木材彎曲工藝
木材彎曲是將方材軟化後，在彎曲矩作用下將其彎曲成所要求的曲線形狀，並使其乾燥定型的過程。方材彎曲工藝主要包括下列工序：毛料選擇和加工、軟化處理、彎曲、乾燥定型及彎曲部件的加工等
1． 毛料選擇
不同樹種木材的彎曲效能差異很大，即使是同一樹種在同一棵樹上的不同部位其彎曲效能也不同。一般來說，闊葉材的彎曲效能優於針葉材和軟闊葉材；幼齡材、邊材比老齡材和芯材的彎曲效能好，因此選擇毛料時要按零件斷面尺寸和加工形狀來挑選彎曲效能合適的樹種，同時還要剔除腐朽，輪裂、亂紋理，大節疤和表面間隙等缺陷。
毛料的含水率對彎曲質量和加工成本都有較大的影響，含水率過低，毛料容易破裂，含水率過高，毛料彎曲時因水分過多形成靜壓力，也容易造成廢品，而且還要延長彎曲零件的定型乾燥時間，含水率為10％~15％的方材可以不進行軟化處理而直接進行彎曲，軟化處理後的彎曲毛料含水率在25％~30％的範圍內為宜。 毛料選好以後應預先進行表面刨光，加工成所要求的斷面和長度，對於彎曲形狀不對稱的零件，彎曲前還要彎曲部位置劃線，以便將其與樣模中小對準。
2． 軟化處理
軟化處理的目的是使木材具有暫時的可塑性，以使木材在較小力的作用下就能按要求變形，u並在變形狀態下重新恢復木材原有的剛性和強度，因此，為了改變木材的彎曲效能，在彎曲前需要進行軟化處理，軟化處理分物理處理和化學處理兩種方法。
2．1物理處理法
①蒸煮法
採用熱水煮沸，或者高溫蒸汽蒸煮。高溫蒸汽蒸煮的方法是把木材放在特別蒸煮鍋內通入飽和蒸汽進行蒸煮，每根毛料可以防止因木材表面過於而開裂。
毛料蒸煮的時間隨樹種，木材厚度和處理溫度等不同而變化，在處理厚材時，為縮短時間，採用耐壓蒸著鍋和提高蒸氣壓力的方式，但蒸汽壓力過高，木材表層溫度也會過高，軟化就會過度，但這時芯層溫度還較低軟化不足，彎曲時凸面易產生拉斷，採用80℃ 以上溫度水煮時通常約需處理60~100min，而用100℃蒸汽蒸時則約需處理20~80 min。 用水蒸的方法處理木材將木材含水率增大。導致乾燥定型時間延長，廢品率增加。
②高頻電加熱法
將木材置於高頻振盪電路電容器的兩塊極板之間，加上高頻電壓，即在兩極之間產生交變電場，在其作用下，引起木材（電介質）內部分子反覆極化，分子間發生強烈摩擦，這樣就將電磁場中吸收的電能變成熱能，從而使木材加熱軟化，電場變化越快（即頻率越高），反覆極化就越劇烈，木材軟化的時間就越短。
微波頻率為0。3~300GHz、波長約1~1000mm範圍的電磁波對電介質有穿透能力，能激發電介質分子極化、振動、摩擦生熱。例如，當用2450Hz的微波照射飽水木材時，木材內部迅速發熱，由於木材內部壓力增大，內部的水分便以熱水或蒸汽的狀態向外移動，木材明顯軟化，用2450Hz的微波加熱20*10mm（斷面尺寸）的木材其彎曲後的曲率半徑最小可達到150 mm，如果在彎曲定型後再用微波加熱其彎曲的曲率半徑更小，目前木材加熱採用915Hz和2450Hz這兩種頻率的裝置。
2．2化學處理法
①液態氨處理學。將氣幹或絕乾的木材放入33~78。C的液態氨中浸泡0。5~4h後取出，此時木材已軟化，進行彎曲成型的時間加工後，放置一定的時間使氨全部蒸發，即可穩定其變型，恢復木材的剛度，在常溫下處理，木材易於變形的時間僅為8~30 min，厚3 m m的單板在氨中浸漬4h就能達到足夠的可塑性，可以進行任意彎曲加工，該方法與蒸煮法相比具有以下特點：a.木材的彎曲半徑更小，幾乎能用於所有樹種的木材；b.彎曲所需的力矩較小，木材破損率低， c彎曲的成型件幾乎沒有回彈。
