木材干燥与应力
让木头干而不裂的方法
让木头干而不裂的方法
木头在干燥的过程中很容易出现开裂的情况,这不仅影响了木材的美观性,还会降低木材的使用价值。因此,让木头干而不裂是一个非常重要的问题。下面,我们来介绍一些方法,希望能够帮助大家解决这个难题。
首先,选择合适的木材非常重要。在木材的选择上,我们应该尽量选择干燥程度均匀的木材,避免选择含有大量树脂或者含水率过高的木材。这样可以减少木材在干燥过程中出现开裂的可能性。
其次,正确的干燥方法也是关键。在干燥木头的过程中,应该尽量避免快速干燥或者局部加热的情况,这样容易导致木头内部产生应力,从而导致开裂。我们可以选择慢干燥或者温和的干燥方法,比如自然风干或者采用专业的干燥设备进行干燥。
另外,适当的处理也是很重要的一环。在木头干燥之前,我们可以在木头表面刷上一层防裂油漆或者其他防裂涂料,这样可以有效减少木头在干燥过程中的开裂情况。此外,还可以在木头表面喷洒一些水,保持木头表面的湿润,这样可以减缓木头的干燥速度,减少开裂的可能性。
最后,妥善的存放也是非常重要的。在木头干燥完成后,我们应该选择一个通风良好的地方进行存放,避免阳光直射或者潮湿的环境。这样可以有效避免木头在存放过程中重新吸湿或者干燥过快导致开裂。
总的来说,让木头干而不裂并不是一件很困难的事情,关键在于选择合适的木材、正确的干燥方法、适当的处理和妥善的存放。希望以上方法能够帮助大家解决木头干燥开裂的问题,让我们的木材更加美观、耐用。
木材干燥技术
木材干燥技术
一、木材干燥的物理基础
(一)木材干燥的意义
(二)木材的水分
1、木材中水分的状态
2、木材平衡含水率
(三)木材在气体介质中的对流干燥过程
1、木材干燥曲线
2、木材干燥时内部水分的移动
3、木材表面水分的蒸发
4、影响木材干燥速率的因素
(四)木材干燥过程中的应力与形变
1、木材的干缩
2、木材干燥阶段的木材内应力及其产生原因
3、不同干燥阶段的木材内应力
4、木材各向异性引起的应力变形
(五)测定木材含水率的方法
1、重量法
2、电测法
(六)木材干燥的基本原理
(七)木材干燥的基本原则
二、木材的干燥方法
1、蒸汽干燥 2、热水干燥 3、炉气干燥 4、除气干燥 5、真空干燥 6、太阳能干燥
三、木材干燥窑:1、分类 2、设备 3、类型分类及干燥设备的选用
四、木材干燥工艺及操作
(一)、窑干木材的堆积(1、木材堆积的方法;2、成料和毛料堆积的规则)
(二)、干燥基准
(三)、含水率检验
(四)、木材窑干过程的实际操作
1、预热阶段
2、干燥阶段
3、终了处理
4、冷却出窑
附录 常用木材干燥基准表
木材干燥与应力
木材干燥与应力
在木材干燥过程中,如果木材内存在比较大的含水率梯度,干燥速度过快时,就会使木材产生应力和变形。含水率分布不均匀会引起木材产生暂时的应力和变形,等含水率均匀后,其应力和变形随之消失,这个应力叫做含水率应力,变形叫做含水率变形或弹性变形。这说明木材具有弹性,除此而外木材还具有塑性。在含水率应力与变形持续的期间,由于热湿的作用,木材的外层或内层发生塑性变形,使得在含水率分布均匀后,塑性变形的部分不能恢复到原来尺寸,也不能减少到应当干缩的尺寸,并且保持着一部分应力,这种变形叫做残余变形,这种应力叫做残余应力。应力木生长缺陷含水率应力与残余应力之和等于全应力在木材干燥过
程中,全应力影响木材的质量。干燥过程结束后,继续影响木材质量的是残余应力。为此,残余应力越小越好。应力在木材干燥过程中的变化可分为四个阶段,即干燥刚开始阶段、干燥初期阶段、干燥中间阶段及干燥终了阶段。(1)干燥刚开始阶段。此时木材内外各部分都还没有发生干缩,木材内不存在含水率应力和残余应力。(2)干燥初期阶段。此时木材的心层还保持着比较高的含水率,而木材表层的自由水在迅速蒸发,随着水分蒸发的深入,吸着水也在逐步排出,与此同时,木材表层开始干缩,心层还没有干缩。心层受到表
