Меню

Гнутье древесины и оборудование для гнутья



Глава 5 ТЕХНОЛОГИЯ ГНУТЬЯ ДРЕВЕСИНЫ

Гнутье является одним из способов (наряду с выпиливанием) изготовления криволинейных деталей из цельной древесины.

При изготовлении криволинейных деталей методом гнутья тре­буется сложное технологическое оборудование. При гнутье пол­ностью сохраняется прочность деталей, а последующая обработка гнутых деталей ничем не отличается от режимов обработки пря­молинейных деталей.

Технологический процесс гнутья древесины состоит из следу­ющих операций: раскрой на заготовки, гидротермическая подго­товка заготовок, гнутье, сушка и механическая обработка гнутых заготовок.

Раскрой на заготовки материала для гнутья на индустриальных предприятиях производят методом выкраивания на круглопиль­ных станках.

К качеству древесины заготовок для обычных методов гнутья предъявляются повышенные требования: не допускать в заготов­ках дефектов, вырезать заготовки только из здоровой древесины, косослой не должен превышать 5. 10°, не допускаются сучки, в том числе и здоровые. При гнутье с одновременным прессовани­ем сучки допускаются в довольно больших количествах, что резко увеличивает выход заготовок. Хорошо подвергается гнутью древе­сина из лиственных (бука, дуба, березы, клена), а также из хвой­ных (ели, сосны, лиственницы) деревьев.

Гидротермическая подготовка заготовок перед гнутьем необхо­дима для того, чтобы повысить пластичность древесины, которая при производственной влажности является незначительной (6. 10 %). Пластичность значительно повышается при нагреве дре­весины во влажном состоянии. Опыт показывает, что наилучшие результаты получаются при гнутье древесины влажностью 25. 30 %, т. е. близкой к точке насыщения древесного волокна.

Гидротермическая подготовка перед гнутьем чаще всего заклю­чается в пропаривании или проваривании древесины в горячей воде.

Пропаривание древесины в пропарочных котлах насыщенным паром получило значительно большее применение, чем проварка. Для пропаривания чаще всего пользуются насыщенным паром невысокого давления, около 0,02. 0,05 МПа, что соответствует температуре пара 102. 105 °С.

Бруски перед гнутьем можно пропаривать или проваривать в течение нескольких минут с помощью электрического тока высо­кой частоты.

Для повышения пластичности древесину пропитывают раство­рами аммиака, дубильных веществ, фенолов и альдегидами.

Для гнутья древесины (массивных брусков) используются гну- тарные станки, которые подразделяются на станки для гнутья на неполную окружность и станки для гнутья на полную окружность.

В станках для гнутья на замкнутый контур бруски изгибают вок­руг съемного вращающегося шаблона (рис. 5.1). Съемный шаблон 1 с прикрепленной к нему шиной 2 надевают на вертикальный вал 7, приводимый в движение от электродвигателя через редуктор 6. Конец шины крепят к каретке 4, скользящей по направляющим 5. После закрепления бруска 3 в шине включают электродвигатель, который, поворачивая вал 7 с надетым шаблоном, как бы навива­ет на шаблон брусок с шиной. В месте изгиба поставлен ролик 8, плотно прижимающий брусок к шаблону. По окончании гнутья задний конец шины прикрепляют к шаблону с помощью скобы, шаблон с бруском и шиной снимают со станка и отправляют в сушилку, а на станок надевают новый шаблон.

Во всех случаях гнутья необходимо, чтобы вынутые из пропа­рочного котла бруски подвергались гнутью немедленно, так как задержка в гнутье недопустима.

Гнутье фанеры часто осуществляют в шаблонах, состоящих из двух частей, т. е. из матрицы и пуансона, между которыми закла­дывают и выгибают фанеру. Для вдавливания пуансоном фанеры в матрицу можно пользоваться винтовыми, пневматическими и гидравлическими прессами.

Для сушки изогнутых заготовок (вместе с шаблонами и охва­тывающими их шинами) используются сушильные камеры. Ко­нечная влажность гнутых заготовок должна соответствовать про­изводственной влажности, принятой на данном предприятии. Применяемые режимы сушки мало чем отличаются от режимов сушки пиленых заготовок из тех же пород древесины.

Высушенные до влажности (6. 8%), стабилизирующей фор­му, заготовки поступают в остывочное отделение, где их охлаж­дают в течение нескольких часов, затем освобождают от шин и шаблонов и направляют на механическую обработку.

