Inomhus friflyg





En liten balsa-ABC

Balsaträ har mycket länge varit modellflygarens favoritmaterial. Den här artikeln handlar i först hand om balsa som byggmaterial för inomhusflyg, men det mesta som beskrivs är användbart för alla modellflygare.

Ursprung

Balsa är ett snabbväxande träslag som finns naturligt i central- och Sydamerika. Enligt litteraturen är den bland de första växterna som dyker upp efter en skogsbrand eller ett hygge. Numera lär enligt uppgift det mesta (all?) balsa i hobbyaffärerna komma från plantager och inte från regnskogen.

Balsans Struktur

Balsaträ är uppbyggt av mycket långsmala celler. När trädet växer är cellerna fyllda med vatten, men efter avverkning torkas träet och bara cellväggarna blir kvar. Cellväggarna bildar fibrer som står för styrkan i balsan.


Hyvelspån av balsa sedda i mikroskop. Överst A-grain och underst C-grain. Fiberriktningen är från höger till vänster. De gulbruna partierna är märgstrålarna som i A-grain går rakt in i bilden medan de i C-grain löper uppifrån och ner. Uppe till höger syns en bit av ett av de långa rör som transporterar sav i trädet.

Huvuddelen av fibrerna löper från trädets rot till dess krona och det är vad man kallar träets fiberriktning. Men det går också små buntar med fibrer från stammens centrum och ut mot barken. Dessa knippen kallas märgstrålar. Fibrerna är några hundradels mm tjocka. Glest invävt mellan alla fibrerna ligger också långa rör som kallas vener och transporterar sav genom trädet. Det är dessa rör som ser ut som små runda hål om man tittar på ändträet på en bit balsa. Rören är ungefär 0,2 mm i diameter och bidrar inte till hållfastheten, men eftersom de löper längs med fibrerna och kan ses med blotta ögat är de en bra indikation på fiberriktningen i en balsabit.


Årsringar och märgstrålar i en bit balsa. Notera hur märgstrålarna går i ett flak A-grain respektive C-grain.

Bilden här bredvid visar en bit balsa sedd från ändträet. Där syns både årsringar och märgstrålar tydligt. Årsringarna, som kanske borde kallas "växtringar" eftersom
Med en lampa kan man se tyngre och lättare partier i ett balsaflak - röntgentricket.
de markerar variationer i växtförhållandena snarare än år, syns som mörka och ljusa band som bildar ringar kring stammens centrum. Märgstrålarna är finare linjer som löper radiellt från stockens centrum och utåt.

Balsaträ varierar i färg från nästan kritvitt, över grått och beige till lätt rödaktigt. Lätt balsa har ofta en lite ljusare färg, men i allmänhet har färgen inte mycket med balsans egenskaper att göra.

Ett bra sätt att bilda sig en uppfattning om hur egenskaperna varierar i ett balsaflak är att hålla upp det mot en stark ljuskälla, det så kallade "röntgentricket". Mörka partier är hårdare och starkare än de ljusare partierna som i stället är lättare.


Sågning

Ett balsaflak får olika egenskaper beroende på hur det har sågats ur stocken. Flakets längsriktning skall alltid vara längs med stocken, så att träets fibrer löper längs flaket. Men flaket kan sågas på olika sätt sett från änden på stocken. Ett flak som ligger som en klockvisare i stocken kallas C-grain eller ibland quarter grain eller kvarterssågat. Märgstrålarna går då från flakets ena långsida till den andra. Om flaket ligger parallellt med årsringarna går märgstrålarna tvärs flaket vilket kallas A-grain. Går märgstrålarna mer på snedden genom flaket pratar man om B-grain.

C-grain till vänster, A-grain till höger.

På grund av att balsans cellstruktur ser olika ut i olika riktningar får A- och C-grain olika egenskaper. I ett flak C-grain löper märgstrålarnas fibrer från långsida till långsida och korsar flakets längsgående fibrer, lite grand som i plywood. Flaket blir då styvt att böja både längs med och tvärs fiberriktningen. Tack vare märgstrålarna blir C-grain också bra på att ta upp skjuvning.

