Технология изготовления столярных изделий
1. Рабочее место столяра
Рабочее место столяра, плотника, занятого обработкой древесины, оборудуется верстаком (рис. 5), набором необходимых инструментов и приспособлений. На верстаке обрабатывают доски, бруски, детали длиной до 3 м, собирают отдельные элементы изделий.
Верстак состоит из крышки (верстачной доски) и основания (подверстачья). Верстачная доска оборудована передними тисками (поперечными) и задними (продольными). На верстачной доске вблизи ее переднего ребра имеется ряд отверстий – гнезд, предназначенных для установки деревянных или металлических упоров. Вдоль верстачной доски (с задней стороны) находится лоток, в котором размещается мелкий инструмент, необходимый для работы. Основание состоит из стоек, связанных между собой брусками. В некоторых верстаках в подверстачье устраивают шкаф для хранения инструментов и материалов.
Рис. 5. Столярный верстак: а – общий вид; б – передние тиски; в – задние тиски; г – зажимы, упоры; д – крепление доски валетом простым (прижимом); 1 – основание; 2 – передние тиски; 3 – крышка (верстачная доска); 4 – гнезда сквозные; 5 – задние тиски; 6 – лоток; 7 – подкладочная доска; 8 – винт; 9 – коробка тисков; 10 – клинок-упор; 11 – гребенка; 12 – простой валет; 13 – винтовой валет
Передние и задние тиски предназначены для зажима в них обрабатываемых элементов. Передние тиски применяют для зажима деталей в горизонтальном и вертикальном положении, а задние – для зажима деталей в вертикальном положении. Передние тиски имеют зажимный винт и подкладочную доску. Задние тиски с коробкой передвигаются с помощью винта. В гнезда в верстачной доске и задней зажимной коробке вставляют упоры, между которыми укладывают в горизонтальном положении обрабатываемый материал. Вращением винта задних тисков материал зажимают. Упоры следует располагать ниже плоскости обрабатываемой древесины, чтобы инструмент их не задевал. Для лучшего удерживания обрабатываемого материала на верстаке в упоре, примыкающем к древесине, делают насечку. В гнезде упор держится пружиной. При обработке материала в вертикальном положении его зажимают либо в передних, либо в задних тисках. Для обработки оконные створки, дверные полотна, форточки кладут между двумя гребенками и зажимают задними тисками.
Основание верстака делают из древесины хвойных пород, а верстачную доску (крышку) – из древесины березы, дуба, ясеня, бука. Толщина верстачной доски 60–70 мм, ширина 400–500 мм.
По росту верстак подбирают следующим образом: столяр или плотник должен встать около верстака и опереться на него ладонями. Если в выпрямленном состоянии столяр без затруднений опирается на верстак, то он подобран правильно. При низком верстаке работающему приходится нагибаться, а при высоком – вытягивать руки, что утомляет его.
При эксплуатации верстака надо следить за его исправностью. Верстачная доска должна быть ровной, без перекосов, так как на перекошенной доске трудно выполнять точную работу. Тиски должны прочно зажимать обрабатываемый материал, а болты, закрепляющие верстак, должны быть хорошо затянуты. Клинья должны входить в гнездо плотно, но не слишком туго, чтобы не выколоть их края, причем гнезда должны иметь одинаковый размер, чтобы клин можно было вставить в любое гнездо.
Винты делают обычно металлическими, реже деревянными. Для плавного движения винты и ходовые части верстака периодически смазывают. В нерабочем состоянии винты рекомендуется держать слегка затянутыми.
Для повышения долговечности верстак после изготовления покрывают олифой. Не следует устанавливать его вблизи отопительных приборов, ставить на него горячие предметы, а также подвергать увлажнению.
При выполнении работ, в процессе которых можно повредить верстак (пиление, долбление, сверление, резание стамеской), необходимо под обрабатываемые элементы положить доску-подкладку.
Рабочее место должно быть хорошо освещено равномерным светом, содержаться в чистоте, быть очищено от щепы, стружки, опилок и др. По окончании работы его нужно убирать.
Мелкие детали зажимают струбцинами. Они представляют собой скобу, через один конец которой проходит винт диаметром 20–25 мм с ручкой диаметром 25–30 мм. Струбцины могут быть деревянными (рис. 6, а) или металлическими (рис. 6, б). Металлические струбцины более прочны. Для склеивания небольших делянок в щиты применяют металлические ваймы (рис. 6, в).
