Резьба по дереву

Изготовление художественных изделий из дерева

Быт. Хозяйство. Строительство. Техника

§ 37. ИЗГОТОВЛЕНИЕ ГНУТЫХ ДЕТАЛЕЙ

Для получения из массивной древесины криволинейных деталей применяют в основном два способа: выпиливание по шаблону на ленточнопильных  станках  и  гнутье  предварительно распаренной древесины вручную с помощью шаблона или на гнутарных станках. При первом способе происходит перерезание волокон и ослабление прочности деталей. На криволинейных поверхностях получаются полуторцовые и торцовые поверхности срезов, что затрудняет их чистовую обработку и отделку. Кроме того, полезный выход заготовок очень низок. При гнутье обеспечиваются высокий полезный выход деталей и прочность, высокое качество отделки, возможность различной механической обработки деталей — формирования шипов и проушин, профилирования и др.

Способность древесины к гнутью определяется ее пластичностью и зависит прежде всего от породы. Наибольшей пластичностью обладают такие породы, как бук, дуб, береза, ель, сосна. Пластичность древесины можно значительно повысить путем ее гидротермической обработки. При влажности 25—30% и температуре около 100°С часть веществ, входящих в состав клеток древесины, переходит в состояние геля. Вследствие этого стенки клеток, а следовательно, и волокна древесины становятся мягкими, эластичными и древесина легко поддается гнутью. Если согнутый брусок высушить, то коллоидные вещества затвердеют и сохранят приданную ему форму.

Гидротермическая обработка древесины заключается в проваривании ее в горячей воде или пропаривании насыщенным паром низкого давления (около 0,02—0,05 МПа) температурой 102—105°С. Наибольшее применение находит пропаривание, так как при проваривании не обеспечивается равномерность прогрева древесины, происходит чрезмерное ее увлажнение и как следствие — дополнительные затраты на сушку деталей.

 При изгибе бруска (93) в материале возникают внутренние напряжения: растягивающие на выпуклой и сжимающие на вогнутой стороне. Между зонами растяжения и сжатия находится нейтральный слой, в котором напряжения равны нулю. Для материалов, у которых сопротивления растяжению и сжатию равны, нейтральная линия проходит по середине бруска.

Под действием растягивающих напряжений наружный растянутый слой получит удлинение д/, а внутренний станет короче на ту же величину. Величина А/ зависит от толщины бруска и радиуса изгиба.

Если сопротивление материала растяжению больше, чем сжатию, то нейтральная линия при изгибе будет смещаться к выпуклой стороне. При свободном изгибе древесина разрушается от разрыва наружных, растянутых слоев. Объясняется это тем, что допустимая величина деформации рас-

тяжения (приращения длины) у древесины очень мала, всего 1—2%, в то время как деформация сжатия вдоль волокон без разрушения материала доходит до 25—30%.

Чтобы ограничить удлинение волокон и их разрыв при гнутье с малым радиусом кривизны, на всю длину заготовки с внешней, выпуклой, стороны накладывают специальную стальную шину толщиной 0,2—2,5 мм и изгибают заготовку вместе с ней. В этом случае  нейтральная  линия

может выйти в сторону растянутых волокон за пределы бруска и изгиб будет происходить только за счет деформации сжатия.

На практике обычно требуется изгибать древесину в отношении 1/5. Видно, что береза и хвойные породы в таком случае непригодны. Брак при гнутье березы и хвойных пород выражается в образовании складок на вогнутой стороне бруска из-за неравномерного сжатия вдоль волокон древесины и низкого сопротивления сжатию поперек волокон. Чтобы предотвратить это явление, применяют шаблон с насечкой (94) и подпрессовывающий ролик с внешней стороны.

Пропаренный хвойный брусок с шиной изгибают вокруг шаблона /, снабженного крупной насечкой. В месте изгиба брусок прижимается к шаблону прессующим роликом 6. Происходит как бы прокатывание бруска между шаблоном и роликом. Наружные примыкающие к шине 5 слои уплотняются. Толщина бруска немного уменьшается и одновременно повышается сопротивление растяжению наружной части бруска. Слои, примыкающие к шаблону, вдавливаются во впадины насечки и принимают ее профиль; образование складок исключается.

Технологический процесс получения гнутых брусковых деталей включает следующие операции: механическую обработку, гидротермическую обработку, гнутье и сушку гнутых заготовок, окончательную обработку заготовок.