层的压缩,表层受到拉伸。所以,木材干燥初期阶段的内应力是表层受到拉应力、心层受到压应力,这种应力是由木材的含水率梯度造成的。虽然木材内部的水分移动要借助于含水率梯度,允许这种应力在一定时间内存在,但它不宜过大和时间不宜过长,否则将引起木材的表面干裂。在这个阶段要充分利用木材的含水率梯度,但不能使木材应力过大。(3)干燥中期阶段。此时木材内部的含水率已下降到纤维饱和点以下。假如在干燥初期阶段对被干木材没有进行热湿处理,则木材表层已失去正常的干缩条件而固定于伸张状态。加工过程中的缺陷此时尽管木材心层的含水率高于表层的含水率,但是心层木材干缩的程度类似于表层木材在塑化固定前所产生的不完全干缩。木材的内部尺寸与外部尺寸暂时平衡,因此木材的内应力也暂时处于平衡状态。在这个阶段,木材内部的水分向表面移动的距离加长,木材干燥更困难、更缓慢。如果木材的表层干燥过快,心层的水分来不及移动到表层,就会造成木材外部很干、内部很湿的所谓“湿心”。木材
木头为啥会炸裂的原理
木头为啥会炸裂的原理
木头炸裂的原理主要涉及热胀冷缩和含水量变化的效应。具体来说,以下几个因素可能导致木材炸裂:
1. 含水量变化:木材中的水分含量是一个重要因素。当木材在热源下受热时,其中的水分会以蒸汽的形式蒸发,导致木材内外的水分含量差异。当木材表面蒸汽排出,内部的水分却无法蒸发时,产生了内外温度和水分含量梯度。这会导致木材内部不均匀膨胀,引起木材炸裂。
2. 温度差异:木材暴露在高温热源下时,受热表面会膨胀,而未受热的部分温度变化较小。这会引起木材内部的应力积聚,当应力超过木材的强度限制时,会导致木材炸裂。
3. 木材结构和纹理:木材的结构和纹理决定了木材的热传导性能和收缩性。不同木材具有不同的收缩率和线膨胀系数,当木材表面和内部的收缩性差异较大时,容易引发炸裂。
为了减少木材炸裂的风险,可以采取以下措施:
- 控制木材的含水量,使其在使用前充分干燥。
- 在木材表面施加涂层或使用防火剂等,以降低木材受热的速度。
- 控制木材的温度变化,避免因急剧温度变化引起的热胀冷缩现象。
- 选择合适的木材种类和处理方式,以减少纹理和结构上的内部应力差异。
需要根据具体情况来判断木材炸裂的原因,使用适当的方法来预防和处理木材炸裂问题。
消除木材干燥内应力的有效方法
消除木材干燥内应力的有效方法
木材干燥内应力的有效方法有:
1、采用恒温低湿度干燥法,加快木材干燥过程,防止木材表面自发火,实现降低木材内应力的目的。
2、采用保温低湿度干燥法,通过增加木材表层温度,使木材整体温度均匀,木材本身就有一定的热扩散和湿气扩散能力,降低木材内应力。
3、采用蒸汽干燥法,将蒸汽或热空气投入干燥炉,加快木材的散热和湿气释放速率,改善木材的内部结构,调节木材内应力。
4、木材干燥过程中采用拉伸法,通过拉伸木材,使木材表层应力大于内部应力,以防止木材分层变形与内部收缩,有效地消除木材的内部应力。
5、采用翻烤法,将木材逐级翻烤,从表面到内部均匀升温,有利于木材内应力的释放,使木材得到均匀干燥,提高木材质量。
木材干燥的应力应变
而受压应力的区域较大,且总拉力与总压力相平
衡,所以,内部单位面积上的压应力较小,而表
层单位面积上的拉应力相当大,且很快发展、达
到最大拉应力,当该应力大于表层抗拉强度极限 时,即产生裂纹。这也是干燥初期易产生表裂
(Surface check)的主要原因。
⑵干燥第二阶段(中期),M表层<MFSP, M内层<M FSP, M表层趋于MEMC。
• ∵木材的横纹抗拉强度最弱, ∴当表层的张应力超过横纹抗拉极限强度时,就产生表裂。