②氣態氨處理法。將含水率10％~20％的氣乾材放入處理罐中，充入飽和氣態氨（26。C時約10個大氣壓，5。C時約為5個大氣壓）處理2~4小時 （具體時間根據木材厚度決定）。用廬方法軟化處理成型的彎曲木，其定型效能比液態氨處理的變曲木差。
④鹼液處理法。將木材放在10％~15％氫氧化鈉溶液或15％~20％氫氧化鉀溶液中，達到一定時間後木材即明顯軟化，取出木材用清水清洗，即可進行自由彎曲。該法軟化效果較好，但木材防止這些缺陷的產生，可用3％~5％的雙氧水漂白鹼液處理過的木材，並用甘油告示浸漬，用鹼液處理過的木材雖然已乾燥定型，但浸入水中可恢復可塑膠性。
以上介紹的幾種用化學藥品處理加工彎曲木材的方法，可使木材軟化充分，不受樹種限制，但會產生木材變色和塌陷等缺陷。
3． 彎曲
利用模具、鋼帶等裝置用手工或機械的方法可將已軟化好的木材加壓彎曲成所要求的形狀，彎曲前，應認真觀察毛料表面，選擇比較光的表面與金屬夾板貼合。
成批彎曲形狀對稱的不封閉形零件時常採用U型曲木機，若彎曲形狀為O形的封閉零件，則採用迴轉型曲木機，如圖2所示：
在U型曲木機中，工件放入指定位置後，將金屬夾板放在加壓槓桿上，升起壓塊，定位後開動電機。兩側加壓槓桿升起，使用權工件繞樣模彎曲，一直到工件全部緊貼樣模後，再用拉桿固定，將彎曲好的工件逐漸繞貼在樣模上，工件用卡子固定後，將模和工件連同金屬夾板一起取下，再進行乾燥定型。
4． 乾燥定型
已經彎曲的工件在彈性力作用下會伸直，因此工件需要在彎曲狀態下進行乾燥，降低其含水率，直到形狀穩定為止。
4．1將彎曲好的工件連同金屬鋼帶和模具（有時不帶模具）一起，從曲木機上卸下來堆放在小車上，送入定型乾燥室（可採用常規熱空氣乾燥室或低溫除溼乾燥室）。用熱空氣乾燥時，為保證彎曲木的定型質量，乾燥溫度為60~70。C，乾燥時間為15~40小時，用低溫除溼乾燥法分預熱和除溼兩個階段，該法乾燥質量好，但乾燥週期稍長。
4．2自然乾燥定型法
將彎曲好的工件放在大氣條件自然乾燥、定型，但所需時間長，質量不易保證，對於一些大尺寸零件（如船體彎曲零件、彎曲建築構件等）一般都採用這種方法進行乾燥定型。
4．3高頻乾燥定型
將彎，工木置於高頻電場中就能使其內部發熱，達到乾燥定型的目的，高頻乾燥定型裝置需滿足以下條件：①高頻電場必須均勻分佈於彎曲木周圍。②負載裝置結構必須便於木材中的水份蒸發，負載量必須於高頻機匹配，可直接利用彎曲木上的鋼帶作為一個電極，另一電極安置在樣模上，電極板上應均開有一定數量的小孔，以利於水分蒸發，高頻乾燥定型工藝的特點是乾燥定型速度快，如功率密度為2W/CM3、彎曲木的含水率從30％乾燥到8％時只需10 min左右，生產週期短，模具週轉達快，生產率高，定型和彎曲木質量較穩定，含水率較均勻，尤其當木材厚度較大時，定型效果更為顯著。
4．4微波乾燥定型
由於微波的穿透能力較強，彎曲木只要在微波爐內以數分鐘照射就能幹燥定型，不但效率高，而且定型質量好。 經乾燥定型後的彎曲工件即可根據需要進行各種機械加工。
