Обработка древесины

Введение

 

    Древесина используется практически во всех сферах человеческой деятельности. Это и промышленное производство  и сельскохозяйственное производство. Древесина также используется для изготовления моделей  при конструировании той или иной детали. Большое применение древесина находит в строительстве, изготовлении мебели.

    Первичным видом сырья в деревообработке являются круглые сортименты от лесозаготовительных производств - пиловочник, шпальник, балансы, дрова и т.п., на базе которых выделились специфичные производства - лесопиление, шпалопиление, производство фанеры, плит, спичек.

    Вторичным видом сырья в деревообработке являются пиломатериалы, фанера, плиты, на базе которых выделились производства - мебельное, лыжное, тарное, а также производство столярно-строительных изделий и комплектов деревянных домов. Каждое из перечисленных производств является специфичным по присущей ему технологии и оборудованию. Многие из этих производств обеспечены справочной и нормативной литературой.

    Древесина может использоваться как в круглом виде так и в виде пиломатериалов различного назначения. Требования к качеству древесины определяются действующими в Российской Федерации ГОСТами. Для более глубокой переработки и выхода наиболее качественной и ценной пилопродукции необходимо иметь соответствующее исходное сырье: на первой стадии это  хлысты (хвойные и лиственные), которые заготавливаются на лесосеке. Разделка хлыстов на сортименты наиболее часто производится на нижних складах лесных предприятий, в большинстве имеющие подъездные железнодорожные пути.

    Перед тем, как раскрежевать хлысты на сортименты их необходимо очистить от сучьев. Это делается на верхних складах при вывозе хлыстами и на нижних складах при вывозе деревьями. Для этого широко применяются передвижные сучкорезные машины различных модификаций и стационарные установки.

 

1. Обработка древесины

 

1.1 Физические и механические свойства древесины

 

    Цвет: важной декоративной особенностью и диагностическим признаком древесины является ее цвет. Каждая древесная порода имеет только ей присущий цвет. Цвет может меняться в зависимости от возраста, влияния воздушной среды, воздействия прозрачных отделочных материалов, угла отражения светового потока от изделия, сроков и условий эксплуатации вещи и т.д. Интенсивность цвета древесины усиливается с возрастом дерева и под влиянием прозрачных отделочных материалов. Степень декоративности древесины повышает ее блеск — способность отражать направленные световые лучи. Блеск зависит от породы древесины, степени гладкости поверхности и характера освещения.

    Текстура: не менее чем цвет, она определяет декоративную ценность древесины. Текстура — естественный рисунок на радиальном и тангенциальном срезах древесины, который зависит от характера расположения годичных колец и различной окраски в них ранней и поздней зон, строения самой древесины — рассеянно- или кольцепорового, наличия мелких или крупных сердцевинных лучей, отличающихся от окружающей их древесины по цвету, структуре, размеру и форме.

    Запах: почти каждой породе в той и или иной мере присущ своеобразный запах, зависящий от содержания в древесине различных смол. дубильных веществ и пр. Сильный запах исходит от свежесрубленных деревьев хвойных пород: липы, осины, дуба и др. Слабый — от выдержанной древесины. По запаху порой можно судить о доброкачественности дерева, а в некоторых случаях он служит дополнительным признаком для определения породы дерева.

    Влажность: от нее во многом зависят свойства древесины. В древесине различают влагу связанную, находящуюся в стенках древесных клеток в виде тончайших прослоек, и свободную, заполняющую полости клеток и межклеточные пространства. Количество свободной влаги зависит главным образом от пористости древесины и ее наполненности, насыщенности водой. Чем древесина плотнее и тяжелее, тем меньше пор, и наоборот — чем легче и рыхлее, тем пор больше. Максимальная влажность древесины твердых пород колеблется от 80 до 120, а мягких — от 200 до 250 процентов.

    Гигроскопичность: гигроскопичностью древесины называется ее свойство поглощать влагу из окружающего воздуха. Гигроскопичность зависит от породы дерева меньше, чем от температуры и влажности воздуха. С повышением температуры влагопоглощение понижается. а повышением влажности воздуха увеличивается. Влагопоглощение вызывает изменение формы, размеров и прочности древесины, и именно от этого зависит прочность изделий. Гигроскопичность уменьшается при отделке продукции водоотталкивающими составами.

