ОБРАБОТКА ДЕРЕВА.

 

Деревянные части приборов очень часто расклеиваются и расходятся; надо уметь их починить. Кроме того, из дерева часто приходится устраивать штативы, подставки и даже самодельные приборы тому, кто желает вести экспериментальную часть своего преподавания немножко самостоятельно. Поэтому нелишне будет сообщить здесь главные свойства дерева, обусловливающие конструкцию деревянных вещей.

Дерево имеет определённое строение: если рассматривать поперечный разрез ствола наших сортов дерева, легко заметить концентрические, почти кругообразные слои, соответствующие годовому приросту. Свежее, только что срубленное дерево наполнено соком; по мере его высыхания стенки клеточек древесины спадаются, и самая древесина уменьшается в объёме: «ссыхается», или «усыхает». Это уменьшение размеров идёт не одинаково по различным направлениям. Вдоль длины ствола, «вдоль волокон дерева», как говорят, ссыхание очень мало, едва заметно. Вдоль радиусов ствола оно значительно больше, а вдоль касательной к годовым слоям, т. е. по направлению, перпендикулярному к радиусу, оно ещё больше. Поэтому при быстром высыхании ствол трескается по направлению радиусов: получаются продольные трещины, редко прямые, а обыкновенно имеющие вид очень крутой спирали. Но при очень постепенном высыхании пористая древесина поддаётся действию появляющихся сжатий, и ствол можно высушить без трещин.

Это свойство обусловливает приёмы обработки дерева. Его распиливают сырым, потому что доски легче и скорее просыхают, не давая трещин. Зато доска, выпиленная прямо из сырого дерева, «коробится» при высыхании, становится вогнутой со своей наружной стороны; только диаметральная доска, (71) заключающая сердцевину, может остаться прямой. Это всё объясняется геометрически, вследствие разности коэффициента усыхания по трём взаимно перпендикулярным направлениям. При сильных изменениях влажности размеры дерева меняются: летом оно разбухает, а зимой, в хорошо отопляемых комнатах, опять усыхает. Поэтому нельзя прочно соединять большие поверхности дерева, у которых волокна взаимно перпендикулярны: такое соединение с течением времени будет расходиться, а если было склеено, то расклеится. Только на небольших длинах (сантиметра 2 или 3) уже высушенное дерево допускает такое соединение: наибольшая линейная разность размеров, получающаяся в таком случае, так невелика, что предел упругости дерева и клея ещё не бывает перейдён. Но стоит дереву достаточно отсыреть или высохнуть, и все такие соединения расходятся. Проверить это можно на каждом старом ящике: его стенки «связаны» по углам шинами, а волокна идут везде одинаково, поэтому стенки эти сами не расходятся. Но дно и крышка обыкновенно усыхают и отстают или лопаются, потому что их волокна идут параллельно волокнам двух стенок и перпендикулярно к волокнам двух других.

Дерево, сверх того, подлежит «упругому последействию»: изменения его размеров происходят медленно и продолжаются годами. На старой мебели тщательной работы можно замечать, как шипы или заделки вследствие медленного усыхания выступили из-под поверхности фанерки, которая, без сомнения, была вначале вполне ровной. Точно так же дерево выгибается постепенно под непрерывным действием нагрузки, что можно заметить часто на полках с книгами.

Свойства столярного клея тоже надо знать, чтобы с успехом им пользоваться. Вещество это обладает свойством растворяться в горячей воде, а при остывании образовать «студень», постепенно засыхающий в очень крепкую массу, уменьшаясь при этом в объёме по крайней мере раза в два или три. Чем лучше сорт столярного клея, тем больше он разбухает в воде; дурные сорта и в холодной воде растворяются, не разбухая, как сорт, называемый «малярным». Это свойство обусловливает удобство работы: если две плоские поверхности дерева намазать хорошим, горячим, столярным клеем, наложить одну на другую, пока клей ещё не застыл, сжать и подержать под давлением, пока клей не застуденится, то по мере усыхания студня склеенные поверхности будут сближаться как под влиянием сцепления клея, так и под действием атмосферного давления, потому что от уменьшения объёма клея между склеенными поверхностями там начинает образовываться пустота. Но если деревянный шип свободно входит в приготовленное для него углубление и его вклеить, (72) заполнив горячим клеем всю пустоту, результат получается иной: сначала клей застуденится и заполнит всю пустоту, но по мере его высыхания станут образовываться пустоты, потому что стенки пространства, наполненного студнем, не могут сближаться так, как две доски, склеенные своими плоскостями. Это можно наблюдать, когда у старой мебели выскочит вклеенный шип: клей всегда оказывается пористым. Только при очень плотной пригонке, когда слой клея везде очень тонок, этого явления не будет; поэтому-то мебель хорошей работы прочна.

