Гибка древесины при помощи пара.
Гибка древесины при помощи пара. Или как изогнуть прочный , несгибаемый дуб по нужной вам форме без особых проблем.
Автор : Gregg Germain ( Грэг Гермэйн ) .
Перевод: С.Б.
Гибкой древесины я занимаюсь вот уже как 13 лет и за это время построил множество пропарочных камер и испытал в действии разные системы генерации пара. То, что вы сейчас читаете, основано на чтении литературы и личном практическом опыте. Даже в основном на опыте. Работал я как правило с дубом и махогани (красным деревом). Немного имел дело с тонким березовым шпоном. Прочие породы не пробовал, поскольку занимаюсь постройкой и ремонтом лодок . Стало быть я не могу автотитетно судить о работе с другими породами типа кедра, сосны, тополя и т.п. А раз я сам этим не занимался, то и судить об этом не могу. Я пишу здесь только о том, что испытал лично, а не просто вычитал в книжке.
После такого вот вступления давайте приступим к делу .
Для начала существует несколько основных правил, которые всегда соблюдаются.
Пропаривая древесину для ее гибки, вы тем самым размягчаете гемицеллюлозу. Целлюлоза же является полимером, который ведет себя подобно смолам — термопластам. (Спасибо Джону МакКензи за два последних предложения).
Для этого вам одновременно необходимы тепло и пар. Я в курсе, что в Азии люди гнут древесину и просто над огнем, но та древесина однозначно довольно влажная — обычно свежесрубленная. Судостроители в древней Скандинавии заготавливали материалы для обшивки своих кораблей и клали их в болото с соленой водой, чтобы те сохраняли свою гибкость до той поры, когда нужно будет пустить их в дело. Нам, однако, не всегда удается достать для этих целей свежезаготовленную древесину и отличных результатов можно добиться и применяя древесину обычной воздушной сушки. Весьма неплохо будет, если за несколько дней до самой операции вы погрузите заготовки в воду, чтобы они набрались влаги — те викинги знали, что делали. Вам нужно тепло и нужна влага.
Главное правило касается времени пропаривания: один час на каждый дюйм толщины древесины.
Как я обнаружил, вместе с вероятностью недопарить заготовку существует и вероятность ее перепарить. Если вы в течение часа парили дюймовую доску и при попытке ее согнуть она треснула — не надо делать вывод, что время было недостаточно. Есть и другие влияющие факторы, объясняющие это, но к ним мы вернемся позднее. Более продолжительное пропаривание такой же заготовки не даст положительного результата. Неплохо в такой ситуации иметь заготовку той же толщины, что и предполагаемой для загиба и которую не жалко. Желательно от одной и той же доски. Пропаривать их надо вместе и спустя предположительно необходимое время достать пробный образец и попытаться изогнуть его по форме. Если он трещит, то дайте основной заготовке попариться еще минут десять. Но никак не больше.
Как правило, лучшим вариантом будет, если вы сможете найти свежесрубленную древесину. Понимаю, что столяры-краснодеравщики при этих словах вздрогнут. Но факт остается фактом — свежая древесина гнется лучше, чем сухая. Я могу взять двухметровую дюймовую доску из белого дуба, зажать один ее конец в верстаке и согнуть по любой необходимой мне кривизне — настолько податлива свежая древесина. Однако, естественно, она не останется в таком состоянии и парить ее все равно придется.
В судостроении основным злом является гниль. Если вас волнует этот вопрос, то примите к сведению, что сам факт пропаривания свежей древесины устраняет ее склонность к гниению. Поэтому можете не беспокоиться — шпангоуты у лодок обычно делаются из свежего гнутого под паром дуба и не загнивают в случае ухода за ней. Также это означает, что таким способом можно изготовить хоть заготовки для Виндзорского кресла. Однако я много работал и с дубом воздушной сушки и результат также был прекрасный.
При отборе древесины для гибки следует избегать одного — косослоя. При попытке изгиба такая заготовка может лопнуть.