Рис. 6. Приспособления для зажима: а – струбцина деревянная; б – струбцина металлическая; в – вайма для склеивания щитов; 1 – стяжной болт; 2 – винт; 3 – склеиваемые элементы; 4 – остов ваймы; 5 – передвижной упор
Строение древесины. На поперечном разрезе ствола дерева можно видеть сердцевину, кору и древесину с годичными слоями.
Чтобы получить более полное представление о строении древесины, рассматривают три главных разреза ствола – поперечный, радиальный и тангентальный (рис. 1), на которых видны годичные слои. На поперечном разрезе эти слои имеют вид концентрических окружностей, на радиальном – продольных полос, на танген-тальном – извилистых конусообразных линий.
На поперечном разрезе ствола различаются светлые, блестящие, направленные от сердцевины к коре линии – сердцевинные лучи. У одних пород они ярко выражены (дуб, бук), у других – чуть заметны (сосна, липа и др.). В мозаичных работах особенно ценятся породы с ярко выраженными сердцевинными лучами. На радиальном разрезе сердцевинные лучи имеют вид ленточек разной длины, на тангентальном – узких коротких черточек.
Рис. 1. Основные разрезы ствола дерева: 1 – поперечный; 2 – радиальный; 3 – тангентальный
У каждой породы на разрезах ствола наблюдается характерный рисунок, который принято называть текстурой. Он образуется при перерезании волокон годичных слоев и сердцевинных лучей. У древесных пород различают тринадцать основных видов текстур. Текстура зависит прежде всего от характера годичных колец, наличия сердцевинных лучей и строения волокон. Большое влияние на текстурный рисунок оказывает красящий пигмент, а также разница в цвете ранней и поздней древесины. Особенно это заметно на тангентальном разрезе. Выразительность текстуры зависит от ширины годичных колец (ярко проявляется у каштана, белой акации, тополя). Иногда разница в ширине годичных колец сочетается с их своеобразным волнистым строением.
Древесина лесных пород окрашена обычно в светлый цвет. У одних из них (граб, береза, ольха) этот цвет распространяется на всю толщину ствола, а у других (дуб, лиственница, сосна) центральная часть темная. Темно-окрашенную часть ствола называют ядром, светлую – заболонью. Породы с ярко выраженным ядром являются ядровыми, остальные – забеленными. Ядро образуется за счет отмирания клеток древесины, отложения дубильных, красящих веществ и смолы (у хвойных пород). Молодые деревья ядра не имеют. Переход от заболони к ядру может быть резким или плавным. Это очень важная для древесины характеристика, так как именно она является решающим фактором при выборе материала для облицовочных и мозаичных работ.
На поперечном разрезе лиственных пород видны сосуды для подвода питательных веществ. Эти сосуды бывают в основном в древесине годичных слоев. Если они образуют сплошные кольца, то породы называют кольцесосудистыми, если же они равномерно распределены по всей ширине годичного слоя, то породы носят название рассеянносо-судистых. К кольцесосудистым относятся дуб, ясень, ильм, вяз, карагач и др., к рассеяннососудистым – граб, клен обыкновенный, береза, грецкий орех, груша, чинара (платан), самшит, липа, ольха, осина и др. На радиальном и тангентальном разрезах сосуды имеют вид продольных бороздок.
Дефекты древесины. На красоту текстурного рисунка влияют не только способы распиливания древесины, но и отклонения от строения и развития ствола. Наиболее характерными местами с неправильным расположением волокон являются различные развилки, прикорневая часть ствола, наросты на стволах – капы и наплывы. К дефектам древесины относятся также нарушения в самой ее структуре, выражающиеся в грибных поражениях клетчатки ствола. Это вызывает изменение цвета и некоторых других свойств, влияющих на текстурный рисунок. Такие отклонения в строении древесины имеют большую ценность для мозаичных работ.
Цели применения древесины определяют значение того или иного дефекта.
Наиболее ценные узоры получаются из капов орехового дерева, карельской березы, тополя, ясеня, черешни, березы обыкновенной, клена, груши и др. Рисунок «птичий глаз» образуется за счет нераспустившихся почек у маньчжурского ясеня, белого клена, карельской березы. Особенно красивой текстура капов бывает при тангентальном разрезе. Не нужно забывать, что текстура ценится лишь в случае прозрачной отделки.
Обычные сучки снижают ценность конструктивных элементов, которые идут под прозрачную отделку. Не рекомендуется в несущи элементах конструкции применять невысушенную древесину с сучками, так как высохнув, сучок теряет связь с основой и ослабляет конструкцию. В таких случаях сучки высверливают и в отверстия вставляют на клею сухие заглушки. В мозаичных работах сучки выступают в качестве изобразительного элемента для наборного сюжета.
