Формовка гибкой фанеры

Под формовкой подразумевается процедура придания фанерной заготовке формы, соответствующей форме конечного изделия.

Этой процедуре предшествует процесс раскроя фанерных заготовок, носящий тривиальный характер и выполняемый любым, предназначенным для этой цели, инструментом - ручным или промышленным. Следует учесть только, что любое изделие из гибкой фанеры изготавливается, как минимум, из двух слоев фанеры, соответственно необходимо предварительно подготовить, по меньшей мере, две заготовки. Размеры заготовок определяются с учетом технологических припусков, величина которых рекомендуется не менее +5 сантиметров (по 2,5 см «на сторону») как по длине, так и по ширине относительно «чистых» размеров изделия.

Непосредственно процедура формовки может быть выполнена как с помощью ручных (струбцины), так и промышленных (пресса, в частности мембранно-ваккумные).

Основной особенностью этого процесса является то, что большее значение, нежели профессионализм используемого прессового оборудования, играет качество и профессионализм изготовления формообразующей оснастки. Дополнительные высокие требования к граммотной реализации этой задачи предъявляют некоторые особенности гибкой фанеры как материала, а именно:

• гибкая фанера - один из немногих (а среди материалов из древесины- единственный) материалов, позволяющих из единой заготовки получить не просто дугообразные, а, так называемые, замкнутые и интегральные кривые, то есть изделия в форме буквы “o” и “s”. эти «сверхвозможности», однако, требуют соответствующего инженерного подхода для своей реализации.
• гибкая фанера (как и любая другая) - изделие из природного продукта- древесины, точнее, лущенного шпона. как и любой продукт естественного происхождения, структура шпона (и, как следствие, фанеры) не может быть абсолютно стабильной а всегда имеет некоторую тенденцию к диагональной деформации. Поэтому «свободная» форма изгиба каждого листа фанеры сугубо индивидуальна. Разумеется, формообразующая оснастка, как «прокрустово ложе», имеет целью заключить фрагменты заготовок в рамки стандартного шаблона, однако допустимые пределы такой деформации строго ограничены, так как устойчивость к деформации поперек волокон у древесины любой породы в сотни и тысячи раз превышает аналогичный показатель вдоль волокон. Высокие нормы контроля качества продукции, принятые в компании «PENROD» позволяют свести к минимуму этот естественный недостаток, однако избежать его полностью физически невозможно. В результате, во избежание чрезмерных внутренних напряжений и разрушения заготовок, рекомендуется изготавливать оснастку с учетом возможности «люфта», то есть сдвига их (заготовок) относительно друг друга как в продольном, так и в поперечном направлении. На практике этот сдвиг приобретает «диагональный» характер, при котором заготовки занимают стабильную с точки зрения минимизации внутренних напряжений ориентацию дуг относительно друга. Именно с учетом этой особенности технологии рекомендовано выбирать «черновой» размер заготовок с технологическим припуском. Чем сложнее форма будущего изделия, тем больше должна быть величина припуска. После окончательного формирования готового изделия (то есть по завершению процедуры склейки) припуск, образующий технологические «свесы», обрезается. Несколько рекомендаций оносителено того, каким образом изготавливается формообразующая оснастка. В основе этого вспомогательного изделия, в общем случае, лежит общеизвестный принцип комбинации двух элементов: матрицы и пуассона. Данные термины обычно применяются в технологии прессования и матрицей именуется неподвижная часть оснастки (шаблон), в то время, когда её подвижная её часть (штамп) называется пуассоном. С учетом особенностей процесса формовки изделий из гибкой фанеры эти понятия для формообразующей оснастки достаточно условны, но, тем не менее, целесообразно придерживаться их для соблюдения «профессионализма» терминологии.

Итак, матрица - это одна из частей («половинок») оснастки. В общем случае она может соответствовать по форме любой (выпуклой или вогнутой) стороне формируемого изделия. в случае сложной формы предстоящего изделия матрица, как и пуассон, делается разъёмной и фрагментарной и в этом случае терминологическая грань в понятиях «матрица-пуассон» теряет смысл.

Принято считать, что именно матричная часть оснастки (в отличие от пуассона) может быть как съёмной, так и несъёмной.