Механическая обработка гнутых заготовок, т.е. придание им окончательных размеров и требуемых поверхностей, принципи­ально не отличается от обработки прямолинейных заготовок.

Для получения гнутоклееных заготовок с использованием струб­цин делают шаблон из ДСП определенного радиуса закругления, на него укладывают планки на клею и зажимают струбцинами до полного отвердения клея.

В дальнейшем заготовки обрабатывают на фрезерных, токар­ных и шлифовальных станках.

На рабочих местах по гнутью древесины необходимо соблюдать общие правила безопасности труда, как и при работе на дерево­обрабатывающих станках.

Контрольные вопросы

1. Какими способами можно получить криволинейные детали?

2. Из каких операций состоит технологический процесс гнутья?

3. Какие требования предъявляют к качеству заготовок для гнутья?

4. Для каких целей производится гидротермическая подготовка заго­товок перед гнутьем?

5. Каковы виды оборудования для гнутья древесины?

6. Как производится гнутье заготовок в станках для гнутья на замкну­тый контур?

7. Чем заканчивается процесс гнутья заготовок?

8. Что вы знаете о процессе гнутья фанеры?

9. Где применяются гнутые и гнутоклееные детали?

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?

Читайте также:  Импорт оборудования в россию налогообложение

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

  • Деревянную изогнутую деталь можно сделать либо выпиливанием фигуры, либо ее сгибанием. Вырезая деревянную деталь, нет необходимости использовать дополнительные типы обработки, специальных приспособлений и знаний, как в случае со сгибанием.
  • К тому же выпиливание изогнутой детали экономит время, выпилить пространственную форму быстрее. Но на этом положительные стороны выпиливания, в сравнении с изгибанием, заканчиваются.
  • Если выпиливать изогнутое изделие, то образуется масса безвозвратно потерянного материала, который становится отходом. Кроме того, поперечные срезы обычного обрезного пиломатериала, попадают в зону радиусов вырезаемой детали. Это значительно ухудшает внешний вид и усложняют шлифование и другие доводки дерева.
  • Изготовленная деталь может разломиться на скругленных участках волокна, которые идут поперек сечения.

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:

  • Провариванием
  • Пропариванием
  • Химической обработкой

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.

Читайте также:  Износ оборудования ремонт или замена

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

  • 1.Вода, столярный клей, глицерин, спирт в соотношении 3:2:1:1
  • 2.Вода, глицерин, спирт, в соотношении 4:2:1
  • 3.Раствор аммиака 10%, глицерин, спирт, соотношение 3:1:1
  • 4.Заготовка отмачивается в 25% водном растворе аммиака. Чем дольше древесина находится в аммиачном растворе, тем пластичнее она становится

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.

Источник

Оборудование для гнутья древесины

Оборудование для гнутья массивной древесины может иметь холодные и горячие формы. На станках, для гнутья древесины, с холодными формами гнутье древесины осуществляется по замкнутому контуру. Для этого заготовка, помещенная между шаблоном, надетым на вал, и шиной, закрепляется подвижным упором. Вал, приводимый в движение электродвигателем, вращает шаблон, за счет чего происходит гнутье древесины. В месте загиба устанавливается ролик, прижимающий шину с заготовкой к шаблону. Во время сушки заготовок шаблон и шина не снимаются.

Станки, для гнутья древесины, с горячими формами называются гнутарно-сушильными. Они могут быть с одно- и двусторонним обогревом. При одностороннем обогреве заготовки, закрепляясь, закладываются между шиной и шаблоном и обогреваются паром. Придание формы происходит за счет сушки древесины в течение 90. 180мин до влажности 15%. Окончательная сушка осуществляется в сушильных камерах.

Станки, для гнутья древесины, с двусторонним обогревом имеют вид гидравлических или пневматических прессов, в которых заготовки помещаются между профильными плитами-шаблонами. В них заготовки остаются до полной сушки и придания окончательной формы.

Гнуто-клееные заготовки изготавливают в пресс-формах, где склеивание и изгиб материала происходят одновременно. Пресс-формы представляют собой сочетание матрицы и пуансона. Матрицей является шаблон, а пуансон имеет вид выступа на верхней плите, который при смыкании с матрицей подвергает изгибу блок и придает ему форму шаблона. Пресс-формы различаются по способу подачи давления и виду нагрева.

