Гнучка деревини за допомогою пари. Або як зігнути міцний. незламний дуб по потрібної вам формі без особливих проблем.
Гнучкою деревини я займаюся ось уже як 13 років і за цей час побудував безліч пропарювальних камер і випробував у дії різні системи генерації пари. Те, що ви зараз читаєте, засноване на читанні літератури та особистий практичний досвід. Навіть в основному на досвіді. Працював я як правило з дубом і махогані (червоним деревом). Трохи мав справу з тонким березовим шпоном. Інші породи не пробував, оскільки займаюся будівництвом і ремонтом човнів. Стало бути я не можу автотітетно судити про роботу з іншими породами типу кедра, сосни, тополі і т.п. А раз я сам цим не займався, то і судити про це не можу. Я пишу тут тільки про те, що випробував особисто, а не просто вичитав в книжці.
Після такого ось вступу давайте приступимо до справи.
Для початку існує кілька основних правил, які завжди дотримуються.
Пропарівая деревину для її гнучкі, ви тим самим розм'якшується гемицеллюлозу. Целюлоза ж є полімером, який поводиться подібно смолам - термопластів. (Дякуємо Джону МакКензі за два останніх пропозиції).
Для цього вам одночасно необхідні тепло і пар. Я в курсі, що в Азії люди гнуть деревину і просто над вогнем, але та деревина однозначно досить волога - зазвичай свіжозрубана. Суднобудівники в стародавній Скандинавії заготовляли матеріали для обшивки своїх кораблів і клали їх у болото з солоною водою, щоб ті зберігали свою гнучкість до того часу, коли потрібно буде пустити їх у справу. Нам, однак, не завжди вдається дістати для цих цілей свежезаготовленной деревину і відмінних результатів можна досягти і застосовуючи деревину звичайної повітряної сушки. Вельми непогано буде, якщо за кілька днів до самої операції ви занурте заготовки в воду, щоб вони набралися вологи - ті вікінги знали, що робили. Вам потрібно тепло і потрібна волога.
Головне правило стосується часу пропарювання: одна година на кожен дюйм товщини деревини.
Як я виявив, разом з ймовірністю недопаріть заготовку існує й імовірність її перепарилися. Якщо ви протягом години парили дюймову дошку і при спробі її зігнути вона тріснула - не треба робити висновок, що час було недостатньо. Є й інші впливові фактори, що пояснюють це, але до них ми повернемося пізніше. Більш тривалий пропарювання такий же заготовки не дасть позитивного результату. Непогано в такій ситуації мати заготовку тієї ж товщини, що і передбачуваної для загину і яку не шкода. Бажано від однієї і тієї ж дошки. Пропарювати їх треба разом і через приблизно необхідний час дістати пробний зразок і спробувати зігнути його по формі. Якщо він тріщить, то дайте основний заготівлі попаритися ще хвилин десять. Але ніяк не більше.
Як правило, кращим варіантом буде, якщо ви зможете знайти свіжозрубану деревину. Розумію, що столяри-краснодеравщікі при цих словах здригнуться. Але факт залишається фактом - свіжа деревина гнеться краще, ніж суха. Я можу взяти двометрову дюймову дошку з білого дуба, затиснути один її кінець у верстаті і зігнути по будь-якої необхідної мені кривизні - настільки податлива свіжа деревина. Однак, природно, вона не залишиться в такому стані і парити її все одно доведеться.
У суднобудуванні основним злом є гниль. Якщо вас хвилює це питання, то прийміть до відома, що сам факт пропарювання свіжої деревини усуває її схильність до гниття. Тому можете не турбуватися - шпангоути у човнів зазвичай робляться з свіжого гнутого під паром дуба і не загнивають в разі догляду за нею. Також це означає, що таким способом можна виготовити хоч заготовки для Віндзорського крісла. Однак я багато працював і з дубом повітряної сушки і результат також був прекрасний.
При відборі деревини для гнуття слід уникати одного - косослоя. При спробі вигину така заготовка може лопнути.
Тому щодо вологості деревини правила такі:
- Свіжа деревина найкраще.
- Деревина повітряної сушки - другий непоганий варіант.
- Деревина після сушарки - третій і вельми далекий від перших двох варіант.
Якщо все що у вас є - після сушарки і нічого іншого не дістати - ну. тоді вибору у вас немає. Я справлявся і з таким. Але все ж якщо вдасться дістати деревину повітряної сушки. це буде набагато краще. Буквально на тому тижні я гнув дошки з горіха товщиною 20 мм для транця своєї яхти. Заготовки сушилися на протязі декількох років і їх гнучка пройшла абсолютно гладко.