• 在应力和热湿作用下,表层和内层均产生塑性变形。表层即使没 有内层的作用,也不能收缩到其自由收缩的位置。而内层也一样, 若没有表层的作用,也不能恢复到原始的尺寸。
因为干燥初期木材横断面上,含水率降到纤维饱 和点以下的区域较薄,相应受拉应力的区域较小,
• 内裂主要由干燥前期(The early stage of drying)的严重塑化固定引起。
齿向外弯
齿保持不变
齿向内弯
外层存在拉伸应力, 内层存在压缩应力
木材内部不存在应力
内层存在拉伸应力, 外层存在压缩应力
表层的拉伸塑化固定越严重,两齿应力试片向内弯曲程度越大。
⒊应力形成过程在干燥曲线上的表示 • 干燥曲线及对应的表层应力曲线如下图:
附加应力:木材由于构造上的各向异性,弦向干缩与径 向干缩的不同而引起的应力。
木材的性质
9.2 木材的性质
1. 吸湿性
定义:木材中存在大量的孔隙,潮湿的木材在干燥的空气中能失去水分,干燥的木材能从周围空气中吸收水分。
表示方法:含水率
平衡含水率:当木材的含水率与周围介质的湿度达到了平衡状态。
木材在加工、使用之前将其干燥至使用条件下的平衡含水率是十分必要的。
2. 干湿变形
(1)吸附水含量的变化将会导致木纤维之间距离的改变,在宏观上表现为木材具有显著的干燥收缩、吸湿膨胀性能。
(2)木材的干湿变形仅在纤维饱和点以内的含水率变化时发生,若含水率超过纤维饱和点,多余的水分将存在于细胞腔和细胞间隙中,含水率的变化对变形无影响。
(3)木材的干湿变形随树种、构造不均匀而有差异,一般体积密度大,夏材含量多,变形就大。
(4)木材的变形对其使用有严重的影响,它使木材产生裂纹、翘曲和扭曲。
3. 强度
木材的强度与外力性质,受力方向,纤维
排列方向有关,表示如图9.5所示。
木材受的外力主要有:拉力、压力、弯曲
和剪切力。
顺纹受力:受力方向与纤维一致;横纹受
力:受力方向垂直于纤维方向。
(1)抗拉强度:木材抗拉强度可分为顺
纹和横纹两种,顺纹抗拉强度是木材所有强度
中最大的。
(2)抗压强度:抗压强度分为顺纹抗压强
度和横纹抗压强度。木材的顺纹抗压强度较
高,仅次于顺纹抗拉强度和抗弯强度。
(3)抗弯强度:木材受弯曲时产生压、拉、
剪等复杂的应力。
(4)抗剪强度:分为顺纹剪切、横纹剪切和横纹切断。
木材强度大小关系
抗压强度抗拉强度
抗弯强度抗剪强度
顺纹横纹顺纹横纹顺纹横纹切断
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消除木材干燥内应力的有效方法
消除木材干燥内应力的有效方法
消除木材干燥内应力是保证木材质量稳定和延长使用寿命的重要工作。木材干燥过程中产生的内应力主要有固有应力和龙骨效应两种。固有应力
来自于木材内部纤维的自然膨胀和收缩,而龙骨效应是由于木材不均匀收
缩或纤维方向造成。为了消除这些内应力,我们可以采取以下有效方法:
1.控制干燥速度:缓慢而均匀的干燥过程可以减少干燥产生的应力。
过快的干燥速度会导致木材表面收缩迅速,而内部纤维没有足够的时间适应,从而产生应力。因此,控制干燥速度是消除固有应力的关键。
2.相对湿度管理:维持适当的相对湿度可以减少干燥过程中产生的应力。在干燥过程中,适度的湿度可以帮助木材缓慢释放内部应力,并通过
湿润木材表面来减轻应力的集中。
3.切割和切割木材:将木材切割成适当的尺寸和形状可以消除内应力。通过切割,木材可以释放应力并调整纤维方向,从而减少龙骨效应。
4.预应力:通过预先施加应力可以减少木材干燥过程中产生的应力。
这可以通过使用夹具或在干燥过程中施加压力来实现。预应力可以使木材
在干燥过程中更加稳定,并减少应力积累。
5.使用润滑剂:在木材表面涂抹润滑剂可以减少干燥过程中的摩擦,
并减轻应力的集中。这对于大尺寸木材尤为重要,因为干燥过程中的摩擦
会导致应力集中。