Заготовки для гнутья выпиливают из досок на круглопильных станках или раскалывают короткие отрезки кряжей (чураков). Вы-

пиливание производится по предварительной разметке с припуском на дальнейшую механическую обработку и на упрессовку поперек нолокон. Он составляет для березы 25%, ели и сосны — 30—35%. В заготовках не допускаются перерезанные волокна, наклон волокон более 10°, а также сучки, в том числе и сросшиеся.

Раскалыванием получают заготовки небольшой длины, при этом они не имеют перерезанных волокон и при изгибе дают наименьший процент брака. Недостаток этого способа — низкий полезный выход заготовок и большая трудоемкость операции, которая выполняется вручную.

Для получения деталей круглого сечения заготовки обтачивают на круглопалочных или токарно-копировальных станках. Основные требования при обточке — чистота поверхности и соблюдение необходимых допусков по диаметру. Глубокие риски, вырывы и заколы на заготовках могут при изгибе вызвать разрывы древесины и появление складок.

Обработанные заготовки подсушивают на воздухе до влажности 10—20%. В процессе пропаривания, т. е. к моменту гнутья, она достигнет оптимального значения — 25—30%.

Пропаривают заготовки в металлических пропарочных камерах цилиндрической или прямоугольной формы, рассчитанных на небольшое количество одновременно закладываемых заготовок. Камера имеет входную трубку для впуска пара и выходную — для выпуска конденсата. Для обеспечения полного выпуска конденсата камеры устанавливают с небольшим уклоном. Давление пара контролируют манометром.

Заготовки прямоугольного сечения укладывают в камере так, чтобы поверхность, примыкающая при гнутье к шаблону и шине, хорошо омывалась паром. Для этого между рядами брусков кладут прокладки толщиной 10 мм.

Продолжительность гидротермической обработки зависит от породы и размеров поперечного сечения заготовок. Для буковых заготовок сечением 40><40 мм продолжительность пропаривания 40—50 мин.

Пропаренные заготовки надо немедленно гнуть, не допуская остывания наружных слоев, подвергающихся при гнутье наибольшим деформациям.

Для гнутья брусковых заготовок применяют станки с холодными и горячими формами (гнутарно-сушильные). Станки первого вида используют для получения деталей с малым радиусом кривизны с незамкнутым и замкнутым контуром; станки второго вида — для получения деталей с небольшой кривизной, с незамкнутым контуром (задних ножек стула, проножек, царг и др.).

На станке с холодным шаблоном (95) съемный шаблон 8 с прикрепленной к нему шиной 2 надевают на вертикальный вал б, приводимый в движение от электродвигателя через редуктор 7. Конец шины крепят к каретке 3, скользящей по направляющим стола 4. После закрепления заготовки 5 в шине включают электродвигатель и вращающийся вал как бы навивает на шаблон заготовку с шиной. В месте изгиба поставлен ролик J, плотно прижи

мающий брусок к шаблону. По окончании гнутья задний конец шины закрепляют на шаблоне с помощью скобы, шаблон с заготовкой и шиной снимают со станка и отправляют в сушильную камеру, а на станок надевают новый шаблон. Станок применяют для изготовления царг и проножек замкнутого (реже незамкнутого) контура. Гнутарно-сушильные станки с двусторонним нагревом представляют собой гидравлические или пневматические прессы с обогреваемыми плитами изогнутой формы, между которыми в специальных устройствах изгибают заготовки. В этих же прессах заготовки высушивают до эксплуатационной влажности.

Высушенные гнутые заготовки подвергают механической обработке только после соответствующей выдержки в остывочном помещении (не менее двух суток), что необходимо для выравнивания внутренних напряжений и стабилизации формы заготовок.

Обработка гнутых заготовок, т. е. придание им окончательных размеров, формирование шипов и проушин, профилировка, аналогична обработке прямолинейных заготовок из пиломатериалов.

Технология  гнутья  массив

ной  древбсины,  разработанная

еще в начале XIX в. Михаэлом

Тонетом,   автором  знаменитой

венской мебели, не претерпела

принципиальных   изменений.