Зная эти свойства дерева и клея, можно целесообразно приступать к починкам расклеившихся деревянных частей. Во-первых, составив развалившиеся части, мы обыкновенно замечаем, что они больше не приходятся плотно, как было раньше. Тогда надо соскоблить клей (потому что на тех местах, где старого клея много, новый никогда крепко не держит) и вновь прижать части плотно, подрезав или подскоблив, где нужно, а в других местах вставив клинышки. Клей надо приобрести лучшего сорта и, разбив его на куски, размочить сначала в воде, а затем, слив избыток, разварить в клеянке с двойным дном, в так называемой «водяной бане». На голом огне клей пригорит и потеряет часть своей крепости. Это размачивание требует часа два или три, особенно если клей был разварен и, застыв в клеянке, высох на месте. Если прямо налить и варить, клей вынется сплошным комком и очень долго не будет распускаться, тогда придётся его тщательно и долго размешивать. Густота горячего клея должна быть, «как сироп»: с кисти или лучинки, которой его мешают, он должен стекать не отдельными каплями, а связной струйкой.

Очевидно, такая долгая процедура приготовления клея учителю не понравится. Можно заготовить порошок клея, растолочь его в ступке в пересушённом виде или, дав ему нарочно отсыреть в меру, растереть рашпилем или на тёрке. Так как обыкновенно требуется за раз очень немного клея, то можно в маленькой клеянке распустить сколько нужно, и остаток сейчас же выбросить, чтобы клеянка оставалась готовой к употреблению. Ещё проще брать вместо растолченного столярного клея листочки желатина: он распускается скоро, а требуется в таком малом количестве, что более высокая цена расчёта не составляет. Держит желатин не хуже обыкновенного столярного клея.

Когда всё приготовлено, надо сообразить, можно ли будет положиться на возобновлённую склейку: за правило надо принимать, что нельзя, и постараться закрепить ещё винтами или гвоздиками. Иногда части приходятся достаточно плотно, если обвернуть шип тряпочкой или нитками с корячим клеем и заколотить. Если винт по форме предмета завинтить неудобно, то в (73) таком случае можно оставить и так; но соединения, которые без клея одним трением не держатся, необходимо при переклеивании всегда закреплять и винтами.

Чтобы клей хорошо пристал к дереву, он должен быть горяч, а поверхность дерева чиста: лучше и её подогреть до намазывания. Если дерево очень плотное (дуб, орех и т. п.), клей надо брать немного жиже, а для мягкого, пористого дерева – погуще. Напротив того, при склеивании папки надо брать густой и не слишком горячий клей, иначе он весь впитается в пористую массу папки и держать не будет. Разные продажные сорта готового к употреблению растворённого клея можно употреблять «грешным делом» и для склеивания дерева, когда надо торопиться; но прочность получаемой склейки – значительно меньше, чем при употреблении столярного клея. То обстоятельство, что клеи эти не способны быстро студениться, мешает им сразу «схватывать» склеиваемые предметы и затрудняет работу. На скорую руку, когда большой прочности не требуется, можно склеивать дерево и «менделеевской замазкой» и другими сургучами, о которых будет речь дальше.

Для поправок деревянных частей приборов, кроме клеянки и отвёрток, надо ещё завести инструменты для сверления дырок для винтов. Чтобы винт хорошо держал, нужно для него аккуратно просверлить дырку, не короче его длины и немного тоньше его внешнего диаметра, но толще, чем сплошная часть, остающаяся в глубине нарезок. Если головка – обыкновенная, коническая, для неё надо приготовить углубление: «зенковать дырку», как говорят столяры. Всё это необходимо сделать, если дерево – твёрдое: дуб, орех, красное дерево, даже берёза; иначе винт сломается при завинчивании или войдёт слишком слабо. В мягкое дерево (ель, сосну, осину) винты входят легко; достаточно дырку наметить неглубоко.

Самый простой инструмент для этого – столярное шило (рис. 5). Для винтов побольше это – стальное, четырёхгранное пирамидальное острие (изображённое на рис. 5 справа), вставленное в рукоятку и снабжённое «гайкой», - утолщением у своего основания, не позволяющим ему дальше входить в рукоятку, когда по ней колотят молотком. Для неглубоких дыр шило вдавливают в дерево рукой, при постоянном вращении; для более глубоких дыр это становится трудным: тогда можно слегка ударять молотком по рукоятке шила и поворачивать его после каждого удара. Шило надо выбирать длинное и остроугольное; попадаются часто очень толстые и тупоугольные, пригодные только для грубой работы. Для маленьких дырочек шилья делают круглого сечения и заостряют двумя фацетками, как отвёртку (см. рис. 5, слева). При постоянном вращении они легко входят в дерево и (74) могут его не расколоть. Общеизвестные «буравчики» очень легко раскалывают тонкие куски дерева, и поэтому при поправках их надо употреблять очень осмотрительно.