6.应力调整:对于已经存在较大干燥应力的木材,可以使用适当的方
法进行应力调整。例如,通过热处理、蒸汽处理或水处理,可以改变木材
的结构并释放内应力。
在实际操作中,可以根据木材的种类、尺寸和用途选择适当的方法进行干燥和应力消除。同时,合理的干燥工艺和设备也是保证木材质量稳定的关键。通过综合应用上述方法,可以有效地消除木材干燥内应力,提高木材质量和使用寿命。
木材的残留应力与材料力学
优化木材加工工艺:提高木材的力学性能 研究木材的微观结构:了解木材的力学性能与微观结构的关系 开发新型木材处理技术:提高木材的力学性能
研究木材的力学性能与环境因素的关系:了解木材的力学性能与环境因素的关系,为提高木材力学性能提供依据
研究目的:揭示残留应力与材料力学之间的相互作用机制 研究方法:采用实验、模拟和理论分析相结合的方法 研究内容:包括残留应力对材料力学性能的影响、材料力学性能对残留应力的影响等 研究意义:为优化材料设计和加工工艺提供理论依据,提高材料性能和可靠性。
木材的残留应力: 木材在加工过程中 产生的应力
材料力学:研究材 料在受力作用下的 变形、断裂等现象 的科学
优化木材加工过程 :在材料力学指导 下,提高木材加工 效率和质量
实际应用:在木材加 工过程中,通过材料 力学分析,优化加工 工艺,提高木材利用 率和加工质量
残留应力:木材 在加工过程中产 生的内部应力
材料力学:研究材料在受力作用下的变 形和破坏规律
木材加工技术:根据材料力学原理,对 木材进行加工,以减少残留应力
加工方法:包括干燥、热处理、机械加 工等
加工效果:提高木材的力学性能,延长 使用寿命
应用领域:家具制造、建筑、造船等
实际应用
残留应力对木材结构的影响:可能导致变形、开裂等 设计原则:考虑残留应力的影响,进行合理的结构设计 设计方法:采用有限元分析、实验等方法进行设计 实际应用案例:介绍一些考虑残留应力的木材结构设计案例,如桥梁、房屋等
木材干燥缺陷及预防
木材干燥缺陷及预防
近几年来,随着我国房地产业的快速发展,对房屋装修质量要求越来越高,所以作为木材这种装修不可缺少的重要材料,保证干燥质量尤为重要。
木材是一种高分子的聚合体,自由水,吸着水,化合水,这三种水分常在木材本体重量的30%-200%之间,所以生材很少被直接使用,通常采用天然或人工干燥将水分降低(8%-12%),但干燥会造成很多不良缺陷,所以必须十分注意.
木材干燥通常有天然干燥和人工干燥两种方法,由于天然干燥周期长,只用于自由水(30%以上)的降低,而30%以下水分的排出多采用人工干燥才能达到理想的要求,人工干燥是利用一定的温度和湿度的变化,使水分快速从木材芯部移动到木材表面蒸发掉,表面水分蒸发快,内部水分蒸发慢,这样势必造成木材表面和芯部含水率的不同,所以在木材内部,就会产生一个含水率梯度,从而形成应力,应力的产生及变化,是木材形成干燥缺陷的重要原因.而细胞的不均匀排列,使木材的收缩有方向性,也造成木材不均匀的收缩现象.
常见的木材干燥缺陷有:
1.翘,是因为直木纹和横木纹方向,收缩不同引起,这种现象经常发生,如木材在切线方向的收缩,表面比内部收缩的多些,天然干燥时,在板院堆垛中最上一到二层,由于表面受阳光的直射,收缩较重,很容易翘,或人工干燥时,靠近加热管的一面,受到的
热幅射较强,也会引起此类损伤,
2.扭曲.多半是因为不寻常的细胞排列,如螺旋纹理处,在这些部位水分移动不均匀,产生的应力不同从而发生扭曲,在日常工作中,这种现象经常能发生,尤其含水率较高的木材或小径木进行干燥时,只要有螺旋纹理部位,就有发生扭曲的危险.有些树种,如阔叶材榆木,也是较容易发生扭曲缺陷的材种之一,当在严冬干燥时,一定要缓慢进行,撑握好温度及平衡湿度,在前期必须采取低温,高湿的工艺进行预防.才能保证较好的出材率.