Свилеватость – это волнистое размещение волокон, особенно в прикорневой части дерева. Чаще всего свилеватость наблюдается у клена, дуба, карельской березы, ореха и др. С этим дефектом древесина трудно поддается обработке, зато при изготовлении строганного шпона она высоко ценится, особенно у ореха, клена. Характерны в этом отношении и наплывы – наросты на прикорневой части ствола.
Косослой – дефект, выражающийся в том, что волокна древесины размещены наискось. Древесина с косослоем не используется для изготовления ручек ударных столярных инструментов, воспринимающих поперечную нагрузку, но это находка мозаиста.
Более редкими дефектами формы ствола являются завиток, смоляной кармашек, крень, двойная сердцевина, пасынок, сухобокость, прорость, засмолок, рак, ложное ядро, пятнистость, внутренняя заболонь, водослой и др.
Завиток характерен местным искривлением годичных слоев вследствие влияния прорости или сучков ствола. Завитки бывают сквозные и односторонние. Детали, которые должны нести значительную нагрузку, изготовляют из древесины без завитков, снижающих ее прочность. Как и другие дефекты, завиток нашел широкое применение в мозаичных работах.
Смоляные кармашки, крень и засмолок характерны для хвойных пород, особенно для ели.
Прорость – участок дерева, претерпевший механическое повреждение клетчатки. Часто в месте проросшего участка встречаются засмолки и грибные пятна.
Ложное ядро представляет собой дефект, при котором внутренняя часть ствола имеет разную окраску, в основном темно-бурую с темно-зеленым или лилово-фиолетовым оттенком, что очень ценно в мозаичных работах.
Пятнистость выражается в окраске заболони в виде продолговатых прожилок. По цвету они напоминают ядровую ткань древесины. Этот дефект – следствие грибных поражений клетчатки. Располагается он в основном на пограничном слое ядра и заболони.
Внутренняя заболонь характерна для лиственных пород. Ее участки располагаются в ядровой древесине и имеют цвет заболони. Сплошные или прерывистые кольца двойной заболони состоят из мягкой древесины, что способствует впоследствии растрескиванию пиленого материала. Двойная заболонь встречается у дуба, ясеня и некоторых других лиственных пород. Для мозаичных работ этот дефект очень ценен.
В лиственных и хвойных породах иногда встречаются участки, на которых в естественных условиях древесина приобретает другой цвет. Цветовые тона таких участков бывают темнее и светлее основного тона окраски слоев древесины. В лиственных породах получается коричнево-красная окраска, в хвойных – светло-желтая.
Грибным поражениям древесина подвергается в результате воздействия на нее различного рода гнилей. При этом цветовой тон отдельных участков древесины изменяется. Часто грибные болезни поражают древесину на сплавах леса. При определенных условиях (в частности, при температуре внешней среды 15–25 °C и влажности древесины 30–60 %) грибные споры развиваются особенно интенсивно. На первых стадиях своего развития грибные пятна и полосы не снижают качества древесины, а изменяют лишь окраску определенных участков. На породах со светлой древесиной грибные поражения имеют вид продолговатых полос и колец различных оттенков: серого, фиолетового, красно-бурого, красноватого и др. Столяру необходимо научиться отличать здоровую древесину от древесины, пораженной настолько, что ее механические свойства не позволяют использовать ее для определенных видов работ (под нагрузкой, в агрессивной среде и т. д.). Древесина, пораженная ядровой гнилью, не годится ни для столярных, ни для наборных мозаичных работ, так как она очень мягкая и хрупкая.
Ядровая гниль на первой стадии поражения древесины еще не влияет на ее механические свойства: для мозаистов она известна под названием мраморной гнили лиственных пород. Заболевшая древесина при этом пронизана белыми и черными линиями с красной окантовкой. Следуя изгибу здоровых волокон, нити мраморной гнили представляют собой красочную картину. Древесина, пораженная мраморной гнилью, всегда будет находкой для мозаиста. Существуют и другие виды ядровой гнили: бурая трещиноватая и пестрая ситовая.
Заболонная окраска развивается в срубленной древесине, не снижая ее твердости. В основном это бывает у хвойных пород. Для сосны характерна синева, которая приобретает то сероватый, то зеленоватый оттенок. Этому дефекту сопутствуют цветные заболонные пятна с окраской участков древесины в желтый, розовый, фиолетовый, коричневый и оранжевый тона. По интенсивности цвета они бывают разные; глубина проникновения их ограничивается верхними слоями заболони. Мозаисты с успехом используют заболонную окраску древесины без применения дополнительного воздействия на нее химическими препаратами и красителями, несколько вуалирующими текстуру.
