работе деформации при сжатии. Из сравнения площадей, заштрихованных на диаграмме, видно, что полностью использовать эту закономерность при изгибе пропаренной древесины без специальных мероприятий нельзя.
В то время как работа деформаций растяжений достигает максимального значения (площади I), равная ей площадь работы деформации сжатия отделена на диаграмме вертикальной пунктирной линией. Она составляет только незначительную часть от возможной работы деформации сжатия. При уменьшении радиуса изгиба напряжения растяжения и вызываемые ими деформации превысят предельные значения и вызовут разрыв наружных волокон и излом бруска, в то время как возможность изгиба по деформации сжатия не будет исчерпана. Возможность изгиба пропаренной древесины ограничивается незначительной величиной допустимых деформаций растяжения, ограничивающих изгиб до соотношения примерно H/R<1/30.

Возможности гнутья могут быть значительно увеличены, если использовать способность пропаренной древесины полностью воспринимать значительные деформации сжатия. Это достигается применением тонкой стальной ленты (шины), накладываемой на наружную сторону бруска до изгиба. Шина снабжена упорами, в которые упираются торцы изгибаемого бруска. Так как сопротивление стальной шипы растяжению значительно больше, чем сопротивление древесины, то при изгибе бруска она будет препятствовать растяжению наружных слоев и изгиб произойдет, в основном, за счет деформации сжатия на вогнутой стороне бруска. Таким путем искусственно вызывают смещение нейтрального слоя к наружной стороне изгибаемого бруска и увеличивают в бруске деформации сжатия. Для предупреждения откалывания и разрывов волокон на выпуклой стороне бруска в начальной стадии изгиба шине дают натяжение, сжимая брусок ее упорами, расположенными на концах шины.

Величина начального натяжения шины не должна быть большой, так как чрезмерные деформации сжатия могут вызывать брак гнутья в виде складок на вогнутой стороне. Наилучшие результаты гнутья могут быть достигнуты при полном использовании способности древесины принимать деформации сжатия и растяжения. Это обеспечивается применением гнутарного станка с подвижным упором шины - рисунок ниже

Гнутье дерева

Принцип гнутья древесины с подвижным упором

Изгибаемый брусок 1 закрепляют в шине между двумя упорами и 5. Во время гнутья брусок загибается на вращающийся шаблон 4. Конец шины наглухо прикреплен к каретке 6, движущейся вместе с шиной, а упор 5 сделан подвижным. Положение упора 5 регулируется положением в каретке клина 7. В него упирается стержень упора 5. Поворотами винта и поднятием клина вверх можно дать шине начальное натяжение, так как при этом упор 5 будет выдвигаться клином вперед. Винт связан с линейкой 9, установленной наклонно по отношению к направляющим каретки 6. При гнутье каретка скользит за шиной вперед, а скользящий по линейке винт опускается и опускает клин 7, вследствие чего упор 5 получает возможность отойти назад и ослабить первоначальное натяжение шины. Начальное положение клина в каретке показано на рисунке пунктиром.

Минимальные радиусы бездефектного изгиба древесины могут быть достигнуты в том случае, если при изгибе будет соблюдено условие: максимальная работа деформаций сжатия равна сумме работ деформаций растяжения бруска и шины. Это достигается изменением угла наклона линейки и величиной отхода упора 5.

Напряжения сдвига достигают значительной величины и могут вызывать скалывание вдоль волокон. Требуется тщательная гидротермическая обработка брусков перед гнутьем. Поэтому гнутье не доводят до самого конца бруска во избежание скола у торца. Необходимым условием гнутья хвойных и мягких лиственных пород таким способом является применение шины с подвижным упором. Насечка на шаблоне должна иметь наклон в сторону заднего упора, чтобы предотвращать перемещение внутренних слоев бруска по шаблону и образование складок из-за напряжений сдвига. Такой способ гнутья позволяет изгибать не только бездефектную древесину, но и древесину с крупными сучками, расположенными на наружной стороне бруска.


Технология гнутья.
 Технологический процесс гнутья древесины состоит из гидродинамической обработки, гнутья и сушки изогнутых деталей для стабилизации приданной формы. В общем технологическом процессе изготовления изделий место гнутья довольно непостоянно. Чаще всего оно следует непосредственно за раскроем. Технологический процесс происходит так: раскрой на заготовки, гидротермическая обработка заготовок, гнутье, сушка и механическая обработка гнутых заготовок. В некоторых случаях гнутью подвергают уже частично обработанные детали. Например, задние ножки гнутого стула изгибают обычно после обработки на круглопалочных копировальных станках, а после гнутья только шлифуют.

