森源实木定制家具不变形不开裂的原理

时间:2019-04-26     关键字:http://www.socialzoon.com


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   木材从力学角度上看是一种弹性材料,在结构上呈多孔状,木材的这个特性金祥彩票登录网址,可以使其弯曲。但是如果要攀得较小的弯曲曲率半径金祥彩票登录网址金祥彩票登录网址,应在弯曲之前对木材进行软化,增大木材的塑性。木材经软化处理后,在顺纹压力的作用下金祥彩票登录网址,细胞壁中微纤维之间产生滑移,导致细胞壁的壁层纵向产生褶皱;木材在弯曲力矩的作用下,弯曲时的受压面形成褶皱,受拉面形成展皱,便可获得较小的弯曲曲率半径金祥彩票登录网址。


1、木材弯曲的原理

木材弯曲时,以中性层为分界形成凹凸两面金祥彩票登录网址,在凸面产生拉伸应力,使凸面木材有不同程度的伸长;凹面产生压缩应力金祥彩票登录网址,使凹面木材有不同程度的压缩,其应力分布是由表面向中间逐渐减少,中间一层纤维(中性层)既不受拉伸金祥彩票登录网址,也不受压缩金祥彩票登录网址。当所受的拉伸和压缩应力超过该种材料的拉伸强度极限或压缩强度极限时,木材就遭到破坏。

木材弯曲时,必须研究和了解木材顺纹拉伸与压缩应力的变形规律金祥彩票登录网址。

顺纹压缩变形与树种有关,针叶、软阔叶气干材顺纹压缩变形为1%-2%,硬阔叶气干材为2%-3%。这是是由于硬阔叶材各年轮层间有宽而粗的木射线组织,使其连接牢固,因此在变形时不易失去稳定性和产生破坏。

软化处理后可增加木材顺纹压缩和拉伸变形。软化处理使顺纹抗伸形变可稍有增加金祥彩票登录网址,一般在1%-2%。但使顺纹压缩变形却比气干材增加很多。经软化处理后硬阔叶材顺纹压缩变形可达25%-30%,针叶材顺纹压缩变形为5%-7%。

不同树种的允许拉伸形变和压缩形变不相同,因而它们的弯曲性能差异很大金祥彩票登录网址。用方材厚度(h)和能弯曲的最小曲率半径(R)的比值(h/R)来衡量木材的弯曲性能,即同样厚度的木材能弯曲的曲率半径越小(h/R值越大)金祥彩票登录网址,则说明该材的弯曲性能越好金祥彩票登录网址。弯曲性能主要取决于木材的允许拉伸形变和允许压缩形变系数。木材在弯曲时凸凹两表面产生的最大拉伸形变和最大压缩形变是相等的,因此木材的弯曲性能主要受顺纹拉伸允许形变的限制金祥彩票登录网址。为进一步提高木材软化后顺纹压缩的形变,可在方材拉伸面紧贴一条金属条(0.2mm-2.5mm厚)使弯曲时中性层向拉伸面移动金祥彩票登录网址,由于金属条承受了拉伸应力,使凸面木材拉伸变形很小甚至等于 0,这样能明显地改善木材的弯曲性能。

2金祥彩票登录网址、木材顺纹压缩弯曲技术

木材顺纹压缩弯曲是先将木材进行软化处理金祥彩票登录网址,然后再进行顺纹弯曲。当水分进入木材细胞壁时,由于水是极性分子,可以与纤维素非结晶区中的羟基和半纤维素中羟基形成新的氢键,加大分子链之间的距离,即增大了自由体积,为分子的运动提供了空间。如果分子的振动不够金祥彩票登录网址,即使提供了足够的自由体积空间,也无法完全改变木材的软化条件,只有能量和水作为增塑剂一起作用于木材时,才能有效地使木材实现软化金祥彩票登录网址。

木材中的主要成分是纤维素呈线形金祥彩票登录网址、长的大分子结构。纤维素大分子由许许多多的葡萄糖单体构成分子链金祥彩票登录网址,它们彼此间有的区段纤维素分子链彼此平行,构成结晶区,这决定了纤维素的强度;另一个区段内金祥彩票登录网址,纤维素分子链彼此不平行金祥彩票登录网址,构成纤维素的非结晶区,这些线形分子链不是笔直成线,而是具有一定的卷曲部分,这使纤维素具有可以伸缩的弹性性能金祥彩票登录网址。如果外力的作用小于木材允许的顺纹抗压强度金祥彩票登录网址,即应力小于木材的破坏极限时,木材不会产生破坏;如果木材在持续的外力作用下被压缩,当达到压缩率后停止加压,保压一定时间后卸压金祥彩票登录网址,在压力解除后,木材的粘弹性特性随即显现出来,在短时间内恢复其弹性变形,但是尚遗留一定量的永久变形金祥彩票登录网址,这些永久变形主要是纤维或分子链之间产生纵向位移,在顺纹方向上细胞轴向产生褶皱金祥彩票登录网址,这些褶皱比较均匀地集中在轴向细胞的内壁,这将使木材的弯曲性能得到大大地提高。木材在弯曲力矩的作用下金祥彩票登录网址,受压面褶皱加大,受拉面的褶皱被展平金祥彩票登录网址,因此在允许的形变内可以获得较小的弯曲曲率半径。

3金祥彩票登录网址、木材软化处理的方法与机理

软化处理可改善木材的弯曲性能金祥彩票登录网址,使木材具有暂时的塑性使弯曲加工得以进行,并在变形状态下干燥,恢复木材原有的刚性和强度。软化处理方法有:水热处理金祥彩票登录网址,高频加热处理及化学药剂处理等金祥彩票登录网址。

3.1水热处理(蒸煮法)

水热处理(蒸煮法)软化木材金祥彩票登录网址,主要是利用水对纤维素的非结晶区、半纤维素和木素进行润胀,为分子剧烈运动提供自由体积空间,靠由外到里逐渐对木材进行传导加热,使分子获得足够的能量。

组成木材细胞壁的主要成分为:纤维素金祥彩票登录网址,半纤维素和木素。木材经水热处理后金祥彩票登录网址,一部分半纤维素易分解溶解成液态,纤维素无定型区分子链上的游离羟基吸附水分,使纤维素间隙中水膜增厚,分子间距离增大,吸引力减小,便于在外力作用下产生相对滑移。

木材膨胀形变是水进入到木材的非结晶区内金祥彩票登录网址,使木素、半纤维素和纤维素的非结晶区体积膨胀,增大自由体积空间,提高了木材的塑性。加热可以使非结晶区中的木素、纤维素和半纤维素分子能量加大金祥彩票登录网址。在水、热的作用下金祥彩票登录网址,纤维素非结晶区湿胀,木素呈粘流态金祥彩票登录网址,半纤维素失去其联结作用金祥彩票登录网址,木材塑性加大。


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