Значительная доля ручного тру

да,   невысокая  производитель

ность оборудования, а также де

фицит основной породы, приме

няемой для гнутья, — бука —

96. Кресло-качалка из гнутых элемен-ограничивают  объем  производ-

тов      ства гнутой мебели в настоящее

время. Тем не менее некоторые западноевропейские фирмы продолжают выпускать венскую мебель, которая благодаря высоким художественным достоинствам, изяществу, легкости и прочности пользуется и сейчас большой популярностью (96).

§ 38. ИЗГОТОВЛЕНИЕ ГНУТОКЛЕЕНЫХ ДЕТАЛЕЙ

Детали, получаемые склеиванием с одновременным гнутьем, называют гнутоклееными. Для их изготовления используют тонкие планки из сухой древесины, фанеру толщиной 2—3 мм и лущеный шпон толщиной 1—1,5 мм. Применение лущеного шпона позволяет получать криволинейные профили с радиусом кривизны до 30 мм с изгибом в одном или двух направлениях, замкнутые и незамкнутые.

Применение склеивания с одновременным гнутьем упрощает процесс изготовления криволинейных деталей по сравнению с гнутьем, позволяет более экономно расходовать древесину и вместе с тем получать высокохудожественные изделия (97).

Процесс изготовления гнутоклееных деталей включает следующие операции: подготовку слоев древесины к склеиванию; нанесение клея и сборку пакета; прессование; обработку заготовок.

Подготовка планок к склеиванию заключается в выпиливании их из заготовок и прострагивании по толщине на рейсмусовом станке. Подготовка шпона состоит из раскроя на листы нужного формата на круглопильном станке с кареткой или на гильотинных ножницах. Раскраивают одновременно целую пачку шпона. Причем при изготовлении узких деталей листы шпона делают кратными по ширине, чтобы затем разрезать склеенный блок на несколько деталей.

Направление волокон древесины в планках всегда одинаковое — вдоль длины планок, направление волокон в соседних слоях шпона

может быть и продольным, и взаимно перпендикулярным (в зависимости от конструкции изделия).

Для склеивания в основном используют синтетические клеи. Расход клея в среднем 200 г/м , толщина клеевого слоя 0,1—0,2 мм. Клей наносят кистью, щеткой или на клеенаносящих вальцах.

При небольшой кривизне деталей пресс-формы для склеивания с одновременным гнутьем изготовляют из древесины твердых пород в виде одного или двух шаблонов, один из которых имеет выпуклый профиль, а другой — вогнутый (98, а). Склеиваемую пачку помещают между шаблонами; при сдавливании она принимает форму, соответствующую их профилю. Сдавливают шаблоны с помощью струбцин, пневмоцилиндров или гидравлических прессов.

При использовании одного шаблона давление передается с помощью гибких шин (98, б), которые могут быть дополнены эластичными подушками.

На крупных предприятиях гнутовыклеиные заготовки изготовляют в пресс-формах, состоящих из матрицы (вогнутая часть) и пуансона, которые помещают в гидравлический пресс. Принцип работы пресса для изготовления заготовок глубокого профиля показан на 99. Набранный пакет шпона 4 укладывают в проем пресса на матрицу 5 (99, а), изготовленную из трех частей. Боковые части матрицы могут совершать свободный ход. После загрузки пакета включают подачу вертикального цилиндра. Происходит рабочий ход до смыкания

нижней части матрицы 5 с пуансоном 2 (99, б), пакет входит в пресс-форму. Затем включают подачу боковых цилиндров, которые зажимают боковые части матрицы (99, в). По истечении времени склеивания производят сброс рабочего давления, пресс-форма размыкается, и склеенную заготовку 6 вынимают из пресса (99, г).

Пакеты из шпона в жестких пресс-формах склеивают при давлении не менее 1,2 МПа. Клеевые слои нагревают электронагревателями или токами высокой частоты, что значительно сокращает время выдержки в прессе.

Гнутопропильные заготовки изготовляют так. На конце заготовок из массивной древесины делают пропилы, в которые вставляют промазанные клеем полоски шпона (100, а). Для гнутья и запрессовки пропильных заготовок используют приспособление, схема которого показана на 100, б. Изгибаемую заготовку 5 зажимают в верстаке бис помощью струбцины 4 прикрепляют к ней шаблон 3 и металлическую шину /. В отверстие 2 шаблона вставляют съемный рычаг 7, снабженный обжимным роликом 9 и прижимным винтом 8. Поворотом рычага в направлении, указанном стрелкой, изгибают заготовку.