Заготовка материала для гнутья. Раскрой пиломатериалов на заготовки для гнутья возможен различными способами. В некоторых случаях заготовку для гнутья получают путем раскалывания коротких отрезков кряжей (чураков). Получаемая при этом колотая заготовка, как правило, не имеет перерезанных волокон, поэтому при изгибании дает наименьший процент брака. Недостаток такого способа — низкий выход заготовок из кряжа (приблизительно на 20—25 % ниже, чем при выпиливании) и большая трудоемкость этой операции, которую выполняют вручную. На индустриальных предприятиях в большинстве случаев пользуются обычными методами выкраивания заготовок из досок на круглопильных станках.
К качеству древесины заготовок для гнутья предъявляют повышенные требования: рационально раскраивать древесину по предварительной разметке, не допускать в заготовках дефектов, вызывающих брак гнутья. Заготовки необходимо вырезать только из здоровой древесины. Отклонение направления волокон от оси бруска (косослой) не должно превышать 5—10°. При раскрое следует добиваться, чтобы продольные резы шли по возможности вдоль волокон обреза доски.

При обычных методах гнутья в заготовках совершенно не допускаются сучки, в том числе и здоровые, вполне сросшиеся с древесиной. При гнутье с одновременным прессованием сучки допускаются в довольно больших пределах, что резко увеличивает выход заготовок. Нормы допускаемых пороков указываются в технических условиях на изделия. Выкраивать заготовку следует с учетом припусков на последующую обработку. Для гнутья с одновременным прессованием, кроме припуска на механическую обработку, должен учитываться припуск на упрессовку поперек волокон.

Величина упрессовки зависит от породы древесины и в среднем составляет 30—35% для сосны и ели, 50% для пихты, 20 % для лиственницы, 25 % для березы от первоначального размера. Кроме того, следует давать повышенный припуск по длине заготовки.

Гидротермическая подготовка. Гидротермическая подготовка перед гнутьем необходима для того, чтобы повысить пластичность древесины. Под пластичностью понимают свойство древесины изменять свою форму без разрушения под влиянием внешних сил и сохранять эту форму после прекращения действия этих сил.
Пластичность древесины при производственной влажности (6—10%) и комнатной температуре незначительна. В таком состоянии древесина требует для изгибания больших усилий и не допускает больших деформаций. Деформации получаются в основном упругими, т. е. исчезающими после прекращения действия вызвавших их сил.

Пластичность древесины значительно повышается при нагреве во влажном состоянии. Это объясняется тем, что часть веществ, входящих в состав клеток древесины, при нагревании переходит в состояние коллоидного раствора, в результате чего снижается жесткость клеток, а следовательно, и всей массы древесины. Если влажную древесину высушить в деформированном состоянии, то находившиеся в растворенном состоянии коллоидные вещества затвердеют и сохранят приданную заготовке форму.
Опыт показывает, что наилучшие результаты получаются при гнутье древесины влажностью 25—30 %, т. е. близкой к точке насыщения волокна. Как более низкая, так и более высокая влажность неблагоприятны. При меньшей влажности древесина менее пластична. Влажность сверх 25—30 %, не улучшая условий гнутья, удлиняет сроки сушки изогнутых деталей и экономически невыгодна. Излишняя влажность вредна потому, что при изгибе и сжатии древесных клеток находящаяся в них вода может местами разрывать стенки клеток, делая поверхность ворсистой.

Гидротермическая подготовка перед гнутьем чаще всего заключается в пропаривании или проваривании древесины в горячей воде. Недостаток проварки в горячей воде состоит в том, что она ведет к неравномерному увлажнению древесины и перенасыщению водой наружных волокон. Получить путем проваривания равномерную влажность и температуру нагрева всего бруска очень трудно. Поэтому проварка в горячей воде может быть рекомендована только в некоторых случаях, если пропаривание технически затруднено, например при необходимости обработать не всю деталь, а только ее часть (случай загиба носков у лыжных заготовок и т. д.), или если требуется значительное повышение начальной влажности сухих заготовок.

Для проварки пользуются деревянными чанами или металлическими ваннами и баками (лучше с лужеными внутренними поверхностями). Проварочные баки и чаны обычно обогревают паром , пропускаемым по змеевику, уложенному у дна. Температуру воды поддерживают в пределе 90-95 градусов С, не доводя ее до кипения во избежание большого парообразования. Продолжительность проварки при такой температуре колеблется в зависимости от начальной влажности, размеров и породы древесины. Так для буковых заготовок толщиной 40 мм при начальной влажности 15-25 % чивания в воде) и затем на проварку требуется около 1,5 часа.

