9第九章、木材及加工工艺

1木材及加工工艺9.1木材的构造9.2木材的分类9.3木材的基本性能9.4木材的成型工艺9.5常用木材及在设计中的应用第九章木材及加工工艺29.1木材的构造树木是一个有生命的生活体，它是由树根、树干和树冠（包括树枝和树叶）三部分组成。其中树干是树木的主体部分，占树木总体积的50%-90%。树干由树皮、木质部和髓心三部分组成。它的的宏观构造，可以从树干的横切面、径切面和弦切面三个不同的切面入手。31、横切面：是指与树干或木纹方向垂直锯割的切面，在这个切面上，木材细胞间的相互联系都清楚的反映出来，它是识别木材最重要的部位。2、径切面：是指顺着树干方向，垂直与年轮的切面。通过髓心割锯的切面，叫标准径切面。在这个切面上，年轮呈条状，相互平行。由径切面而成的板材，收缩小、不易翘曲，适用于地板、木尺和乐器用的共鸣板等。3、弦切面：顺着树干方向、与年轮相切的切面。它是其中一个年轮的切线，同时又是另一个年轮的弦线。这种方法锯割的板材，年轮在板面上成V字形，花纹美观。一般使用的木材都是弦切面，用于制造家具、桶板和船上的甲板等。49.2木材的分类1、按树种分类：可分为针叶树和阔叶树针叶树树叶细长如针，多为常绿树。材质一般较软，有的含树脂，又称软材，如红松、落叶松、马尾松、杉木、柏木等。主要的应用范围是建筑、桥梁、家具、造船、电杆、枕木、机械模型等。阔叶树树叶宽大、叶脉呈网状，大都为落叶树，材质较坚硬，故称硬木。如樟木、椴木、山杨、青杨、水曲柳、栎木等。主要用于机械制造、车辆、造船、建筑、桥梁、枕木、家具、胶合板等。52、按用途分类：原条、原木、成材、人造板、改良木。原条是指已经去皮、根、树梢的木料，但未按一定尺寸加工成规定的材类。主要用于建筑工程的脚手架、建筑用材、家具用材等；原木是指已经去皮、根、树梢的木料，并按一定尺寸加工成一定直径和长度的材类，原木可分为使用原木、锯材原木、化学加工原木、锯刨加工原木；成材是指已经加工锯解成材的木料，成材分为锯材和枕木；人造板是指木材加工过程中产生的大量边皮、碎料、木屑等余料，经过机械和化学加工而制成的各种板材。人造板主要分为胶合板、细木工板、木纤维板、碎木刨花板、木丝板、塑料贴面板等；改良木是采用物理或化学方法加工处理的木材。它可以分为压缩木、层积木、浸渍木等。69.3木材的基本性能木材作为一种天然材料，在自然界中蓄积量大、分布广、取材方便，具有优良的特性。木材是一种优良的造型材料，自古以来，它一直是最广泛最常用的传统材料，其自然、朴素的特性令人产生亲切感，被认为是最富于人性特征的材料。在新材料层出不穷的今天，在设计应用中仍占有十分重要的地位，这是由木材的基本性能所决定的。木材的基本性能是具有多孔性、各项异性、湿胀干缩性、燃烧性和生物降解性等独特性质，在具体使用中必须更好地利用这些特性和最大限度的限制其副作用。7木材特性优点有：(1)质轻。木材由疏松多孔的纤维素和木质素构成。它的密度因树种不同，一般在0.3—0.8之间，比金属、玻璃等材料的密度小得多，但它的比强度比钢材大很多，因而质轻坚韧，并富有弹性，在纵向(生长方向)的强度大，是有效的结构材料，但其抗压、抗弯曲强度较差。8(2)具有天然的色泽和美丽的花纹。不同树种的木材或同种木材的不同材区，都具有不同的天然悦目的色泽。如红松的心材呈淡玫瑰色，边材成黄白色；杉木的心材成红褐色，边材呈淡黄色等。又因年轮和木纹方向的不同而形成各种粗、细、直、曲形状的纹理，经旋切、刨切等多种方法还能截取或胶拼成种类繁多的花纹。9(3)具有调湿特性木材由许多长管状细胞组成，在一定温度和相对湿度下，对空气中的湿气具有吸收和放出的平衡调节作用。(4)隔声吸音性木材是一种多孔性材料，具有良好的吸音隔声功能。(5)具有可塑性木材薰煮后可以进行切片，在热压作用下可以弯曲成型，木材可以用胶、钉、榫眼等方法比较容易和牢固地接合。(6)易加工和涂饰木材易锯、易刨、易切、易打孔、易组合加工成型，且加工比金属方便．由于木材的管状细胞吸湿受潮，故对涂料的附着力强，易于着色和涂饰。