<B>Verfahren</B> zum <B>Biegen von Holz.</B> Bei der Herstellung gekrümmter Holzteile durch Sägen oder Fräsen entstehen sehr grosse Schnittverluste, und die auf diese Weise erzeugten Holzteile haben eine sehr geringe Festigkeit, da die Holzfasern vielfach angeschnitten werden. Für Teile von Radfel gen, Fassdauben, Sportgeräte, Karosserieteile usw. eignet sich ein Zuschnittverfahren über haupt nicht.
Man hat deshalb versucht., die Holzbiegetechnik anzuwenden. Hierbei erlebte man zunächst grosse Enttäuschungen; da dein Holz eine wichtige Werkstoffeigenschaft vie ler Metalle, die Fliessgrenze, fehlt und da.
sich Zugbrüche im Holz- schon bei sehr geringer Dehnung (zum Beispiel 0,6 /o.) einstellen, sind lufttrockene Hölzer ohne besondere Vorbe- handlung oder Vorkehrungen nicht oder nur in sehr beschränktem Masse biegbar.
Es ist. bekannt, da.ss Holz durch Dämpfen oder Kochen plastischer wird. .Seine Biege steifigkeit. sinkt und die Bruchdehnung er höht sich (zum Beispiel auf 1,6 /o). Es ist weiter bekannt, dass Laubhölzer besser als Nadelhölzer zum Biegen geeignet sind, und dass man den Ausschuss beim Biegen durch sorgfältige Auswahl verringern kann.
Aber selbst. möglichst geradefaseriges, völlig fehler freies Holz lässt sich nach den vorliegenden Erfahrungen, lediglich gedämpft oder ge kocht, ohne besondere Hilfsmittel nicht stär ker biegen als auf einen Krümmungsradius, der grösser oder gleich dem 30fachen Wert der Holzdicke ist.
Werden die Krümmungsradienkleiner als die 30fache Holzdicke, dann sind selbst bei einwandfreiem, sorgfältig gedämpftem Holz häufig Biegebrüche unvermeidlich. Einen Umschwung auf dem Gebiet .der Biegetechnik brachte das Verfahren von M.
Thonet, das die gefährliche Streckung der Fasern, auf der Zugseite durch ein Schutzblech, das sich beim Biegen kaum längt, verhindert. Die Leistungsfähigkeit des Thonet-Verfahrens äussert sich darin, dass der Krümmungsradius (wenn er grösser als 50 mm ist) gleich der Holzdicke werden kann und dass man un begrenzte Formgenauigkeit erzielt.
Bei der Herstellung von Fassdauben wurden Biege verfahren entwickelt, die Biegebrüchen auf der Zugseite durch einen. kräftigen Stauch- ,druck auf die Hirnseite der Dauben ent gegenwirken.
In jedem Fall aber erwies sich ein aus reichendes Dämpfen oder Kochen vor dem Biegen als völlig unentbehrlich. Je nach dem angewendeten Dampfdruck, der 1 bis 3 at be tragen kann, beläuft sich die Dämpf- oder Kochzeit auf 15 bis 25 Minuten. Bei der Herstellung von FassdIauben ergab sich überschlägig, dass je 25. mm Holzdicke minde stens 20 Minuten erforderlich sind.
Bei von Natur aus weniger g'ut biegbaren Hölzern kann sich diese Zeit bis auf 60 Minuten er höhen. Übermässig langes Dämpfen verbes sert. die Biegbarkeit aber nicht. Unter dem Gesiehtswinkel der Serien- und F9iessferti;- gung sind selbst die erwähnten kürzestmög- liehen Dämpf- oder Kochzeiten unerwünseht lange.
