Dlaczego i jak można wyginać lite drewno? Które gatunki można najłatwiej wyginać

Drewno jest wykorzystywane przez ludzi od tysiącleci do wielu celów, od budowy domów po produkcję mebli i artefaktów. Jedną z właściwości, która przyciągnęła zainteresowanie inżynierów, projektantów i artystów, jest jego zdolność do formowania w kształty, które dla niektórych wydają się niemożliwe lub obrazy stworzone przez sztuczną inteligencję. Jest to plastyczność drewna, czyli zdolność drewna do zachowania kształtu, który przybrało po wypaczeniu, bez pękania lub łamania włókien. Właściwość ta jest wykorzystywana do produkcji zakrzywionych elementów drewnianych stosowanych w produkcji mebli, instrumentów muzycznych, przedmiotów dekoracyjnych lub dzieł artystycznych. Dlaczego i w jaki sposób można giąć lite drewno oraz które gatunki najlepiej nadają się do gięcia, poniżej.

Gięcie drewna znane jest od czasów starożytnych

Dowody na gięcie drewna sięgają daleko w przeszłość, a starożytni Egipcjanie, rdzenni Amerykanie i Wikingowie "rywalizowali" o pierwsze miejsce w tworzeniu różnych przedmiotów z giętego drewna. Niektórzy twierdzą, że Egipcjanie jako pierwsi wykorzystali zakrzywione elementy do tworzenia rydwanów bojowych i łodzi. Inni twierdzą, że rdzenni Amerykanie używali wygiętego drewna do produkcji rakiet śnieżnych lub do przenoszenia ciężarów. Uważa się, że Wikingowie jako pierwsi gięli drewno do produkcji swoich słynnych statków, które odkryły Amerykę na długo przed Kolumbem. Niezależnie od tego, kto był pierwszy, ogólnie przyjmuje się, że drewno można było formować po wielokrotnym moczeniu we wrzącej wodzie lub nawet gotowaniu w wodzie, jeśli pozwalały na to wymiary.

Jednak to Michael Thonet zrewolucjonizował proces gięcia drewna. W 1836 roku opatentował on metodę, w której elementy z litego drewna są trzymane w specjalnych pojemnikach w parze przez 5 godzin, a następnie formowane w formach w bardzo krótkim czasie i pozostawiane do ostygnięcia. W ten sposób powstały pierwsze krzesła z zakrzywionych, okrągłych elementów z litego drewna. Thonet jako pierwszy wprowadził również koncepcję montażu mebli w sposób demontowalny, co obniżyło koszty transportu. W rezultacie cena mebli spadła i stała się bardziej przystępna. W rzeczywistości najlepiej sprzedającym się meblem wszech czasów jest krzesło Thonet. Krzesło nr 14 - która ukazała się w 1930 roku i do dziś sprzedała się w ponad 50 milionach egzemplarzy.

Elastyczność czy plastyczność?

Jesteśmy skłonni myśleć, że elastyczność jest właściwością, która sprawia, że lite drewno jest podatne na zginanie. Tylko elastyczne drewno może przyjmować te okrągłe kształty bez pękania lub rozszczepiania się. Ale elastyczność to zdolność drewna do powrotu do pierwotnego kształtu po ustaniu działającej na nie siły. Lub zakrzywione drewno pozostaje takie po zakończeniu obróbki, której zostało poddane.

Właściwością, która pozwala drewnu pozostać zakrzywionym, jest plastyczność, która odnosi się do jego zdolności do trwałego odkształcania się bez pękania lub utraty wytrzymałości. Plastyczność to właściwość materiałów polegająca na zachowaniu ich kształtu i wymiarów po ustaniu działania sił zewnętrznych. Jest to więc odwrotność elastyczności. Zwykle naturalna plastyczność drewna jest ograniczona i maleje wraz z wiekiem drzewa. Jednak dzięki specjalnym zabiegom drewno może stać się znacznie bardziej plastyczne. Ponieważ drewno nie jest jednolitym materiałem, plastyczność nie jest i nie zmienia się w ten sam sposób. Zależy ona od gatunku, wieku drzewa, wad wzrostu, części drzewa, z której pochodzi drewno, metody ścinki itp.

Uzyskanie solidnie wygiętego drewna jest w rzeczywistości połączeniem jego elastyczności i plastyczności. Nie wydaje się to możliwe, ponieważ plastyczność jest odwrotnością sprężystości. W tym przypadku jednak właściwości te nie znoszą się, lecz uzupełniają. Elastyczność jest tym, co pozwala drewnu odkształcać się tak odważnie, jak to możliwe, bez wpływu na integralność i wytrzymałość elementu, podczas gdy plastyczność oznacza, że drewno zachowuje swój nowy kształt. Nie jest to jednak zjawisko naturalne, lecz cały proces technologiczny. Obejmuje on obróbkę mającą na celu zwiększenie elastyczności drewna oraz formę, która unieruchamia je od momentu zakończenia obróbki, aż temperatura i wilgotność powrócą do normy.

Metody gięcia drewna

Najstarszą metodą gięcia drewna było wielokrotne traktowanie przegotowaną wodą. W ten sposób budowano statki w przeszłości. Jeśli używane elementy były mniejsze, gotowano je bezpośrednio w wodzie, aż były łatwe do zginania. Gdy były już elastyczne, umieszczano je w formie lub wyginano do pożądanego kształtu (w przypadku dużych belek używanych w statkach) i unieruchamiano do całkowitego wystygnięcia.