Поэтому в отношении влажности древесины правила такие:
- Свежая древесина лучше всего.
- Древесина воздушной сушки — второй неплохой вариант.
- Древесина после сушилки — третий и весьма далекий от первых двух вариант.
Если все что у вас имеется — после сушилки и ничего другого не достать — ну , тогда выбора у вас нет. Я справлялся и с таким. Но все же если удастся достать древесину воздушной сушки , это будет гораздо лучше. Буквально на той неделе я гнул доски из ореха толщиной 20 мм для транца своей яхты. Заготовки сушились на протяжении нескольких лет и их гибка прошла совершенно гладко.
Совершенно никчему, и даже вредно для результата гибки стремиться изготовить абсолютно герметичную камеру. Пар должен покидать ее. Если не обеспечить ток пара через камеру, согнуть заготовку не удастся и результат будет таков, как будто вы парили ее всего пять минут. Мне после всех своих опытов это знакомо.
Камеры могут быть самых разных форм и размеров. Она должна быть достаточно большая, чтобы заготовка как бы находилась в подвешенном состоянии и вокруг всех сторон ее обтекал пар. Неплохой результат получится из сосновых досок сечением порядка 50 х 200. Один из способов обеспечить «подвешивание» заготовки состоит в том, чтобы просверлить сквозные отверстия в боковых стенках камеры и вбить туда круглые деревянные стержни из лиственной древесины. С их помощью заготовка не будет касаться дна и площадь закрытой древесины будет минимальна. Однако и не стоит делать камеру такого размера, чтобы количества генерируемого пара было недостаточно для заполнения ее объема. Камера должна быть такой, чтобы внутри было влажно и пар катился волнами. А значит, размеры камеры должны соответствовать возможностям парогенератора ( ну или наоборот).
Когда мне нужно было согнуть пятиметровую махоганиевую доску сечением порядка 200 х 20 для новой рубки моей яхты, я изготовил камеру из сосновых досок сечением 50 х 300. В качестве парогенератора выступал 20 -литровый металлический бак. Источником энергии являлась пропановая горелка. Вещь совершенно замечательная, поскольку удобна и мобильна. Производительность 45000 BTU (1 BTU
1 кДж). Это алюминиевый баллон на трех лапах и с одной горелкой диаметром 200 мм.
Недавно я обнаружил в каталоге West Marine пропановую горелку производительностью в 160 000 BTU за $50 и приобрел и ее. С ее помощью я могу гнуть шпангоуты хоть для «Constitution».
Когда я говорю «один час пропарки на дюйм толщины», то имею в виду один час СЕРЬЕЗНОГО НЕПРЕРЫВНОГО пропаривания. Поэтому котел должен быть таким, чтобы обеспечивать пар на протяжении необходимого времени. Я пользовался для этих целей новой 20-литровой емкостью для горючего. Класть заготовки в камеру можно только тогда, когда установка вышла на полную мощность и камера полностью заполнена паром. Надо абсолютно гарантировать, что вода не кончится преждевременно. Если такое случится и вам придется доливать воду, лучше бросить это дело. Доливание холодной воды затормозит генерацию пара.
Один из способов максимального использования воды состоит в том, чтобы камера стояла под небольшим наклоном и водяной конденсат внутри стекал обратно в котел. Но при этом необходимо, чтобы штуцер, по которому пар поступает внутрь, был ближе к дальней стенке. Другой способ — сделать сифонную систему, обеспечивающую пополнение его уровня по мере выкипания воды.
Вот как выглядит фото такой системы:
На снимке вы видите деревянную камеру, расположенную слегка под наклоном. Прямо под ней находится котел парогенератора. Они соединены друг с другом посредством шланга от радиатора. Если присмотреться повнимательнее, то можно заметить Г-образную трубу, выходящую у основания котла слева. На фото это плохо видно, но вертикальная ее часть на самом деле полупрозрачна и таким образом мы будем знать об уровне воды внутри котла. Слева от котла видно белое ведро, в котором находится вода для подпитки. Приглядитесь, и заметите коричневую трубку, соединяющую ведро с вертикатьной частью трубы — уровнемера. Поскольку ведро находится на возвышении, соблюдается сифонный эффект: с падением уровня воды в основном котле вода поступает в него из ведра. Его можно время от времени доливать, но делать это крайне осторожно, чтобы она не устремилась быстро в котел и слишком не охладила бы его.