Davon abgesehen wird, dureh das Ko- ehen oder Dämpfen mehr oder minder Feuch tigkeit zugeführt.. Diese unvermeidliche Feuchtigkeitszufuhr ist um so höher, je ge ringer die ursprüngliche Holzfeuchtigkeit:, je niedriger die Wichte des gedämpften Holzes, je länger die Dämpf- oder Koclr:zeit und je niedriger -der Dampfdruck ist. Bei zu hoher Feuchtigkeitsaufnahme erweicht das Holz zu stark; es wirft dann an der Druckseite beim Biegen Falten und kann an scharfen Krüm mungen ausbeulen.
Ausserdem wird bei zu hoher Feuchtigkeitsaufnahme die Trocknung schwierig.
Selbst bei völlig einwandfreiem Dämpfen oder Kochen nehmen beispielsweise Fassdau- ben in den Aussenschiehten so viel Wasser auf, dass sich die mittlere Holzfenehtigkeit der Dauben (die vor dem Biegen etwa 18 % betragen soll) um mindestens 5 /o (also auf ?3 und mehr /o). erhöht.
Auf mechanischem Wege lassen sich durch das Biegen oder Pressen nur unbedeutend kleine Mengen die ser überschüssigen und für die Gebrauchs- bewährung schädlichen Feuchtigkeit wieder beseitigen. Man muss deshalb die gebogenen Teile einem besonderen Trocknungsvorgang unterwerfen.. Dazu müssen Kammern oder Kanäle mit- meist: künstlicher Belüftung vor handen sein.
In Fass-fabriken werden die fertigen, aber noch bodenlosen Fässrümpfe ausgefeuert5>. Sie werden dazu in einen Ab zugsraum gebracht und- trocknen unter der Wirkung eines in ihrem Innern angezündeten offenen Holzfeuers wieder.
Gemäss der Erfindung ist es nun gelungen, Holz für den Biegevorgang ohne jegliches Dämpfen oder Kochen hinreichend plastisch zu machen. Zu diesem Zweck werden die Holzteile in einem hochfrequenten Wechsel feld von vorzugsweise 106 bis 107 Hertz, also bei Wellenlängen zwischen 30 und 300 ni, so lange erwärmt, bis in ihrem Innern die Siedetemperatur des Wassers erreieht ist, und dann gegebenenfalls diese Temperatur aufrechterhalten. Das Holz kann bei dieser Behandlung die für seinen späteren Verwen- dungszweek bestgeeignete Holzfeuchtigkeit haben.
Man wird also beispielsweise Fass- dauben auf etwa 18 %, Holz für den Waggon- bau, zu landw,irtsehaftliehen Wagengeräten auf etwa 15 bis 16 0/0, Holz zu Radfelgen auf 13 bis 1,
5 6/o sowie Möbelteile auf 10 6/o durch Freiluft.troeknung oder künstliche Troeknung .entwässern und in diesem Zustand der Hoehfrequenzbehandlung aussetzen.
Das Erreichen des Siedepunktes im Holzinnern kann man entweder thermoelektriseh oder mittels eines Quarzthermometers messen oder ohne besondere Messung mit praktisch hin- reiehender Genauigkeit daraus erkennen, dass an den Hirnseiten der Holzteile (wo die Fasern angesehnitten sind) zunächst ein feuchter, dunkler Wasserfleek entsteht. und dann bald Dampfsehwaden austreten.
In diesem Zustand kann das Holz ohne beson dere Vorrichtungen wie Schutzbleehe auf der Druckseite oder Stanehanlagen usw. mit ge ringerem Kraftaufwand als sonst und prak tisch ohne Aussehuss gebogen werden.
Das Holz wird unter der Wirkung der Erwärmung von innen her viel gleichmässi ger, rascher und stärker plastisch als beim Dämpfen oder Kochen, bei dem sich zunächst nur die äussern Holzsehiehten erwärmen und eine gleichmässige Durchwärmung des Holz innern infolge der schlechten Wärmeleit fähigkeit des Holzes erschwert ist. Es hat sich herausgestellt, dass im Hoclrfrequenzfeld er wärmte und darin biegsam gemachte Hölzer auch dann ohne Brüche und Schäden gebo gen werden können, wenn sie nietet völlig fehlerfrei sind, beispielsweise kleine äste oder krummen Faserverlauf enthalten.
