实验三 实木弯曲实验

实验三实木弯曲实验
一、实验目的
人们对木制品的要求，无论是功能需求方面，还是美学欣赏方面，在很多场合下，都需要将木材加工成各种弯曲结构，如曲木家具，运动器材等，工艺制品和拱形门窗等。

但是木材是一种难以弯曲的材料，自足以来，人们一直在不断地探索将木材软化，然后弯曲成形的技术，木材成功弯曲的关键是要使木材充分地软化。

而本次实验的目的则是使我们进一步地了解木材软化与弯曲成形的机理，了解和掌握木材软化和弯曲成形的工艺技术。

二、实验原理
木材弯曲时，以中性层为分界形成凹凸两面，在凸面产生拉伸应力，使凸面木材有不同程度的伸长；凹面产生压缩应力，使凹面木材有不同程度的压缩，其应力分布是由表面向中间逐渐减少，中间一层纤维（中性层）既不受拉伸，也不受压缩。

当所受的拉伸和压缩应力超过该种材料的拉伸强度极限或压缩强度极限时，木材就遭到破坏。

三、实验步骤
实木弯曲成型可以分成三个阶段：塑化（软化）、弯曲和定型（在模型框架中干燥冷却）。

（1）塑化（软化）——将准备好的木材放在一定条件（压力、温度、湿度）的蒸汽中进行一段时间的软化，时间的长短与木材的初始含水率，树种和木材的厚度有关。

木材弯曲最合适的含水率，是木材纤维饱和点的含水率，妈20%-30%，此时木材强度最小，可产生的变形最大。

使用实木软化专用设备，可在较短的时间内以消耗较少的能量将木材转变为可以弯曲的状态。

（2）弯曲——在弯曲时，将工件自由地放在金属薄板中，以扼制弯曲过程中工件外表的拉伸，进而被弯曲成一定的形状。

在弯曲过程中，弯曲构件内部将形成张力，这种张力在以后的定型阶段将完全消除。

此外，还要对工件进行降温处理，并消除弯曲工艺流程中必须的水分，最好的方法是将其放在低温干燥室中进行干燥，为了使工件保持需要的形状，应将工件夹在一个干燥架上。

（3）成形——弯曲后，通过自然冷却可以明显减少内部应力，在含水率低于12%时，使弯曲成型的工件定型，它的形态在湿度增加时也不会发生明显的改变。

（4）总结——实木弯曲工艺流程为：毛坯加工→软化处理→弯曲成型→低温干燥→自然冷却→定型。

四、实验注意事项以及总结
（1）无论使用哪种弯曲方法，每种弯曲件都要配有专用的金属夹板和样模；（2）弯曲时务必使金属夹板和木材的拉伸面紧密接触为一个整体方能使中性层外移和保护拉伸面不受破裂；
（3）弯曲的速度宜慢，木材的厚度越大，弯曲速度越慢，一般以每分钟30---60为宜；
（4）应选择材质较好，纹理较直，光洁度较高的表面做拉伸面；
（5）由于木材缺乏塑性，故在木材弯曲之前必须进行软化处理。

软化处理可增加木材的塑性，使弯曲加由工顺利，并在变形状态下进行干燥处理，恢复木材原有的刚性和强度。

软化处理是实木加压弯曲的关键环节。

附：
1、树种的选择
（1）选择弯曲性能好，抗弯强度大的木材。

不同树种，弯曲性能是有差异的：一般阔叶材比针叶材好，硬阔叶材比软阔叶材好。

（2）弯曲性能较好的树种有：榆木、水曲柳、柞木、山毛榉、桦木等，针叶材以松木和云杉较好。

2、材质的选择
（1）幼材比老年树材好
（2）边材比心材好
（3）顺纹材比斜纹材好
（4）弯曲部件不得有腐朽、裂缝、结疤等缺陷。

3、木材含水率
（1）弯曲时的含水率应该在25%----30%以内，过高和过低都不好。

因为含水率过低会降低木材塑性；若过高木材细胞间隙水分多，弯曲时受压会冲破细胞，导致表层纤维开裂，并要增加弯曲动力，延长干燥定型时间，很不经济。