Чтобы свести к минимуму необходимость долива воды в процессе пропаривания, начинать работу лучше с доверху наполненным ведром. Я сам предпочитаю оставлять в котле небольшой воздушный зазор.
У многих камер на торце имеется дверца, через которую можно при необходимости двигать заготовки и вынимать их при необходимости. К примеру, если вы занялись изготовлением гнутых шпангоутов и вам хотелось бы управиться с этим по возможности за день, вы растапливаете котел и (при выходе на полную мощность) кладете внутрь первую заготовку. Спустя 15 минут кладете вторую. Еще спустя 15 — третью и так далее. Когда пришло время первой, вы ее вынимаете и гнете. Я исхожу из того, что эта процедура займет менее 15 минут. Когда она сидит на месте, вторая уже на подходе. и т.д. Это позволяет выполнить огромную работу и избежать перепаривания.
У дверцы есть и другая важная функция. Она даже не должна быть из твердого материала — на моей маленькой камере для этих целей служит просто висящая тряпка. Я говорю «висящая», потому что пар должен исходить наружу с торца (раз необходим поток пара). Нельзя допускать того, что в камере создастся избыточное давление, затрудняющее поступление пара внутрь. А кроме того сама по себе картина деревянного ящика, из которого клубами валит пар, выглядит достаточно круто — прохожие просто столбенеют. Второе назначение дверцы — предотвратить попадание в камеру холодного воздуха снизу заготовок.
Итак, будем считать, что древесина у нас варится ( с приятным запахом) и шаблоны готовы. Постарайтесь все организовать таким образом, чтобы операция по выемке заготовки из камеры и ее гибка прошли быстро и гладко. Важнее всего тут время. У вас на это есть считанные секунды. Как только древесина готова, быстро вынимаете ее и тут же гнете. Насколько быстро это позволяет человеческая ловкость. Если прижим к шаблону требует времени, гните просто руками (если это возможно). Для шпангоутов своей яхты ( которые имеют двойную кривизну ) я вынимал заготовки из камеры, совал один конец в зажим и гнул этот конец а затем и второй просто руками. Старайтесь обеспечить больший загиб, чем это необходимо для шаблона, но не намного. А уже потом крепите ее к шаблону.
Но еще раз повторяю — кривизну древесине необходимо придать немедленно — в течение первых пяти секунд. С каждой секундой остывания древесины она становится менее податливой.
Длина заготовок и кривизна на концах.
Практически невозможно изготовить заготовки точной длины и ожидать, что удастся обеспечить загиб в районе концов. У вас просто не хватит для этого силы. По этой причине, если вам нужна заготовка длиной в метр, а толщина ее при этом более 6 мм, вам лучше отрезать кусок метра в два и гнуть его. Я просто исхожу из предположения, что вас в мастерской нет гидравлического пресса — у меня самого его точно нет. Вырезая заготовку с запасом, помните, что чем она короче, тем труднее будет гнуться.
А ежели она будет с запасом, то у конца реальной детали будет большая кривизна — у дюймовой дубовой доски последние 150 мм получаются абсолютно прямые. В зависимости от требуемого на конце радиуса может оказаться необходимым прибегнуть в таких местах к резьбе по дереву и при выборе материала учитывать требуемую толщину.
После пропаривания заготовки и ее зажима на шаблоне необходимо выждать сутки для полного охлаждения. Когда с заготовки снимаются струбцины, она несколько распрямляется. Степень этого зависит от структуры и типа древесины — заранее сказать сложно. Если заготовка уже имеет некоторый естественный изгиб в нужном направлении, которым можно воспользоваться (я по возможности стараюсь так и делать), степень распрямления будет меньше. Поэтому если вам необходима определенная кривизна окончательного изделия, шаблон должен обладать большей кривизной.