    Усушка и разбухание: усушка вызывает уменьшение в древесине содержания связанной влаги. Полное удаление такой влаги приводит к сокращению линейных и объемных размеров, и наоборот — при увлажнении сухой древесины свыше точки насыщения волокон, то есть более 30 процентов влажности, она разбухает и увеличивается в размерах. Усушка вызывает такое нехорошее свойство как хрупкость и ломкость древесины.

    Для того, чтобы этого не происходило, древесину необходимо сушить до определенной влажности, соответствующей условиям эксплуатации изделий. На предприятия древесина, как правило, поступает с повышенной влажностью.

    Требования к влажности древесины в изделиях приведены в таблице:

 

Влажность свежесрубленной  древесины

Порода древесины	Влажность, %
	Ядра или  спелой древесины	Заболонной древесины	Средняя
Сосна	30-40	100-120	88
Ель	30-40	100-120	91
Лиственница	30-40	100-120	82
Осина	-	80-100	82
Береза	-	70-90	78

 

    Твердость и прочность: обычно представляют большой интерес для резчика. Твердость древесины— способность сопротивляться проникновению в данный материал постороннего тела, в данном случае — резца. Большие колебания в прочности вызывает неоднородность строения древесины в пределах одной породы и даже одного дерева. Большое влияние на твердость и прочность древесины оказывает влажность. Влажная древесина — мягче, лучше обрабатывается.

    Упругость и пластичность: пругость — способность возвращаться к первоначальному состоянию и размерам после прекращения воздействия на нее внешних сил. Упругость зависит от влажности и некоторых других факторов. Пластичность — способность материала сохранять ту или иную приданную ему форму, зависит от породы, возраста, влажности древесины

 

2. Особенности обработки древесины

 

2.1 Шероховатость поверхностей древесины

 

    Любые неровности фиски, сколы, вырывы, ворсистость, мшистость, полученные от инструментов при механической обработке древесины, характеризуют ее шероховатость. Требования к шероховатости поверхности древесины установлены ГОСТ 7016 "Древесина. Шероховатость поверхности. Параметры и характеристики".

    Шероховатость поверхности древесины характеризуется максимальной высотой неровностей R, (между впадиной и вершиной неровности). Величина максимальных неровностей влияет на процессы дальнейшей обработки и качество деталей и изделий - на качество склеивания, отделки, точность сопряжения и т. д. В таблице приведены числовые значения шероховатости R в зависимости от вида обработки.

Шероховатость поверхностей древесины

 

2.2  Материал

    Древесина является ценным природным сырьем, которое можно обрабатывать простейшими инструментами. Она обладает значительной прочностью, упругостью, имеет небольшой удельный вес. Но древесина растрескивается, усыхает, коробится, отчего меняется форма и размеры сделанных из нее предметов. Прежде всего непосредственно заняться художественной обработкой дерева, необходимо получить хотя бы самое общее представление о свойствах древесины, ее строении и пороках.

Ствол древесины состоит из волокон, сгруппированных в радиальные кольца вокруг сердцевины. Это хорошо видно  на поперечном разрезе. При разрезе, параллельном оси ствола, видны параллельные линии волокон. Если же разрез сделан под углом к оси ствола, появляются эллипсовидные линии, очертания которых становятся причудливее с уменьшением этого угла. Рисунок на поверхности древесины, получаемый при перерезании годовых слоев, известен под названием текстуры. Она различна у разных пород древесины. У липы и ольхи она почти незаметна, а у ореха, сосны, можжевельника она четко выражена. Текстуру древесины можно выявлять при обжигании, лакировании, травлении.

    Породы дерева имеют разную твердость. Клен, дуб, самшит, груша, пальма, тис, орех считаются твердыми, мягкими — липа, осина, ольха, тополь, ива, сосна, ель, кедр. Береза занимает промежуточное положение. Для резьбы применяются преимущественно лиственные породы деревьев, из хвойных чаще используются сосна, кедр, тис.

