木材学—方材怎样进行弯曲
方材弯曲又叫实木弯曲。其工艺过程是将方材软化处理后,在弯曲力矩作用下弯曲成要求的曲线形状的过程,主要包括下列工序:毛料选择和加工,软化处理,弯曲定型等。
1、毛料的选择与加工
首先要按零件断面尺寸和弯曲形状来挑选弯曲性能合适的树种。其次,尽量制成纹理通直的毛料,必须剔除有腐朽等缺陷的部分,否则方材弯曲零件的损坏率会增加几倍。此外,毛料含水率对弯曲质量和加工成本都有影响,含水率过低,容易产生破坏,含水率过高,弯曲时因水分过多形成静压力,易造成废品,也延长弯曲零件定型干燥时间。软化处理的弯曲毛料含水率应为25-30%范围。为使金属夹板能与弯曲毛料紧密贴面,弯曲前要刨光方材表面,加工成要求的断面和长度,形状不对称零件,弯曲前要在弯曲部位中心位置划线,以便对准样模中心。
2、软化处理
经过水热处理,目的是增加木材塑性,可以在较小应力下达到较大的变形,软化处理、水热处理方法应用最为广泛,操作方便,成本较低,把方材放入锅或池中通入蒸汽。毛料蒸煮时间与它的厚度,树种和处理温度有关。如蒸煮时间短,木材塑性达不到要求,也延长弯曲零件定型干燥时间。软化处理的弯曲毛料含水率应为25-30%范围。为使金属夹板能与弯曲毛料紧密贴面,弯曲前要刨光方材表面,加工成要求的断面和长度,形状不对称零件,弯曲前要在弯曲部位中心位置划线,以便对准样模中心。成批生产弯曲木零件时,采用各种曲木机床,如“U”型曲木机,环形曲木机等。
3、干燥定型
蒸煮过的方材含水率很高,如果在方材弯曲后立即松开,就会在弹性恢复下伸直,因此需曲形状下干燥到含水率为10%左右,使其形状固定,常用的定型方式可在干燥室定型。即把弯曲好的毛料两端用拉杆或卡子固定,连同金属夹板一起从曲木机上卸下,送到专门的定型干燥室,在室温60-70 摄氏度保持15-40小时,干燥定型后还需陈放两天,使毛料内部应力均衡。
胶合弯曲木
胶合弯曲是将若干张涂了胶的薄木板(薄片)加压弯曲,压力一直保持到胶层固化而制得弯曲部件的方法,曲木单板层积材是用旋切之厚单板,数层顺纹组坯,低压胶合面成的一种结构材料。单板层积材的树种主要为针叶材,木段经水热处理软化后,旋切成厚单板,干燥后含水率为2-3%,采用淋胶或滚筒涂胶方式,一般使用酚醛树脂胶或间苯二酚与苯酚的共缩合树脂,尿素胶。顺纹组坯(拼接),组坯时可将节疤多,材质差的单板配置在中间,表层用优质单板,然后加压胶合成板。由于层积材的尺寸较厚,故多采用冷压胶合成高频加压胶合而成。压成板后锯割成方材,并对其边缘进行刨削和磨削加工,对于要求高性能的单板层积材,一般采用较薄的单板,层数较多和较高的压力来生产。
其主要特性是:
1、强度均匀,由于单板层积材层积的效果,木材缺陷分散,强度均一。
2、材质较稳定,当原木锯剖成板、方材后,一般都含有材质差的心材部分,影响材性,而旋切单板的心材比率相对减少,加上缺陷分散,所以材质较稳定。由于单板层积材不受原木径级、长短和等级限制,它可以用径级较小,长度短而不能加工的原木,缺陷多但可以旋切的原木,通过剪切和拼接的方法,生产出任意长度和大小的材料。其出材率比成材出材率高出一倍以上。
其工艺如下:
1、薄板准备
胶合弯曲前,先要根据制品设计要求形状和尺寸来挑选和配置薄板。薄板的树种搭配,表面配置纹理美观的刨制薄木或其它装饰材料,芯层为普通旋切单板,树种不限,薄板含水率一般为6-12%。为了提高塑性,便于弯曲,在弯曲前应该用热水涂擦单板凸面弯曲部位。薄板尺寸加工是在弯曲前将薄板加工成要求的长度、宽度和厚度。
2、涂胶配坯
薄板胶合弯曲所用胶粘剂的颜色浅些为好,最好呈白色或无色透明的,常用的是脲尿素胶、醛树脂胶。单板纤维方向的配置与弯曲部件在使用中受力方向有关,有三种配坯方法,平行配坯,各层单板纤维方向一致,主要用于顺纤维方向受力的部件。交义配置,相邻层单板纤维方向垂直。用这种配坯方式制成的弯曲部件强度均匀。混合配置,用在形状复杂的部件,配坯时,单板背面最好处于凸面方向,正面处于凹面位置,这样弯曲性能良好。
3、胶合弯曲
常用的加压胶合弯曲方式有两种,一种是一对硬模加压,另一种是用一个硬模和一个软模。区分为冷压热压(高周波)硬模加压胶合弯曲,优点结构简单,加压方便,使用寿命长和可靠,便于采用各种加热方式来缩短加压时间,提高压机生产率,缺点是加压不匀。软模加压胶合弯曲,优点是压力均匀,但软模容易磨损,设备复杂,主要用于尺寸较大而形状复杂的弯曲部件生产中。胶合的方法可用冷压,但时间太长,不同的厚度的需4-12 小时一次,生产率很低,因此,可以采用低压电加热胶合或高频电加热胶合,提高设备生产率。
4、弯曲部件的陈放
胶合弯曲板坯内部有各种应力会使部件变形,因此,胶合弯曲以后。必须陈放一段时间,使其内应力均匀以减少变形。如在室温下陈放几天,使弯曲部件含水率降低些,可减少变形。对曲木产品应分层保护、幅度较大应立放,运输过程与加工中,避免路面跳动及人为碰撞造成碰、拉、括伤……等