Тема 3.9. Виробництво гнутих і гнутоклеєних деталей

Загальні відомості про гнуття

У конструкціях сучасних меблів трапляються криволінійні деталі та вузли різних форм. Ці деталі виготовляють випилюванням криволінійних заготовок на стрічкопилкових верстатах, наданням прямолінійним брускам вигнутої форми шляхом згинання їх на шаблонах і гнуття шпону з одночасним склеюванням.

Технологічний процес випилювання криволінійних деталей достатньо простий і не потребує спеціального устаткування. Проте під час випилювання частина волокон перерізується, що значно послаблює міцність деталей, а також погіршує процеси обробки й опорядження, особливо на торцях і півторцях.

Технологічний процес гнуття значно складніший і потребує спеціального устаткування. Проте під час гнуття не тільки зберігається, а й підвищується міцність деталей. Процес обробки гнутих деталей такий самий, як і прямолінійних.

При згинанні брускових деталей волокна, розміщені ближче до зовнішньої частини бруска, розтягуються і стають довшими, а волокна, розміщені ближче до внутрішнього боку, стискуються в поздовжньому напрямку – маємо усадку. На межі між розтягнутими волокнами проходить нейтральний шар, волокна якого не піддаються ні розтяганню, ні стисканню. Деформації розтягу і стиску залежать від товщини бруска і радіуса згину.

Якщо взяти брусок прямокутного перерізу, що вигнутий по дузі кола, в якому деформації прямо пропорційні напруженням, а нейтральний шар розташований точно по середині бруска, то його довжина залишиться незмінною.

Однак ці відношення дійсні для матеріалів, у яких опори розтягання і стискання однакові. Якщо опір розтяганню буде більшим, ніж стискання, то нейтральна лінія зміщуватиметься до опуклого боку. І навпаки, при більшому опорі матеріалу стисканню нейтральна лінія зміщується до увігнутого боку, що й спостерігається в деревині.

Бездефектне згинання будь-якого тіла можливе тільки доти, доки відносне подовження розтягнутих або відносне стискання стиснутих шарів не перевищить граничних значень для даного матеріалу, оскільки інакше деревина зламається.

У деревині руйнування відбувається здебільшого від розривання зовнішніх розтягнутих шарів. Це пояснюється тим, що можлива деформація розтягу деревини дуже мала (1–2%), тоді як межа деформації стиску досягає 15–20%. Щоб підвищити здатність деревини до гнуття, застосовують гідротермічну обробку, а для запобігання розриванню волокон на опуклому боці – різноманітні притискні шаблони.

При гнутті з малим радіусом кривизни на всю довжину деталі з зовнішнього, опуклого боку накладають спеціальну сталеву шину 0,2–2,5 мм завтовшки і разом з нею вигинають деталь. Накладання шини потрібно для зміщення нейтральної осі з боку шини для запобігання розриванню волокон зовнішнього боку заготовки. В цьому випадку зона розтягнутих волокон зменшується, а зона стиснутих збільшується, і нейтральна лінія може вийти в бік розтягнутих волокон за межі бруска, який піддаватиметься тільки деформації стиску.

Допустимі відношення h/r (товщина бруска до радіуса згину) коливаються в межах 1/4 – 4/10.

І.І.Леонтьєв дає для деяких порід ряд значень h/r, допустимих для гарячого гнуття з шиною:

Порода деревини	Бук	Дуб	Береза	Ялина	Сосна
h/r	1/2,5	1/4,0	1/5,7	1/10,0	1/11,0

Наприклад, для гнуття царги стільця при r = 200 mm, h = 40 мм відношення h/r– 1/5. Це означає, що можна гнути тільки дубові та букові деталі.