木材彎曲工藝
木材彎曲是將方材軟化後，在彎曲矩作用下將其彎曲成所要求的曲線形狀，並使其乾燥定型的過程。方材彎曲工藝主要包括下列工序：毛料選擇和加工、軟化處理、彎曲、乾燥定型及彎曲部件的加工等
1． 毛料選擇
不同樹種木材的彎曲效能差異很大，即使是同一樹種在同一棵樹上的不同部位其彎曲效能也不同。一般來說，闊葉材的彎曲效能優於針葉材和軟闊葉材；幼齡材、邊材比老齡材和芯材的彎曲效能好，因此選擇毛料時要按零件斷面尺寸和加工形狀來挑選彎曲效能合適的樹種，同時還要剔除腐朽，輪裂、亂紋理，大節疤和表面間隙等缺陷。
毛料的含水率對彎曲質量和加工成本都有較大的影響，含水率過低，毛料容易破裂，含水率過高，毛料彎曲時因水分過多形成靜壓力，也容易造成廢品，而且還要延長彎曲零件的定型乾燥時間，含水率為10％~15％的方材可以不進行軟化處理而直接進行彎曲，軟化處理後的彎曲毛料含水率在25％~30％的範圍內為宜。 毛料選好以後應預先進行表面刨光，加工成所要求的斷面和長度，對於彎曲形狀不對稱的零件，彎曲前還要彎曲部位置劃線，以便將其與樣模中小對準。
2． 軟化處理
軟化處理的目的是使木材具有暫時的可塑性，以使木材在較小力的作用下就能按要求變形，u並在變形狀態下重新恢復木材原有的剛性和強度，因此，為了改變木材的彎曲效能，在彎曲前需要進行軟化處理，軟化處理分物理處理和化學處理兩種方法。
2．1物理處理法
①蒸煮法
採用熱水煮沸，或者高溫蒸汽蒸煮。高溫蒸汽蒸煮的方法是把木材放在特別蒸煮鍋內通入飽和蒸汽進行蒸煮，每根毛料可以防止因木材表面過於而開裂。
毛料蒸煮的時間隨樹種，木材厚度和處理溫度等不同而變化，在處理厚材時，為縮短時間，採用耐壓蒸著鍋和提高蒸氣壓力的方式，但蒸汽壓力過高，木材表層溫度也會過高，軟化就會過度，但這時芯層溫度還較低軟化不足，彎曲時凸面易產生拉斷，採用80℃ 以上溫度水煮時通常約需處理60~100min，而用100℃蒸汽蒸時則約需處理20~80 min。 用水蒸的方法處理木材將木材含水率增大。導致乾燥定型時間延長，廢品率增加。
②高頻電加熱法
將木材置於高頻振盪電路電容器的兩塊極板之間，加上高頻電壓，即在兩極之間產生交變電場，在其作用下，引起木材（電介質）內部分子反覆極化，分子間發生強烈摩擦，這樣就將電磁場中吸收的電能變成熱能，從而使木材加熱軟化，電場變化越快（即頻率越高），反覆極化就越劇烈，木材軟化的時間就越短。
微波頻率為0。3~300GHz、波長約1~1000mm範圍的電磁波對電介質有穿透能力，能激發電介質分子極化、振動、摩擦生熱。例如，當用2450Hz的微波照射飽水木材時，木材內部迅速發熱，由於木材內部壓力增大，內部的水分便以熱水或蒸汽的狀態向外移動，木材明顯軟化，用2450Hz的微波加熱20*10mm（斷面尺寸）的木材其彎曲後的曲率半徑最小可達到150 mm，如果在彎曲定型後再用微波加熱其彎曲的曲率半徑更小，目前木材加熱採用915Hz和2450Hz這兩種頻率的裝置。
2．2化學處理法
①液態氨處理學。將氣幹或絕乾的木材放入33~78。C的液態氨中浸泡0。5~4h後取出，此時木材已軟化，進行彎曲成型的時間加工後，放置一定的時間使氨全部蒸發，即可穩定其變型，恢復木材的剛度，在常溫下處理，木材易於變形的時間僅為8~30 min，厚3 m m的單板在氨中浸漬4h就能達到足夠的可塑性，可以進行任意彎曲加工，該方法與蒸煮法相比具有以下特點：a.木材的彎曲半徑更小，幾乎能用於所有樹種的木材；b.彎曲所需的力矩較小，木材破損率低， c彎曲的成型件幾乎沒有回彈。
