home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ ftp.pasteur.org/FAQ/ / ftp-pasteur-org-FAQ.zip / FAQ / woodworking / wood-bend < prev   
Text File  |  1998-01-06  |  14KB  |  302 lines

  1. Newsgroups: rec.woodworking,news.answers,rec.answers
  2. Path: senator-bedfellow.mit.edu!bloom-beacon.mit.edu!news.starnet.net!newspump.wustl.edu!biko.cc.rochester.edu!rochester!roche
  3. From: roche@cs.rochester.edu (James Roche)
  4. Subject: rec.woodworking Steambending wood Frequently asked Questions
  5. Message-ID: <woodworking/wood-bend_884029454@cs.rochester.edu>
  6. Frequency: monthly
  7. Followup-To: poster
  8. Sender: roche@cs.rochester.edu (James Roche)
  9. Supersedes: <woodworking/wood-bend_878067132@cs.rochester.edu>
  10. Reply-To: gregg@clark.harvard.edu
  11. Organization: University of Rochester Computer Science Dept
  12. Date: Mon, 5 Jan 1998 19:44:32 GMT
  13. Approved: news-answers-request@MIT.Edu
  14. Expires: 18 Feb 1998 19:44:14 GMT
  15. Lines: 284
  16. Xref: senator-bedfellow.mit.edu rec.woodworking:235770 news.answers:120174 rec.answers:36692
  17.  
  18. Archive-name: woodworking/wood-bend
  19. Last-modified: 2/28/96
  20.  
  21. Copyright (c) 1997 by James J. Roche. All rights reserved.
  22.  
  23. This FAQ on bending wood is provided courtesy of Gregg Germain. Any
  24. comments would be welcome. Comments should be directed to 
  25. gregg@clark.harvard.edu.
  26.  
  27.  I've been in the business of steambending wood for about 10 years now.
  28. I've built a variety of steamboxes and tried a number of boiler
  29. systems. What you see written here is a combintation of reading and
  30. actual experience. Mostly experience.
  31.  
  32.  All of my steam bending has been with either Oak or Mahogany. I've
  33. never tried any other wood as I do this work in my
  34. boatbuilding/restoration. So I cannot comment authoritatively on
  35. bending other woods like cedar, pine, poplar etc.
  36.  
  37.  And if I haven't actually DONE it, I will not comment on it. I will
  38. not state anything here that I have ONLY read out of a book and not
  39. tried.
  40.  
  41.  With that in mind, let's fire up the boiler....
  42.  
  43.  To start with there are several rules of thumb which work quite well.
  44.  
  45.  What you are doing when you are steaming wood for bending, is
  46. softening the hemicelluloses. The celluloses are polymers that
  47. behave the same as thermoplastic resins. [My thanks to John McKenzie
  48. for the last two sentences].
  49.  
  50. And you need BOTH heat and steam for this. I realize that some people in
  51. Asia "fire" bend their wood but invariably, that wood is quite wet -
  52. typically quite green. The Norse boatbuilders used to get their planks out for
  53. shipbuilding and sink them into a salt water bog to keep them limber until the
  54. time came to use them. 
  55.  
  56.      However, we are not always so lucky as to get green
  57. wood for our bending and you can have great success with kiln dried wood.
  58. It's useful if you have the ability to soak your wood for a few days
  59. so that the moisture content rises - those Vikings knew what they were
  60. doing.
  61.  
  62.     You need heat and you need moisture.
  63.  
  64.  The primary rule is the one for steam time:
  65.  
  66.     One hour of steaming per inch thickness of wood.
  67.  
  68.  I have found that you can OVERSTEAM as well as understeam. If you
  69. steam an inch of wood for an hour, try to bend it, and it cracks,
  70. DO NOT assume that you haven't steamed it enough. There are several
  71. factors involved which could explain the result - but we'll get to
  72. those later.
  73.  
  74.  It is smart, however, to have a piece of stock in the steam box that
  75. is the same thickness as the piece you wish to bend, and that is
  76. expendable. PREFERABLY a piece taken from the stock itself. Steam that
  77. with the target piece, and after the requisite steaming time, take the
  78. test piece out and try to bend that to the mold. If it snaps, then
  79. give your piece MAYBE 10 minutes more. But no more.
  80.  
  81. The wood:
  82.  
  83.  Generally it is best if you can get green wood. I know that this
  84. makes the cabinetmakers among us shudder. But the plain fact is that
  85. green wood bends easier than dried wood. I can take a 6 foot
  86. long, one inch thick piece of white oak; clamp one end to the bench
  87. and hand bend the piece to the curvature I need - green wood is THAT
  88. limber.  However it won't stay bent, of course, so I steam it anyways.
  89. In boatbuilding, rot is the main evil. 
  90.  
  91.  For those of us that have to worry about rot, the act of steaming
  92. green wood removes the tendency
  93. of green wood to rot. So no worries there - boat ribs are typically
  94. made from steam bent oak and will not rot in a well cared for boat.
  95.  
  96.  But i've done a lot of steaming of kiln dried oak and it works fine
  97. too.