Подача давления может быть жесткой и эластичной. Она осуществляется при помощи гидравлических и пневматических пресс-камер и эластичных диафрагм. Эластичная передача давления отличается от жесткой использованием обжимных гибких лент, при которых формообразующим элементом является пуансон.

Нагрев пресс-форм осуществляют кондуктивным способом, на основе пара или электричества, диэлектрическим способом — токами высокой частоты, а также путем комбинирования кондуктивного и диэлектрического способов.

Пресс-формы могут быть стационарными для постоянных профилей и сменными для различных профилей. По конструкции пресс-формы могут быть простыми (для получения одного вида профиля) и универсальными (для получения серии профилей).

Гнутье клееных блоков осуществляют под давлением 0,05. 0,1 МПа; с одновременным облицовыванием оно составляет 0,8. 1,2 МПа при температуре 105. 150°С. Время прессования зависит от способа нагрева, марки клея, размеров заготовки. В средам оно составляет 10 мин. Начальная влажность блока должна составлять 6. 8%. Изготавливают пресс-формы из стали, чугуна, сплава алюминия, а также из фанерных плит и древесных слоистых пластиков, хорошо проводящих тепло.

Выпуск гнуто-клееных заготовок значительно увеличивается при использовании прессов непрерывного действия, для которых не требуется время на загрузку и выгрузку пресс-форм и клееных токов. Производительность прессов периодического действия аналогична производительности прессов для склеивания древесины по ширине.

Источник

Где применяют и как производят гнутые балки из клееного бруса

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.

Применяемые инструменты

Для того чтобы выпрямить древесину, необходимо подготовить следующие инструменты:

  • ручной или электрический рубанок;
  • шлифовочная машина.

При выборе таких инструментов следует быть внимательным. Например, рубанок должен быть с длинной подошвой, в ином случае на поверхности доски могут остаться дефекты. Для начала, важно закрепить брус неподвижно и с поверхности снимать всевозможные дефекты. Если необходимо работать только с одной доской, то можно обойтись ручным рубанком, ну а если нужно выпрямлять много древесины, тогда желательно выбрать электрический вариант. Это поможет сэкономить силы и время.

Важно помнить, что после обработки толщина пиломатериала уменьшается.

Бывают случаи, когда искривления происходит в течение времени. Например, если дом уже построен с применением деревянных брус, то со временем под воздействия негативных атмосферных явлений стены могу искривляться. В данном случае тоже можно аккуратно устранять всевозможные дефекты.

Читайте также:  Магазины швейного оборудования в волжском

Следует помнить, что обратный процесс не может быть мгновенным и понадобится время, чтобы стены опять стали прежними. Выравнивание может продлиться хоть месяц, но положительный эффект гарантируется.

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

Как согнуть дерево?

Нет, наша задача состоит вовсе не в том, чтобы сгибать ни в чем не повинное растение. Речь идет о древесных строительных материалах. Как согнуть дерево, чтобы оно изогнулось, а не сломалось? Способ изгибания деревянных изделий известен с древних времен: для придания древесине нужно формы необходимо лишь тепло и влага, под воздействием которых увеличивается пластичность материала со всеми вытекающими отсюда последствиями. Как согнуть дерево? Подержать его в горячей воде (чем выше температура, тем быстрее происходят процессы) или обработать паром (парогенератор можно соорудить из чайника или воспользоваться утюгом). Чем выше температура, тем быстрее древесина сдается и можно приступать к ее сгибанию. Увлажненную и прогретую древесину можно изогнуть под действием груза (концы доски укладываются на опоры), а на место будущего изгиба укладывают груз. Высохшая древесина прекрасно сохраняет минимальный радиус кривизны, который был достигнут в процессе сгибания. Теперь мы знаем, как гнуть дерево, можно остановиться на этом вопросе подробнее.

Реакция древесины на внешнее воздействие

Дело в том, что древесина по-разному реагирует на изгиб. Выпуклая часть подвергается растяжению, вогнутая – сжатию. Причем на пропаривание материал тоже реагирует по-разному. Например, способность к сжатию увеличивается аж на треть, а вот к растяжению – всего на пару процентов. Именно поэтому думать о том, как согнуть доску толщиной более двух сантиметров, в домашних условиях не стоит. Нужно учитывать и то, что разные виды древесины по-разному реагируют на сгибание. Например, такие породы как дуб, лиственница, клен гнутся плохо, а вот бук, ясень, орех – хорошо. Так что прежде чем думать над тем, как согнуть доску, определитесь с породой древесины, из которой она сделана.

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:

Источник