Абсолютно нікчему, і навіть шкідливо для результату гнучкі прагнути виготовити абсолютно герметичну камеру. Пара повинна залишати її. Якщо не забезпечити струм пара через камеру, зігнути заготовку не вдасться і результат буде такий, як ніби ви парили її всього п'ять хвилин. Мені після всіх своїх дослідів це знайомо.
Камери можуть бути самих різних форм і розмірів. Вона повинна бути досить велика, щоб заготовка як би перебувала в підвішеному стані і навколо всіх сторін її обтікав пар. Непоганий результат вийде із соснових дощок перетином близько 50 х 200. Один із способів забезпечити "підвішування" заготовки полягає в тому, щоб просвердлити наскрізні отвори в бічних стінках камери і вбити туди круглі дерев'яні стрижні з листяної деревини. З їх допомогою заготовка не буде стосуватися дна і площа закритої деревини буде мінімальна. Однак і не варто робити камеру такого розміру, щоб кількості генерується пара було недостатньо для заповнення її обсягу. Камера повинна бути такою, щоб усередині було волого і пар котився хвилями. А значить, розміри камери повинні відповідати можливостям парогенератора (ну або навпаки).
Коли мені потрібно було зігнути п'ятиметрову махоганіевую дошку перетином близько 200 х 20 для нової рубки моєї яхти, я виготовив камеру з соснових дощок перетином 50 х 300. В якості парогенератора виступав 20-літровий металевий бак. Джерелом енергії була пропановая пальник. Річ зовсім чудова, оскільки зручна і мобільна. Продуктивність 45000 BTU (1 BTU
1 кДж). Це алюмінієвий балон на трьох лапах і з одним пальником діаметром 200 мм.
Нещодавно я виявив в каталозі West Marine пропановий пальник продуктивністю в 160 000 BTU за $ 50 і придбав і її. З її допомогою я можу гнути шпангоути хоч для "Constitution".
Коли я говорю «один годину пропарювання на дюйм товщини", то маю на увазі один годину СЕРЙОЗНОЇ БЕЗПЕРЕРВНОЇ пропарювання. Тому котел повинен бути таким, щоб забезпечувати пар протягом необхідного часу. Я користувався для цих цілей нової 20-літрової ємністю для пального. Класти заготовки в камеру можна тільки тоді, коли установка вийшла на повну потужність і камера повністю заповнена парою. Треба абсолютно гарантувати, що вода не скінчиться передчасно. Якщо таке трапиться і вам доведеться доливати воду, краще кинути цю справу. Доливання холодної води загальмує генерацію пари.
Один із способів максимального використання води полягає в тому, щоб камера стояла під невеликим нахилом і водяний конденсат всередині стікав назад в котел. Але при цьому необхідно, щоб штуцер, за яким пар надходить всередину, був ближче до дальньої стінці. Інший спосіб - зробити сифонную систему, що забезпечує поповнення його рівня в міру википання води.
Ось як виглядає фото такої системи:
На знімку ви бачите дерев'яну камеру, розташовану злегка під нахилом. Прямо під нею знаходиться котел парогенератора. Вони з'єднані один з одним за допомогою шланга від радіатора. Якщо придивитися уважніше, то можна помітити Г-подібну трубу, що виходить в основі котла зліва. На фото це погано видно, але вертикальна її частина насправді напівпрозора і таким чином ми будемо знати про рівень води всередині котла. Зліва від котла видно біле відро, в якому знаходиться вода для підживлення. Придивіться, і помітите коричневу трубку, яка з'єднує відро з вертікатьной частиною труби - рівнеміра. Оскільки відро знаходиться на узвишші, дотримується сифонний ефект: з падінням рівня води в основному котлі вода надходить в нього з відра. Його можна час від часу доливати, але робити це вкрай обережно, щоб вона не кинулася швидко в котел і занадто не остудили б його.
Щоб звести до мінімуму необхідність доливання води в процесі пропарювання, починати роботу краще з доверху наповненим відром. Я сам люблю залишати в котлі невеликий повітряний зазор.
У багатьох камер на торці є дверцята, через яку можна при необхідності рухати заготовки і виймати їх при необхідності. Наприклад, якщо ви зайнялися виготовленням гнутих шпангоутів і вам хотілося б упоратися з цим по можливості за день, ви розтоплює котел і (при виході на повну потужність) кладете всередину першу заготовку. Через 15 хвилин кладете другу. Ще через 15 - третю і так далі. Коли прийшов час першої, ви її виймаєте і гніт. Я виходжу з того, що ця процедура займе менше 15 хвилин. Коли вона сидить на місці, друга вже на підході. і т.д. Це дозволяє виконати величезну роботу і уникнути перепаріванія.