Ett flak A-grain går lätt att böja "på bredden" (tvärs fibrerna) eftersom märgstrålarnas fibrer går kortaste vägen genom flaket, från framsidan till baksidan. Dessutom är ett flak A-grain oftast jämnare i sin struktur än C-grain eftersom allt trä i flaket har växt ungefär samtidigt.

C-grain känns lätt igen på det lätt fläckiga, pärlemorliknande utseendet som kommer av att märgstrålarnas fiberknippen löper längs med träbitens yta. A och B går däremot bara att skilja genom att titta på märgstrålarna på flakets kortsida. Det lättare att se märgstrålarna om ändträet skärs rent med en mycket vass kniv eller ett rakblad. Tyvärr är C-grain tidsödande att såga och förknippat med mycket spill. Därför hittar man det sällan i hobbyaffärens vanliga balsahylla.

Observera att egenskaperna längs med fibrerna inte påverkas nämnvärt av sågningen.

Vad är bäst?

Egentligen handlar det om rätt sågning på rätt plats. A-grain är lätt att böja tvärs fibrerna och är därför enkelt att rulla till rör eller böja som plankningen till en sprygelvinges D-box. På grund av märgstrålarnas tvärförstärkning är C-grain styvt och starkt både "på längden och på tvären" och passar därför utmärkt till
Snart smäller det! C-grain är styv tvärs fibrerna och sekunderna efter att bilden togs sprack flaket.
stabilisatorer och fenor i helbalsa på handkastglidare och små RC-modeller. Eftersom det tål skjuvkrafter är det också bra till spryglar, webbing i balkar och plankning av D-boxar (om flaket tål att böjas tillräckligt mycket).

Om man tar hjälp av fukt och värme kan även C-grain formas relativt enkelt. Det utnyttjar man till propellerbladen och de rullade rörkropparna på riktigt lätta inomhusmodeller. Märgstrålarna hjälper då det färdiga propellerbladet och kroppsröret att hålla formen (jämför plywood) under belastning. C-grainens goda skjuvegenskaper gör också kroppsröret vridstyvt.

Eftersom sågningen inte har någon större inverkan på egenskaperna längs i fiberriktningen behöver man inte bekymra sig om sågningen när man gör lister, balkar och andra delar som utsätts för böjning, drag och tryck längs med fibrerna.

Densitet

Densitet, eller täthet, är vikt per volymenhet. I mitt balsaförråd har jag trä med densitet mellan 60 och 230 kilo per kubikmeter (kg/m3). Det betyder att ett 1 mm tjockt flak skulle kunna väga mellan 6 och 23 gram (!). Utomlands mäter man ofta balsans densitet i pund per kubikfot (lb/ft3 eller bara lbs). Översätt genom att multiplicera lb/ft3 med 16,02 för att få kg/m3.

Som jämförelse har furu en ungefärlig densitet på 500 kg/m3, ek 700 kg/m3 och bok 700 kg/m3. Vatten har en densitet på 1000 kg/m3.

För inomhusmodeller används oftast 65-80 kg/m3 till motorpinnen, 75-80 kg/m3 till bakkroppen och 85-90 kg/m3 till vingar och stabbar. En bra tumregel är att ett 1 mm tjockt flak som väger 8 gram har en densitet på 80 kg/m3 och så vidare.

Styvhet och hållfasthet

Den lättaste balsan är inte alltid den bästa! Styvhet (förmåga att behålla formen under belastning) och hållfastheten (hur stor belastning balsan tål innan den går sönder) hänger ihop med densiteten. Med sjunkande densitet försämras både styvhet och hållfasthet snabbt. En engelsman vid namn J. H. Maxwell visade redan 1949 hur sambandet mellan densitet, styvhet och hållfasthet ser ut för "genomsnittsbalsan". En bit 97 kg/m3 balsa väger visserligen 50 % mer än en bit 65 kg/m3 , men både styvhet och hållfasthet är mer än dubbelt så hög!

Den som vill använda bästa möjliga balsa till sina modeller bör alltså leta efter balsa som är både lätt och styv. Ofta kan man tjäna på att inte ta det absolut lättaste virket, utan i stället gå ner en aning i dimensioner så att vikten blir densamma. Då blir modellen märkbart "spänstigare" och tåligare eftersom listerna böjer sig under höga belastningar i stället för att gå av.