  98.  
  99.   One thing you want to try to avoid in your selection of wood for
  100. bending is grain runout.  This will promote cracking when you bend.
  101.  
  102.  Steamboxes:
  103.  
  104.  It is not necessary - and is in fact detrimental to the bending
  105. process - to have a steambox that is absolutely airtight. You WANT
  106. steam to be emanating from the box. If you don't get a flow through of
  107. steam you will not be able to bend the wood - it will crack as if you
  108. steamed it for only 5 minutes.
  109.  
  110.     I know - I've created a lot of kindling in this manner. 
  111.  
  112.  Steamboxes can come in many shapes and sizes. You want one big enough
  113. so that you can suspend the wood off the surface, and get a good flow
  114. of steam around most of the wood surface. A box made of 2 x 8 pine
  115. boards will work. One suspension method is to drill a hole through the
  116. sides and run a hardwood dowel through. The dowel holds your wood up
  117. and minimizes the amount of wood touching a surface. You don't want
  118. the box to be SO big, however, such that the amount of steam your rig
  119. generates is too small to fill up the box. You want a wet, steamy box
  120. BILLOWING steam. So the box has to be sized to the boiler (or the
  121. boiler sized to the box ;^) ).
  122.  
  123.  I have 2 boxes:
  124.  
  125.  For small stuff like 1 1/2 x 5/8 by 6 foot long oak for ribs, I use a
  126. 2 inch diameter piece of PVC. I have it resting on a 2x4 so that it
  127. won't deform under the heat. I've also nailed sides to the 2x4 so that the
  128. tube doesn't flatten.  For a boiler i use a whistling tea kettle
  129. with the whistle and top taken off. A length of radiator hose connects
  130. the kettle to a suitable reduction on the end of the PVC. For a heat
  131. source i use one of those counter top electic burners.
  132.  
  133.     Works great.
  134.  
  135.  When I had to steam bend 17 foot long, 7 inch wide, 3/4 inch thick
  136. mahogany for the new cabin trunk of my boat, I used a steambox built
  137. with 2 x 12 inch pine. For a boiler i had a 20 gallon steel boiler.
  138. Heat source was a propane burner I bought at Ace Hardware Store. This
  139. burner is GREAT because it's convenient and mobile. It generates
  140. 45,000 BTU of heat. It's an aluminum
  141. bowl on 3 legs with one burner about 8" in diameter.
  142.  
  143.   Lately, I noticed a 160,000 BTU propane burner in the West Marine
  144. Catalog for $50. I bought it.  Now I'll be able to generate enough
  145. steam to bend ribs for the Constitution.
  146.  
  147.  Now when I say "one hour of steaming per one inch of wood" I mean one
  148. hour of SERIOUS steam with NO interruptions. Therefore you have to
  149. pick a boiler whose capacity will be sufficient for the steam time you
  150. are looking for. I have used a 5 gallon UNUSED gasoline can for this
  151. purpose.
  152.  
  153.  NEVER put the wood in the steambox unless you have full steam and the
  154. box is completely filled. Be ABSOLUTELY certain that you don't run out
  155. of water BEFORE the necessary steam time. If you do, and are forced to
  156. add more water give it up...you'll generate kindling.
  157.  
  158.  One way of maximizing the water use is to have the box tilted at an
  159. angle so that any condensation within the box runs BACK towards the
  160. boiler.
  161.  
  162.   Another way is to set up a siphon system so that the boiler is
  163. constantly being refilled at the rate at which water is boiling off.
  164. A crude ascii picture of this follows:
  165.  
  166.  
  167.               hhhhhhh          s    Where:    b's are the boiler
  168.               h     h          s        s's are the steam outgo
  169.     |     h |   h       bbbsbbbb            l's are a level indicator:
  170.     |     h |   l       b      b              metal tube from side
  171.     |wwwwwhw|   l       bwwwwwwb              of boiler with clear
  172.     |     h |   l       b      b              plastic vertical tube
  173.     |    |   llllllllb      b            h's is water hose from
  174.     |    |           b      b              auxilliary tank
  175.     ---------           bbbbbbbb            w's are water levels
  176.  
  177.     Aux tank             boiler
  178.  
  179.   As the water in the boiler evaporates, the siphon brings more water
  180. from the auxiliary tank.  the level gauge is a simple metal tube
  181. extending from the side of the boiler with an elbow pointing up.  Over
  182. the elbow you slip a piece of clear plastic.  This way you can
  183. observe the level of the water in the boiler. The feeder hose from the
  184. aux tank fits inside the clear plastic level hose so that you can get
  185. inflow and still see the water level.
  186.  
  187.      One important point:
  188.  
  189.     If you find you have to add water to the auxilliary tank, be
  190. sure to add water a LITTLE BIT AT A TIME.  Otherwise the flow of cool
  191. water into the boiler will inhibit the boiling and you will get an
  192. interruption in steam generation: not good.
  193.  
  194.     It's also best to begin with a full aux tank to start with so
  195. that you minimize the need to add cool water to the aux tank.  I like
  196. to leave a little air space in the boiler when I begin. 