木材的应力与变形分析
扭曲变形:木材在加工和使用过程中产 生的扭转变形
压缩变形:木材在受力作用下产生的压 缩变形
剪切变形:木材在受力作用下产生的剪 切变形
木材的变形机制
水分变化:木材吸收或失去水分, 导致体积和形状变化
应力作用:外力作用导致木材内部 应力分布不均,引起变形
机械加工:通过锯、刨、铣等机械 加工方法,控制木材的形状和尺寸, 提高木材的加工精度和效率
木材的干燥工艺控制
干燥目的:降低木材 含水率,防止变形和 开裂
干燥方法:自然干燥、 人工干燥、真空干燥 等
干燥过程:预热阶段、 等速干燥阶段、减速 干燥阶段和平衡阶段
干燥参数控制:温度、 湿度、风速、时间等
干燥效果检验:含水 率、变形、开裂等指 标
的应力大于边材
木材的应力分布与木 材的缺陷有关,如节 子、裂纹等会降低木
材的应力分布
木材的应力计算
应力的定义:木材 在受到外力作用下 产生的内力
应力的分类:拉伸 应力、压缩应力、 剪切应力、扭转应 力等
应力的计算方法: 根据木材的物理性 质和外力条件,利 用力学公式进行计 算
应力的影响因素: 木材的种类、湿度 、温度、加载速度 等
应力是引起木 材变形的主要
原因
木材的变形与 应力的大小、 方向和分布有
关
木材烘干变形原因
木材烘干变形原因
木材烘干过程中的变形是由于木材中的水分含量减少而引起的,主要原因如下:
1.收缩:木材中的水分蒸发后,木材纤维会收缩。这种收缩主要是由于纤维之间的吸附力减小引起的,导致木材在长度、宽度和厚度方向上的收缩。横向收缩(宽度和厚度方向)通常要比纵向收缩(长度方向)大,因为纤维主要沿着木材的纵向方向排列。
2.开裂:木材干燥过程中,由于表面和内部木材的水分含量不同,以及收缩引起的应力不均匀,容易导致木材开裂。开裂的主要形式包括径向裂缝(从木材截面的中央向边缘方向延伸)和纵向裂缝(在木材的纵向方向上延伸)。
3.翘曲和弯曲:由于木材在不同方向上的收缩不均匀,以及木材中心部分的收缩受到木材表面层的限制,木材容易发生翘曲和弯曲。这种变形主要是由于收缩的内应力引起的。
4.变形不均匀:木材中不同部分的水分含量不均匀,以及收缩过程中的应力分布不均匀,导致了烘干后木材的变形不均匀。这会导致木材的形状不规则,例如变形为弯曲或扭曲。
为了减少木材烘干过程中的变形,可以采取一些措施,如使用合适的烘干方法和设备,控制烘干过程的温度和湿度,选择合适的木材切割和处理方法,以及使用木材干燥剂等。此外,还可以使用正确的干燥时间和顺序,以便让木材逐渐适应环境的变化,减少变形的可能性。
浅谈木材干燥时的应力与变形
木材干燥应力应变研究现状及展望
人 值 黼固 讯
备 的故 障 停机 率 保持 在 2 以下 , 即达 到 或Βιβλιοθήκη Baidu优 于
国 际 同 行 的 先 进 水 平 ( ) 3 。 () 量 管 理方面 。 2质
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2 由于 电力 电源 系统 存在 着大量 的无功 电流 、 0
存 在着 超 高或 超 低 电压 、 在着 含 量较 高 的 高次 存
谐 波 电流 , 生 产 线用 电量 的 1 ~ 2 自 自地 使 5 5 浪费。 目前 , 由国外输 人 的电源系 统优 化技 术 在其 它 行业 的应用 已经 取 得 明 显 的效 益 , 型 的 系统 典 改造获 得 了节 电 2 的成 果 ( 6 实际 上 , 如果我 们 从 搞 好无 功 就 地 补偿 人 手 . 时 注意 提 高 电压 质 同 量 . 真克 服谐波 电流 . 认 同样可 以达 到 明显 的节 电 效果 。 ) ( ) 大力 推广 变频 节 电技 术 。 3应 中纤板生 产线 的设 备 含有 为数 众 多 的 风机 、 泵 和变 速 传 动设 水 备, 十分 有利 于推 广变 频技术 。以年 产 5万 m。 的 生 产 线计 算 , 有 1 0 k 的装 机容 量 可 以应 用 约 o0 W 变 频 器 , 我 们 的 实 践 经 验 , 均 节 电率 可 达 到 据 平
