Как согнуть дерево - гнутье древесины. Как согнуть деревянный брусок? Реакция древесины на внешнее воздействие

Инструкция

Для изготовления криволинейных деталей из древесины применяют два основных способа: выпиливание по шаблону и гнутьё предварительно распаренной древесины с помощью шаблона на специальном станке. Первый способ ведет к разрезанию волокон и снижению прочности деталей. Гнутьё же обеспечивает высокий процент полезного выхода деталей и значительную прочность. Гнутые детали можно отделывать с высоким качеством и подвергать различной механической обработке (профилировать, формировать шипы, проушины и т.д.).

Способность деревянной доски к гнутью определяется пластичностью древесины и зависит от породы дерева. Бук, береза, дуб, сосна и ель обладают наибольшей пластичностью. Но можно управлять пластическими свойствами заготовки, осуществляя ее гидротермическую обработку.

При температуре 100оС и влажности 30% часть веществ, входящих в состав клеток материала, переходит в состояние геля, при этом стенки клеток и волокна древесины становятся эластичными и мягкими. Такая древесина легко гнется. После высушивания согнутая доска сохраняет приданную ей форму, поскольку коллоидные вещества затвердевают.

Обработка заготовки заключается в проваривании ее в горячей воде либо пропаривании насыщенным паром низкого давления. Пропаривание более распространено, поскольку при такой обработке древесина прогревается равномернее, не происходит чрезмерного увлажнения древесины.

Когда обработанная таким образом доска изгибается на лекале или в специальном зажимном устройстве, в материале возникают внутренние напряжения. Древесина растягивается на выпуклой стороне и сжимается на вогнутой. В срединном нейтральном слое напряжения равны нулю.

Наружный слой под действием растягивающих напряжений получит удлинение, а внутренний станет короче. Величина деформации зависит от толщины доки и радиуса изгиба. Чтобы ограничить удлинение волокон древесины и предотвратить их возможный разрыв, с выпуклой стороны гнутой детали накладывают специальную шину из стали толщиной до 2,5 мм. Заготовку изгибают вместе с шиной. При этом нейтральная линия выходит в сторону растянутых волокон за пределы доски, и изгиб происходит только за счет сжатия.

Изготовляя самые разнообразные столярные изделия, мастеру нередко приходится использовать криволинейные детали. Не всегда получить требуемую форму можно выпиливанием, поскольку здесь имеет значение обеспечение прочности материала и его экономия. В подобных случаях приходится сгибать древесину под различными углами.

Вам понадобится

• - горячая вода;
• - открытый огонь;
• - шаблон;
• - стальная полоса;
• - аммиачная вода.

Инструкция

Используйте для изгибания распаривание или термическую обработку. Если выдержать древесину в течение нескольких часов под действием высокой температуры и влаги, можно добиться изменения пластичности материала и согнуть заготовку под требуемым углом.

Тщательно отберите , которые вы впоследствии будете подвергать изгибанию. Используйте для такой обработки доски, распиленные вдоль . Избегайте дефектные и свилеватые доски, а также те заготовки, которые имеют сучки. Если использовать материалы с поврежденными волокнами, то заготовка может треснуть в месте нахождения дефекта.

Если исходная заготовка выполнена из свежесрубленного материала, разогрейте ее над открытым огнем или в закрытой печи. При этом не допускайте пересушивания древесины и ее обугливания. Для этого достаточно периодически обильно смачивать древесину

Первым делом необходимо распарить деревянный брусок. Сделать это можно несколькими способами. Иногда строители ограничиваются распаркой в горячей воде, но лучше всего соорудить специальный ящик, в который необходимо пустить потоки горячего и влажного воздуха. Делается это очень просто. В любую кастрюлю или чайник наливается вода и доводиться до кипения. Затем в любое отверстие этой ёмкости вставляется резиновая трубка, а другой её конец вставляется в заранее выпиленное отверстие в ящике. Таким образом влажный и горячий воздух будет поступать в ящик. Как правило, для полноценного эффекта достаточно 1 часа пропарки. Старайтесь не перепарить ваш брусок, т.к. это тоже к хорошему не приведёт.

2 шаг

Теперь можно начинать сам процесс сгибания. Для этого используют специальные шаблоны, по которым и нужно осуществлять сгиб, т.е. одной частью брусок прислоняется к деревянному шаблону и при помощи сильного надавливания получает такую же форму. Важно, чтобы одна сторона изгибаемого бруска была крепко закреплена. Вероятность появления трещин крайне мала, но всё-таки лучше сгибать брусок аккуратно, без сильных и резких надавливаний.