У дверцята є й інша важлива функція. Вона навіть не повинна бути з твердого матеріалу - на моїй маленькій камері для цих цілей служить просто висить ганчірка. Я кажу "висить", тому що пара повинна виходити назовні з торця (раз необхідний потік пара). Не можна допускати того, що в камері створиться надлишковий тиск, що утрудняє надходження пара всередину. А крім того сама по собі картина дерев'яного ящика, з якого клубами валить пар, виглядає досить круто - перехожі просто столбенеют. Друге призначення дверцята - запобігти потраплянню в камеру холодного повітря знизу заготовок.
Отже, будемо вважати, що деревина у нас вариться (з приємним запахом) і шаблони готові. Постарайтеся все організувати таким чином, щоб операція по виїмці заготовки з камери і її гнучка пройшли швидко і гладко. Найважливіше тут час. У вас на це є лічені секунди. Як тільки деревина готова, швидко виймаєте її і тут же гнете. Наскільки швидко це дозволяє людська спритність. Якщо притиск до шаблону вимагає часу, гнити просто руками (якщо це можливо). Для шпангоутів своєї яхти (які мають подвійну кривизну) я виймав заготовки з камери, пхав один кінець в затиск і гнув цей кінець а потім і другий просто руками. Намагайтеся забезпечити більший загин, ніж це необхідно для шаблону, але не набагато. А вже потім кріпите її до шаблону.
Але ще раз повторюю - кривизну деревині необхідно надати негайно - протягом перших п'яти секунд. З кожною секундою охолодження деревини вона стає менш податливою.
Довжина заготовок і кривизна на кінцях.
Практично неможливо виготовити заготовки точної довжини і очікувати, що вдасться забезпечити загин в районі кінців. У вас просто не вистачить для цього сили. З цієї причини, якщо вам потрібна заготовка довжиною в метр, а товщина її при цьому більше 6 мм, вам краще відрізати шматок метра в два і гнути його. Я просто виходжу з припущення, що вас в майстерні немає гідравлічного преса - у мене самого його точно немає. Вирізаючи заготовку з запасом, пам'ятайте, що чим вона коротше, тим важче буде гнутися.
А якщо вона буде з запасом, то у кінця реальної деталі буде велика кривизна - у дюймової дубової дошки останні 150 мм виходять абсолютно прямі. Залежно від необхідного на кінці радіусу може виявитися необхідним вдатися в таких місцях до різьби по дереву і при виборі матеріалу враховувати необхідну товщину.
Після пропарювання заготовки та її затиску на шаблоні необхідно почекати добу для повного охолодження. Коли з заготовки знімаються струбцини, вона кілька розпрямляється. Ступінь цього залежить від структури і типу деревини - заздалегідь сказати складно. Якщо заготовка вже має деякий природний вигин в потрібному напрямку, яким можна скористатися (я по можливості намагаюся так і робити), ступінь розпрямлення буде менше. Тому якщо вам необхідна певна кривизна остаточного вироби, шаблон повинен мати більшу кривизною.
Тут ми маємо справу з чистою чорною магією і я особисто не можу дати вам будь-яких цифр. Одне я знаю точно: незрівнянно простіше розігнути надмірно загнуту заготовку, ніж догнуть холодну недогнути (за умови що у вас немає гігантського важеля).
Застереження. Якщо ви гнете заготовки для ламінування, шаблон повинен бути точно за формою заготовки в ламінаті - у мене рідко бували випадки великого розгинання добре гнутих клеєної деревини.
Існує безліч варіантів шаблонів для гнучкі. І зовсім не має значення, який із них ви виберете, якщо випадково опинитеся власником заводика по виробництву струбцин - ніколи їх не буває занадто багато. Якщо гнеться деревина товщиною понад 12 мм, шаблон повинен володіти значною механічною міцністю - навантаження він буде відчувати досить високі. Як це виглядає, можна подивитися на фото на початку статті.
Досить часто люди при згинанні користуються металевою смугою із зовнішнього боку загину. Це допомагає рівномірно розподілити напруги по довжині заготовки і уникнути тріщин. Особливо це справедливо, якщо зовні волокна розташовуються під кутом до поверхні.
Ну ось мабуть і всі мої міркування на даний момент.