木材力学性质
当给与基体物质可塑性时,微纤丝易变形,木材塑性提高。微波加热处理木材,基体物质塑化,变形增加,并在压缩侧不出现微细组织的破坏,产生连续而平滑的显著变形,保证弯曲质量。
P158
σ为应力;ζ为应变
应力-应变图中,木材在比例极限应力下可近似看作弹性,在这极限以上的应力就会产生塑性变形或发生破坏。随着水分、温度、作用时间的升高,原弹性变形部分可转化为塑性变形
弹性模量E
弹性限度范围内,物体抵抗外力改变其wk.baidu.com状或体积的能力,材料刚性的指标,柔量的倒数1/a
应力-应变曲线中直线部分的斜率即为弹性模量
体现
拉伸强度
纵向》径向>弦向
压缩强度
纵向》径向>弦向
弯曲强度σbR≈σbT冲击韧性
剪切强度
顺纹剪切>横纹剪切
硬度
端面>弦面≥径面
磨损阻抗
实际应用:弦面=径面>ART
抗劈力S
顺纹抗劈力径面和弦面差异由纹理通直性和射线组织发达程度而异
木材力学--木材的粘弹性
弹性固体
具有固定构型,静载作用下变形与时间无关,外力卸载完全恢复原状
纤维素链状分子大多沿胞壁长轴平行排列,横向以氢键结合构成微纤丝,微纤丝间除借助侧面氢键结合,局部尚以果胶质胶着,胞壁间以胞间质胶着。因此木材横向强度远低于纵向自身的连接强度,从胞壁结构与结构物质的性质来看,木材被破坏的原因是微纤丝和填充物的撕裂或剪切,或者纤维素被压溃造成
无损检测技术在木材干燥过程中的应用研究
无损检测技术在木材干燥过程中的应用研究
近年来,无损检测技术在各个领域中的应用越来越广泛,其中包括了木材干燥
过程。木材干燥是木材加工中至关重要的一步,它可以使得木材在尺寸和水分含量方面达到预期的要求,从而提高木材的质量和使用性能。在木材干燥过程中,无损检测技术的应用可以帮助我们实时监测木材的干燥状态,提高木材干燥的效率和质量。
首先,无损检测技术的应用可以帮助我们监测木材中的水分含量。木材的水分
含量是决定木材干燥状态的重要指标之一。在干燥过程中,木材中的水分含量会逐渐减少,但如果干燥过程中出现不均匀的现象,水分含量的分布也会不均匀。这将导致木材出现开裂、翘曲等问题,降低木材的使用价值。通过无损检测技术,我们可以实时监测木材中的水分含量分布情况,及时调整干燥过程中的条件,以实现木材水分含量的均匀分布,从而提高木材的质量。
其次,无损检测技术的应用还可以帮助我们监测木材的干燥速度。木材在干燥
过程中,由于各个方向上的水分传输速度不同,会出现干燥速度不均匀的情况。这种情况下,木材内部会产生应力,从而引起开裂、扭曲等问题。通过无损检测技术,我们可以实时监测木材的干燥速度分布情况,及时调整干燥条件,以实现木材干燥速度的均匀分布,从而避免木材出现应力集中的问题,提高木材的干燥效率和质量。
除了监测水分含量和干燥速度,无损检测技术的应用还可以帮助我们检测木材
中的缺陷。在木材干燥过程中,由于木材本身的质量问题或者干燥条件的不当,木材表面或者内部可能会出现各种各样的缺陷,例如裂纹、腐烂、虫蛀等。这些缺陷会降低木材的使用价值,并且在干燥过程中容易扩大。通过无损检测技术,我们可以对木材进行全方位的检测,及时发现并修复木材中的缺陷,从而提高木材的质量和使用性能。
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木材干燥与应力