Пропаривание древесины в атмосфере насыщенного пара получило значительно большее применение , чем проварка. Преимущество пропаривания в том, что оно незначительно изменяет влажность древесины, причем древесина с начальной влажностью ниже точки насыщения волокна повышает свою влажность, а древесина влажностью 50-60 % и выше даже немного подсушивается.
Таким образом, пропаривание позволяет нагревать древесину до нужной температуры, мало изменяя ее влажность. Путем предварительного подсушивания или увлажнения ( вымачивания в воде) и затем  пропаривапия можно регулировать влажность древесины и получать ее всегда близкой к оптимальной для гнутья, т. е. около 25—30 %.
Для пропаривания чаще всего пользуются насыщенным паром невысокого давления, около 0,02—0,05 МПа, что соответствует температуре пара 102—105°. Применение пара более высоких давлений сокращает сроки пропаривания, но усложняет оборудование и повышает опасность.

Заготовки цельной древесины пропаривают чаще всего в специальных пропарочных котлах, представляющих собой стальные, горизонтально установленные барабаны небольшой емко- 
сти (рис. 63), Длина барабана на несколько сантиметров больше длины пропариваемых деталей. Барабан по диаметру невелик (0,3—0,4 м) и рассчитан на небольшую закладку брусков, которая может быть переработана за 30—40 мин. Увеличение емкости удлиняет время от момента открытия котла до выемки из него последних брусков; это ведет к значительному охлаждению брусков и ухудшает условия гнутья. Выгоднее иметь несколько малых котлов, чем один большой емкости.

 

Как согнуть древесину

  Разрез пропарочного котла :
1- крышка, 2- спускная труба, 3 - паровая труба, 4- котел, 5 - термометр и манометр

Продолжительность пропаривания заготовок зависит от размеров и влажности древесины. При влажности заготовок 7— 10 % значительное влияние оказывает также порода древесины. При влажности, близкой к точке насыщения волокна, необходимые сроки пропаривания почти одинаковы для всех пород.

Gnutie 5

Зависимость соотношения прочностных показателей древесины от ее  влажности

На рисунке показано снижение соотношения модуля упругости и предела прочности древесины в зависимости от ее влажности. Соотношение ЕКЛ0 характеризует жесткость древесины. Укладывать бруски в пропарочную камеру рекомендуется с учетом положения бруска при гнутье, т. е. так, чтобы стороны бруска, примыкающие к шине и шаблону, хорошо охватывались паром; боковые же поверхности брусков могут примыкать одна к другой.

Бруски перед гнутьем можно нагревать в течение нескольких минут при помощи электрического тока высокой частоты. Физическая сущность такого нагрева описана ниже. Для повышения пластичности древесину можно пропитывать растворами аммиака, дубильных веществ, фенолов и альдегидами. Растворы алюминиевых и железных квасцов, хлористого магния и другие также повышают ее гигроскопичность. При необходимости гнуть бруски при значительном отношении H/R>1/6их предварительно пропитывают 40 %-ным раствором мочевины и сушат до влажности 15 %, после чего гнут при температуре 100 °С с последующим охлаждением в изогнутом состоянии до 25 °С для фиксирования формы. Полученные таким образом криволинейные летали при температуре 60—70 °С размягчаются и теряют свою форму. Для устранения этого недостатка пропитывают древесину перед гнутьем в смеси растворов мочевины, формалина, едкого натра и буры. При гнутье пропитанную древесину нагревают также до 100 °С. При этом компоненты раствора в стенках клеток древесины образуют мочевиноформальдегидную смолу, которая в период нагрева и гнутья отверждается окончательно, фиксируя приданную заготовке форму. Недостатком такой подготовки древесины к гнутью является длительность пропитки (3 ч на 1 мм толщины) и необходимость последующей сушки перед гнутьем в мягком режиме, исключающем отверждение образующейся в клетках мочевиноформальдегидной смолы.

