森源实木定制家具不变形或不开裂的原理

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从机械角度来看,木材是一种弹性材料。结构多孔。木材的这一特性会使它弯曲。但是,如果您想爬较小的曲率半径,则应在弯曲之前软化木材以增加木材的可塑性。木材软化后,在顺向压力的作用下,细胞壁中的超细纤维会滑动,从而使细胞壁的壁层纵向起皱; 在弯曲力矩的作用下,木材的压缩表面在弯曲过程中会形成皱纹。拉伸的表面会形成皱纹,并且可以获得较小的曲率半径。

1。木材弯曲的原理

木材弯曲时,以中性层为边界形成两个凹凸表面。凸面上会产生拉应力,使凸面木材具有不同的伸长率。 凹面产生压应力,使凹面木材受到不同程度的压缩。应力分布由下式确定:表面朝向中间逐渐减小,并且纤维的中间层(中性层)既不拉伸也不压缩。当拉伸和压缩应力超过材料的拉伸强度极限或抗压强度极限时,木材被破坏。

弯曲木材时,有必要研究和了解木材在拉应力和压应力作用下沿晶粒的变形规律。

沿谷物的压缩变形与树木种类有关。针叶和软阔叶风干木材沿颗粒的压缩变形为1%-2%,硬阔叶风干木材为2%-3%。这是由于硬阔叶木材的年轮层之间的木材射线结构宽而厚,这使得连接牢固,因此不易失去稳定性并在变形时造成损坏。

软化后,它可以增加木材的压缩和沿纹理的拉伸变形。软化处理可以略微增加沿晶粒的拉伸强度,通常为1%-2%。但是,沿晶粒的压缩变形远大于风干材料的压缩变形。经过软化处理后,硬阔叶木沿纹理的压缩变形可达到25%-30%,软木沿纹理的压缩变形为5%-7%。

不同树种的容许拉伸变形和压缩变形不同,因此它们的弯曲特性差异很大。方木的厚度(h)与可弯曲的最小曲率半径(R)的比值(h / R)用于测量木材的弯曲性能,即曲率半径越小相同厚度的木材(h / R值越大)),材料的弯曲性能越好。弯曲性能主要取决于木材的容许拉伸变形和容许压缩变形系数。当木材弯曲时,由木材的凹凸面产生的最大拉伸变形和最大压缩变形相等,因此木材的弯曲性能主要受沿晶粒的容许变形的限制。为了进一步改善木材在软化后沿谷物的变形,金属带(0.2毫米-2.5毫米厚)使中性层在弯曲过程中移动到拉伸表面。由于金属条承受拉应力,所以凸木的拉伸变形很小或等于0,可以显着提高木的弯曲性能。

2。沿木材的木材压缩和弯曲技术

木材沿纹路的压缩弯曲是先使木材变软,然后再沿纹路弯曲。当水进入木质细胞壁时,由于水是极性分子,它可以与纤维素无定形区域中的羟基和半纤维素中的羟基形成新的氢键,从而增加了分子链之间的距离,即增加了自由。体积,为分子运动提供空间。如果分子振动不够,即使提供足够的自由空间,木材的软化条件也无法完全改变。只有当能量和水共同充当木材上的增塑剂时,木材才能有效地软化。

木材的主要成分是纤维素的线性和长大分子结构。纤维素大分子由许多葡萄糖单体组成以形成分子链。它们之间的纤维素分子链彼此平行以形成结晶区,该结晶区决定了纤维素的强度。 在另一段中,纤维素分子链彼此不平行,构成纤维素的无定形区域。这些线性分子链不是笔直的,而是有一定的卷曲部分,这使得纤维素可拉伸且富有弹性。如果外力的影响小于木材沿纹理的允许抗压强度,也就是说,当应力小于木材的破坏极限时,木材将不会被破坏; 如果木材在连续的外力作用下被压缩,则在达到压缩率时将停止压缩,以确保在压制一段时间后释放压力。释放压力后,木材的粘弹性将立即显现,其弹性变形将在短时间内恢复,但仍会残留一定量的永久变形。这些永久变形主要发生在纤维或分子链之间。产生纵向位移,并且细胞沿谷物的轴向产生皱纹。这些皱纹更均匀地集中在轴向孔的内壁上,这将大大改善木材的弯曲性能。在弯矩的作用下,压缩面的皱纹变大,张紧面的皱纹变平,因此在容许变形范围内可获得较小的弯曲曲率半径。

3。木材软化处理的方法和机理

软化处理可以改善木材的弯曲性能,使木材具有暂时的可塑性,从而可以进行弯曲过程,并在变形状态下干燥以恢复木材的原始刚度和强度。软化处理方法包括:水热处理,高频加热处理和化学处理等。

3.1水热处理(烹饪方法)

水热处理(蒸煮法)使木材变软,主要是用水使纤维素,半纤维素和木质素的无定形区域膨胀,为分子的剧烈运动提供自由空间,并逐渐从外向内传导木材。加热,使分子获得足够的能量。

构成木质细胞壁的主要成分是:纤维素,半纤维素和木质素。木材经过水热处理后,部分半纤维素容易分解并溶解成液态。纤维素无定形区域分子链上的游离羟基吸收水,这会使纤维素间隙中的水膜变厚,增加了分子之间的距离,并降低了吸引力。方便在外力作用下产生相对滑移。

木材膨胀变形是指水进入木材的非结晶区域时,木质素,半纤维素和纤维素的非结晶区域的体积扩大,自由体积空间增加,并提高了木材的可塑性。加热可增加无定形区中木质素,纤维素和半纤维素分子的能量。在水和热的作用下,纤维素的非结晶区域膨胀,木质素处于粘性流体状态,半纤维素失去了结合作用,木材的可塑性提高了。

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