Физические свойства древесины
Физические свойства древесины
К основным физическим свойствам древесины, которые наиболее важны для резчика, относятся цвет, текстура, запах, влажность, гигроскопичность, способность к усушке и разбуханию. От них напрямую зависят красота и декоративность изделия.
Цвет является принадлежностью любой древесной породы, при этом если у ядровых пород (дуба, лиственницы и пр.) цвет ядра и заболони может быть контрастным, то у заболонных (ольхи, березы, граба и др.) он всегда однотонный. Цвет древесины зависит от следующих факторов:
1) возраста дерева (усиливается по мере старения изделия);
2) влияния окружающей среды;
3) воздействия отделочных материалов;
4) угла отражения света. От этого фактора зависит блеск древесины, который усиливает декоративность изделия, хотя способность отражать световой поток является не единственным условием, поскольку важны характер освещения и степень гладкости поверхности. Некоторые породы отличаются особым блеском на срезе (чаще всего на радиальном), например дуб, клен, платан, кизил и др.;
5) сроков и условий использования предмета.
Внешний вид и декоративность изделия зависят также от текстуры древесины, т. е. естественного рисунка, который проявляется на ее радиальном и тангенциальном срезах. Она определяется такими признаками, как:
1) расположение годичных колец;
2) окрашенность ранней и поздней древесины;
3) строение древесины;
4) размер сердцевинных лучей (мелкие или крупные), их форма и цвет.
Секреты между строк
Нужен ли резчику по дереву топор?
Топор и его разновидности относятся к числу основных инструментов резчика по дереву. Если требуется сделать заготовку из кряжа, используют колун (тяжелый топор), если из ствола – обычный плотницкий топор. Когда резчик отправляется в лес, то берет так называемый походный топор, которым удобно обтесывать не очень крупные заготовки. Для обработки фигурных заготовок мастер применяет тесло – топор, лезвие которого обра зует с топорищем прямой угол (причем этот инструмент каждый резчик делает для себя сам).
Наросты на деревьях, неразвившиеся почки, свилеватость способствуют образованию красивой текстуры. Если такие пороки в деревообрабатывающей промышленности считают браком, то в изделиях резчика по дереву они определяют ее ценность. Например, в XVIII–XIX вв. капы продавали пудами, а платили за них большие деньги.
Древесина в зависимости от породы обладает специфическим запахом, который определяется содержанием в ней смол, дубильных веществ и т. п. Запах свежесрубленного дерева более интенсивный по сравнению с ароматом выдержанной древесины. Опытные мастера и специалисты по запаху могут установить породу дерева.
Влажность не менее важное качество древесины, поскольку от этой характеристики зависят ее качество и некоторые свойства.
В древесине присутствует связанная и свободная влага. Первая выглядит как тончайшие прослойки и находится в стенках клеток дерева; вторая заполняет полость клеток и межклеточные пространства. Влага неравномерно распределяется по стволу: у комля ее содержание максимально, в середине ствола этот показатель снижается, а ближе к вершине – вновь повышается. Влажность зависит как от породы дерева (свежесрубленные хвойные деревья имеют влажность ядра 35–70 %, а заболони – в 2–3 раза больше; у лиственных эта разница выражена в меньшей степени), так и от условий произрастания, времени года и даже суток.
Секреты между строк
Приходится ли резчику строгать древесину?
Процесс обработки древесины, при котором срезается тонкий слой, называется строганием. Резчику приходится строгать древесину, причем в зависимости от необходимого качества обработки он пользуется разным инструментом. Так, грубое строгание осуществляется двуручными стругами, плоские поверхности, например, доски, строгают рубанками. Для грубой обработки применяют шерхебель, а для более тонкой и тщательной – рубанки с одинарным или двойным лезвием.
Пористость является показателем количества содержащейся в древесине свободной жидкости: чем плотнее и тяжелее древесина, тем, естественно, насыщенность влагой меньше. Так, у древесины твердых пород она варьируется в пределах 80-120 %, а у мягких – от 200 до 250 %.