在木材干燥过程中,如果木材内存在比较大的含水率梯度,干燥速度过快时,就会使木材产生应力和变形。含水率分布不均匀会引起木材产生暂时的应力和变形,等含水率均匀后,其应力和变形随之消失,这个应力叫做含水率应力,变形叫做含水率变形或弹性变形。这说明木材具有弹性,除此而外木材还具有塑性。在含水率应力与变形持续的期间,由于热湿的作用,木材的外层或内层发生塑性变形,使得在含水率分布均匀后,塑性变形的部分不能恢复到原来尺寸,也不能减少到应当干缩的尺寸,并且保持着一部分应力,这种变形叫做残余变形,这种应力叫做残余应力。应力木生长缺陷含水率应力与残余应力之和等于全应力在木材干燥过
程中,全应力影响木材的质量。干燥过程结束后,继续影响木材质量的是残余应力。为此,残余应力越小越好。应力在木材干燥过程中的变化可分为四个阶段,即干燥刚开始阶段、干燥初期阶段、干燥中间阶段及干燥终了阶段。(1)干燥刚开始阶段。此时木材内外各部分都还没有发生干缩,木材内不存在含水率应力和残余应力。(2)干燥初期阶段。此时木材的心层还保持着比较高的含水率,而木材表层的自由水在迅速蒸发,随着水分蒸发的深入,吸着水也在逐步排出,与此同时,木材表层开始干缩,心层还没有干缩。心层受到表
层的压缩,表层受到拉伸。所以,木材干燥初期阶段的内应力是表层受到拉应力、心层受到压应力,这种应力是由木材的含水率梯度造成的。虽然木材内部的水分移动要借助于含水率梯度,允许这种应力在一定时间内存在,但它不宜过大和时间不宜过长,否则将引起木材的表面干裂。在这个阶段要充分利用木材的含水率梯度,但不能使木材应力过大。(3)干燥中期阶段。此时木材内部的含水率已下降到纤维饱和点以下。假如在干燥初期阶段对被干木材没有进行热湿处理,则木材表层已失去正常的干缩条件而固定于伸张状态。加工过程中的缺陷此时尽管木材心层的含水率高于表层的含水率,但是心层木材干缩的程度类似于表层木材在塑化固定前所产生的不完全干缩。木材的内部尺寸与外部尺寸暂时平衡,因此木材的内应力也暂时处于平衡状态。在这个阶段,木材内部的水分向表面移动的距离加长,木材干燥更困难、更缓慢。如果木材的表层干燥过快,心层的水分来不及移动到表层,就会造成木材外部很干、内部很湿的所谓“湿心”。木材
的表层由于含水率极低又处于固定的拉伸变形状态,成为一层硬壳。它不仅使木材内部的水分难以通过木材的表面向外排出,而且还影响木材内部的干缩,这种现象称为“表面硬化”。如果不及时解除表面硬化,木材干燥将难以继续进行并产生严重的干燥缺陷。因此在这个干燥阶段,对被干木材必须进行热湿处理,用高温、高湿的方法把已塑化固定的木材表层
重新吸湿软化,以此来解除木材的表面硬化。(4)干燥终了阶段。这个阶段木材的含水率沿着木材断面各层已分布得比较均匀,从内到外的含水率梯度比较小。如果在上个阶段没有进行热湿处理,由于表层木材塑化变形的固定并已经停止干缩,它限制了心层木材随着吸着水的排出而应当形成的正常干缩,就产生了心层受拉伸、表层受压缩的应力,这个内应力的情况与干燥初期阶段相反。这个阶段的含水率梯度虽然不大,但是随着干燥的继续进行,内应力随之增加。如果不及时消除,当内应力超过心层木材的强度极限时就会出现内裂,即心层木材的拉应力超过心层木材的抗拉强度极限使之遭到破坏。产生内裂的木材将失去使用价值,造成严重的浪费,因此这个阶段的应力是很危险的,要及时消除。一般采用的方法仍是对被干木材进行热湿处理,使表层的木材在高温、高湿条件的作用下,重新湿润和软化并得到补充的干缩,从而使表层木材能与心层木材一起干缩,减少内层受拉和外层受压的应力。在整个木材干燥过程结束之后,木材内部还可能有残余应力。为消除这些残余应力,使木材在以后的加工和使用过程中不会发生开裂和变形等缺陷,还必须对被干木材进行热湿处理,才能保证最终的木材干燥质量。
总而言之,木材在干燥过程中的各个阶段始终存在着应力,这是不可避免的,它是造成木材干燥缺陷的主要原因。因此,为了保证干燥质量。在木材干燥过程中,要随时掌握木材的
应力变化情况,并采取有效措施使它降低到安全程度。