②氣態氨處理法。將含水率10％~20％的氣乾材放入處理罐中，充入飽和氣態氨（26。C時約10個大氣壓，5。C時約為5個大氣壓）處理2~4小時 （具體時間根據木材厚度決定）。用廬方法軟化處理成型的彎曲木，其定型效能比液態氨處理的變曲木差。
④鹼液處理法。將木材放在10％~15％氫氧化鈉溶液或15％~20％氫氧化鉀溶液中，達到一定時間後木材即明顯軟化，取出木材用清水清洗，即可進行自由彎曲。該法軟化效果較好，但木材防止這些缺陷的產生，可用3％~5％的雙氧水漂白鹼液處理過的木材，並用甘油告示浸漬，用鹼液處理過的木材雖然已乾燥定型，但浸入水中可恢復可塑膠性。
以上介紹的幾種用化學藥品處理加工彎曲木材的方法，可使木材軟化充分，不受樹種限制，但會產生木材變色和塌陷等缺陷。
3． 彎曲
利用模具、鋼帶等裝置用手工或機械的方法可將已軟化好的木材加壓彎曲成所要求的形狀，彎曲前，應認真觀察毛料表面，選擇比較光的表面與金屬夾板貼合。
成批彎曲形狀對稱的不封閉形零件時常採用U型曲木機，若彎曲形狀為O形的封閉零件，則採用迴轉型曲木機，如圖2所示：
在U型曲木機中，工件放入指定位置後，將金屬夾板放在加壓槓桿上，升起壓塊，定位後開動電機。兩側加壓槓桿升起，使用權工件繞樣模彎曲，一直到工件全部緊貼樣模後，再用拉桿固定，將彎曲好的工件逐漸繞貼在樣模上，工件用卡子固定後，將模和工件連同金屬夾板一起取下，再進行乾燥定型。
4． 乾燥定型
已經彎曲的工件在彈性力作用下會伸直，因此工件需要在彎曲狀態下進行乾燥，降低其含水率，直到形狀穩定為止。
4．1將彎曲好的工件連同金屬鋼帶和模具（有時不帶模具）一起，從曲木機上卸下來堆放在小車上，送入定型乾燥室（可採用常規熱空氣乾燥室或低溫除溼乾燥室）。用熱空氣乾燥時，為保證彎曲木的定型質量，乾燥溫度為60~70。C，乾燥時間為15~40小時，用低溫除溼乾燥法分預熱和除溼兩個階段，該法乾燥質量好，但乾燥週期稍長。
4．2自然乾燥定型法
將彎曲好的工件放在大氣條件自然乾燥、定型，但所需時間長，質量不易保證，對於一些大尺寸零件（如船體彎曲零件、彎曲建築構件等）一般都採用這種方法進行乾燥定型。
4．3高頻乾燥定型
將彎，工木置於高頻電場中就能使其內部發熱，達到乾燥定型的目的，高頻乾燥定型裝置需滿足以下條件：①高頻電場必須均勻分佈於彎曲木周圍。②負載裝置結構必須便於木材中的水份蒸發，負載量必須於高頻機匹配，可直接利用彎曲木上的鋼帶作為一個電極，另一電極安置在樣模上，電極板上應均開有一定數量的小孔，以利於水分蒸發，高頻乾燥定型工藝的特點是乾燥定型速度快，如功率密度為2W/CM3、彎曲木的含水率從30％乾燥到8％時只需10 min左右，生產週期短，模具週轉達快，生產率高，定型和彎曲木質量較穩定，含水率較均勻，尤其當木材厚度較大時，定型效果更為顯著。
4．4微波乾燥定型
由於微波的穿透能力較強，彎曲木只要在微波爐內以數分鐘照射就能幹燥定型，不但效率高，而且定型質量好。 經乾燥定型後的彎曲工件即可根據需要進行各種機械加工。