По уровню влажности древесина делится на:
1) абсолютно сухую;
2) комнатно-сухую (8-12 %);
3) воздушно-сухую (15–20 %);
4) сырую (50-100 %);
5) мокрую (выше 100 %).
Существуют различные способы для определения степени влажности древесины. Один из них осуществляется посредством специального прибора – электровлагомера, принцип действия которого основан на изменении электропроводности древесины в зависимости от ее влажности. Прибор работает просто: иглы погружаются в древесину, по ним проходит электрический ток, и на шкале фиксируется влажность материала.
Опытные резчики без использования прибора определяют влажность древесины на глаз:
• по массе (более влажные заготовки тяжелее, что можно определить, взвешивая их по очереди в руке);
• по наличию трещин, короблению;
• по цвету коры и ее величине;
• по окраске древесины (свежесрубленная и обработанная древесина будут различаться);
• по стружке (если стружка сминается, следовательно, древесина влажная, а если ломается, значит, она сухая);
• по характеру резания (влажная древесина режется легче, от инструмента остается влажный след).
Секреты между строк
Как обстрогать фигурную поверхность?
Заготовки бывают не только прямые, но и фигурные – всевозможные выпуклые и вогнутые плоскости. Чтобы обстрогать их, используют особые инструменты – горбатик выпуклый и горбатик вогнутый. Это названия одноножевых рубанков, у которых прямое лезвие и колодка с выпуклым и соответственно вогнутым циркульными закруглениями. Помимо указанных признаков они отличаются стрелой выгиба: (у первых она составляет 1/3 высоты колодки, у вторых – 1/4).
Способность древесины впитывать влагу из воздуха называется гигроскопичностью. Ее показатель в большей степени зависит от температуры (при ее повышении понижается) и влажности (при ее увеличении возрастает) окружающего воздуха и в меньшей – от породы.
Гигроскопичность влечет за собой деформацию, изменение размеров и нарушение прочности изделия. Единственным средством борьбы с влагопоглощением является обработка деревянных изделий водоотталкивающими средствами.
Порода, плотность древесины и направление волокон определяют такие ее свойства, как усушка и разбухание, которые максимально выражены в тангенциальном направлении. В радиальном направлении эти свойства меньше в 1,5–2 раза, а в продольном – десятки раз. Кроме того, замечена такая закономерность: плотная и тяжелая древесина усыхает в более короткие сроки и более значительно в отличие от легких и рыхлых пород.
Секреты между строк
Каким ножом пользуется резчик по дереву?
Прежде всего, удобным. Но это не единственное требование, предъявляемое к этому инструменту. Резчик использует ножи, разнообразные по форме и размеру, при этом все они должны иметь прочное лезвие и эргономичный черенок, быть правильно заточены, и обладать высокой стойкостью. Чаще всего мастер применяет острый нож, с выпуклой рукояткой и черенком, размер которого подходит ему по руке. Если приобрести такой нож не удается, резчик изготавливает его сам.
Разница в проявлении усушки и разбухания в зависимости от направления приводит к возникновению внутренних напряжений, влекущих за собой следующие виды коробления:
1) поперечное (определяется разной степенью усушки и разбухания в радиальном и тангенциальном направлениях);
2) продольное по пласти (связана с наличием таких пороков, как сучки, крень и пр.), по кромке (при разделке косослойной доски);
3) крыловатость.
Независимо от того, какой вид резьбы выполняется, древесина должна быть сухой, потому что в этом состоянии она отличается большей прочностью, долговечностью, менее подвержена короблению, трещинообразованию и загниванию, без труда склеивается, обрабатывается, поддается отделке. Отрицательным качеством древесины является то, что она сразу реагирует на колебания влажности: при повышенной влажности разбухает, а при пониженной – усыхает и коробится. Поэтому очень важно, чтобы материал имел определенную степень влажности, для чего древесину необходимо сушить. Существует несколько способов сушки древесины.