Fast också för samma densitet kan balsans egenskaper variera från en bit till en annan. För den som är petig med sin balsa är sökandet efter lätt balsa som är både styv och stark en ständigt pågående jakt.

Välja balsa

Så här kan man använda en hushållsvåg för att mäta balsans styvhet.

Börja med att väga balsaflaket på en brevvåg och titta på det med röntgentricket. Tänk på att densiteten du mäter är ett medelvärde på hela flaket. Om röntgentricket visar att flaket varierar i densitet får man gissa lite eller skära bort avvikande delar av flaket och väga igen.

Titta sedan om träfibrerna verkligen går längs med flaket. Om sågningen spelar roll för det du skall använda flaket till, undersök hur märgstrålarna ligger genom att titta på flakets kortsidor.

För att bedöma balsans styvhet kan man använda en brev- eller hushållsvåg. Ställ flaket på högkant och tryck på det så att det buktar ut (inte så mycket att flaket bryts av!). Vågens utslag blir ganska oberoende av utböjningens storlek. Låt flaket bukta åt båda hållen och notera vågens utslag. Medelvärdet är ett bra mått på flakets styvhet och ett utmärkt sätt att snabbt sortera fram den bästa balsan bland flera flak med samma vikt. Tänk på att vågens utslag också beror på flakets tjocklek, längd och bredd. Metoden lämpar sig därför bäst för jämförande prov. Det går att räkna fram en styvhetskonstant som blir oberoende av provbitens dimensioner, men hur det går till kan jag återkomma till i en framtida artikel om intresse finns.

Två stycken 1,5 mm lister, den övre med få fibrer gick av med ett knäpp medan den undre bröts med med ett rivande ljud och hänger fortfarande ihop.

Ett annat mycket tydligt sätt att bedöma balsans kvalitet är att bryta av lister. Metoden fungerar bäst på 1 - 1,5 mm tjocka lister. Håll listen mellan tummar och pekfingrar, fingrarna nära varandra och bryt långsamt av listen. Balsa med mycket fibrer går gradvis av med ett frasande, rivande ljud och bitarna hänger ihop i träfibrerna också efter brottet. Dålig balsa går tvärt av med en smäll, som när man bryter av Frigolit eller Styrofoam (blåskum). Bitarna sitter inte ihop och brottytan är slät. Använd inte sån balsa!

Tag för vana att titta igenom balsaförrådet varje gång du är i hobbyaffären. Om du prata snällt med affärens personal och förklarar vad du söker får du oftast leta igenom balsaförrådet på egen hand. Då är vågen och röntgentricket oumbärliga hjälpmedel.


Balsaflak från firman I.M.S. Det vänstra är 0,032 tum (0,81 mm) tjock A-grain med en densitet på 4,5 lb/ft3. Det högra är 0,012 tum (0,30 mm!) tjock C-grain med en densitet på 4,2 lb/ft3. Båda flaken är ca 28 mm breda.

För finsmakaren

För de riktiga finsmakarna väljs, sågas och säljs balsa speciellt för inomhusflyg. Flaken är normalt bara 46 cm långa och 30 mm breda. För att inte krossa cellerna nära balsans yta, slipas flaken oftast inte utan sågas med cirkelsåg direkt till rätt dimension. Flaken finns i tjocklekar från 0.15 mm (!) och uppåt i steg om 0,025 mm för de tunna dimensionerna och 0,05 mm för de lite tjockare flaken. Varje flak vägs och märks med densitet och tjocklek och när man beställer trä specificerar man om flaken skall vara A, B eller C-sågade. Vissa leverantörer styvhetsprovar till och med de individuella flaken!

Rätt trä på rätt plats

Till sist, kom ihåg att det handlar om att använda rätt balsa på rätt plats. Styv 70 kg/m3 balsa är utsökt till kroppspinnen på inomhusmodeller, men i mjukaste laget för en RC-kärra och helt oanvändbar till lister i en friflygande oldtimer eller skalamodell eftersom de går av så fort man tar i modellen. Välj därför balsa med förnuft.

Lycka till med sökandet efter den rätta träbiten!


Jonas Romblad