12、木材的加工性能
在采用上述各种加工技术时,不同的树种所产生的反应,可显示出不同的性状,称为木材的工艺性质或加工特性。
121、木材的加工特性与金属性质不同,木材是一种典型的具有非均质性和异向性的材料,
其主要加工特点为:
(1)木材性质和强度因方向各异,切削力作用于木材纤维方向的夹角不同,木材的应力和破坏载荷也就不同,因而产生的切屑形态和工件表面质量也不同。例如顺纹切削时,材料超越裂缝发生在刃口斜上方,易于弯曲折断,切削表面良好;逆纹切削时,超越裂缝发生在刃口斜下方,不易折断,切削表面较差。由于木材的非均质性和异向性,切削方向不同需要不同形式的刀?单元,再添加胶黏剂等制作而成,因此,木材的非均质性和异向性对这些材料的切削性能仍然有很大影响。
1.2.2木材的物理力学性能指标木材抵抗外部机械力作用的能力称为木材的力学性能。木材的主要力学性质有抗压强度、抗剪强度、抗拉强度、抗弯强度、硬度、握钉力等。由于木材具有相对于纤维方向的各向异性特性,作用力方向相对于纤维方向分为顺纹和横纹,横纹又可分为弦向和径向,如图1-1所示。
?(2)木材硬度不高,机械强度极限较低,分离性好
(3)耐热能力较差,加工时不能超过其焦化温度(110~120°C)。
(4)适于高速切削,木材切削速度一般在4070m/s,最高可达120ms,一般切削机床刀轴的转速在3000~12000min,最高可达20000min。高速切削使切屑来不及沿纤维方向劈裂就被切刀切掉,可以获得较高的几何精度和表面粗糙度。
(5)影响木材切削性能的因素多。树种、密度含水率、木材纹理、纤维方向、年轮、温度、机械强度等,都可能会产生不同的切削动力消耗,或发生毛刺等加工缺陷。
木质人造材料种类繁多,又涉及诸多影响因素,目前还没有这方面的系统深入研究报道。
由于木质人造材料多以木材为主要原料,切削成不同形状、大小的构成单元,再添加胶黏剂等制作而成,因此,木材的非均质性和异向性对这些材料的切削性能仍然有很大影响。
1.2.2木材的物理力学性能指标
木材抵抗外部机械力作用的能力称为木材的力学性能。木材的主要力学性质有抗压强度、抗剪强度、抗拉强度、抗弯强度、硬度、握钉力等。由于木材具有相对于纤维方向的各向异性特性,作用力方向相对于纤维方向分为顺纹和横纹,横纹又可分为弦向和径向,如图1-1所示。
为抗拉强度的10%~30%,但是木材的顺纹抗拉强度在遇到节子、斜纹等木材缺陷时,会相应地降低,有可能出现顺纹抗拉强度低于顺纹抗压强庋的现象。
由于木材的顺纹抗压强度很大,所以常常被用作木桩、木柱等制成件,“立木顶千斤”说明的就是这个道理。
木材的横纹抗压强度是指垂直于木材纹理方向所能承受的压力载荷的最大能力。木材的横纹抗压强度只有顺纹抗压强度的15%~20%。
(2)抗剪强度木材的剪切有顺纹剪切、横纹剪切和截纹切断三种。抗剪强度也相应地分为顺纹抗剪强度、横纹抗剪前度和截纹抗剪强度。
①木材的顺纹抗剪前度是指沿着木材纹理方向抵抗剪切应力的最大能力,剪切力方向和剪切平面与木材纤维方向平行。顺纹抗剪强度一般只有顺纹抗压强度的15%~309%。
②木材的横纹抗剪强度是指剪切力方向与木材纤维方向垂直,而剪切面与木材纤维方向平行时的强度。
木材的横纹抗剪强度很低,一般只顺纹抗剪强度的50左右
③木材的截纹抗剪强度是指剪切力方向和剪切面都与木材纤维方向垂直时的抗剪强度。截纹抗剪强度大约是顺纹抗剪前度的3倍。在实际的应用中,通常所说的木材抗剪强度是指木材的顺纹抗剪强度,横纹和截纹抗剪强度的实际意义并不是很大。(3)抗拉强度木材的抗拉强度分为顺纹抗拉强度和横纹抗拉强度。
①木材的顺纹抗拉强度是指沿着木材纹理方向所能承受拉力载荷的最大能力;
②木材的横纹抗拉强度是指垂直于木材的纹理方向所能承受拉力载荷的最大能木材的顺纹抗拉强度比横纹抗拉强度大10~40倍。
由于木材的横纹抗拉强度特别低,因此在木结构的部件中,要尽可能地避兔产生横纹的拉伸应力,并且木材在干燥过程中往往会发生开裂,致使木材的横纹抗拉强度完全丧失。
同时,木材干燥过程中经常产生开裂的现象也说明了木材本身的横纹抗拉强度比较低(4)抗弯强度木材的抗弯强度是指木材承受逐渐施加的弯曲载荷的最大能力。
木材抗弯强度的大小介于抗拉强度和抗压强度之间。若木材的顺纹抗压强度为1,则抗弯强度为其15~2倍,顺纹抗拉强度约为其3倍。
(5)硬度木材的硬度是指木材在外力作用下抵抗另一个固体压入的能力。
不同树种的木材其硬度也不同,一般密度越大,其硬度就越大
6)握钉力木材的握钉力指的是钉子被拔出木材的阻力。
木材握钉力的大小与木材的密度、木材的含水率、木材的可劈裂性、钉子本身等因素有关。木材的密度越大,其握钉力也越大。
虽然密度大的木材比密度小的握钉力大,但是密度小不容易劈裂,这样可以通过增加钉子直径、长度和钉子的数量来弥补握钉力的不足木材顺纹握钉力大约为横纹握钉力的23。
木材的含水率发生变化时,握钉力也会产生相应的变化。螺钉的握钉力要大于圆钉,钉子越大,握钉力就越大。
在木材上预先钻好孔可以提高握钉力,但是钻孔的直径应控制在钉子直径的23左右。
这样也可以避兔直接钉钉子容易造成木材本身开裂而造成的握钉力下降。
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