1. Наиболее доступной является естественная (атмосферная, воздушная) сушка. При этом важно соблюдать ряд условий: процесс должен проходить в тени под навесом (на чердаке) при достаточной циркуляции воздуха (на сквозняке). На солнце сушить древесину нельзя, поскольку пока внешняя поверхность нагревается, нижняя сохраняет свою влажность, в результате чего возникают внутренние напряжения, приводящие к растрескиванию.
Пиломатериал укладывают в штабеля на подставки, высота которых должна составлять не менее 50 см. Заготовки для резьбы размещают рядами на пласти или кромки, перемежая их сухими брусками таким образом, чтобы между заготовками образовывались вертикальные каналы, обеспечивающие циркуляцию воздушных масс.
Секреты между строк
Какие существуют разновидности стамески?
Стамески бывают широкими и узкими. Широкими и прямыми стамесками режут и зачищают как ровные, так и выпуклые поверхности, а узкие соответственно предназначены для обработки узких мест. Прямой стамеской, имеющей округлое лезвие, можно без особых усилий резать твердую древесину и устранять роговые сучки. Стамеской с желобовидным лезвием срезают выпуклую и глубокую стружку с прямых и выпуклых полей. Для тщательной обработки глубокого дна применяют узкую стамеску с отогнутым лезвием.
Во время естественной сушки на торцах образуются трещины, которые нужно обязательно спиливать. С учетом данного обстоятельства необходимо подбирать заготовки, размер которых больше размера готового изделия. Или можно поступить следующим образом: распилив материал, торцы нужно сразу же покрыть масляной краской или битумом, которые закроют поры древесины и предотвратят трещинообразование.
Заготовки, предназначенные для выполнения скульптур, предварительно окоряют (в противном случае дерево загнивает и поражается грибами), оставляя у торцов пояски шириной примерно 25 см. Чтобы процесс сушки шел интенсивнее и равномернее, в центре сердцевины проделывают сквозное отверстие, которое впоследствии забивают пробкой, смазанной клеем.
Крупные заготовки сушат в течение 2–3 лет, после чего влажность древесины достигает уровня 12–18 %.
2. Одним из древних способов сушки древесины, в частности наплывов и капов, является выпаривание. Суть его заключается в следующем. Заготовки, распиленные в соответствии с размером изделия, укладывают в большую емкость (ранее для этого использовали чугуны), всыпают опилки из аналогичной древесины, вливают воду и выдерживают в протопленной и остывающей печи при температуре 60–70 °C. В процессе выпаривания древесина теряет естественную жидкость и становится шоколадного цвета, а ее текстура становится более выраженной. При этом улучшаются механические свойства материала: древесина не коробится, и на ней не появляются трещины.
Секреты между строк
Что делать, если расщепилась рукоятка стамески?
С хорошим инструментом расставаться трудно, но и этого и не требуется! Рукоятку стамески можно заменить, для чего достаточно знать, какой она должна быть. Для нее подбирают древесину твердых пород, обычно используют березу. Черенок стамески имеет толщину примерно 3 см, а длину 12–15 см. Его отличительной особенностью является то, что с обеих сторон рукоятки срезаны сегменты. Нижняя ее часть сточена в виде усеченного конуса, на который надет стальной колпачок с отверстием для хвостовика. Верхняя часть должна быть гладкой, чтобы избегать вероятности травмирования при работе с инструментом.
3. Парафинирование. Заготовки из наростов погружают в растопленный парафин и держат при температуре 40 °C в течение нескольких часов, после чего просушивают. Древесина немного меняет тон, становится устойчивой к трещинообразованию и короблению.
4. Запаривание в льняном масле. Этот способ известен с давних времен, его применяли при обработке заготовок, предназначенных для вырезания посуды, поскольку после данной процедуры древесина становится влагостойкой. Ее заливают льняным маслом и кипятят на слабом огне.