    Выбирая древесину для художественных работ, следует помнить: для рельефной резьбы пригодна древесина, лишенная свилеватости, косослоя (неравномерное, запутанное или косое строение волокон); портят резьбу сучки, а также отлуп (трещины по годичным слоям), что может обнаружиться только в процессе работы. трещины получаются от неравномерности сушки древесины, поэтому следует изготавливать широкие доски для резьбы, склеивая их из нескольких узких, чтобы в каждой было противоположное расположение волокон. В таком случае коробление досок будет минимальным. Не следует применять древесину с червоточиной, гнилью и с проростью, омертвевшими и заросшими в стволе тканями.

   Предназначенная для резьбы древесина должна быть высушена до 10 — 16% влажности. Сухая древесина лучше обрабатывается. Сушат древесину воздушным способом, под навесом, либо в специальных сушильных камерах.

 

3. Способы обработки древесины

 

    Технология - это совокупность сведений о различных физико-механических, химических и других способах обработки или переработки сырья, изготовления полуфабрикатов и изделий.

 

Обработку древесины можно разделить  на несколько этапов:

— выбор заготовки

— предварительная разметка

— черновая обработка

— чистовая обработка

— разметка деталей изделия

— подгонка деталей

• соединение деталей в изделие

 

1. Способы обработки:

— пиление — обычно первая операция по обработке древесины ручным способом. Даже при хорошем инструменте от правильности пиления зависят и степень физических усилий, и производительность, и качество. Различают продольное и поперечное пиление. При пилении учитывают припуски не менее 3 мм;

— строгание — резание древесины закрепленным в корпусе или незакрепленным резцом;

— долбление — выполняется долотом (стамеской);

— резание — используются стамески самой различной конфигурации для зачистки, подгонки соединений и при подгонке криволинейных поверхностей;

— сверление — применяется для получения круглых отверстий под шканты, нагели и т.п., для черновой выборки фона — в резьбе;

— сплачивание и склеивание — соединение между собой кромками узких элементов;

— фрезерование — используются фрезы различных видов для выборки и черновой обработки поверхностей заготовок;

— шлифование — чистовая операция;

— полирование —- очень часто — заключительная операция;

—     нанесение покрытий — отделка поверхности изделия для придания соответствующего вида изделию;

—       шлифование лакокрасочных покрытий.

 

3.2 Подготовительные работы

 

    Поверхности изделий или их деталей, предназначенных под резьбу. должны быть хорошо обработаны рубанком или фуганком. Не следует их отшкуривать, так как микроскопические осколки зерен шкурки быстро испортят жало резака. Резчики обычно работают на полуфабрикате столярных (шкатулки, ларцы, полочки, панно), токарных (блюда, поставцы), резных и долбленых изделий (ковши, ложки), деталях мебели (филенки, спинки, дверки).

    Разметка рисунка на предмете, распределение орнамента делаются в соответствии с чертежом, рисунком или по шаблону. Рисунок плоскорельефной резьбы сначала переводят на кальку, а затем, укрепив ее на изделии кнопками, через копирку с помощью карандаша или костяной палочки — на поверхность дерева. Размечая рисунок для мелкоузорчатой, в частности геометрической, резьбы, наносят лишь главные его членения, детали режут на глаз.

    При выполнении упражнений нужно следить за посадкой. Локти должны свободно располагаться на столе, грудь — слегка касаться края, голову не следует наклонять слишком низко: расстояние от глаз до резьбы — 30 — 40 см.

 

 

 

 

4. Технология изготовления резного кубка

 

    Изделие (кубок) — предмет, сделанный из древесины, предназначен для постановки в него сухих букетов и чисто декоративном плане, как украшение жилого интерьера. Стоит устойчиво на подставке. Сбоку выполнена геометрическая резьба (приложение, рисунок).

 

1 Заготовку (чушку) выбираем из хорошо высушенной древесины, лучше всего из окоренной мягкой, типа: ольха, липа или осина (в данном случае — осина), диаметр чушки должен быть не намного больше диаметра готового изделия, не больше 5 см

 

2 Отрезаем заготовку нужной длины с необходимыми припусками

 

3 Теперь понадобится токарный деревообрабатывающий станок любого типа, который смог бы обработать заготовку нужной длины. Вставляем заготовку, закрепляем между передней и задней бабками станка. Начинаем точить (по размерам). Сначала снимаем верхний слой — черновой, потом точим уже начисто, первым делом снаружи, затем внутри с запасом толщины стенок. Токарная обработка производится с помощью специальных стамесок, остро заточенных