10(7)对热、电具有良好的绝缘性。木材的热导率，电导率小，可做绝缘材料，坦随着含水率增大，其绝缘性能降低。木材特性中也有一定的缺点：(1)易变形、易燃：木材由于干缩湿胀容易引起构件尺寸及形状变异和强度变化，发生开裂．扭曲、翅曲等弊病。木材的着火点低，容易燃烧。(2)各向异性：木材是具有各向异性的材料，即使是同一树种的木材，因产地、生长条件和部位不同，其物理、化学性质差异很大。使之使用和加工受到一定的限制。（3）容易解离：木材容易解离。但是刨花板和纤维板就是利用木材的这一缺点制作而成的。（4）生物降解性：木材是一种有机物质，在生长和存储的过程中，容易受菌、虫的侵蚀，使木材受到一定的破坏，降低了使用性能。（5）天然缺陷：由于木材是一种天然材料，在生长过程中受自然环境的影响，有许多天然缺陷，如节子、弯曲等。119.4木材的成型工艺木材的成型工艺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。9.4.1木材常用的成型加工工艺1．木材加工的工艺流程每个构件加工前，都要根据被加工构件的形状、尺寸、所用材料、加工精度、表面粗糙度等方面的技术要求和加工批量大小，合理选择各种加工方法、加工机床、刀具、夹具等，拟定出加工该构件的每道工序和整个工艺过程．木制品构件的形状、规格多种多样，其加工工艺过程一般为：12(1)配料配料就是按照图样规定的木制品的尺寸和质量要求，将各种不同树种、不同规格的木材。锯割成符合制品规格的毛料，即基本构件的过程。配料时应根据制品质量的要求，按构件在制品中所处部位的不同，合理确定各构件所用材料的树种、纹理、规格、含水率等技术指标；(2)构件加工经过配料后，对毛料进行平面加工、开榫、打孔等，由此加工出所要求的形状、尺寸、结构和表面粗糙度的木制品构件。A、基准面的加工为了构件获得正确的形状，尺寸和粗糙度的表面，并保证后续工序定位准确，必须对毛料进行基准面的加工。作为后续工序加工的尺寸基准。B、相对面的加工基准面完成后，以基准面为基准加工出其他几个表面。13C、划线划线是保证产品质量的关键工序，它决定了构件上榫头，榫眼及圆孔等的位置和尺寸，直接影响到配合的精度和结合的强度。D、榫头、榫眼及型面的加工榫结合是木制品结构中最常用的结合方式，因此，开榫、打眼工序是构件加工的主要工序，其加工质量直接影响产品的强度和使用质量。(3)装配按照木制品结构装配图以及有关技术要求，将若干构件结合成部件，或将若干部件和构件结合成木制品的过程。(4)表面修整和涂饰构件的表面修整加工应根据表面的质量要求来决定。外露的构件表面要精确修整，内部用料可不作修整。同时进行表面着色和涂饰，以提高制品的表面质量和防腐能力，增强制品外观的美感效果。表面涂饰通常包括表面处理、着色和涂漆等工序。142.木材加工的基本方法(1)木材的锯割木材的锯割是木材成型加工中用得最多的一种操作。按设计要求将尺寸较大的原木、板材或方材等沿纵向、横向或按任一曲线进行开锯、分解、开榫、锯削、截断、下料时，都要运用锯割加工。锯割常用的工具有木工手工锯和木工锯割机。木工手工锯按照结构可分为框锯、刀锯、横锯、侧锯、板锯、狭手锯、钢丝锯等。常用的是框锯和刀锯。木工锯割机是木工加工常用的机器。一般可分为带锯机和圆锯机。带锯机是将一条带锯齿的封闭钢带绕在两个锯轮上，使其高速移动，实现锯割。圆锯机是利用高速旋转的圆锯片对木材进行锯割的机床，其结构简单、安装容易、操作和维修方便、生产效率高，应用广泛。相关视频：1、木工锯.avi2、锯树.avi15(2)木材的刨削刨削也是木材加工的主要工艺方法之一。木材经锯割后的断面一般较粗糙且不平整，因此必须进行刨削加工，刨削加工的主要工具是各种刨刀，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，使木材表面薄层脱落。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木工刨削机床。