3 шаг

После изгиба брусок нужно оставить в покое и дать ему высохнуть. При высыхании свою форму он менять не будет, поэтому его можно просто положить на сухое и с попаданием солнечных лучей место. После высыхания его можно будет покрыть лаком или краской.

Пласты тщательно смазывают клеем, закладывают в шаблон и запрессовывают. Гнутоклееные узлы производят из шпона, из пластин лиственных и хвойных пород, из фанеры. В гнутоклееных элементах из шпона направление волокон в слоях шпона может быть как взаимно перпендикулярным, так и одинаковым.

При изготовлении гнутопрофильных узлов с продольными пропилами необходимо учитывать зависимость толщины изгибаемых элементов от породы древесины и толщины изгибаемой детали.

С увеличением радиуса изгиба плиты расстояние между пропилами сокращается, как это видно на рисунке сверху. То есть ширина пропила напрямую зависит от радиуса изгиба плиты и количества пропилов.

Теперь рассмотрим теоретические аспекты гнутья

Криволиненйные детали из цельной древесины можно изготавливать двумя принципиальными способами:

выпиливанием криволинейных заготовок и приданием прямолинейному бруску изогнутой формы путем загибания его на шаблоне.Оба способа применяются на практике и имеют свои преимущества и недостатки.

Выпиливание криволинейных заготовок отличается простотой технологии и не требует специального оборудования. Однако, при выпиливании неизбежно перерезают волокна древесины, и это настолько ослабляет прочность, что детали большой кривизны и замкнутого контура, приходится составлять из нескольких элементов склеиванием. На криволинейных поверхностях получаются полуторцовые и торцовые поверхности срезов и в связи с этим ухудшаются условия обработки на фрезерных станках и отделки. Кроме того, при раскрое получается большое количество большое количество отходов. Изготовление криволинейных деталей методом гнутья требует по сравнению с выпиливанием более сложного технологического процесса и оборудования. Однако, при гнутье полностью сохраняется и даже в некоторых случаях повышается прочность деталей; на их гранях не создаются торцовые поверхности, а режимы последующей обработки гнутых деталей не отличаются от режимов обработки прямолинейнэх деталей.

Изгиб элемента
а - характер деформации заготовки при изгибе;
6 - гнутье заготовки с шиной по шаблону:
1 - шаблон; 2 - насечки; 3 - прессующий ролик; 4 - шина

При изгибе заготовки в пределах упругих деформаций возникают нормальные к поперечному сечению напряжения: растягивающие на выпуклой и сжимающие на вогнутой стороне. Между зонами растяжения и сжатия находится нейтральный слой, нормальные напряжения в котором невелики. Поскольку величина нормальных напряжений изменяется по сечению, возникают скалывающие напряжения, стремящиеся как бы сдвинуть одни слои детали относительно других. Так как этот сдвиг невозможен, изгиб сопровождается растяжением материала на выпуклой стороне детали и сжатием - на вогнутой.

Величина возникающих деформаций растяжения и сжатия зависит от толщины бруска и радиуса изгиба. Допустим, что брусок прямоугольного сечения изогнут по дуге окружности и что деформации в бруске прямо пропорциональны напряжениям, а нейтральный слой находится в середине бруска.

Обозначим толщину бруска H , начальную длину его через Lо , радиус изгиба по нейтральной линии через R (рис. 60, а). Длина бруска по нейтральной линии при изгибе будет оставаться неизменной и равна Lо = p R ( j /180) , (84) где p - число пи (3, 14...), j - угол загиба в градусах.
Наружный растянутый слой получит удлинение D L (дельта L) . Общая длина растянутой части бруска определится из выражения Lo + D L = p (R + H/2) j /180 (85)
Вычитая из этого уравнения предыдущее, получим абсолютное удлинение
D L = p (H/2)(j /180). (86)
Относительное удлинение Ер будет равно D L/Lo = H/2R , т.е. относительное удлинение при изгибе D Ll/Lо зависит от отношения толщины бруска к радиусу изгиба; оно тем больше, чем толще брусок H и чем меньше радиус изгиба R . Подобное отношение для величины относительного сжатия при изгибе можно получить аналогичным путем.
Предположим, что вокруг шаблона R" изогнут брусок с начальной длиной Lo и при этом достигнуты максимальные деформации сжатия и растяжения. Обозначив через Е сж величину допустимой деформации сжатия древесины вдоль волокон, а через Е раст величину допустимой деформации растяжения вдоль волокон, можем написать соотношение для растянутой стороны
L = Lo(1 + Ераст)= p (R" + H) j /180 (87)
Отсюда R" + H = / p (j /180) .
Для сжатой (вогнутой) стороны будет L 2 = Lo (1 - Ecж) = p R" (j /180)
или R" = / p (j /180 ). (88)
Вычитая из первого выражения второе, получим
H = }