Несъёмная матрица - это набор формообразующих ребер жесткости (каркас) будущего изделия, который «обтягивается» слоями гибкой фанеры. Ребра жесткости могут носить как чисто конструктивный характер (наподобие нервьюр в авиации или корабельных шпангоутов), и в готовом изделии навсегда оставаться в зоне невидимости, так и быть вполне утилитарными частями готового изделия. Примером последнего может быть конструкция стойки-ресепшн, в которой контур задней кромки несъёмных внутренних полок задаёт контур фасада готового изделия. Технологически изготовление изделий с несъёмным каркасом во многих отношениях проще других технологий, однако, как правило, таким способом изготавливаются только «штучные» изделия ручным методом. При этом методе первый лист фанеры обтягивается по каркасу с фиксацией к нему скобами, саморезами и т.д. после нанесения клеевого слоя на него накладывается второй лист (слой) и фиксируется теми же методами, причем после высыхания клея крепежные элементы могут быть удалены. далее, при необходимости, Таким же образом наносятся следующие слои. Достоинством такого метода, несомненно, является возможность получения конструкций практически неограниченных размеров. Важно лишь соблюдать принцип того, что каждый следующий слой должен перекрывать стыки предыдущего.

Разумеется, вышеописанный метод точечной фиксации слоев не для гарантии их абсолютно плотного прилегания друг к другу, однако в конструкциях, выполняемых таким методом, Наличие небольших внутренних воздушных пазух, как правило, не критично. Гораздо важнее добиться идеальной геометрии внешней плоскости, что достигается многослойностью конструктива, так как каждый следующий слой нивелирует неровности. На практике трехслойная конструкция из фанеры толщиной 4 мм дает практически идеальные результаты.

Существенным недостатком подобного метода является, как указывалось выше, индивидуальность конечных изделий и ограниченная применимость механизации процесса в особенности на конечном этапе - отделке готового изделия. Однако, соблюдение некоторых рекомендаций, которые будут рассмотрены ниже, дает возможность значительно упростить этот процесс.

С другой стороны, во многих случаях альтернативы этому методу нет. Только так, например, могут быть изготовлены «по месту» масштабные конструкции, в том числе и строительные (арки, кессоны и т. д.). так же, из некоторых типов фанеры (керуинга, фавейры), которые являются не только гибкими, но и влагостойкими («морскими») фанерами могут быть изготовлены корпуса плавсредств, кузовные детали автоприцепов, кровельные элементы типа «купол» и «пагода» и т.д.

Съёмная матрица в сочетании с соответствующей ответной частью пуассоном применяется как оснастка при изготовлении мелко и крупно серийных партий идентичных по конфигурации изделий. разумеется, данная методика может применяться и для изготовления уникальных (единичных) изделий, если экономический эффект или необходимость специальных видов отделки оправдывает трудозатраты на изготовление съёмной оснастки.

Съёмная матрица и пуассон представляют собой два элемента, конфигурация рабочих плоскостей которых взаимообратна и повторяет форму выпуклой и вогнутой части предстоящего изделия. нерабочие (противоположные рабочим плоскостям) стороны матрицы и пуассона делаются, как правило, плоскими и взаимопараллельными.

С целью предохранения поверхности заготовки, а так же учётом того факта, что на практике выдержать точное соответствие двух криволинейных плоскостей крайне затруднительно, что неизбежно ведет к браку изделия, поверхности обеих рабочих плоскостей рекомендуется обклеить плотным демпфирующим материалом, например пористой резиной или войлоком толщиной не менее 10 мм. Кроме того, на одну из поверхностей, а именно на «подвижную» часть шаблона-пуассон, рекомендуется нанести «скользкое» покрытие в виде пленкой из лавсана, полипропилена, тефлона и т.д. Эту пленку разумно не крепить к рабочей плоскости шаблона, а просто прокладывать между заготовкой и пуассоном в процессе склейки. Назначение этой прокладки следующее: как отмечалось, естественная геометрия изгиба каждого фрагмента фанеры индивидуальна, в результате чего при изгибании двух слоев заготовки по одинаковому шаблону каждый из них приобретает индивидуальный вектор как линейного, так и диагонального смещения. Излишняя «жесткость» ограничений смещения заготовок может привести к их разрушению или образованию внутренних напряжений, которые могут разрушить готовое изделие. Поэтому скользкая прослойка совместно со слоем жидкого клея призваны обеспечить взаимное скольжение плоскостей с тем, чтобы они «притерлись» друг к другу будучи изогнутыми по максимально «естественным» векторам деформации.

В остальном процедура формовки тривиальна: на неподвижную часть оснастки (матрицу) накладывается первый лист («слой») заготовки изделия с нанесенным клеевым слоем, следом второй и т.д.

Листы, последним лист скользящей прокладки, далее ответная часть оснастки- пуассон, и весь «сендвич» сжимается струбцинами или прессом.

Остается добавить, что при использовании клеевых составов, отверждаемых при высоких температурах, выбор материалов для изготовления деталей оснастки необходимо делать с учётом их соответствующей термостойкости.