木工刨一般按照其用途和构造可分为平刨、槽刨、边刨、特形刨等；刨削机床可分为平刨床和压刨床。刨削原理：木匠刨木.avi16(3)木材的凿削木制品构件间结合的基本形式是框架榫孔结构，因此，榫孔的凿削是木制品成型加工的基本操作之一。凿削加工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进入其内，逐渐加工成各种方形、矩形或圆形的榫孔。使用的工具主要包括木工凿和木工榫孔机床。其中木工凿分为平凿、圆凿和斜凿。相关视频：凿木流年.avi(4)木材的铣削木制品中的各种曲线零件，制作工艺比较复杂，木工铣削机床是一种万能设备，既可用来截断，起线，开榫、开槽等直线成形表面加工和平面加工，又可用于曲线外形加工，是木材制品成型加工中不可缺少的设备之一。17按照木制品结构装配图以及有关的技术要求，将若干构件结合成部件，再将若干部件结合成制品或若干部件和构件结合成木制品的过程，称为装配。木制品的装配其中最重要的是木制品的结合。3.木制品的装配与结合18木制品的构件间的结合方式，常见的有榫结合、胶结合、螺钉结合、圆钉结合、金属或硬质塑料联结件结合，以及混合结合等。采取不同的结合方式对制品的美观和强度、加工过程和成本，均有很大的影响，需要在产品造型设计时根据质量技术要求确定。下面简要介绍几种常用结合方式。(1)榫结合榫结合是木制品中应用广泛的传统结合方式。它主要依靠榫头四壁与榫孔相吻合。装配时，注意清理榫孔内的残存木渣，榫头和榫孔四壁涂胶层要薄而均匀，装榫头时用力不宜过猛，以防挤裂，必要时可加木楔，达到配合紧实。榫结合视制品结构的需要有明榫和暗榫之分。1920(2)胶结合胶结合是木制品常用的一种结合方式，主要用于实木板的拼接及榫头和榫孔的胶合。其特点是制作简便，结构牢固，外型美观。装配使用粘合剂时．要根据操作条件、被粘木材种类、所要求的粘接性能、制品的使用条件等合理选择粘合剂。操作过程中，要掌握涂胶量，晾置和陈放、压紧，操作温度、粘接层的厚度五大要素。乳白胶：目前木制品行业中常用的胶粘剂种类繁多，最常用的是聚醋酸乙烯酯乳胶液，俗祢乳白胶．它的优点是使用方便，具有良好和安全的操作性能，不易燃，无腐蚀性，对人体无刺激作用；在常温下固化快，无需加热，并可达到较好的干状胶合强度，固化后的胶层无色透明，不污染木材表面。但成本较高，耐水性、耐热性差，易吸湿，在长时间静载荷作用下胶层会出现蠕变，只适用于室内木制品．21(3)螺钉与圆钉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，钉直径越大，长度越长。沿横纹结合，则强度越大，否则强度小。操作时要合理确定钉的有效长度，井防止构件劈裂。(4)板材拼接木制品上较宽幅面的板材，一般都采用实木板拼接而成。采用实木板拼接时，为减少拼接后的翘曲变形，应尽可能选用材质相近的板料，用胶粘剂或既用胶粘剂又用榫、槽、钉等结构，拼接成具有一定强度的较宽幅面板材。拼接的结合方式有多种，如图4所示。设计时可根据制品的结构要求、受力形式、胶粘剂种类，以及加工工艺条件等选择。22231．木制品的表面涂饰(1)表面涂饰目的木制品表面装饰的目的主要是装饰作用和保护作用。(2)涂饰前的表面处理由于木材表面不可避免地存在各种缺陷，如表面的干燥度、纹孔、毛刺、虫眼、节疤，色斑、松蜡及其分泌物松节油等．不预先进行表面处理，将会严重影响涂饰质量，降低装饰效果．因此，必须针对不同的缺陷采取不同方法进行涂饰前的表面处理。9．4．2木制品的表面装饰技术24A.干燥：木材具有多孔性．易吸水和排水，并有干缩湿胀的特点，容易造成涂层起泡、开裂和回粘等现象，因此新木材需要干燥到含水量在8％一12％时才能进行涂饰。木材的干燥方法有自然晾干和低温烘干两种。B.去毛刺：木制品表面虽经刨光或磨光，但总有些没有完全脱离的木制纤维残留表面，影响表面着色的均匀性，因此涂层被覆前一定要去除毛刺。去除毛刺的方法有：水胀法、虫胶法和火燎法．C.脱色：不少木材含有天然色素，有时