Побурение, которое считается дефектом срубленного дерева и распространяется от периферии к центру в виде пятен разной интенсивности, часто встречается у лиственных пород (осины, березы, бука).
Рассмотренные дефекты снижают строительные качества древесины, но в марке 3 играют значительную роль. Не будь их, текстура древесины обеднела бы и перестала быть выразительным средством в мозаике по дереву.
Цвет и блеск древесины. Цветовая палитра пород древесины имеет практически все оттенки спектра, а вариации этих оттенков насчитывают бесчисленное множество тональных соотношений. У одной породы их может быть несколько десятков. Из паспорта строганого шпона на примере красного дерева и грецкого ореха видно, какое многообразие цветовых оттенков может быть у одной породы на различных разрезах древесины.
Цвет древесины – один из признаков, по которым одна порода дерева отличается от другой. Древесина липы, сосны, березы, клена, осины – светлая, дуба и ясеня – бурая, грецкого ореха, тика – коричневатая и т. д. Если сравнить древесину сосны и дуба, то можно сказать, что у сосны она светло-желтая, у дуба – серо-бурая. Но в том и другом случае цвет древесине придают красящие и дубильные вещества, находящиеся в ее клетках. Чаще встречаются породы с теплыми оттенками цветов (охристыми, коричневыми, красно-коричневыми, желтыми, оранжевыми), реже – с холодными (зелеными, синими, фиолетовыми).
Под влиянием атмосферных условий цвет древесины может изменяться: в пределах каждого климатического пояса древесине одной породы присущ свой цветовой оттенок. На окраску древесины влияют также свет и воздух: со временем текстура древесины темнеет. Так, срубленная ольха через некоторое время становится красноватой. В определенной мере окраску древесины изменяют грибные поражения, а также находящиеся в земле минеральные соли, окружение дерева (затемнение его от солнца) и т. д. К комлю древесина темнее, а к вершине – светлее. С возрастом у всех деревьев древесина также темнеет. Все это необходимо учитывать в столярных и особенно мозаичных работах, где текстура и цвет выступают в качестве изобразительного элемента при раскрытии сюжета или образа.
Цветовые оттенки различных пород можно классифицировать по основным группам, где преобладающим будет один цвет древесины:
желтый – береза, ель, липа, осина, граб, клен, пихта, ясень (беловато-желтый со светлыми оттенками розового и красного), барбарис (лимонно-желтый), шелковица (золотисто-желтый), боярышник, карельская береза, черемуха (красновато-буровато-желтый), айлант (розовато-желтый);
бурый – кедр, тополь, ядро вяза (светло-бурый), бук, лиственница, ольха, груша, слива (красновато-розовато-бурый), каштан, рябина (коричнево-бурый), акация (желтовато-бурый), анатолийский орех (зеленовато-бурый);коричневый – черешня (желтовато-коричневый), яблоня (желтовато-розовато-светло-коричневый), абрикос, грецкий орех (светло(темно) – коричневый);
красный – тис, красное дерево;
розовый – лавровишня (желтовато-розовый), чинара (темно-розовый);
оранжевый – крушина;
фиолетовый – сирень, бирючина (ядро);
черный – мореный дуб, эбеновое дерево;
зеленоватый – хурма, фисташка.
Блеск древесины – это ее свойство отражать световой поток. У различных пород блеск неодинаковый; в значительной степени это свойство проявляется у бука, клена, чинары, белой акации. Матовый (сатиновый) блеск имеют тополь, липа, осина, тик; шелковистый – ива, вяз, ясень, черемуха; золотистый – черешня; серебристый – сибирский кедр; муаровый – береза, серый клен, лавровишня.
Блеск древесины зависит не только от наличия и размеров сердцевинных лучей, но и от характера их размещения по разрезам: чем крупнее сердцевинные лучи (например, у дуба) и чем плотнее древесина, т. е. чем кучнее расположены сердцевинные лучи (например, у клена), тем значительнее будет блеск древесины. Распределение блеска по поверхности неодинаково и зависит от вида разреза: в радиальной плоскости он сильнее, в поперечной – слабее.
Светотеневые переливы у одних пород хорошо заметны только на продольном разрезе ствола, у других – на всех разрезах. Они существенно влияют на декоративные качества древесины, усиливая или ослабляя ее выразительное звучание, поэтому блеск древесины учитывают при составлении мозаичных наборов.