Изящные изгибы мебели: удивительные работы зарубежных дизайнеров. Часть 2

Как изогнуть древесину

Если вы решили отделать помещение деревом или заняться созданием красивой мебели в классическом стиле – то вам необходимо будет изготавливать криволинейные детали. К счастью, древесина является уникальной субстанцией, ведь она позволяет опытному мастеру немного поиграться с формой. Это не так сложно, как кажется, но и не так легко, как хотелось бы.

Ранее на сайте уже была публикация по изгибанию фанеры. В этой статье мы разберёмся в принципах гнутья массивной доски и бруса, узнаем, как это делают на производстве. А также приведём полезные советы от профессионалов, которые будут полезны домашнему умельцу.

Общие положения

Что представляет собой древесно-слоистая плита? Это совокупность склеенных между собой специальным составом тонких листов древесины, шпонов. При этом чаще всего используются такие породы деревьев, как берёза, ольха, бук или сосна.

Такая особенность строения наделяет данный материал следующими преимуществами:

• Повышенная влагостойкость . В сравнении с обычным деревом гидрофобность данного материала ниже примерно в два раза. Это позволяет его использование в помещениях с повышенной влажностью и даже для отделки внешних фасадов.

Совет: для применения на улице рекомендуется использовать специальную фанеру с повышенной влагостойкостью марки ФСФ. Фенолформальдегидная смола, используемая в ней для склейки шпонов, гораздо устойчивее к сырости и перепадам температур.

Для изготовления гнутых ножек нарезал полоски шириной 35 мм из 4-мм

фанеры. Стандартный лист размерами 1530 х 1530 мм ручной электропилой распилил на три части шириной 510 мм и кажду на пильном станке распустил на полоски. Из одного листа фанеры можно получить 39 полосок. Для каждой ножки брал пять полосок. Забавно: толщина ножек оказалось равна 17 мм, а не 20, как ожидалось. То есть реальная толщина фанеры составляла 3,5 мм.

Статья в тему: Красивая мебель своими руками

Почему гнутьё лучше выпиливания

Криволинейную деревянную деталь можно получить двумя методами: изогнув ровную заготовку, либо вырезав необходимую пространственную форму. Так называемый способ «выпиливания» привлекает пользователей своей простотой. Для такого изготовления деталей и конструкций не нужно использовать сложные приспособления, не приходится тратить много времени и сил. Однако, чтобы выпилить криволинейное деревянное изделие, приходится применять заведомо слишком крупную заготовку, причём очень много ценного материала будет безвозвратно теряться в качестве отходов.

Но главной проблемой являются рабочие характеристики полученных деталей. При раскрое криволинейной детали из обычного обрезного пиломатериала, волокна древесины не меняют своего направления. Как результат, в зону радиусов попадают поперечные срезы, которые не только ухудшают внешний вид, но и заметно усложняют последующую доводку изделия, например, его фрезерование или чистовое шлифование. Кроме того, на самых уязвимых для механического воздействия скруглённых участках волокна идут поперёк сечения, что делает деталь склонной к разлому в этом месте.

Тогда как при гнутье обычно наблюдается противоположная картина, когда древесина становится только прочнее. На кромки изогнутого бруса или доски не выходят «торцевые» срезы волокон, поэтому впоследствии можно без ограничений обрабатывать такие заготовки, с использованием всех стандартных операций.

Изгибание волокон дерева

Применение поддонов

Для изготовления некоторых кресел нет необходимости искать чертежи, упражняться в обработке древесины. Достаточно за основу взять деревянные изделия, на которые почти никто не обращает внимания. Одним из них является поддон, или палета, – жесткая деревянная тара для транспортировки грузов. Кресло, изготовленное из поддонов, будет действительно выглядеть необычно и креативно. Еще один плюс использования этого изделия – высокое качество и прочность древесины, из которой оно изготовлено.

Статья в тему: Этажерка мебель своими руками

Поддоны разбирают, все гвозди вытаскивают. Элементы будущего кресла необходимо зашкурить, после чего собрать поддон в обратной последовательности.

