木材具有多孔性、各向异性、湿胀干缩性、燃烧性和生物降解性等独特性质,在具体加工和使用中必须更好地利用这些特性,并且最大限度地限制其副作用。木材的密度为0.3~0.7g/cm3,比普通钢材密度小很多,但是木材的比强度,即顺纹强度,要高于钢材的比强度,而且木材导热性、导电性和声音传导性较差,热胀冷缩性能不显著。
5.2.3.1 木材加工方法
将木材原材料通过木工手工工具或木工机械设备加工成构件,并将其组装成制品,再经过表面处理、涂饰,最后形成一件完整木制品的技术过程,称为木材的成型加工工艺。具体的加工方法有下面几种。
木材锯割是木材成型加工中最常用的一种操作方法。按设计要求将尺寸较大的原木、板材或方材等沿纵向、横向或任一曲线进行开板、锯屑、截断、分解,下料时,都要运用锯割加工。木材锯割时的主要工具是各种结构的锯子,利用带有齿形的薄钢带锯条与木材的相对运动,使具有凿形或刀形锋利刃口的锯齿连续割断木材纤维,从而完成木材的锯割操作。
木材的刨削是木材加工的主要工艺方法之一。利用与木材表面成一定倾角的刨刀的锋利刃口与木材表面的相对运动,使木材表面一层薄层剥离,完成木材的刨削加工,如传统木工师傅加工家具板材的表面,都是手工刨削的方法。木材经锯割后的表面一般较粗糙且不平整,因此必须进行刨削加工。木材经刨削加工后,可以获得尺寸和形状准确、表面平整光洁的构件。刨削使用的工具主要包括木工刨和刨削机床。
木材的凿削是木制品构件之间结合的基本形式,是框架榫孔结构。因此,在木制品构件上开出榫孔的凿削,是木制品成型加工的基本操作之一,其目的是为了实现木制品的榫接。木材凿削加工时的主要工具是各种凿子,利用凿子的冲击运动使锋利的刃口垂直切断木材纤维而进入其内,并不断排出木屑,逐渐加工出所需的方形、矩形或圆形榫孔。凿削使用的工具主要包括木工凿和榫孔机床。
木材的铣削是在木材成型加工中,凹凸平台和弧面、球面等形状的加工比较普遍,其制作工艺比较复杂,一般是在木工铣削机床上来进行的。木工铣床是一种万能设备,能完成各种不同的加工,例如直线成型表面的裁口、起线、开榫和开槽等的加工和平面加工,但主要用于曲线外形加工。此外,木工铣床是木材制品成型加工中不可缺少的设备,可用于锯削、开榫和仿形铣削等多种作业。(www.daowen.com)
5.2.3.2 木制品的连接工艺
传统木制品的连接形式是榫连接。近年来,由于新材料的发明,陈旧设备和落后工艺技术的改革和创新,出现了胶连接、螺钉连接和板材拼接。
槽连接是由榫头插入榫孔构成的连接形式。根据结合部位的尺寸、位置和构件在结构中作用的不同,榫头有各种形式。榫孔的形状和大小根据榫头而定。各种槽又视制品结构的需要,有明榫和暗榫之分。榫连接主要依靠榫头四壁与槽孔相吻合,因此榫头和榫孔在制作时必须注意结构合理,配合密实。
胶连接是木制品常用的一种结合形式。由于木材具有良好的胶合性能,当胶液涂于刨削光洁的木材表面并将木材紧密压在一起时,除结合面会形成胶膜外,胶液还沿结合面渗入木材的孔隙中,并在其中凝固,如同形成无数颗细小的胶钉钉入木材中,使胶接面具有一定的胶合强度,因而使两个待结合表面的木材纤维牢固结合成一个整体。主要用于实木板的拼接及榫头和榫孔的胶合,其特点是结构牢固、制作简便、外形美观,产品形式不受手工工艺的局限。木材胶合时使用的胶黏剂种类有很多,近年来使用最多的是合成树脂胶黏剂,如聚醋酸乙烯酯乳胶液和热熔胶等。
螺钉连接是通过各种型号的螺钉将木材连接起来的一种常见连接方式。螺钉的结合强度取决于木材的硬度和钉的长度,并与木材的纹理有关。木材越硬、长度越长,钉直径越大,沿横纹结合时,则连接的强度越大,否则强度越小。
板材拼接也是一种连接方式。在木制品中较宽幅面的板材一般都是采用实木板拼接成的人造板。采用实木板拼接时,为减小拼接后的翘曲变形,应尽可能选用材质相近的实木板料,用胶黏剂或用胶黏剂又用榫、槽、销、钉等结构,拼接成具有一定强度的较宽幅面板材。拼接的结合形式有很多种,设计时可按制品的结构要求、受力形式、胶黏剂种类以及加工工艺条件等进行选择。
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