Для маленьких винтиков лучше просверливать дырки «дрелью» (рис. 6), какие продаются для выпильной работы. Те, которые приспособлены для спиральных «американских свёрл», работают скорее и лучше, разумеется, если набор свёрл к ним налицо и не растерян. Зенковать дырки можно американским сверлом побольше, с диаметром, равным головке; для больших винтов имеются особые свёрла: «зенкеля» (рис. 7). Обыкновенно они – с конической головкой, снабжённой острыми нарезками, и вставляются в «коловорот». Такой коловорот с набором «центровых и ложечных перок» - инструмент, в физическом кабинете не лишний. Центровые перки (рис. 8) служат для дырок побольше, от ¼ дюйма поперёк волокон, но плохо действуют вдоль волокон, «с торца». Вдоль волокон лучше действуют «ложечные перки» (рис. 9), употребляемые также поперёк волокон для маленьких дырок; прямые ложечные годятся только поперёк волокон. При завинчивании винтов, особенно маленьких и латунных, полезно смазывать их жиром, вазелином, или просто мазнуть о стеариновую свечку: иначе они входят трудно и часто ломаются, прежде чем их довинтят до конца. В твёрдом дереве часто необходимо бывает расширить верхнюю часть дырки для сплошной части винта, иначе он сломается при ввинчивании, или вся дырка будет слишком широка. Вдоль волокон винты держат слабо, особенно в мягком дереве, поэтому их надо в этом случае выбирать подлиннее.

Если винт в дереве, прикрепляющий петлю или что-либо другое, вырвется, то приходится заколотить дырку деревянным заострённым штифтиком с клеем и вновь завинтить тот же винт. Когда можно, лучше заменить винт другим, подлиннее и потолще.

Для поправок деревянных частей нужно иметь запас винтов разной величины – как железных, так и латунных. В продаже (75) они бывают двух видов: с коническими головками (рис. 10), углубляющимися при завинчивании «заподлицо» с привинчиваемым предметом (рис. 10), и с полушаровыми головками, снизу плоскими, выдающимися над поверхностью после завинчивания (рис. 10). Длина определяется в дюймах, от 1/4 до 5 дм; можно всегда найти их в продаже, причём на всякую длину бывают тонкие, средние и толстые. Для свинчивания сломанных деревянных частей обыкновенно надо брать винты тонкие.

В физическом кабинете, сверх перечисленных инструментов для дерева, часто пригодятся небольшая ручная пила, несколько стамесок разной ширины и столярный топорик, потому что материал часто надо будет добывать из полена дров и от старых укладочных ящиков . Но необходим брусок для точения этих инструментов, потому что тупыми из дерева ничего порядочного сделать нельзя. Чтобы инструмент хорошо резал мягкое дерево, режущий угол его должен быть от 30 до 40 гр., и лезвие гладкое. Поэтому надо иметь один брусок грубый, какой употребляют плотники, из песчаника, смачиваемого при употреблении водой, а другой – нежный оселок. Лучший сорт – серый «турецкий» (смирнский); ещё лучше американские, белые, погрубее – «Wachita» и нежный – «Arkansas». Оба употребляются с маслом, лучше вазелиновым, так как оно не засыхает.

На грубом, быстро работающем бруске надо держать инструмент под надлежащим углом (рис. 11) и, нажимая обеими руками, водить вкруг, пока не сошлифуется плоская фацетка до самого лезвия. При этом надо привыкнуть не изменять угла наклона, а то выйдет округлая поверхность и режущий угол окажется слишком тупым. Когда стирание дойдёт до лезвия, на нём (76) образуется загнутый, шершавый край, так называемая «заусеница», или «грат» (с немецкого). Если начать резать, этот край загнётся плотно, а частью отломается, и лезвие будет всё-таки тупо. Поэтому инструмент надо в том же положении перенести на оселок, продолжать точить таким же приёмом и, когда заусеница подточится, вдавить лезвие в мягкое дерево. Загнутый край останется в дереве, а лезвие можно ещё улучшить, поточив его мало с другой стороны и кладя при этом фаску совершенно плашмя на оселок. Когда инструмент мягок, снять заусеницу очень трудно; слишком крепко закалённое лезвие крошится и тоже не режет хорошо.

В начале века появились искусственные оселки из «карборунда» - соединения кремния с углеродом, получаемого теплотой вольтовой дуги. Это вещество твёрдостью своей едва уступает алмазу, и поэтому очень легко стачивает закалённую сталь. Карборундовые оселки бывают всех степеней: грубые стачивают скорее ручного жернова из песчаника, а нежные дают лезвие гладкое, скорее арканзасского оселка. К этому сорту принадлежат и жёлтые оселки под названием «Индиана», искусственно приготовляемые из минерала корунда.

О выборе инструментов для физического кабинета будет речь в заключительной главе. (77)