Erfah rungsgemäss war es bisher unmöglich, solche Stücke nach dem Dämpfen oder Kochen ohne Bruch zu biegen.
Die Elastifizierting als Vorstufe des Sie gens im hochfrequenten Wechselfeld kann nun derart erfolgen, dass vor die Biege- maseliine (zum Beispiel eine der üblichen me- ehanischen oder hydraulischen Biegemaschi nen oder Glockenpresse bei der Fassherstel- lung oder eine andere Biegemaschine) ein Plastifizierungsfeld gelegt wird, in dem die später zu biegenden Holzteile entweder eine gewisse Zeit ruhend dem Wechselfeld aus gesetzt sind oder aber durch das Feld mit.
einer Vorschubgeschwindigkeit wandern, die der ge -ünschten Wirkung angepasst ist. Bei einer andern Ausführungsform des Verfah rens kann das Biegeteil zwischen geeignet ge formte Elektroden in die Biegemaschine ge bracht und dort vor dem Biegen. erhitzt wer den. Schliesslich ist es möglich, dass mit dem Biegevorgang schon begonnen wird, wenn das hochfrequente Wechselfeld noch in -V#@'ir- kung ist.
Die auf diese Weise gebogenen Teile be dürfen keiner Nachtrocknung. Die Vortrock- nung kann unter Umständen mit der hoch frequenten Plastifizierung verbunden sein. Weiter ist es möglich, dass die Verformung von Lagenhälzern (Schichthölzern, Sperr hölzern, Sternhölzern) mit. ihrer Verleimung in einem Arbeitsgang verbunden wird. Die gebogenen Teile sollten bis zum Erkalten eingespannt bleiben, damit sie die erzwungene Form beibehalten. Hierzu können Reifen, Klammern, Bügel, Anker und sonstige Spann vorrichtungen dienen.
<B> Process </B> for <B> bending wood. </B> When manufacturing curved wooden parts by sawing or milling, very large cutting losses occur, and the wooden parts produced in this way have very little strength because the wood fibers often broached. For parts of wheel rims, barrel staves, sports equipment, body parts, etc., a cutting process is not at all suitable.
Attempts have therefore been made to use the wood bending technique. At first one experienced great disappointments; because your wood lacks an important material property of many metals, the flow limit, and there.
If tensile fractures occur in the wood even with very little elongation (for example 0.6 / o.), air-dry wood cannot be bent or can only be bent to a very limited extent without special pretreatment or precautions.
It is. known that wood becomes more plastic through steaming or boiling. .Its flexural rigidity. decreases and the elongation at break it increases (for example to 1.6 / o). It is also known that hardwoods are better suited to bending than softwoods and that careful selection can reduce bending rejects.
But even wood that is as straight-grained and completely flawless as possible cannot be bent more than to a radius of curvature that is greater than or equal to 30 times the thickness of the wood, simply steamed or cooked, without special aids.
If the radii of curvature are smaller than 30 times the thickness of the wood, bending fractures are often inevitable, even with perfect, carefully steamed wood. A change in the field of bending technology was brought about by M.
Thonet, which prevents the dangerous stretching of the fibers on the tension side by means of a protective sheet that hardly elongates when bent. The efficiency of the Thonet process is expressed in the fact that the radius of curvature (if it is greater than 50 mm) can be equal to the thickness of the wood and that unlimited dimensional accuracy can be achieved.
Bending processes were developed for the manufacture of barrel staves, and the bending fractures on the tension side by a. counteract strong compression, pressure on the brain side of the staves.
In any case, adequate steaming or boiling before bending turned out to be absolutely essential. Depending on the applied steam pressure, which can be 1 to 3 atm, the steaming or cooking time is 15 to 25 minutes. During the production of barrel staves, it was roughly shown that at least 20 minutes are required for every 25 mm wood thickness.