Фанеру в случае гнутья на малые радиусы кривизны также можно гидротермически обрабатывать. Фанеру, полученную при склеивании водоупорными клеями, можно проваривать. Фанеру, полученную при склеиваниии белковыми клеями, можно только пропаривать, причем только наружную сторону, подвергающуюся растяжению. Если изгибают только часть заготовки, при выгибании углов, пропаривать следует только ту часть, в которой будет сделан загиб. Для этого пользуются устройством из двух гладких паровых труб, между которыми зажимается заготовка фанеры. Одна из труб имеет ряд очень мелких отверстий для выхода пара на стороне, обращенной к фанере. Таким путем заложенная между трубами фанера прогревается .и одновременно с одной стороны увлажняется. Необходимое время такой обработки перед гнутьем составляет от 5 до 10 мин.
Способы и оборудование для гнутья древесных материалов разнообразны. Однако во всех случаях необходим шаблон, вокруг которого изгибается заготовка и профиль которого определяет форму ее изгиба. Только при использовании точного шаблона можно получить гнутые детали заданной формы.
Применяемые для гнутья массивных брусков гнутарные станки можно разделить на два типа: станки для гнутья на неполную окружность и станки для гнутья на полную окружность.

В станках первого типа бруски с наложенной на наружную сторону стальной шиной изгибают вокруг неподвижного шаблона приложенными усилиями к обоим концам бруска или к одному из концов при неподвижно закрепленном другом конце. Станки такого типа встречаются со съемными и с неподвижно укрепленными обогреваемыми шаблонами. В первом случае после огибания бруска шиной вокруг шаблона концы тины закрепляют на шаблоне при помощи скобы. Шаблон с закрепленным на нем бруском снимают со станка и отправляют в сушильную камеру. Во втором случае брусок также закрепляют на горячем шаблоне при помощи шины и оставляют на нем для подсушивания до закрепления приданной ему формы. В отличие от станков со съемными шаблонами такие станки получили название гнутарно-сушильных. Гнутарно-сушильные станки могут быть двустороннего и одностороннего обогрева. При двустороннем обогреве они имеют вид пресса с обогреваемыми профильными плитами, между которыми зажимают бруски. Станки с односторонним обогревом имеют пустотелый

шаблон, обогреваемый паром. Изогнутую и закрепленную на шаблоне заготовку подсушивают на нем.
Недостаток гнутарно-сушильных станков — неравномерность сушки и выдерживание в них заготовок в течение нескольких часов для высушивания до состояния, при котором фиксируется соответствующая форма зоготовок. Это резко снижает производительность станков. Для увеличения производительности гнутарно-сушильных станков целесобразно заготовку перед гнутьем предварительно подсушивать до 20 %, высушивать в станке до 12—15 %, а окончательно досушивать освобожденные из станка заготовки в сушильных камерах.

В станках для гнутья на замкнутый контур бруски изгибают вокруг съемного необогреваемого шаблона. В механизированных станках шаблоны вращающиеся.

Во всех случаях гнутья, независимо от используемого этой цели оборудования, необходимо, чтобы вынутые из пропарочного котла или варочного бака бруски подвергались гнутью немедленно. Задержка в гнутье недопустима, потому что остывают в первую очередь наружные слои древесины, которые испытывают наибольшие напряжения.
При гнутье желательно, чтобы в брусках твердых лиственных пород (дуба, ясеня, граба, ильма) расположение годичных слоев совпадало с плоскостью изгиба, т. е. тангентальный
распил приходился на боковые стороны бруска или отклонялся лишь на 45—50°.
Расположение годичных слоев перпендикулярно плоскости изгиба может вызвать появление складок на вогнутой стороне.  Заготовки из лиственных рассеянно-сосудистых пород 
(бука, березы ), а также из хвойной древесины, изгибаемые с одновременным прессованием, желательно располагать при гнутье так, чтобы годичные слои были перпендикулярны плоскости изгиба.  Желательное расположение годичных слоев для условий гнутья не всегда может быть соблюдено по техническим условиям. Например, у лыж скользящая поверхность должна быть поверхностью радиального распила, иначе износ этой поверхности будет неравномерным.
 
Гнутье дерева
 
Гнутье заготовок по замкнутому контуру на гнутарном станке
 
При гнутье с одновременным прессованием положение деталей следует выбирать таким, чтобы пороки древесины pacпологплись по возможности в растянутой и нейтральной части  деталей. Наоборот, при гнутье без прессования, и особенно гнутье без шины, растягиваемая поверхность должна быть  более чистой, потому что малейшие дефекты на ней могут стать причиной разрывов и отщепов волокон.
Гнутье фанеры часто осуществляют в шаблонах, состоя из двух частей, т. с. из матрицы и пуансона, между котор: закладывают и выгибают фанеру. Для вдавливания пуансо фанеры в матрицу можно пользоваться винтами, пневматическимикими и гидравлическими прессами: Если гнутью подлежат большие листы фанеры, то для облегчения веса матрицу и nyансон делают легкой каркасной конструкции, но достаточно жесткой, чтобы она не деформировалась в процессе гнутья.