Тут мы имеем дело с чистой черной магией и я лично не могу дать вам каких-либо цифр. Одно я знаю точно: несравнимо проще разогнуть излишне загнутую заготовку, чем догнуть холодную недогнутую (при условии что у вас нет гигантского рычага).
Предостережение. Если вы гнете заготовки для ламинирования, шаблон должен быть точно по форме заготовки в ламинате — у меня редко бывали случаи большого разгиба хорошо гнутой клееной древесины .
Существует бесконечное множество вариантов шаблонов для гибки. И совершенно не имеет значения, какой из них вы выберете, если случайно окажетесь владельцем заводика по производству струбцин — никогда их не бывает слишком много. Если гнется древесина толщиной более 12 мм, шаблон должен обладать значительной механической прочностью — нагрузки он будет испытывать довольно высокие. Как это выглядит, можно посмотреть на фото в начале статьи.
Довольно часто люди при гибке пользуются металлической полосой с наружной стороны загиба. Это помогает равномерно распределить напряжения по длине заготовки и избежать трещин. Особенно это справедливо, если снаружи волокна располагаются под углом к поверхности.
Ну вот пожалуй и все мои соображения на данный момент.
Источник
Паровая камера для гнутья древесины своими руками
Первоначальный вариант паровой камеры решил делать из канализационной трубы НПВХ. Покупая эту трубу рассуждал, что температура плавления НПВХ – 150–220 °С — этого более, чем достаточно для паровой камеры. Но тогда не учел один важный нюанс и это была фатальная ошибка. Но об этом далее.
Внутренний диаметр 160 мм, толщина стенок 3,2 мм, длина 1 метр. Должно хватить для большинства задач.
В трубе делал два отвода — для подачи пара и отвода конденсата. Купил два отвода в специализированном магазине сантехники. А потом встретил точно такие же отводы в простом хозмаге в 2,5 раза дешевле)))
Чтобы конденсат свободно стекал в отвод сделал прорезь в толстой стенке выходного отвода.
Заглушить паровую камеру с одной стороны было просто — стандартной заглушкой. Сразу утепляем ее техноплексом, у которого температура плавления 220 градусов Цельсия.
А вот с другой стороной пришлось повозиться, чтобы сделать открывающуюся дверцу, которая была бы герметична.
Для этого обрезаем край трубы до середины желоба для уплотнителя. Резать можно ручной ножовкой по дереву — ровность края никак не скажется на герметичности. Надо только сделать так, чтобы уплотнительная резинка на пару миллиметров выдавалась за край трубы
У стандартной заглушки также укорачиваем бортик и надеваем на нее еще одну уплотнительную резинку
Таким образом получаем надежное уплотнение будущей дверцы
Теперь надо сделать петли. Можно было просто навесить дверную петлю, но в этот раз хотелось чего-нибудь более «замороченного». На миллиметровой бумаге начертил в точном масштабе 1:1 трубу и заглушку с учетом толщины уплотнительных резинок между ними. И нарисовал желаемую форму будущей петли.
Вырезаем шаблон из бумаги, клеим на заготовку из МДФ
И обтачиваем шаблоны на шлифовальном станке. Можно было вырезать ручным лобзиком.
И при помощи копировальной фрезы делаем заготовки будущей петли из текстолита. Температура плавления текстолита 105—130 °C
Собираем петлю при помощи клея-секунда и нержавеющего крепежа.
И петля, и замок сделаны регулируемыми, чтобы уже по месту добиться герметичности.