In the case of woods that are naturally less bendable, this time can be increased to 60 minutes. Excessively long steaming is improved. but not the flexibility. From the angle of view of series and flow production, even the shortest possible steaming or cooking times mentioned are undesirably long.
Apart from that, more or less moisture is supplied by boiling or steaming. This unavoidable supply of moisture is the higher, the lower the original wood moisture: the lower the density of the steamed wood, the longer the steaming or Koclr : time and the lower the vapor pressure is. If the moisture absorption is too high, the wood will soften too much; it then wrinkles on the pressure side when bending and can bulge at sharp bends.
In addition, drying becomes difficult if the moisture absorption is too high.
Even if the steaming or cooking is completely perfect, barrel staves, for example, absorb so much water in the exterior that the average wood moisture content of the staves (which should be around 18% before bending) increases by at least 5 / o (i.e.? 3 and more /O). elevated.
Only insignificantly small amounts of this excess moisture, which is harmful to the proven usefulness, can be removed mechanically by bending or pressing. The bent parts must therefore be subjected to a special drying process. For this, chambers or channels with - mostly: artificial ventilation - must be available.
In barrel factories, the finished, but still bottomless barrel hulls are fired5>. To do this, they are brought into a fume cupboard and dry again under the effect of an open wood fire lit inside.
According to the invention, it has now been possible to make wood sufficiently plastic for the bending process without any steaming or boiling. For this purpose, the wooden parts are heated in a high-frequency alternating field of preferably 106 to 107 Hertz, i.e. at wavelengths between 30 and 300 ni, until the boiling temperature of the water is reached inside, and then this temperature is maintained if necessary. With this treatment, the wood can have the wood moisture that is best suited for its later application.
So, for example, barrel staves are used to about 18%, wood for wagon construction, to agricultural, industrial wagon equipment to about 15 to 16 0/0, wood to wheel rims to 13 to 1,
5 6 / o as well as furniture parts to 10 6 / o by means of open-air drying or artificial drying and expose to high frequency treatment in this state.
The reaching of the boiling point inside the wood can either be measured thermoelectrically or with a quartz thermometer or, without any special measurement, it can be recognized with practically sufficient accuracy that a moist, dark patch of water initially arises on the brains of the wooden parts (where the fibers are attached). and then soon emerge steamy legs.
In this state, the wood can be bent with less effort than usual and with practically no appearance without any special devices such as protective sheets on the pressure side or stand systems, etc.
The wood becomes much more even, faster and more plastic than when steaming or boiling, which initially only heats the outer wood fibers and even warming the wood inside is more difficult due to the poor thermal conductivity of the wood . It has been found that wood heated in the high frequency field and made flexible in it can be bent without breaks or damage even if it is completely free of defects when it is riveted, for example if it contains small knots or crooked fibers.
Experience has shown that it has previously been impossible to bend such pieces without breaking after steaming or cooking.
Elastification as a preliminary stage of the sealing in the high-frequency alternating field can now be carried out in such a way that a plasticization field is placed in front of the bending maseline (for example one of the usual mechanical or hydraulic bending machines or bell press in drum manufacture or another bending machine) , in which the wooden parts to be bent later are either exposed to the alternating field for a certain period of time or through the field.
move at a feed rate that is adapted to the desired effect. In another embodiment of the method, the bent part can be placed between suitably shaped electrodes in the bending machine and there before bending. who are heated. Finally, it is possible that the bending process can already begin when the high-frequency alternating field is still in -V # @ '.
The parts bent in this way do not require any additional drying. The pre-drying can be combined with the high-frequency plasticization. It is also possible that the deformation of ply wood (plywood, plywood, star wood) with. their gluing is connected in one operation. The bent parts should remain clamped until they cool so that they maintain the forced shape. For this purpose, tires, brackets, brackets, anchors and other clamping devices can be used.