发布时间 : 星期四 文章实木加工生产工艺 - 图文更新完毕开始阅读
实木方材弯曲原理
长度为L的方材弯曲后，拉伸面伸长到L+ΔL，压缩面的长度变为L-ΔL，中性层长度仍为L。 L=πRφ/180°
L1=π（R+h/2） φ/180°=L+ΔL ΔL= π（h/2） φ/180° ε= ΔL/L= h/2R h/R=2 ε
R——中性层弯曲半径 φ——弯曲角度
H——弯曲方材厚度 ε——相对拉伸形变 h/R——弯曲性能
气干材室温条件下弯曲时的应力与形变规律、弯曲性能
一般情况下，木材的顺纹抗拉强度要比顺纹抗压强度大1.5-2.5倍。 一般气干材的顺纹拉伸形变ε1为0.75%-1%，顺纹压缩形变ε（针叶材及软阔叶材为1.5%-2%，2硬阔叶材为2%-3%）
以方材凹面弯曲半径（样模半径）r计算时，气干材的弯曲性能 h/r=1/66-1/50
方材经软化处理后弯曲时的应力与形变规律、弯曲性能
软化处理后：
木材的拉伸形变ε1 增大，但增大不多；
木材的顺纹压缩形变ε2增大较多（其中针叶材及软阔叶材增大到5%-7%，硬阔叶材为25%-30%）；
木材弯曲时，首先在拉伸面上产生拉断折损等破坏。
方材经软化处理后拉伸面加钢带弯曲时的应力与形变规律、弯曲性能木材经软化处理后，在弯曲时拉伸形变ε
1受到限制，在方材拉伸面紧贴一条
金属钢带或夹板，可使木材弯曲时中性层向拉伸面移动，由金属钢带承受拉伸应力，使方材拉伸面形变小于ε1 ，改善方材的弯曲性能。
榆木、水曲柳、柞木、山毛榉（采用金属钢带时）弯曲性能h/r为1/2-1/2.5 桦木（采用金属钢带时）弯曲性能h/r为1/5.7 松木（采用金属钢带时）弯曲性能h/r为1/11
金属钢带厚度s=(σ1/ σ2)h （厚度0.2-2.5mm）
σσ
1_——金属钢带的拉伸应力 2_——方材的压缩应力
实木方材弯曲工艺
毛料选择及加工 软化处理 加压弯曲 干燥定型 最后加工
毛料选择及加工
⑴树种选择：
根据零件断面尺寸（尤其是厚度）、弯曲形状、纹理、色泽、硬度等要求选择树种。
弯曲性能好的树种：
山毛榉、水曲柳、榆木、白蜡木、白栎木、桑木、黑核桃木、色木等； 弯曲性能中等的树种：
桦木、铁杉、连香树、柚木等 ⑵材质的选择：
剔除腐朽、轮裂、斜纹、夹皮及节疤； 纹理要直（斜度不大于10°） ⑶含水率：
毛料含水率与弯曲质量密切相关（低于30%时）——含水率过低，弯曲性能差，含水率过高，会产生静压力，使木材弯裂。 不软化处理的方材含水率10%-15% 蒸汽软化处理的方材含水率25%-30%
高频软化处理的方材初含水率应大于20%，终含水率10%-12%
⑷毛料表面加工： 表面需要刨光、截断： 一是为了发现缺陷；
二是为了使工件贴紧金属钢带和弯模； 三是简化弯曲件的后续加工。
当弯曲件的厚度大于宽度时，应采取倍数配料，保证工件弯曲时的稳定性。
软化处理
意义：
软化处理可增强方材弯曲前的塑性，利于弯曲变形，并在变形状态下恢复木材的刚性和强度。 方法：
物理法——火烤、水煮、汽蒸、高频、微波。
化学法——液态氨、氨水、氨气、碱液（NaOH、KOH）、尿素、单宁酸等化学药剂。
⑴水热蒸煮法：
汽蒸——将木材放入专用的蒸煮锅或蒸煮罐，通饱和蒸汽进行蒸煮（应用较广）。 水煮——将木材浸泡在蒸煮锅或蒸煮罐（或金属桶、大直径管），将水加热煮沸（含水率高，易产生废品）。
蒸煮时间（与树种、厚度、温度有关）：
一般蒸煮时间每厚25-30mm为1h，80℃以上水温时，处理时间60-100min；80-100 ℃水温处理时间20-80min（蒸汽压力0.02-0.05MPa ⑵高频加热法：
定义——将木材置于高频振荡电路的工作电容器的两块极板之间，加上高压电压，即在两极板之间产生交变电场，，高频电场使木材内部极性分子（水）反复极化，分子间产生强烈摩擦，木材在电场中吸收的电能转化为热能，使木材加热软化。 ⑶微波加热：