Далее нужно утеплить паровую камеру, чтобы она быстрее нагревалась и внутри поддерживалась максимальная температура. Оказалось, что обычные недорогие полимерные утеплители, например из вспененного полиэтилена, начинают деградировать при температурах ниже 100 градусов. Выйти их ситуации можно было вполне бюджетно, например взяв старое ватное или шерстяное одеяло. Но решил использовать утеплитель из вспененного каучука толщиной 20 мм. Он может применяться до 120 С, но вот цена у него совсем не гуманная.
А еще оказалось, что вспененный каучук чрезвычайно нежный материал, который очень легко повреждается. Поэтому решено снаружи обернуть его фольгированным полиэтиленом.
В нескольких местах крепил утеплитель скотчем, чтобы он не горбился и не разъезжался во время обтяжки. Температура плавления скотча не важна, потому что это была временная фиксация.
Из обрезков той же канализационной трубы нарезал хомуты для фиксации бутерброда из утеплителей.
Хомуты фиксировал бельевой веревкой)
Утеплил дверцу и мог бы порадоваться результату, но.
. но потом увидел следующий видеоролик. Оказалось, что у пластиков есть не только температура плавления, но и температура, при которой от теряют жесткость. Так вот НПВХ может длительно взаимодействовать со средами, температура которых не выше 45 С! Далее нашел в интернете истории о том, как у людей «разъезжалась» вся канализация при попытке вылить туда большое количество кипятка. Вот так вся работа пошла коту под хвост.
Кол, на колу мочало, начинай сначала.
Стало ясно, что толку от такой камеры не будет и надо все переделывать.
На этот раз решил делать паровую камеру из нержавеющей дымоходной трубы — уж она-то точно выдержит!
Но в этот раз решил сделать выходные отверстия для пара. Где-то прочитал, что пар должен обволакивать заготовки и выходить из паровой камеры, чтобы новая партия горячего пара могла сделать свою работу. Логично. Но и тут я опять ошибся. Об этом — далее.
С одной стороны трубы сделал выход для пара из латунной трубки, впаянной в заглушку
Дверцу решено делать из текстолита
В качестве уплотнителя решено использовать силиконовую форму для выпечки. Температура плавления силикона 480 С. Но это не очень удобный вариант, потому что толщина формы всего 1,5 мм.
Как и прошлый раз, утепляем дверцу и заглушку. В этот раз решил не изобретать никаких петель, а использовать петлю от калитки из хозмага.
Как же было грустно платить за каучуковый утеплитель два раза — он просто кошмарно дорогой! Но из-за его крайней нежности не смог снять его с предыдущей трубы, потому что в местах приклейки скотча он рвался и расслаивался.
Паровая камера готова. Но теперь ее надо же на что-то ставить! Да еще так, чтобы был уклон, по которому будет стекать конденсат.
Делать станину для камеры решил методом сварки
Заготовки будут укладываться на деревянную подставку и как бы висеть в паре.
В качестве парогенератора использовал советскую скороварку, купленную на блошином рынке.
Ну и провел испытания на даче. Резиновый шланг от скороварки к камере также утеплил вспененным каучуком. Температура плавления резины примерно 150 С. На фото видно, что шланг немного провис и в нижней точке стал собираться конденсат, который мог закупорить шланг. Но этого не произошло, потому что из герметичной скороварки пар под давлением проталкивал образовавшуюся пробку.
Во время испытаний, оказалось, что делать отверстия для выхода пара надо было не в верхней части камеры, а в нижней. Помните, если париться в русской бане, то чем на более высокий полок залезть, тем горячее пар, и наоборот. Оказалось, что в нижней части паровой камеры пар совсем холодный. Нет, его, конечно хватило, чтобы обжечь себе руки, но все равно самый горячий пар пролетал над заготовками и свободно выходил в отверстия. Проблема решилась затыканием выходных отверстий и тогда излишки давления стали сбрасываться через отвод для конденсата, а заготовки лучше прогреваться.
Вывод:
Во-первых, впервые столкнулся с тем, что найти теплостойкие материалы, которые можно обрабатывать не так просто.
Во-вторых, камера работает, а это значит, что я в шаге от освоения новой технологии. Это вдохновляет))
Источник
