浅谈实木弯曲家具生产中的实木弯曲成型技术

实木弯曲家具以其优美的曲线造型、精细的制作工艺、高雅的款式，深受人们欢迎，且部分曲线的弧度符合人体工程学原理，可以让使用者更加舒适，减轻疲劳感。实木弯曲成型技术是一种木材无屑成型加工技术，它是通过对木材进行软化处理后实现弯曲变形，再干燥定型，从而实现弯曲成型。按木材软化和加压弯曲方式，可将实木弯曲成型技术分为：传导加热式实木弯曲成型技术、微波加热式实木弯曲成型技术、纵向压缩后实木弯曲成型技术及横向压缩实木弯曲成型技术等一。

1 几种实木弯曲成型技术

1．1 传导加热式实木弯曲成型技术该技术的加工原理为：热量通过传导的方式，由木材表面传递到木材芯层实现软化木材，进而弯曲成所需的形状；在弯曲定型阶段，通过传导加热的方式定型弯曲木。这种技术的特点在于热量的传导是从木材表面传到木材芯层，具有设备简单、操作安全方便、对环境无污染等优点，成为最常用、最典型的木材弯曲成型技术，在实际生产中得到广泛应用。

1．1．1 选料及毛料加工

一般选取硬阔叶树材的边材部分作为弯曲材。配料时，木料的纹理要通直，斜度不得大于10。；通常不允许有腐朽、轮裂、斜纹、夹皮、大节子等缺陷。加压弯曲前，木料表面要经刨削加工以消除锯痕。当弯曲零件厚度大于宽度时，应取倍数毛料。表面刨光后，要在弯曲部位标出记号，以便准确定位。

!．1．2 软化处理及加压弯曲

通常采用蒸煮法将热量传导到木材芯层以软化木材。首先将准备好的木材放在一定条件(压力、温度、湿度)的蒸气或热水中软化一段时间，时间的长短与木材的初始含水率、树种和木材厚度有关；然后使用软化实木的专用设备如耐压蒸气罐，通过提高蒸气压力处理木材，可在较短的时间内以极低的能耗使木材达到可以弯曲的状态。软化时间一般为1～2rain／ram，对于厚度为30ram的工件大约需40～50rain。蒸煮后，木材的拉伸破坏应变变小，因而在拉伸时由外加金属带来担负拉伸力，使木材只能在压应力下进行弯曲。利用模具、钢带等将软化后的木材加压弯曲成要求的形状。木材弯曲操作可用曲木机或手工进行。

1． 样模2． 金属夹板 3． 端面挡块4． 弯曲方材 5． 楔子6．拉杆7．滚轮8．工作台 9．压块 l0．压辊11．加压杠杆l2．钢丝绳

1．1．3 干燥定型

通过蒸煮等传导加热方法软化实木后，木材的含水率一般会偏高。如果在加压弯曲后立即松开，已弯曲的木材就会在弹性恢复下伸直，达不到弯曲的目的。因此，在弯曲后必须经过干燥定型工序，使木材含水率降至10％ 左右，达到使其形状稳定的目的。传导式干燥定型工艺主要采用窑干法。将弯曲好的木料连同金属钢带和模具一起，用拉杆固定后从曲木机上卸下放在小车上，送人定型干燥室进行干燥定型。干燥室可以是常规的热空气干燥室，也可以用低温除湿干燥室。用热空气干燥时，为保证弯曲木的定型质量，通常温度为60～70cI=，干燥时间为15～40h；除湿干燥法分预热和除湿两个阶段，该法干燥质量较好，但定型周期稍长 。

1．2 微波加热式实木弯曲成型技术

该技术的加工原理是通过微波加热软化木材，然后弯曲成型，再在微波作用下干燥定型。它的特点在于热量产生于木材内部，加热在木料断面上同时进行，故木材能迅速均匀热透；且处理过程中温度易于控制，不易引起含水率梯度。基于这些优点，微波技术在实木弯曲成型中得到广泛应用。

工艺A的主要特点是加热软化与弯曲成型分开进行，所以两步间存在热量散失，温度下降，产品质量得不到保证。工艺B的主要特点是加热软化、弯曲和干燥定型在炉内连续进行，可有效降低能耗，成品率和生产效率较高。

微波加热软化实木是在微波场作用下，使极性分子(水及有关的官能团等)产生取向运动和振动，分子间内摩擦生热，达到内外一起加热的目的。此法加热均匀、迅速，如厚度为2era的板材用蒸汽软化需8h，而用微波加热只需lmin；不易产生含水率梯度，减少了应力集中，降低了弯曲木材时的废品率，提高了产品的质量。微波干燥定型是利用微波来激发木材中分子间摩擦生热，使木材内部水分以热水或蒸汽状态向外移动 。由于微波的穿透能力较强，利用微波干燥技术，弯曲木只要在微波炉内经数分钟照射，就能干燥定型，效率高且定型质量好。本和欧美等国，多在微波加热装置内放置弯曲加压设备，使木材的软化处理、弯曲加工和干燥定型连续进行；而且使用非接触红外温度传感器来正确测定微波加热时的木材温度，可使微波照射过程自动地控制在适宜的温度范围内。