  197.  
  198.  Many steam boxes have a door at one end to allow you to slide in
  199. pieces when you want to - and take them out when needed. For example,
  200. in ribbing out a boat - something you'd like to do in a day if you
  201. can, you crank up the boiler and (when steam is up) you put in your
  202. first piece of wood. 15 minutes later you put in the second. Fifteen
  203. minutes later the third and so on. Then, when the first piece is
  204. ready, you yank that out and bend it. This is all supposing that the
  205. process to bend and install the rib takes less than 15 minutes. When
  206. the first rib is in, the second piece of wood is ready..and so on.
  207. This allows you to do a great deal of work while avoiding
  208. oversteaming.
  209.  
  210.  The door serves another important function. And the door doesn't have
  211. to be solid either - on my small steam box i LOOSELY stuff in a rag. I
  212. say loosely because you want steam to be able to come out of the end
  213. (remember you need steam flowthrough). The secondary purpose is to
  214. preclude cool air from entering the steambox underneath the suspended
  215. wood. 
  216.  
  217. Bending:
  218.  
  219.  Assume you have the wood cooking (it makes a nice smell) and the jig
  220. is ready. Take pains to place everything so that the operation of
  221. removing a piece from the box and bending it is a FAST SMOOTH
  222. operation. Time is CRITICAL. 
  223.  
  224.        You have only seconds.
  225.  
  226.  When the wood is ready take it QUICKLY out of the box and bend it. 
  227. GET CURVATURE ON THE WOOD!!!!!!!!!!! As fast as humanly possible. If
  228. inserting the wood on the jig is complicated, bend it with your
  229. hands (if possible). 
  230.  
  231. On ribs for my boat - where there is a curve in 2 directions - I 
  232. take it out of the box, slip one end into a brace and bend that end
  233. then bend the other end with my hands. Try to bend it MORE than the
  234. amount you need in the jig.  But not too much more.  Then
  235. slap the wood on the jig. 
  236.  
  237.  But I repeat you MUST get curvature on the wood immediately - like
  238. within the first 5 seconds. Every second the wood cools it becomes
  239. less flexible.
  240.  
  241.  Length of wood and curvature at the ends:
  242.  
  243.  There is practically NO WAY you can cut a piece to exact length and
  244. expect to get curvature near the ends. You simply don't have the
  245. strength and you will be thwarted by springback.
  246.  
  247.  By the same token, if all you need is a 3 foot length, and
  248. the wood is greater than, say, 1/4 inch thick, you had better cut the
  249. piece 6 feet long and bend THAT. You can trim the wood to fit later. I
  250. am assuming the lack of some sort of hydraulic press in your shop - i
  251. know i don't have one. Cut the stick overlong remembering that the
  252. shorter the stick the harder it is to bend.
  253.  
  254.  And if you cut it overlong, you'll have more curvature near the final
  255. finished end - the last 6 inches of a 1 inch thick piece of oak will
  256. be dead straight. Depending upon the curvature you need, you may have
  257. to resort to carving the curvature out of the end of the wood and
  258. should size it with that in mind.
  259.  
  260.  Jigs:
  261.  
  262.  When you steam bend apiece of wood, and clamp it to a shape, you wait
  263. 24 hours for it to cool thoroughly. When you take it off the jig, that
  264. wood will spring back somewhat. How much depends upon the grain and
  265. the type of wood - it's hard to say. If your stock has a natural curvature 
  266. in the required direction to start with (I try to take advantage of this
  267. whenever possible), you will get less springback.
  268.  
  269.  So if you have to get a certain curvature to the final product, make
  270. your jig with greater curvature.
  271.  
  272.  How much?
  273.  
  274.  Tis is the realm of black magick and I can't personally give you a
  275. figure. One thing I DO know is this:
  276.  
  277.      It's infinitely easier to unbend some wood that was overbent,
  278. than it is to put MORE bend in a cool piece of wood (assuming you
  279. don't have incredible leverage). 
  280.  
  281.  Once caveat: if you are bending pieces that will be glued together to
  282. form a laminate, be sure that the jig is the exact shape you need at
  283. glue time - I rarely get much springback from well bent, glued wood.
  284.  
  285. There are an infinite variety of jigs you can build. No matter what
  286. type you choose, you can't go wrong if you own a clamp making factory
  287. - you can never have too many clamps. If you are bending wood greater
  288. than 1/2 inch thick you must see to it that the jig is built extremely
  289. strongly: the amount of stress on it is quite high.
  290.  
  291.  Quite often people will use a metal strap along the outside of the
  292. wood as they bend. This helps to distribute the stesses along the
  293. length of the wood and helps to prevent cracking. This is especially
  294. true if you get grain runout at the outside edges.
  295.  
  296.  Well that's all i can think of now. If i think of more I'll add it to
  297. the FAQ.
  298. -- 
  299. Jim Roche
  300. roche@cs.rochester.edu
  301. University of Rochester Computer Science Department Rochester, NY 14627
  302.