Сиденье кресла формируется путем накладывания поддонов друг на друга до нужной высоты (обычно хватает 2 штук). В роли спинки выступает тоже поддон, закрепленный перпендикулярно сиденью. Распилив палету поперек на 2 части, можно использовать ее в качестве подлокотников.

Перед сборкой детали покрывают лаком в несколько слоев. Чтобы спинка и сиденье не были жесткими и выглядели действительно шикарно, на них укладывают поролоновые подушки в каких-нибудь необычных чехлах.

Что происходит в древесине при изгибании

Технология гнутья основана на способности древесины, сохраняя целостность, в некоторых пределах менять свою форму по мере приложения силы, а затем сохранять её после снятия механического воздействия. Однако все мы знаем, что без подготовительных мероприятий пиломатериал является упругим – то есть он возвращается в исходное состояние. А если приложенные силы слишком велики, то брус или доска попросту ломается.

Слои деревянной заготовки при изгибании работают неодинаково. Снаружи радиуса материал растягивается, внутри – сжимается, а в середине массива волокна практически не испытывают существенных нагрузок и мало сопротивляются действующим на заготовку силам (этот внутренний слой называют «нейтральным»). При критичной деформации волокна на внешнем радиусе разрываются, а на внутреннем радиусе обычно образуются «складки», которые являются довольно распространённым дефектом при изгибании мягкой древесины. Сжиматься волокна пластичных лиственных или хвойных пород могут на 20 и более процентов, тогда как предел растягивания составляет около одного-полутора процентов.

То есть для определения возможности для изгибания (без разрушения) более важным показателем будет предел относительного удлинения растянутого слоя. Он напрямую зависит от толщины детали и определяет радиус, который нужно получить. Чем толще заготовка и чем меньше радиус – тем больше будет относительное удлинение вдоль волокон. Имея данные о физических свойствах популярных пород древесины, можно для каждой из них сформулировать максимально возможное соотношение толщины и радиуса деталей. В цифрах это будет выглядеть так:

Изгиб с использованием стальной шины

Изгиб без использования шины

Эти данные говорят о том, что хвойный пиломатериал, по сравнению, с плотными лиственными породами, хуже приспособлен к свободному изгибанию. Для работы с пиломатериалами на агрессивных радиусах нужно обязательно использовать комбинированные методы предварительной подготовки деталей и механической защиты.

Шина как действенный способ избежать разрушения древесины при изгибании

Так как основной проблемой является разрыв волокон со стороны наружного радиуса, именно эту поверхность заготовки нужно как-то стабилизировать. Одним из самых распространённых методов является использование накладной шины. Шина представляет собой стальную полосу толщиной от полмиллиметра до двух миллиметров, которая охватывает брус или доску по наружному радиусу и изгибается на шаблоне вместе с древесиной. Упругая полоса поглощает часть энергии при растягивании и одновременно с этим перераспределяет разрушающую нагрузку по длине заготовки. Благодаря такому подходу в купе с увлажнением и нагревом, допустимый радиус изгиба уменьшается в разы.

Параллельно с использованием стальной шины в гибочных приспособлениях и станках добиваются механического уплотнения древесины. Делается это при помощи прессующего ролика, который давит на заготовку по наружному радиусу изгиба. Кроме того, форма-шаблон в таком приспособлении часто наделена 3-миллиметровыми зубьями (с шагом около 0,5 см), ориентированными навстречу ходу заготовки.

Задача зубчатой поверхности шаблона — не дать заготовке проскользнуть, предотвратить взаимный сдвиг волокон в деревянном массиве, а также создать мелкую вдавленную гофру в вогнутом радиусе детали (волокна тут запрессовываются вовнутрь массива, следовательно, решаются проблемы со складками).

Схема изгиба с шиной

Прессование с шиной позволяет с минимальным процентом брака изгибать бруски и доски из хвойной и мягкой лиственной древесины. Обратите внимание, что детали из относительно твёрдых пород при гнутье с прессованием становятся примерно на десять-двенадцать процентов тоньше, а сосновые и еловые заготовки – на 20-30% тоньше. Но к положительным моментам этого метода нужно отнести значительное увеличение прочностных характеристик готового изделия, а также существенное снижение требований к наличию пороков и дефектов в заготовках из древесины.

