提到焊接,你能想起什么呢? 火星四濺?高溫高熱?閃瞎了眼?
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) j7 U, F9 F7 Q$ r/ H' ?9 x不管你想到什么,反正你不大可能想到我們的家具,更不會(huì)與木材聯(lián)系在一起。為什么?因?yàn)槟銜?huì)覺(jué)得焊接木頭,那不是“火上澆油”的事嘛,誰(shuí)讓咱們鐘愛(ài)的木材最懼怕高溫和火啊。
# R: F; m. {) {- N6 W( A2 N嗯!你說(shuō)的沒(méi)錯(cuò),要是真如傳統(tǒng)焊接技術(shù)似的拿著焊槍在兩塊木頭之間吱吱的噴火,恐怕得打119報(bào)火警了。
5 ]6 d5 v9 {2 i# R不過(guò),我們今天要說(shuō)的焊接確實(shí)是應(yīng)用于木制品的連接,但不同于常見(jiàn)鐵器焊接需要超高熱源的導(dǎo)入。到底是什么神秘的技術(shù)呢?不要著急,本文講給大家介紹的就是“圓棒榫旋轉(zhuǎn)木材焊接技術(shù)”。
( e# l8 y2 N( v9 D; j5 g現(xiàn)在的木制品連接方法不好嗎?
) J) ~3 J' M( o5 Q當(dāng)然不是!實(shí)木家具的生產(chǎn)與裝配技術(shù)發(fā)展至今,已趨于成熟和穩(wěn)定,但仍然有值得改善的空間和余地。
% n0 n- M2 p3 }& W! u& u傳統(tǒng)的榫卯接合生產(chǎn)工藝復(fù)雜、木材損失嚴(yán)重;金屬件連接中的金屬件易出現(xiàn)銹斑或被腐蝕而影響到接合的強(qiáng)度;圓棒榫接合,在組裝時(shí)須在榫孔內(nèi)或榫上涂膠,因此存在膠液易污染非接合表面、生產(chǎn)和使用中有一定污染物質(zhì)釋放的情況。
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而我們要說(shuō)的圓棒榫旋轉(zhuǎn)木材焊接技術(shù)是二十世紀(jì)末、二十一世紀(jì)初從歐洲發(fā)展起來(lái)的新技術(shù),圓棒榫在預(yù)先鉆好的圓榫孔中(孔徑比圓棒榫的直徑稍小)高速旋轉(zhuǎn),且不加任何膠粘劑或其它任何材料,而固定在鉆好孔的木基材中或?qū)⒒南鄬?duì)固定,是一種瞬間接合、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境友好、極具發(fā)展?jié)摿Φ哪静慕雍霞夹g(shù)。 & k* _3 R' \) [: m& O: x6 E
到底啥是圓棒榫旋轉(zhuǎn)木材焊接? 6 \% I. J4 }# s- j/ c" h+ r- w8 O
如何給這種技術(shù)下定義呢?相關(guān)學(xué)者是這樣描述的:不添加任何黏合劑,高速旋轉(zhuǎn)的圓棒榫通過(guò)摩擦而致其與木基材在瞬間(2-4秒)接合并具有一定強(qiáng)度的連接技術(shù),稱之為圓棒榫旋轉(zhuǎn)木材焊接。
, N! p, }& b R: j8 O4 i▲圓棒榫旋轉(zhuǎn)木材焊接示意圖
1 Z7 l2 n6 S+ j N劃重點(diǎn)了,“高速旋轉(zhuǎn)”、“摩擦”、“瞬間接合”無(wú)疑是該技術(shù)的特點(diǎn),可還是不明白的是:為什么這樣做就可以實(shí)現(xiàn)所謂的“焊接”呢?
1 F& U) _% r# V* Z* E/ X( H原理是這樣的: 圓棒榫高速旋轉(zhuǎn)進(jìn)入榫孔,在接觸界面間,圓棒榫和榫孔內(nèi)壁摩擦而產(chǎn)生高溫,木材纖維無(wú)定形區(qū)的高分子聚合物(主要是木質(zhì)素,也有部分半纖維素)被軟化、融化,而纖維形成纏結(jié)網(wǎng),融合在融熔的木材高分子聚合物中,當(dāng)圓棒榫停止轉(zhuǎn)動(dòng)后,冷卻固化形成了焊接帶而連接在一起。 2 m% p2 S" t S+ y- G/ Q9 p3 o
▲焊接帶的表觀和微觀結(jié)構(gòu)
9 X: S3 c/ S0 w% f從上圖可以看出焊接帶的顯微互相交織相連,當(dāng)木材摩擦焊接完成后,在形成的“新界面”木質(zhì)素和半纖維素(糠醛、木聚糖)發(fā)生聚合和交聯(lián)化學(xué)反應(yīng),因此圓棒榫停止旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)后,為了保證一定的接合強(qiáng)度,還需保持一定瞬時(shí)的壓力。 5 N6 q) P0 {: M% ` L
圓棒榫旋轉(zhuǎn)焊接技術(shù)如何應(yīng)用呢? 1 O6 N: x- y3 m6 h
圓棒榫是家具工業(yè)中較常見(jiàn)的插入榫,板式家具部件之間的接合與定位、實(shí)木框架的接合均可通過(guò)圓棒榫將若干個(gè)部件組裝在一起。
/ n7 {* `3 g& o& u9 E, Z近年來(lái),高速旋轉(zhuǎn)圓棒榫木材焊接技術(shù)在歐洲已于家具部件直接和角部結(jié)合兩類(lèi)連接方式中展開(kāi)應(yīng)用研究,其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、產(chǎn)品穩(wěn)定性符合相關(guān)要求。 8 Q" R1 A% Y9 u% X D1 v' Z
實(shí)木家具直接結(jié)合怎么用?