При расположениии волокон в наружном слое перпендикулярно оси шаблона (гнутье вдоль волокон) возможные радиусы  загиба фанеры, склеенной белковыми клеями, почти не отличаются от минимальных радиусов загиба цельной древесины. При  расположении волокон параллельно к оси шаблона фанера обладает меньшим сопротивлением и допускает изгиб до радиусов примерно в 2 раза меньше, чем при гнутье вдоль волокон. Однако, жесткость получаемой таким образом детали меньше, а на наружной стороне ее часто появляются мелкие долевые трещины, особенно если наружный слой состоит из шпона, имеющего скрытые трещины от недостаточного обжима при лущении. Появление таких трещин делает практически невозможной хорошую отделку, так как в период эксплуатации изделия сужаются или расширяются даже при незначительных изменениях влажности и вызывают растрескивание лежащего на них лакокрасочного покрытия. Поэтому предпочтительнее изгибать фанеру вдоль волокон или под некоторым углом к ним.

Гнутье тонкой фанеры (толщиной 1—4 мм) возможно до малых радиусов кривизны. Изгибание на малые радиусы толстой фанеры и плит (выше 5 мм) требует специальных приемов. Чаще всего делают ряд пропилов на внутренней стороне заготовки, если это допускается конструкцией изделия.
Изогнутые заготовки (вместо с шаблонами и охватывающими их шинами) сушат в сушильных камерах. Конечная влажность гнутоклееных заготовок соответствует производственной влажности, принятой на данном предприятии. Применяемые режимы сушки мало отличаются от режимов сушки пиленых заготовок из тех же пород, а конструкции и системы сушильных камер подобны тем, какие применяют для сушки пиломатериалов.
Высушенные до влажности (обычно ниже 12 %, стабилизирующей форму, заготовки поступают в остывочное отделение, где их охлаждают в течение нескольких часов, затем освобождают от шин и шаблонов и направляют в механическую обработку. Обработка гнутых заготовок, т. е. придание им окончательных размеров и требуемых поверхностей, принципиально не отличается от обработки прямолинейных заготовок.
Базирующим приспособлением, а иногда и столам станков, на которых обрабатывают гнутые заготовки, придают форму, соответствующую форме обрабатываемых заготовок. Последовательность обработки гнутых заготовок на станках аналогична обработке заготовок из пиломатериалов.

Рабочие места в гнутарном цехе включают гнутарный станок или приспособление для гнутья, устройства для гидротермической обработки заготовок, запас необработанных и обработанных заготовок, шин и шаблонов. Схема организации рабочих мест зависит от вида и размера изгибаемых заготовок и оборудования. Однако, во всех случаях рабочие места должны быть организованы так, чтобы пропаренные заготовки можно было подавать на гнутарный станок сразу после выемки их из пропарочного котла, не перенося на большие расстояния и не разворачивая. Пропарочные котлы должны иметь манометры, указывающие давление пара. В цехе должны быть стенные часы, хорошо видные с каждого рабочего места.

Литература о технологии гнутья: 

1.Запрессовочные устройства для производства гнутоклееных деталей, 
Сахаров М. Д М., 1964
2.Основы гнутья древесины, Манкевич Л. А., Минск, 1961
3.Примеры и задачи по гидротермической обработке древесины: учеб.пособие.
Тупицын В.П Хабаровск, 1992. -117 c.: ил.
4.Производство гнутой мебели, Леонтьев И. И. и Абухов Л. Г., М. — Л., 1954

 

 

Лента новостей

Элитные кабинеты

Элитные кабинеты

Элитные кабинеты Домашний деревянный кабинет или кабинет руководителя в серьезной организации - это ваше деловое лицо. Интерьер такого элитного кабинета отражает ваш статус, деловую успешность, жизненные этапы и интересы. Чтобы деревянный интерьер вашего...

Межкомнатные двери в стиле Модерн

Межкомнатные двери в стиле Модерн

Межкомнатные двери в стиле Модерн Этот стиль вдохновлен естественными природными линиями в сочетании с новейшими разработками – это и ковка, и металлы, и стекло, а также пластик и керамические элементы.Модерн сочетает...