Gelegentlich erfordern unsere Arbeiten ein gebogenes Stück Holz. Wir können ein großes Stück Holz und eine Bandsäge verwenden, um dieses gebogene Stück zu schneiden (was oft verschwenderisch und schwierig ist) oder wir können das Holz in die gewünschte Form biegen. Das Biegen ist einfach, wenn man ein paar grundlegende Verfahren und technische Voraussetzungen gelernt hat. Wenn es richtig gemacht wird, sollte es weniger als 10 % Fehler beim Biegen geben (meistens Risse und Spaltungen).
Heiß und nass
Um Holz zu biegen, ohne zu brechen, ist es entscheidend, dass das Holz ziemlich elastisch ist. Wir können die Elastizität des Holzes erhöhen, indem wir es heiß (180 bis 212 Grad F) und nass (22 bis 25 Prozent Feuchtigkeitsgehalt) machen. Es ist wichtig, dass das Holz nicht auf einen niedrigen Feuchtigkeitsgehalt getrocknet und dann wieder mit Feuchtigkeit angereichert wird, wenn wir es biegen wollen; einmal getrocknet, wird das Holz spröde, und diese Sprödigkeit lässt sich nur schwer beseitigen.
Wenn das Holz einmal gebogen ist, wird es sich wieder aufrichten, wenn wir den Druck, der das Holz biegt, aufheben. Deshalb müssen wir das gebogene Holz trocknen und abkühlen, während es noch gebogen gehalten wird. Auf diese Weise bleibt es für immer in seiner gebogenen Form.
Um die gewünschten Bedingungen im Holz zu erreichen, ist es üblich, das Holz in einer mit Dampf gefüllten Kammer vorzuwärmen. Eine häufig zitierte Regel besagt, dass das Holz für jeden Zoll Dicke eine halbe bis eine Stunde in der Dampfkammer verbleibt. Meiner Erfahrung nach ist eine Stunde in den meisten Fällen etwas zu lang.
Kompression und Spannung
Selbst wenn das Holz nass, heiß und sehr biegsam ist, werden beim Biegen in einer Kurve die äußeren Radiusfasern gedehnt, das heißt, sie stehen unter Spannung. Die inneren Radiusfasern werden zusammengedrückt. Je stärker die Biegung ist, desto größer sind die auftretenden Kräfte. Wenn die Zug- oder Druckkräfte so stark werden, dass sie die Festigkeit des Holzes übersteigen, kommt es zu einem Bruch. Bei einem Zugversagen entsteht ein Spalt oder Riss, was wahrscheinlich bedeutet, dass das Stück ein Ausschuss ist. Bei einem Druckversagen handelt es sich in der Regel um eine Falte, die nicht wirklich hässlich aussieht.
Um zu verhindern, dass die Zugkräfte zu groß werden, ist es üblich, auf die Enden des zu biegenden Stücks zu drücken. Diese Druckkraft gleicht die Zugkräfte aus. Dadurch wird das gesamte zu biegende Teil zusammengedrückt, wodurch die fatalen Spannungsfehler vermieden werden. Bei leichten oder sanften Biegungen, bei denen der Radius der Biegung mindestens 20-mal größer ist als die Dicke des zu biegenden Stücks, kann der Druck an den Enden oft eliminiert werden, da das Holz stark genug ist, um der geringen Spannung in dieser sanften Biegung standzuhalten.
Biegevorrichtung
Eine Vielzahl von Vorrichtungen und Techniken wurde verwendet, um diese Druckkraft zu entwickeln, aber die gebräuchlichste ist ein Metallband am äußeren Radius, das an jedem Ende Metallblöcke hat. Dieses Band passt genau (und das ist die wichtigste Voraussetzung) auf das Holzstück, bevor es gebogen wird. Wenn das Holz gebogen wird, wird das Band am äußeren Radius automatisch immer fester und entwickelt eine ausreichende Kompression, um zu verhindern, dass das Holz am äußeren Radius unter Spannung gerät. Das ist in der Tat einfach, aber es funktioniert großartig.
Da das gesamte Stück durch das Metallband zusammengedrückt wird, ist es möglich, dass es zu einigen Druckfehlern kommt. Das warme und nasse Holz begrenzt jedoch das Risiko solcher Fehler, so dass sie nicht allzu häufig vorkommen.
