Технологический процесс гнутья брусков из массивной древесины разбивается на ряд стадий:

• механическую обработку древесины,
• гидротермическую обработку,
• гнутье и
• сушку гнутых заготовок.

Механическая обработка древесины перед гнутьем

Механическая обработка древесины перед гнутьем сводится к раскрою досок на заготовки по одному из способов, рекомендованных в подразделе производство черновых заготовок. Учитывая, что для гнутья нужны заготовки из высококачественной древесины, раскрой рекомендуется производить с предварительной разметкой, чтобы не допустить дефектов, могущих вызвать брак. При нормальных методах гнутья в заготовках не допускаются перерезывание волокон или косослой более 10° и сучки, в том числе здоровые, сросшиеся с древесиной. Перед гнутьем заготовки следует строгать, хотя это ведет к увеличению припуска и удорожанию работы. Нестроганые заготовки можно гнуть только в том случае, если распиловка чистая и размеры сечения, заготовок точные. При гнутье деталей с одновременным прессованием наличие сучков почти не ограничивается, но следует учитывать дополнительный припуск на упрессовку поперек волокон: для сосны и ели 30-35%, для пихты 50%, для лиственницы 20% и для березы 25% от первоначальных размеров заготовок.

Гидротермическая обработка

При гидротермической обработке преследуется цель придать древесине пластичность, что позволит под действием внешних сил без разрушения изменять форму детали и сохранять ее после прекращения действия этих сил. Оптимальная пластичность древесины достигается при нагреве ее во влажном состоянии, что объясняется переходом части веществ (входящих в состав клеток) в коллоидный раствор, благодаря чему повышается способность древесины деформироваться. Практикой и исследованиями установлено, что наилучшие результаты гнутья получаются, когда влажность древесины близка к точке насыщения волокна (25-30%) и температура в центре бруска составляет 70-80° С.

Гидротермическая обработка древесины осуществляется провариванием в горячей воде или пропариванием. Проваривание древесины имеет существенные недостатки: перенасыщение влагой наружных волокон и трудности при нагреве. Поэтому в производственной практике применяют пропаривание, а к провариванию прибегают только в тех случаях, когда пропаривание по технологическим причинам затруднено. Пропаривание увеличивает способность древесины сжиматься и в незначительной степени растягиваться. После пропаривания древесина при гнутье растягивается на 2-3% от первоначальной длины, а сжимается значительно больше - до 25%. Пропаривание древесины осуществляется в атмосфере насыщенного пара низкого давления (0,2-0,5 ат), что соответствует температуре 102-105° С.

Для пропаривания применяются металлические камеры цилиндрической формы, длина которых несколько больше максимальной длины пропариваемой детали. На отечественных предприятиях обычно применяются бетонные пропарочные камеры (см этот рисунок). Время для пропаривания древесины зависит от ряда факторов: породы древесины, размеров деталей в поперечном сечении, начальной влажности и температуры древесины, давления пара в пропарочном котле. Оно определяется по диаграмме, которая изображена здесь. Диаграмма построена для древесины с начальной влажностью 30% и температурой 25° С при давлении пара в пропарочном котле 0,3-0,5 ат. Порода древесины при влажности, близкой к точке насыщения волокна, почти не влияет на сроки пропаривания, поэтому в расчет не принимается.

Время, необходимое для пропаривания, найдется в точке пересечения вертикальной и горизонтальной линий, соответствующих параметрам оптимальной температуры и расстоянию от поверхности до центра бруска. При начальной влажности древесины менее 25% время пропаривания увеличивается на 5 мин на каждый процент влажности ниже 25%.

Гнутье заготовок из массивной древесины возможно при наличии соответствующего шаблона из древесины или металла. При гнутье с малым радиусом кривизны на всю длину детали с внешней, выпуклой стороны накладывается специальная стальная шина толщиной 0,2-2,5 мм и вместе с ней изгибается. Наложение шины вызывается необходимостью смещения нейтральной оси в сторону шины для предохранения от разрыва волокон, расположенных на внешней стороне заготовки, так как в этом случае зона растянутых волокон уменьшается, а зона сжатых увеличивается и нейтральная линия может выйти в сторону растянутых волокон за пределы бруска, который будет подвергаться только деформации сжатия.

Станки для горячего гнутья делятся на два типа:

• с холодными формами (смотрите этот рисунок) и
• с горячими (гнутарно-сушильные).

На станках первого типа съемный шаблон с прикрепленной к нему шиной надевается на вертикальный вал, который приводится во вращательное движение от электродвигателя через редуктор. Свободный конец шины закрепляется в каретке, скользящей по направляющим. Брусок, подготовленный к гнутью, закладывается между шаблоном и шиной и закрепляется специальным подвижным упором, конструктивно связанным с шиной и подвижной кареткой, после чего включается электродвигатель, который, поворачивая вал вместе с шаблоном со скоростью 50°-60° в секунду, изгибает брусок вместе с шиной. Для предотвращения отщепов и образования складок брусок в месте изгиба прижимается специальным роликом с силой 40-50 кг на 1 см ширины бруска. Гнутье бруска заканчивается прикреплением заднего его конца вместе с шиной к шаблону с помощью скобы или иного приспособления. Шаблон с изогнутым бруском и шиной снимается со станка и направляется в сушку, а на вертикальный вал станка надевается новый.

Гнутарно-сушильные станки с горячими плитами-шаблонами применяются для гнутья брусков с большим радиусом кривизны (задних ножек стульев, носков лыж и т. п.). Станки этого типа строятся с односторонним и двусторонним обогревом.

В станках с односторонним обогревом заготовки, подготовленные к гнутью, закладываются между горячим шаблоном и шиной. После предварительного натяжения шина изгибается и закрепляется на станке специальными устройствами. Изогнутая заготовка остается в станке до закрепления приданной ей формы. Это достигается высушиванием древесины примерно до 15% влажности, на что затрачивается от 90 до 180 мин. Для лучшего использования гнутарно-сушильного станка досушка деталей до производственной влажности 8 +2% может производиться в обычных сушильных камерах, для чего детали с шаблонов снимаются и направляются в сушку.

Гнутарно-сушильные станки с двусторонним обогревом представляют гидравлический или пневматический пресс с рядом изогнутых и обогреваемых плит-шаблонов, между которыми, зажимаются и изгибаются уложенные в специальное приспособление заготовки. В этих станках закрепление приданной формы и сушка заготовок производятся до производственной влажности, на что затрачивается для дубовых задних ножек стула 70-80 мин, для березовых 75-85 мин, если гнутью и сушке подвергались ножки с начальной влажностью 10- 15% при давлении пара в плитах 3-3,5 ат.

Сушка гнутых заготовок

Сушка гнутых заготовок до влажности 15% производится, как правило, в шаблонах с шиной для закрепления приданной им формы. Для ускорения сушка до производственной влажности может осуществляться без шаблонов в обычных сушильных камерах. Высушенные гнутые заготовки выгружаются из сушильных камер или гнутарно-сушильных станков и направляются в остывочное помещение не менее чем на 48 ч для выравнивания внутренних напряжений, после чего поступают в станочные цехи для механической обработки.