Какие используют материалы для изготовления мебели

Прежде всего, разберемся с материалами самодельных конструкций. Древесина не обязательно имеет высокую стоимость. Качественную мебель из дерева по комфортным ценам Вы можете заказать во многих магазинах. Можно выбрать варианты мебели своими руками из мебельных щитов. Подобный материал может быть двух типов:

• щиты цельного типа делаются из куска дерева, которые обрабатываются определенным способом;
• спрессованный материал получается методом прессования тонких щитков. При этом получаются особо прочные пластины.

Изготовление мебели из дерева требует особого подхода. В этом случае важно правильно подобрать древесину. При этом все породы делятся на твердую и мягкую древесину. К твердым типам относится яблоня, ясень, бук, акация и вяз. Их применяют для изготовления каркасных конструкций и мебели, рассчитанной на значительную нагрузку.

Мягкие породы – это можжевельник, сосна, ива, пихта. Из данного сырья делают декоративные детали, которые не применяются для повышенных нагрузок.

Из цельного дерева можно сконструировать необычные предметы

При конструировании мебели из массива дерева своими руками, необходимо учитывать и специальные условия эксплуатации. Например, для комнат с повышенным уровнем влажности подойдет древесина с хорошими показателями влагостойкости. Это может быть кедр.

Статья в тему: Занавески в детскую комнату своими руками

Уникальные изделия делают из венге, меранти, махагона и макоре, такие материалы обладают нестандартной текстурой.

Из древесины получаются массивные предметы домашнего обихода

Мастера часто используют такие разновидности:

• сосна применяется для каркаса мягкой мебели и для элементов декора;

Прочная конструкция

• дуб подходит для производства массивных предметов мебели, таких как комоды, кровати или шкафы;

Декор из березы

Пользуется популярностью и изготовление мебели своими руками из подручных средств. Востребованы для работы поддоны, бревна или бруски. Важным моментом является и подготовка подходящего инструмента. Понадобится электрический лобзик, шуруповерт и дрель.

Вы можете соорудить мебель своими руками из ДСП. Это бюджетный материал для простых изделий.

Как происходит изготовление деревянной мебели: процессы на производстве

Перед тем, как приступить к работе, стоит выяснить, как выполняется производство мебели из дерева. Полноценный процесс включает такие отделы: сырьевой склад, цех, комнату для сборки, цех для покраски, камеру для сушки и склад готовой продукции.

На производстве применяется специальное оборудование. Для нанесения кромки используются кромкооблицовочные установки. Для линейного строгания деталей необходимы фуговальные станки. Рейсмусовые станки мастера применяют для разной фрезеровки. Фрезерные установки подходят для работы с плоскими элементами. Шлифовальным оборудованием выполняют шлифовку и калибровку заготовок.

Цех по созданию мебели

Как улучшают пластичность древесины

В нормальном состоянии пиломатериалы обладают упругостью, существенной пространственной жёсткостью и стойкостью к сжатию. Эти ценные свойства древесина получает от лигнина – природного «сетчатого» полимера, который придаёт растениям стабильную форму и прочность. Располагается лигнин в межклеточном пространстве и в клеточных стенках, соединяя целлюлозные волокна. В древесине хвойных пород его содержится порядка 23-38 процентов, в лиственных породах – до 25 процентов.

По сути, лигнин является своего рода клеем. Мы можем его размягчить и превратить в «коллоидный раствор», если нагреть пиломатериал путём пропаривания, проваривания, обработки током высокой частоты (для мелких деталей применима также бытовая микроволновка). После расплавления лигнина заготовку изгибают и фиксируют – остывая, расплавленный лигнин отвердевает и не даёт древесине вернуться в исходную форму.

Практика показывает, что оптимальной температурой для гнутья цельной древесины (брусок, рейка, доска) будет 100 градусов Цельсия. Эту температуру нужно получить не на поверхности, а внутри заготовки. Поэтому во многом от того, насколько массивной является деталь, будет зависеть время температурного воздействия. Чем толще деталь – тем дольше её придётся нагревать. К примеру, если использовать пропаривание для подготовки к изгибанию рейки толщиной 25 мм (с влажностью около 28-32%), то в среднем на это уходит около 60 минут. Примечательно, что время выдержки под паром аналогичных по габаритам деталей для любых пород примерно одинаковое.