微波频率为300MHz-300GHz、波度为1000-1mm范围的电磁波，对电介质具有穿透能力，能激发电介质分子产生极化、振动、摩擦生热。
当用2450MHz的微波照射饱和水木材时，木材内部迅速发热。由于木材内部压力增大，内部的水分便以热水或蒸汽状态向外移动，木材明显变软。 ⑷氨塑化处理法： ①液态氨处理法：
用无水液态氨（-33℃）处理气干或绝干的木材，将木材浸泡0.5-4h之后取出，使其上升到室温，此时木材已完全软化，弯曲成型后，放置一定时间使氨全部蒸发，则可定型。 特点：
弯曲半径更小，并容易弯曲； 不限树种； 几乎不回弹。 ②气态氨处理法：
将含水率为10%-20%的气干材放入处理罐内，导入饱和气态氨（26℃时约10个大气压，5 ℃ 时约5个大气压），处理2-4h。h/r=1/4。 ③氨水处理法：
将木材在常温常压下浸泡在25%的氨水中，10余天后木材即可弯曲加工。
⑸尿素塑化处理法：
将木材浸泡在40%-50%的尿素容溶液中数日（厚25mm的木材浸泡10天左右）后，在一定温度下干燥到含水率为20%-30%，然后加热至100-105℃左右，进行加压弯曲和干燥定型。h/r=1/6。
⑹碱塑化处理法：
将木材放在10%-15%的氢氧化钠（NaOH）溶液或氢氧化钾（KOH）溶液中，一定时间后木材软化，取出用清水洗净，即可自由弯曲。
碱液处理的木材易变色和塌陷，可用3%-5%的双氧水漂白。
⑺ 汽软化与压缩处理法：
加压弯曲
加压弯曲的方式：
曲率半径大、厚度小的弯曲零部件——不用金属钢带，直接弯曲。
曲率半径小、厚度大的弯曲零部件——利用模具、金属钢带、挡块等将软化好的木材加压弯
曲（大多数弯曲件）。
挡块的作用：
钢带两端设有端面挡块，用来顶住方材端部，拉紧钢带，使毛料与钢带紧贴，中性层外移。 压力（硬阔叶材为0.2-0.3MPa）：
端面压力过小，端面挡块将不起作用，拉伸破坏； 端面压力过大，引起压缩破坏，产生反向弯曲。
调节端面压力——用楔形木块、球形座、丝杆调节。 弯曲模具：
形状、尺寸精确，位置稳定，用木材或金属制作。 弯曲形状：二维空间曲线（L、U、S、O） 三维空间曲线（椅背后腿、椅背扶手等） 弯曲设备：
手工弯曲夹具、曲木机、单向多层曲木压机。 干燥定型方式：
⑴自然干燥定型——将弯曲好的毛料连同金属钢带和模具一起放在大气条件下自然干燥和定型。
⑵干燥窑定型——将弯曲好的毛料连同金属钢带和模具（有时可不带模具）一起，从曲木机上卸下送入干燥窑干燥定型。（常规热空气干燥窑或低温除湿干燥窑） 常规热空气干燥窑：温度60-70℃，时间15-40h
低温除湿干燥窑：先预热，再除湿，最后陈放（两昼夜）。干燥质量好，周期长。 ⑶高频干燥定型——将弯曲木置于高频电场中，使其内部发热和干燥定型。 可直接使用弯曲木上的钢带作为一个电极，另一电极安装在样模上。 特点：
干燥速度快（如功率密度为2W/cm3时，弯曲木从30%的含水率干燥到8%，只需10min左右）、节省钢带和模具，厚木材干燥效果好。
⑷微波干燥定型——微波穿透能力强，弯曲木在微波装置内经几分钟照射，就能干燥定型。 木材软化、弯曲、干燥定型可连续进行（流水线）。
采用光纤温度传感器可测量微波加热时的木材温度，可自动控制微波干燥定型过程。 ⑸热模干燥定型——将弯曲毛料放在一对通有蒸汽的金属样模之间，或紧贴在通有蒸汽的金属样模上，使毛料在加压弯曲以后，以弯曲状态继续在样模中保持适当时间，通过金属样模的传导加热使弯曲毛料干燥定型。
蒸煮软化并经窑干的弯曲件，回弹变形大；
高频、微波加热软化及干燥定型的弯曲件，回弹变形小；
液态胺软化处理的弯曲件，几乎无回弹；胺气次之；胺水及尿素更次。
弯曲件加工
? 表面砂磨修整；
? 车削、铣削、刨削、起槽、打眼、钻孔、加工型面等。
实木方材弯曲质量的影响因素
? ⑴含水率：
? 25%-30%时压缩阻力最小，变形最大。
? 软材，弯曲时水分易排出，允许含水率较高；硬材，弯曲时水分不易排出，允许含