Manchmal wird die Biegevorrichtung während des anschließenden Trocknens angelassen. In anderen Fällen wird eine zweite Vorrichtung auf das gebogene Holz gesetzt, um zu verhindern, dass das Stück wieder gerade wird, und dann wird die erste Biegevorrichtung entfernt.
Holzfaktoren
Wir können das Biegen unterstützen, indem wir auf mehrere Holzfaktoren achten. Erstens sollte die Maserung des Holzes parallel zu den Seiten des zu biegenden Stücks verlaufen und nicht in einem Winkel. Schon ein kleiner Faserwinkel von 20 Grad kann die Grundfestigkeit des Holzes halbieren. Früher wurde ein Stamm zuerst gespalten, bevor man das Biegeholz sägte. Der Spalt folgte dem Faserverlauf, und dann sägte der Säger parallel zum Spalt. Es ist schade, dass dieses Verfahren heute nur noch selten von kommerziellen Sägewerkern angewandt wird.
Da der Faserwinkel um einen Ast herum erheblich variiert, sollte man Äste und das sie umgebende Holz meiden.
Vermeiden Sie Stücke, die das Mark (die genaue Mitte des Baumes) aufweisen, da dieses Holz sehr schwach ist.
Nächstens sollten die Jahresringe des Holzes möglichst so ausgerichtet sein, dass sie vom inneren zum äußeren Radius verlaufen (viertelgesägt) und nicht so, dass die Ringe von Kante zu Kante verlaufen (oder flachgesägt).
Hölzer mit sehr hoher Dichte, einschließlich vieler importierter Hölzer, lassen sich nicht gut biegen.
Mieden Sie alle Hölzer, die weniger dicht sind als für die jeweilige Art üblich. Solches Holz mit geringer Dichte, das oft als „brash“ bezeichnet wird, kann versagen.
Vermeiden Sie verrottetes Holz, da es ebenfalls schwächer als normal ist.
Wie bereits erwähnt, vermeiden Sie feuchtes, ofengetrocknetes Holz. Verwenden Sie stattdessen luftgetrocknetes Holz mit einem Feuchtigkeitsgehalt von nicht weniger als 20 Prozent und vorzugsweise ein paar Prozent feuchter.
Vermeiden Sie den Versuch, Stücke mit einer großen Oberflächenrauheit zu biegen. Eine gehobelte Oberfläche ist stabiler als eine sägeraue Oberfläche.
Biegen Sie das Holz langsam und nehmen Sie sich für eine starke Biegung etwa eine Minute Zeit. Dadurch kann das Holz die Belastungen besser aufnehmen, ohne zu brechen.
Schließlich sollten Sie keine Biegerohlinge verwenden, die dicker sind als erforderlich, da sich dickeres Holz schwerer biegen lässt als dünneres.
Wählen Sie eine Holzart, die sich leicht biegen lässt. Zu den besseren Holzarten gehören Hackbeere, Weißeiche, Roteiche, Magnolie, Pekannuss/Hickory, schwarze Walnuss und Buche.
Trocknen
Nach dem Biegen wird das Holz getrocknet, normalerweise in einem warmen Raum (100 Grad F sind üblich, obwohl Temperaturen bis zu 140 Grad F verwendet werden) und nicht in einer Trockenkammer für Holz. Die Trocknung kann recht schnell erfolgen, aber wenn sie zu schnell ist, können Risse entstehen. Übertrocknen Sie das Holz nicht, da es sich dann schlecht bearbeiten lässt. Trocknen Sie nicht zu wenig, da sich das fertige Stück später bewegen könnte. Im Allgemeinen liegt das Trocknungsziel bei 7 Prozent MC.
Aufgrund der Schrumpfung ist es üblich, dass die Biegevorrichtungen aus Metall locker sind und leicht entfernt werden können.
Beim Biegen von Eichenholz und bei der Verwendung von Biegevorrichtungen aus Eisen ist es wahrscheinlich, dass sich Eisengerbstoffflecken entwickeln, die tief in das Holz eindringen können. Wechseln Sie zu eisenfreien Bändern und Klötzen; auch der Dämpfer muss möglicherweise eisenfrei sein.
