木材弯曲工艺

木材弯曲工艺

木材弯曲是将方材软化后，在弯曲矩作用下将其弯曲成所要求的曲线形状，并使其干燥定型的过程。方材弯曲工艺主要包括下列工序：毛料选择和加工、软化处理、弯曲、干燥定型及弯曲部件的加工等，见图1。1．毛料选择

不同树种木材的弯曲性能差异很大，即使是同一树种在同一棵树上的不同部位其弯曲性能也不同。一般来说，阔叶材的弯曲性能优于针叶材和软阔叶材；幼龄材、边材比老龄材和芯材的弯曲性能好，因此选择毛料时要按零件断面尺寸和加工形状来挑选弯曲性能合适的树种，同时还要剔除腐朽，轮裂、乱纹理，大节疤和表面间隙等缺陷。

毛料的含水率对弯曲质量和加工成本都有较大的影响，含水率过低，毛料容易破裂，含水率过高，毛料弯曲时因水分过多形成静压力，也容易造成废品，而且还要延长弯曲零件的定型干燥时间，含水率为10％~15％的方材可以不进行软化处理而直接进行弯曲，软化处理后的弯曲毛料含水率在25％~30％的范围内为宜。

毛料选好以后应预先进行表面刨光，加工成所要求的断面和长度，对于弯曲形状不对称的零件，弯曲前还要弯曲部位置划线，以便将其与样模中小对准。

2．软化处理

软化处理的目的是使木材具有暂时的可塑性，以使木材在较小力的作用下就能按要求变形，u并在变形状态下重新恢复木材原有的刚性和强度，因此，为了改变木材的弯曲性能，在弯曲前需要进行软化处理，软化处理分物理处理和化学处理两种方法。

2．1物理处理法

①蒸煮法

采用热水煮沸，或者高温蒸汽蒸煮。高温蒸汽蒸煮的方法是把木材放在特别蒸煮锅内通入饱和蒸汽进行蒸煮，每根毛料可以防止因木材表面过于而开裂。

毛料蒸煮的时间随树种，木材厚度和处理温度等不同而变化，在处理厚材时，为缩短时间，采用耐压蒸著锅和提高蒸气压力的方式，但蒸汽压力过高，木材表层温度也会过高，软化就会过度，但这时芯层温度还较低软化不足，弯曲时凸面易产生拉断，采用80。C

以上温度水煮时通常约需处理60~100min，而用100。C蒸汽蒸时则约需处理20~80 min。

用水蒸的方法处理木材将木材含水率增大。导致干燥定型时间延长，废品率增加。

②高频电加热法。将木材置于高频振荡电路电容器的两块极板之间，加上高频电压，即在两极之间产生交变电场，在其作用下，引起木材（电介质）内部分子反复极化，分子间发生强烈摩擦，这样就将电磁场中吸收的电能变成热能，从而使木材加热软化，电场变化越快（即频率越高），反复极化就越剧烈，木材软化的时间就越短。

③微波加热法。微波频率为0。3~300GHz、波长约1~1000mm范围的电磁波对电介质有穿透能力，能激发电介质分子极化、振动、摩擦生热。例如，当用2450Hz的微波照射饱水木材时，木材内部迅速发热，由于木材内部压力增大，内部的水分便以热水或蒸汽的状态向外移动，木材明显软化，用2450Hz的微波加热20*10mm（断面尺寸）的木材其弯曲后的曲率半径最小可达到150 mm，如果在弯曲定型后再用微波加热其弯曲的曲率半径更小，目前木材加热采用915Hz和2450Hz这两种频率的设备。

2．2化学处理法

①液态氨处理学。将气干或绝干的木材放入33~78。C的液态氨中浸泡0。5~4h后取出，此时木材已软化，进行弯曲成型的时间加工后，放置一定的时间使氨全部蒸发，即可稳定其变型，恢复木材的刚度，在常温下处理，木材易于变形的时间仅为8~30 min，厚3 m m的单板在氨中浸渍4h就能达到足够的可塑性，可以进行任意弯曲加工，该方法与蒸煮法相比具有以下特点：a.木材的弯曲半径更小，几乎能用于所有树种的木材；b.弯曲所需的力矩较小，木材破损率低，c弯曲的成型件几乎没有回弹。

