Гнутье. 
Технология обработки материалов

Детали криволинейного профиля из цельной или клееной древесины можно изготавливать не только резанием (фрезерованием, пилением и др.). Заготовке можно придать изогнутую форму также путем загибания по шаблону.

Механическое резание ослабляет прочность детали, поскольку в процессе обработки происходит перерезание волокон древесины. При изготовлении методом механического резания кольцеобразных, имеющих замкнутый криволинейный контур и большую кривизну деталей с узким поперечным сечением не используют цельные заготовки. Это связано с тем, что формирование криволинейной поверхности неизбежно будет образовывать участки, расположенные в зонах поперечного направления волокон. Узкое сечение профиля в таких зонах является концентратором напряжений, что может привести к разрушению детали не только при приложении даже незначительной нагрузки, но и под действием собственного веса изделия. По этой причине формируемую методом резания криволинейную деталь составляют из небольших элементов, применяя клеевые соединения. Этот метод также имеет свои недостатки, поскольку формирование контура даже небольшой кривизны образует на поверхности детали зоны торцевых или иолуторцевых срезов, что затрудняет процессы фрезерования или точения. Кроме того, механическое резание, но криволинейному контуру неэкономично, поскольку большая часть материала превращается в отходы.

Всех этих сложностей позволяет избежать технология изготовления криволинейных деталей методом загибания, но шаблону — гнутья.

Гнутье является более сложным технологическим процессом, чем фрезерование. Оно требует отдельных производственных мощностей, специального оборудования, занимает больше времени. Большим плюсом техно;

логии гнутья является то, что оно не снижает прочности изделия и даже может повысить ее, поскольку в гнутом изделии отсутствуют зоны узкого профиля с поперечным расположением волокон и на их гранях не создаются торцовые поверхности.

Технология подготовки гнутых деталей к отделке, процессы отделки и принципы сборки изделий с применением гнутых деталей аналогичны обработке деталей, полученных фрезерованием.

Теоретические основы гнутья. При изгибании, до достижения предела зоны упругих деформаций, в бруске возникают напряжения, нормальные к поперечному сечению. На внешней стороне бруска эти напряжения растягивающие, а на внутренней стороне — сжимающие. На границе зон растяжения и сжатия расположен нейтральный слой, в котором нормальные напряжения равны нулю (рис. 5.20).

Рис. 5.20. Распределение нормальных напряжений в сечении бруса при изгибе:

М — изгибающий момент; R — радиус кривизны оси бруска; 2₀ — величина смещения нейтральной оси от главной центральной оси сечения в сторону центра кривизны.

(точка С)'

Как следует из эпюры, величина и знак нормальных напряжений изменяются по сечению, что приводит к возникновению внутренних деформаций в материале, из-за которых наружная поверхность бруска оказывается растянутой, а внутренняя — сжатой. Величина этих деформаций зависит от толщины бруска и радиуса изгиба. До момента, когда величина относительного удлинения внешних и относительного сжатия внутренних слоев бруска не достигнет предела прочности для конкретного материала, изгибаемая деталь не будет иметь дефектов и разрывов.

У древесины сопротивление сжатию больше, чем растяжению. Максимальная величина деформации растяжения составляет 1 —2%, а предел деформации сжатия достигает 15—25%, поэтому при свободном изгибе деревянный брусок быстро разрушается от разрыва наружных растянутых слоев.

Для предотвращения разрушения наружных слоев нейтральную зону в пропаренном бруске искусственно смещают в сторону наружного слоя, тем самым сводя к минимуму деформации растяжения и увеличивая деформации сжатия во внутренних слоях, за счет которых в конечном счете и происходит изгиб. Такого эффекта достигают, накладывая на наружную сторону бруска до изгиба тонкую стальную ленту (шину). Шине изначально придают небольшое натяжение, и расположенные на концах шины упоры для торцов плотно сжимают заготовку по длине (рис. 5.21). Сопротивление.

Рис. 5.21. Шина с упорами для гнутья деревянной заготовки:

1 — упор; 2 — заготовка; 3 — винт; 4 — шина¹ растяжению у шины значительно больше, чем у древесины, поэтому в процессе изгибания бруска она препятствует растяжению наружных слоев.

Процесс гнутья проводят на гнутарных станках, оснащенных шинами с подвижными упорами. Для предотвращения скалывания древесины вдоль волокон в сжатых зонах и для повышения качества детали заготовка перед гнутьем проходит гидротермическую обработку.

Технология гнутья. Технологический процесс гнутья древесины состоит из следующих операций:

• • раскрой материала на заготовки;
• • гидротермическая обработка;
• • гнутье;
• • сушка изогнутых деталей (стабилизация формы);
• • механическая обработка.

Последовательность операций в технологическом процессе может меняться. В отдельных случаях гнутью подвергают предварительно обработанные детали.