Кстати, считается, что перегревать деталь тоже нельзя, так как лигнин после отвердевания может потерять упругость и стать слишком хрупким.

Метод проваривания используется не часто, так как заготовка сильно и неравномерно увлажняется, а такие водонасыщенные волокна и клетки при гнутье могут рваться, как минимум, с образованием ворса. Детали после варки приходится потом слишком долго сушить. Но этот способ хорошо показывает себя, если нужно обработать для гнутья только часть заготовки.

Пропаривание позволяет прогревать заготовку равномерно, причём влажность её на выходе стремится приблизиться к оптимальной. Наиболее подходящая влажность для достижения максимальной пластичности пиломатериалов считается диапазон в 26-35 процентов (момент насыщения волокон древесины).

Чтобы пропарить древесину для гнутья в домашних условиях, используют самодельные цилиндрические камеры из металлических/полимерных труб или прямоугольные короба из дерева. В качестве источника пара выступают нагревающиеся баки, электрические чайники и прочие подобные приспособления, которые могут обеспечить температуру порядка 105 градусов и небольшое давление. Далее всегда следует этап просушивания детали (+ выдержки зафиксированной формы) примерно до пятнадцати процентов и её финишной обработки.

Парогенератор из чайника

Парогенератор из полимерной трубы

Фиксация и сушка заготовки

Разновидности кухни

Однако вышеописанный проект является своего рода идеалом. На практике добиться такого эффекта можно лишь рассчитав и заказав мебель на заказ по индивидуальным размерам. На деле же радиусные кухни представляют собой компромисс между желаемым и возможным.

• Модульная кухня с закругленными углами – самый доступный по стоимости вариант, где плавные очертания имеют только крайние шкафчики и полки. Несмотря на простоту прием очень эффективен: кухонный гарнитур сразу выглядит эргономичнее, а места занимает столько же, сколько и мебель с обычными створками.
• Вариант с чередующимися радиусными и ровными фасадами – более распространенное решение: и выглядит намного интереснее, и площадь занимает лишь чуть большую.
• Модель с гнутыми фасадами – все створки изогнуты и образуют плавную волнистую поверхность. Более эффектно такое решение на угловых и П-образных кухнях, где и сам гарнитур располагается по дуге, образуя сектор окружности. Именно здесь можно так подобрать выпуклые и вогнутые модули, чтобы создать максимально удобное рабочее место. Расчет сложен, но полностью себя оправдывает.

Такой гарнитур занимает немало места. В маленьких кухнях реализовать это решение сложно, хотя бывают и исключения.

Химические методы пластификации древесины

Известно также, что можно сделать пиломатериал более податливым, используя пропитку различными составами. Есть готовые пропитки, которые делают клетки древесины пластичнее, например, «Super-Soft 2». Некоторые практикующие мастера замачивают дерево в так называемых кондиционерах для текстиля, получая схожий результат.

Но могут использоваться также довольно примитивные «рецепты» с содержанием нашатырного и этилового спирта, глицерина, щелочей, перекиси водорода, растворённых квасцов… Многие из них действуют предельно просто — повышают способность заготовки поглощать воду и помогают удерживать влагу в волокнах.

Тонкие изделия типа шпона обрабатываются распылением, но подготовительная пропитка химией нормальных пиломатериалов, как правило, выполняется методом полного погружения. Чтобы рабочие вещества попали вовнутрь бруска или рейки, нужно время, обычно требуется от 3-5 часов до нескольких суток (правда, нагревание помогает сократить ожидание).