7 d9 W* ~3 f" H) Z實(shí)木家具中的直接結(jié)合是最基本的裝配方式之一,如果采用圓棒榫旋轉(zhuǎn)焊接,結(jié)果如何一定是大家最為關(guān)心的問(wèn)題。
$ I7 k$ @4 k6 y, o+ j研究人員選取斜接、搭接和鳩尾接三種家具部件直接結(jié)合方式,對(duì)圓棒榫旋轉(zhuǎn)焊接體與圓棒榫膠接合體、釘接合體進(jìn)行力學(xué)性能比較,研究結(jié)果認(rèn)為圓棒榫旋轉(zhuǎn)木材焊接較釘接有較好的強(qiáng)度和剛度、與圓棒榫膠接強(qiáng)度和剛度相當(dāng),可以在家具部件裝配中應(yīng)用。
, Q& m3 T: y8 }0 L+ @▲不同角度和數(shù)量的斜接
: @5 N. [. y( j9 d8 H+ T▲不同角度和數(shù)量的搭接
& v9 l, w2 V8 x/ `7 S$ \▲不同角度的鳩尾接 ) ~9 l+ i& s! C4 |/ |( c2 j
實(shí)木家具角部結(jié)合怎么用?
4 c! R% I- r% |7 D: ^角部結(jié)合也是家具結(jié)構(gòu)中的重要部分,其主要有“L”型和“T”型兩種連接方式。 / y; q5 [8 }6 X* M+ p
性能好的“T”型連接可以提高家具角部結(jié)合強(qiáng)度,其強(qiáng)度和剛度對(duì)家具產(chǎn)品質(zhì)量十分重要。 * @0 Q) t+ ]) s( a3 `/ O
▲T型結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能測(cè)試 " m& _1 f: y- T* |
家具中的“L”型結(jié)合是家具外框連接的常用形式,由于這種結(jié)合中受力點(diǎn)在木材邊部,“L”型連接部件的力學(xué)性能相對(duì)于“T”型結(jié)合差。
; U( E& S2 [) @0 e% E% [0 X經(jīng)實(shí)驗(yàn)表明,榫卯結(jié)合的“L”型部件通過(guò)一定數(shù)量的圓棒榫旋轉(zhuǎn)焊接技術(shù),連接過(guò)程中未添加任何物質(zhì),且其力學(xué)強(qiáng)度符合歐洲標(biāo)準(zhǔn)。
) Z4 ~( Z- r5 a有沒(méi)有典型的技術(shù)應(yīng)用案例呢? ! n/ z/ y6 N; P9 C
有的。隨著圓棒榫旋轉(zhuǎn)焊接技術(shù)的不斷發(fā)展,在歐洲將其應(yīng)用到家具生產(chǎn)裝配中正如火如荼展開(kāi)研究。
r) x2 S0 K. I' J% j如著名荷蘭建筑設(shè)計(jì)大師赫里特·里特費(fèi)爾德設(shè)計(jì)的極簡(jiǎn)抽象派Z字型椅,用四塊櫸木板以間距為32mm圓棒榫,不添加任何物質(zhì)、僅通過(guò)圓棒榫旋轉(zhuǎn)焊接組裝。 8 V3 T: t0 u2 w* ?6 [3 o2 u, p
▲使用圓棒榫旋轉(zhuǎn)焊接的Z字椅 0 V& ?( J- i( L! b
▲使用圓棒榫旋轉(zhuǎn)焊接的柜子
" E! L7 I |! f, M▲圓棒榫高速旋轉(zhuǎn)摩擦焊接機(jī) , |, B4 S( s& U4 t! {; K! u$ T
圓棒榫旋轉(zhuǎn)焊接在國(guó)內(nèi)有前景嗎? $ d+ e/ V6 F+ E
如果技術(shù)成熟且成本得到有效控制的話,這項(xiàng)連接技術(shù)應(yīng)當(dāng)是具有不錯(cuò)前景的。
3 U3 V6 g; D3 x) D# G3 \首先,在國(guó)內(nèi)家具業(yè)界時(shí)而爆料因有毒物質(zhì)(如甲醛)釋放而引起的糾紛,無(wú)任何物質(zhì)添加的圓棒榫旋轉(zhuǎn)木材焊接技術(shù)能滿足國(guó)人對(duì)高質(zhì)量家具生活品質(zhì)的追求;
/ F! ?% T. L( v/ L7 [: u; D0 ~圓棒榫旋轉(zhuǎn)木材焊接強(qiáng)度與木材樹(shù)種有關(guān),國(guó)外已在櫸木、桉木等硬闊葉材中開(kāi)展了研究、應(yīng)用,國(guó)內(nèi)中高檔紅木家具中應(yīng)用這一技術(shù)也可行;
8 p. Z0 p) @9 s+ x- f4 ]( _對(duì)于人造板中應(yīng)用木材焊接技術(shù),國(guó)外已對(duì)刨花板、中密度纖維板、膠合板、定向刨花板等開(kāi)展研究,對(duì)于圓棒榫旋轉(zhuǎn)木材焊接人造板家具可以進(jìn)行嘗試; - C5 O! ?( Q Q
在家具生產(chǎn)企業(yè),可以對(duì)32mm系列孔加工設(shè)備進(jìn)行適當(dāng)改進(jìn),通過(guò)圓棒榫旋轉(zhuǎn)木材焊接技術(shù)來(lái)組裝家也是可行的。 / I6 V' |) L2 A8 I0 ~2 @
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