5. Сушка кряжей для скульптуры. Заготовку обкладывают сухой соломой и оставляют в тени. Солома при этом впитывает влагу и высыхает, а затем процесс повторяют.
6. Постепенная досушка. Этот способ позволяет одновременно работать над заготовкой и просушивать ее. После каждого этапа заготовку заворачивают в газетную бумагу, кладут в полиэтиленовый пакет, завязывают и держат в теплом месте. Как только бумага становится влажной, ее меняют.
После того как древесина высушена, ее распиливают, предусматривая припуски, строгают пласти и кромки. Если получились доски необходимой ширины, то можно приступать к работе. Но возможна такая ситуация. Например, для домовой резьбы часто требуются широкие доски, но они в процессе сушки нередко растрескиваются или коробятся. Поэтому мастера используют не широкие доски, а склеивают узкие доски в щит, добиваясь нужной ширины. Делается это следующим образом.
Секреты между строк
Есть ли у резчика по дереву какие-либо специфические инструменты?
Для вырезания ложек резчики когда-то разработали особые ложечные резцы, которые до сих пор используются для объемного резания. Они настолько универсальны, что позволяют резать древесину независимо от направления волокон, т. е. и вдоль, и поперек.
Так же давно был изобретен т-образный двусторонний резец, которым можно работать обеими руками. Его, используют при изготовлении крупных изделий.
Подобрав строганные доски соответствующей длины и ширины с припусками 30-100 мм, обрабатывают фуганком пласть и кромку под углом 90°, причем кромки и пласти должны идеально подходить друг к другу, иначе в месте склеивания в дальнейшем могут образоваться трещины.
Ширина досок, предназначенных для склеивания в щит, колеблется от 50 до 100 мм. Важно обращать внимание на то, чтобы при этом текстура и цвет древесины совпадали («полосатость» недопустима). Затем приступают к склеиванию: заготовки помещают в струбцины или ваймы, после проверки торцы смазывают клеем и зажимают (рис. 2).
Рис. 2. Склеивание щитов кромками: а – зажим в струбцине с помощью винтов; б – зажим в ваймах клиньями
Чтобы получить щиты большого сечения, заготовки склеивают не кромками, а пластями, также используя струбцины (рис. 3).
Рис. 3. Склеивание досок пластями: 1 – заготовки; 2 – прижимные винты
Для склеивания применяют казеиновый, столярный и синтетические клеи. Щиты оставляют до полного высыхания, после чего строгают и обрабатывают фуганком, но не шлифуют, так как крошки абразива забивают поры древесины и при резьбе инструмент быстро затупляется.
Секреты между строк
Чем можно проделать отверстие?
Самым простым из известных инструментов является шило. Но если оно имеет трехгранное острие, то таким инструментом можно просверливать отверстия. Для глубокого сверления Д.М. Гусарчук изобрел трубчатое сверло, для использования которого глубина отверстия значения не имеет.
Что делать, если в заготовке имеются трещины или сучки? Сучки высверливают, а образовавшиеся отверстия забивают пробкой, следя затем, чтобы она совпадала с основной заготовкой по цвету и текстуре. Пробку сажают на клей, после высыхания которого заготовку строгают. Весь процесс наглядно представлен на рис. 4.
Рис. 4. Устранение сучков: а – заготовка с сучками; б – разметка материала; в – высверливание сучка; г, д – вкладывание пробки; е – обработка поверхности
Имеющиеся на заготовке трещины можно устранить следующим образом: вставить в них смазанные клеем клинья из подходящей по цвету и текстуре древесины.
Когда клей высохнет, поверхность строгают и зачищают рубанком с двойной железкой (рис. 5).
Рис. 5. Устранение трещин на заготовке: а – древесина с трещиной; б – вставление клиньев; в – обработка поверхности
Данный текст является ознакомительным фрагментом.