纵向压缩后实木弯曲成型技术，是丹麦20世纪90年代推出的最新技术，它是通过对木材进行喷蒸加热等软化处理，顺着木材纤维方向进行纵向压缩后，再对其进行弯曲变形，最后进行干燥定型处理。该技术与传统的压缩木和弯曲木不同，它是通过纵向压缩，使木材细胞壁在长轴方向上产生皱摺，从而使压缩木具有三维弯曲特性。传统的弯曲技术都是单方向弯曲，而且还要趁热弯曲；顺纹压缩木可以进行多向弯曲，也可以贮存并轻易地对其进行常温弯曲；弯曲后的木料经空气干燥处理或烘干后，其形状会保持不变，力学性能也将会恢复到与未被压缩时的类似干木材的程度。运用这种技术，可以随心所欲地把木材弯曲成S形、螺旋形、渐开线形，为家具造型的多样化开拓了新领域。

1．3．1 压缩木的树种选择和质量要求

木材的压缩和弯曲取决于木材的种类。丹麦的研究对木材树种的选择要求很严，很多树种被排除了弯曲的可能性。根据丹麦的有关资料报道，水曲柳是可供纵向压缩后弯曲用的木材树种。我国根据自身的木材资源特点，选择组织结构与水曲柳木材相似、资源相对丰富、价格适中的榆木作为国产纵向压缩实木弯曲树种。对榆木进行的纵向压缩后实木弯曲成型技术研究，取得了良好的效果’。家具用压缩弯曲木，要求无大的节疤和其他缺陷。带节疤的木材虽可以被压缩，但在弯曲加工时易因应力集中产生开裂甚至断裂；边材和心材对压缩无重大影响。木材可以对分锯开、四分锯开或以任意中间形式锯开。压缩前，需将木材锯割成尺寸符合压缩舱大小的木条；弯曲时，最好木条朝向心材一侧弯曲。

1．3．2 含水率及压缩前的贮存和加工

用于压缩的木材必须具有合适的含水率，自然干燥的木材含水率为20％ ～25％ 。压缩前经处理确保平衡含水率不变，以防干燥时出现表面开裂；同时还应进行防腐和防霉处理，以防变色。木条的尺寸必须适合压缩舱的大小，两边应锯割成直角，厚度和宽度(截面)在整根木条长度上保持一致；被压缩木条的尺寸同成品尺寸相比，应留有一定的加工余量，因为木材压缩后会缩短5％ 左右。

1．3．3 软化和纵向压缩弯曲

压缩前，木条必须先软化。可以采用蒸汽或高频加热软化，木条加热的温度约为100oC；加热时间的长短取决于木条截面大小。用蒸汽加热时，木条每25mm厚度的加热时间约为45min，整个过程使用饱和蒸汽；用高频加热时，时间约为5～10 min；生产上可将两种加热方法混合起来用。如果进行局部压缩弯曲，需要进行局部加热。局部加热开始时，要对整根木条蒸煮30～60 min，以确保颜色一致；然后再采用高频加热软化。当一块湿木样品被加热到100℃ 时，会变得柔软并可弯曲，被弯曲两端外侧可以拉长2％ ，并保持纤维不被破坏；另一方面，在纤维不挤在一起的情况下，弯曲两端的内侧可以压缩35％ 。压缩后的变形材通过定型干燥，使其形状固定下来。纵向压缩后实木弯曲成型技术是一种生态环保技术，无须使用粘合剂或化学制品；设备和生产线易于操作，只需使用简单的工夹具和对操作工稍加培训即可，不需要再投资于昂贵的铝质模具和成型压力机，极具发展潜力。

1．4 横向压缩实木弯曲成型技术

该技术是指实木在弯曲之前或同时进行横向压缩形成弯曲木。它能防止木材侧面局部凸起，同时增加木材的密度和木纤维的结合力，使整个系统刚性增加；但不能按木材的厚度均匀地进行压缩。

根据年轮相对于弯曲面的方向，被弯曲材要从无缺陷的直纹理木材上锯取，且用于横向压缩弯曲的木材一般采用软阔叶树材和针叶树材。针叶树材的横向压缩方向应该与髓射线的方向一致；阔叶散孔材横向压缩弯曲方向与髓射线方向没有关系，最好在髓射线方向压缩。压缩弯曲时，木材会出现相当大的剪切变形，所以在横纹理受压处要加强模具与木块的连结，以免凹面上形成褶皱。

横向压缩实木弯曲成型技术是一种相对较新的技术，生产上还应用很少，在科研方面有部分学者进行了相关研究。总体来说，此种技术还不是很成熟，有待进一步深入研究。

以上简述了几种常用的实木弯曲成型技术。

其中传导加热法相对成熟，但效率低；纵向压缩和横向压缩都是新技术，应用上还未普及，具有研究探讨价值；微波加热法则是一种极具应用前景的实木弯曲成型技术，在日、美等发达国家已被广泛应用于工业化生产，前景可观。总之，实木弯曲成型技术有力地推动了家具工业的发展，使家具品种多样化、功能化、系列化。随着技术进步和家具工业的发展，必将带动实木弯曲成型技术的研究取得新的突破。