Во многом именно из-за длительности процессов химическую пластификацию применяют не часто, хотя есть и другие проблемы: цена химии, изменение окрасов, необходимость обеспечить защиту от вредных испарений, увеличенная склонность таких изогнутых деталей к распрямлению…

Химические пластификаторы для дерева

Советы по изгибанию пиломатериалов с использованием гидротермической подготовки

• Очень тщательно подбирайте по качеству заготовки для гнутья. Лучше не использовать материал с трещинами, сучками (даже живыми и сросшимися), наклоном волокон. Если вариантов для этого нет, то ориентируйте деталь в гнутарном приспособлении (станок или шаблон) так, чтобы дефекты попадали в зону вогнутого радиуса, а не в зону растяжения на наружном радиусе. Отдайте предпочтение методу изгибания с шиной.
• При подборе заготовки обязательно нужно предусмотреть изменение размера детали после формования. Например, на 30 процентов уменьшаться может толщина хвойного бруска, если выполняется гнутьё с прессованием.
• Даже если вы планируете обширную финишную обработку – не оставляйте слишком много материала. Чем тоньше заготовка, тем легче она гнётся без разрушения.
• Если объём работ небольшой, то лучше не выпиливать заготовки, а накалывать их из чурок. Так удаётся избежать среза волокон и, как следствие – брака при изгибании.
• Для гнутья желательно использовать пиломатериал с естественной влажностью. Если применять сухие заготовки, то предпочтение стоит отдать тем, что не обрабатывались в сушильной камере, а вялились под навесом — атмосферным способом.
• После пропаривания работайте с размягчённой древесиной очень быстро, так как лигнин начинает отвердевать практически сразу, особенно в самых уязвимых наружных слоях массива древесины. Обычно нужно ориентироваться на запас времени от получаса до 40 минут, поэтому нет смысла делать крупные камеры, если весь материал из которых вы попросту не успеете установить в шаблоны.
• Располагайте материал в пропарочной камере так, чтобы именно поверхности, обращённые к внешнему радиусу, беспрепятственно попадали под струи пара.
• Чтобы сэкономить время, многие столяры отказываются от применения шаблонов со струбцинами. Вместо этого они используют на шаблонах металлические скобы и клинья, либо столбики-ограничители.
• Имейте ввиду, что изогнутый брусок или рейка всё-равно стремиться к распрямлению. И это распрямление всегда происходит на несколько процентов. Поэтому когда требуется высокая точность в изготовлении детали, необходимо провести испытания и на основе полученных результатов подкорректировать форму шаблона (уменьшить радиус).
• После остывания детали в форме дайте ей ещё постоять. Некоторые опытные мебельщики предпочитают сделать выдержку в 5-7 дней. Шину, как правило, на всё это время оставляют закреплённой на детали.

Изгибание деревянной заготовки по шаблону

Использование приспособлений для изгиба дерева

Необходимые инструменты

Для изготовления различных изделий требуется особенные оснастка и инструменты. Создавать каркас дома или гаража, и изготавливать стул при этом надо иметь разную оснастку и инструмент.

При желании мебели можно придать эстетичность, путём усложнения конструкции каркаса и нанесении декоративной отделки.

Для изготовления мебели необходимо рассмотреть основные операции, которые придется выполнять в процессе работы.

Трубы с квадратным сечением легко собираются в нужную конструкцию.

Распил заготовок необходимо вести дисковой пилой именуемой в народе «Болгаркой» или ручной ножовкой. Когда требуется точная работа, то лучше предпочесть ручную ножовку или электрический лобзик.

Для соединения деталей нужен сварочный аппарат, но если нет его или нет навыков его применения, то нужна электродрель с комплектом сверл по металлу и дереву.

Главное раздобудьте чертёж, «болгарку» и дрель с болтами или сварочный аппарат, а остальное, как говорится «дело техники».

Для зачистки деталей требуется плоский напильник, для крупных деталей диск по металлу для «Болгарки» и диск наждачный по дереву. Оба диска недорогие и всегда есть в продаже в хозяйственных магазинах. Нужна наждачная шкурка для мелких работ, молоток, рулетка, долото, отвертка, лучше электрический шуруповерт с комплектом насадок.

Инструменты для работы с профильными трубами.

Для изготовления мебели из профильной трубы требуется оснастка для того, чтобы гнуть трубы. Изготовление такой оснастки несложно, но требует времени и тщательного исполнения.

Оснастка изготавливается под производство задуманных изгибов труб.

Оснастка в процессе работ может изменяться и дополняться. Поэтому основные требования к оснастке – это простота, легкость в изготовлении, изменении и дополнении.