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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; G0 L4 ?2 o- @8 }1 v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)覺得焊接木頭,那不是“火上澆油”的事嘛,誰讓咱們鐘愛的木材最懼怕高溫和火啊。 8 S2 @) {( h. I; w3 `/ c
嗯!你說的沒錯(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。 & f! c- r8 H* U. a; u" u% d
不過,我們今天要說的焊接確實(shí)是應(yīng)用于木制品的連接,但不同于常見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)”。 / Z) L" r! W3 [0 x! w L
現(xiàn)在的木制品連接方法不好嗎? + S* x* k. X3 R" a1 b `( _9 Y# C" n X
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。 0 b* j/ }! _ |8 Z7 c+ [5 r2 W
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。└咚傩D(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)。
: M" U; g1 u7 ~" ^到底啥是圓棒榫旋轉(zhuǎn)木材焊接?
1 o& g( G5 D ?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。
3 Z, v3 C7 b# R, M# q; F# c▲圓棒榫旋轉(zhuǎn)木材焊接示意圖
- k% \/ E) X! Y" E劃重點(diǎn)了,“高速旋轉(zhuǎn)”、“摩擦”、“瞬間接合”無疑是該技術(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?
) [6 H7 ~' t, F3 Q% n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。 # [& J. l4 N. Y \* a$ y
▲焊接帶的表觀和微觀結(jié)構(gòu) 0 D4 ?5 g8 K" \9 r
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。
8 W2 \6 G( b6 a圓棒榫旋轉(zhuǎn)焊接技術(shù)如何應(yīng)用呢? 6 \& P! o7 G$ C2 x* G
圓棒榫是家具工業(yè)中較常見的插入榫,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圓棒榫將若干個(gè)部件組裝在一起。
4 c# V# K6 {; m( e* i近年來,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)合兩類連接方式中展開應(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。 / U* ^1 d% x1 X& c' N' B, ^
實(shí)木家具直接結(jié)合怎么用? 6 G$ T+ c- }& I" Y/ U" |
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)心的問題。
# ]! J B# e, N3 o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。 / Z. \) Y3 I, q' A6 J$ k
▲不同角度和數(shù)量的斜接
9 V8 Q8 M B& W) Z. J$ D4 ?* X5 ], s▲不同角度和數(shù)量的搭接
5 R% z0 u G0 P6 j▲不同角度的鳩尾接
4 Q4 |5 o0 y4 r/ z' f% N4 u實(shí)木家具角部結(jié)合怎么用? ( H# J C1 s7 O% X0 f- h+ \) |
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。
3 S3 Y( y$ \8 B( n5 Y# _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。 . ?% f- Q( V N6 ]
▲T型結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能測(cè)試
9 R8 J0 w0 m6 O7 }% Q" ]) S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。
% j0 j8 L' _9 f$ Q( v1 d* C. ^9 k經(jīng)實(shí)驗(yàn)表明,榫卯結(jié)合的“L”型部件通過一定數(shù)量的圓棒榫旋轉(zhuǎn)焊接技術(shù),連接過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)。 3 ^. o' H! H* [1 |3 X
有沒有典型的技術(shù)應(yīng)用案例呢? 5 g6 ]% x* Q3 n$ g6 t# W6 Z
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研究。
9 E: @. z! k# k5 o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)、僅通過圓棒榫旋轉(zhuǎn)焊接組裝。 1 b K; |. [4 R$ X% n2 u
▲使用圓棒榫旋轉(zhuǎn)焊接的Z字椅 2 a( @- l9 H; n* d3 \* D5 J
▲使用圓棒榫旋轉(zhuǎn)焊接的柜子
+ M c3 O6 t+ L/ x▲圓棒榫高速旋轉(zhuǎn)摩擦焊接機(jī)
$ B& a0 u( D) a7 S$ a. X圓棒榫旋轉(zhuǎn)焊接在國內(nèi)有前景嗎?
$ N. _: R* a6 F- q( M6 p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。
8 H. U! K! e0 v首先,在國內(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)能滿足國人對(duì)高質(zhì)量家具生活品質(zhì)的追求; , o4 a9 k7 e2 g. K( b; `
圓棒榫旋轉(zhuǎn)木材焊接強(qiáng)度與木材樹種有關(guān),國外已在櫸木、桉木等硬闊葉材中開展了研究、應(yīng)用,國內(nèi)中高檔紅木家具中應(yīng)用這一技術(shù)也可行; 3 g. \8 f& E" I& {/ t
對(duì)于人造板中應(yīng)用木材焊接技術(shù),國外已對(duì)刨花板、中密度纖維板、膠合板、定向刨花板等開展研究,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;
) j4 A& }4 p( z1 z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),通過圓棒榫旋轉(zhuǎn)木材焊接技術(shù)來組裝家也是可行的。 1 \ ?' |% b1 j; A6 y& S
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