Para jest najbardziej znaną i najczęściej stosowaną metodą gięcia drewna. Polega ona na podgrzewaniu drewna parą, dzięki czemu staje się ono łatwe do formowania. Proces odbywa się w specjalnie zbudowanej obudowie, aby utrzymać drewno w środowisku o wysokiej temperaturze, parze i wilgotności. Dzieje się tak, ponieważ w temperaturze 99°C i wyższej lignina (składnik komórki drewna wraz z celulozą i hemicelulozami, odpowiedzialny za sztywność drewna) traci swoją sztywność i pozwala drewnu zginać się bez znaczącego oporu. Drewno pozostaje w tej obudowie przez pewien czas, w zależności od grubości kawałka i gatunku. Niektóre źródła podają, że potrzeba jednej godziny na każde 25 mm grubości. Po wyjęciu z komory parowej, kawałek drewna powinien zostać natychmiast umieszczony w formie i zaciśnięty. Po ostygnięciu i wyschnięciu drewna, kawałek pozostanie w uformowanym kształcie.
Metoda ta może być stosowana w projektach przemysłowych, małych lub DIY. Różnica polega na rodzaju obudowy, zastosowanych formach i łatwości pracy. Osoby proponujące projekt obejmujący zakrzywione elementy znajdą tutaj łatwy sposób na wygięcie ich parą.

Tłoczenie na gorąco to kolejna metoda gięcia, która polega na podgrzewaniu drewna w wysokich temperaturach i formowaniu pod ciśnieniem. Podczas procesu formowania drewno jest wystawione na działanie ciepła i ciśnienia, co pozwala mu zmienić kształt na określoną matrycę lub formę. Metoda ta jest elastyczna i wydajna, a prasowanie odbywa się w stosunkowo krótkim czasie.

Zginanie prądu o wysokiej częstotliwości (CIF) to również prasowanie na gorąco, w którym temperatura jest podnoszona poprzez wystawienie drewna na działanie pola elektromagnetycznego o wysokiej częstotliwości, które szybko i równomiernie nagrzewa drewno. Zaletą prasowania na gorąco w CIF jest bardzo krótki czas gięcia (do 2 minut) i równomierne przenoszenie ciepła wewnątrz elementu. Obie metody prasowania na gorąco są wykorzystywane głównie do przemysłowej produkcji formowana sklejka.

Drewno można również wyginać metodami, które obejmują różne interwencje. Uzyskiwanie belki laminowane (drewno klejone) Jednym z nich jest równoległe nakładanie i klejenie kilku warstw drewna. Inną jest częściowe cięcie drewna poprzez usunięcie jego fragmentów, a następnie sklejenie pozostałych segmentów tak, aby powierzchnia modelowanego obiektu miała ciągłe usłojenie. Metody te nie są już jednak zależne od elastyczności i plastyczności drewna i mogą być stosowane do każdego gatunku.

Gatunki drewna, które dobrze wyginają się pod wpływem temperatury i wilgoci

Nie wszystkie gatunki drewna mają taką samą zdolność do odkształceń plastycznych. Niektóre gatunki znane są z doskonałej elastyczności i plastyczności. Oto niektóre z nich:

Fagul jest prawdopodobnie gatunkiem najbardziej znanym ze swojej zdolności do gięcia. Na takim drewnie Thonet ćwiczył swoją metodę gięcia. W przeszłości krzesła gięte produkowane w Rumunii w fabryce Comănești lub w pobliżu Aradu były wykonane z buku. Jego wadą jest bardzo niska odporność na wilgoć i czynniki środowiskowe, dlatego nie może być stosowany w projektach zewnętrznych.

Ale może być używany dąbKolejny gatunek, który dobrze się wygina i jest twardy na zewnątrz. W porównaniu do buku, może być nieco trudniejszy do gięcia, z wyższym wskaźnikiem rozłupywania. Sęki i nieregularne włókna przyczyniają się do ryzyka pękania.

Frasinul jest znane ze swojej elastyczności i łatwości gięcia. Dlatego też jest wykorzystywane do produkcji instrumentów muzycznych i sprzętu sportowego (na przykład rakiet tenisowych). I ulmul jest elastyczny i łatwo wygina się pod wpływem pary.

Źródła podają, że drewno tekowe Łatwo się wygina i było używane w przeszłości do produkcji statków. Jest to trwałe i plastyczne drewno, często wykorzystywane do produkcji mebli zewnętrznych.

Ogólnie rzecz biorąc, drewno liściaste zgina się znacznie lepiej niż żywiczne, drewno młodsze lepiej niż starsze, zginanie w kierunku wzdłużnym jest nieskończenie lepsze niż w kierunku promieniowym lub stycznym, drewno o prostym usłojeniu jest lepsze niż drewno o usłojeniu skręconym lub nieregularnym, drewno bez sęków i wad jest lepsze niż drewno z sękami i wadami. wady wzrostu.

Mam nadzieję, że powyższe informacje okażą się przydatne. Jak zawsze, dodatkowe informacje są mile widziane. A jeśli masz jakieś pytania lub wątpliwości, zostaw je poniżej w odpowiednim miejscu. Z pewnością odpowiem.