②气态氨处理法。将含水率10％~20％的气干材放入处理罐中，充入饱和气态氨（26。C时约10个大气压，5。C时约为5个大气压）处理2~4小时（具体时间根据木材厚度决定）。用庐方法软化处理成型的弯曲木，其定型性能比液态氨处理的变曲木差。

③尿素处理法。将木材浸泡在50％的尿素水溶液中，厚25m m的木材浸泡10天后，在一定温度下干燥到含水率为20％~30％，然后再加热到100。C左右，进行弯曲及干燥定型。

④碱液处理法。将木材放在10％~15％氢氧化钠溶液或15％~20％氢氧化钾溶液中，达到一定时间后木材即明

显软化，取出木材用清水清洗，即可进行自由弯曲。该法软化效果较好，但木材防止这些缺陷的产生，可用3％~5％的双氧水漂白碱液处理过的木材，并用甘油告示浸渍，用碱液处理过的木材虽然已干燥定型，但浸入水中可恢复可塑料性。

以上介绍的几种用化学药品处理加工弯曲木材的方法，可使木材软化充分，不受树种限制，但会产生木材变色和塌陷等缺陷。

3．弯曲

利用模具、钢带等装置用手工或机械的方法可将已软化好的木材加压弯曲成所要求的形状，弯曲前，应认真观察毛料表面，选择比较光的表面与金属夹板贴合。

成批弯曲形状对称的不封闭形零件时常采用U型曲木机，若弯曲形状为O形的封闭零件，则采用回转型曲木机，如图2所示：

在U型曲木机中，工件放入指定位置后，将金属夹板放在加压杠杆上，升起压块，定位后开动电机。两侧加压杠杆升起，使用权工件绕样模弯曲，一直到工件全部紧贴样模后，再用拉杆固定，将弯曲好的工件逐渐绕贴在样模上，工件用卡子固定后，将模和工件连同金属夹板一起取下，再进行干燥定型。

4．干燥定型

已经弯曲的工件在弹性力作用下会伸直，因此工件需要在弯曲状态下进行干燥，降低其含水率，直到形状稳定为止。

4．1将弯曲好的工件连同金属钢带和模具（有时不带模具）一起，从曲木机上卸下来堆放在小车上，送入定型干燥室（可采用常规热空气干燥室或低温除湿干燥室）。用热空气干燥时，为保证弯曲木的定型质量，干燥温度为60~70。C，干燥时间为15~40小时，用低温除湿干燥法分预热和除湿两个阶段，该法干燥质量好，但干燥周期稍长。

4．2自然干燥定型法

将弯曲好的工件放在大气条件自然干燥、定型，但所需时间长，质量不易保证，对于一些大尺寸零件（如船体弯曲零件、弯曲建筑构件等）一般都采用这种方法进行干燥定型。

4．3高频干燥定型

将弯，工木置于高频电场中就能使其内部发热，达到干燥定型的目的，高频干燥定型装置需满足以下条件：①高频电场必须均匀分布于弯曲木周围。②负载装置结构必须便于木材中的水份蒸发，负载量必须于高频机匹配，可直接利用弯曲木上的钢带作为一个电极，另一电极安置在样模上，电极板上应均开有一定数量的小孔，以利于水分蒸发，高频干燥定型工艺的特点是干燥定型速度快，如功率密度为2W/CM3、弯曲木的含水率从30％干燥到8％时只需10 min左右，生产周期短，模具周转达快，生产率高，定型和弯曲木质量较稳定，含水率较均匀，尤其当木材厚度较大时，定型效果更为显著。

4．4微波干燥定型

由于微波的穿透能力较强，弯曲木只要在微波炉内以数分钟照射就能干燥定型，不但效率高，而且定型质量好。经干燥定型后的弯曲工件即可根据需要进行各种机械加工。