提到焊接，你能想起什么呢？

火星四濺？高溫高熱？閃瞎了眼？

不管你想到什么，反正你不大可能想到我們的家具，更不會與木材聯(lián)系在一起。為什么?因?yàn)槟銜X得焊接木頭，那不是“火上澆油”的事嘛，誰讓咱們鐘愛的木材最懼怕高溫和火啊。

嗯！你說的沒錯(cuò)，要是真如傳統(tǒng)焊接技術(shù)似的拿著焊槍在兩塊木頭之間吱吱的噴火，恐怕得打119報(bào)火警了。

不過，我們今天要說的焊接確實(shí)是應(yīng)用于木制品的連接，但不同于常見鐵器焊接需要超高熱源的導(dǎo)入。到底是什么神秘的技術(shù)呢？不要著急，本文講給大家介紹的就是“圓棒榫旋轉(zhuǎn)木材焊接技術(shù)”。

現(xiàn)在的木制品連接方法不好嗎？

當(dāng)然不是！實(shí)木家具的生產(chǎn)與裝配技術(shù)發(fā)展至今，已趨于成熟和穩(wěn)定，但仍然有值得改善的空間和余地。

傳統(tǒng)的榫卯接合生產(chǎn)工藝復(fù)雜、木材損失嚴(yán)重；金屬件連接中的金屬件易出現(xiàn)銹斑或被腐蝕而影響到接合的強(qiáng)度；圓棒榫接合，在組裝時(shí)須在榫孔內(nèi)或榫上涂膠，因此存在膠液易污染非接合表面、生產(chǎn)和使用中有一定污染物質(zhì)釋放的情況。

而我們要說的圓棒榫旋轉(zhuǎn)木材焊接技術(shù)是二十世紀(jì)末、二十一世紀(jì)初從歐洲發(fā)展起來的新技術(shù)，圓棒榫在預(yù)先鉆好的圓榫孔中（孔徑比圓棒榫的直徑稍?。└咚傩D(zhuǎn)，且不加任何膠粘劑或其它任何材料，而固定在鉆好孔的木基材中或?qū)⒒南鄬潭ǎ且环N瞬間接合、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境友好、極具發(fā)展?jié)摿Φ哪静慕雍霞夹g(shù)。

到底啥是圓棒榫旋轉(zhuǎn)木材焊接？

如何給這種技術(shù)下定義呢？相關(guān)學(xué)者是這樣描述的：不添加任何黏合劑，高速旋轉(zhuǎn)的圓棒榫通過摩擦而致其與木基材在瞬間（2-4秒）接合并具有一定強(qiáng)度的連接技術(shù)，稱之為圓棒榫旋轉(zhuǎn)木材焊接。

▲圓棒榫旋轉(zhuǎn)木材焊接示意圖

劃重點(diǎn)了，“高速旋轉(zhuǎn)”“摩擦”“瞬間接合”無疑是該技術(shù)的特點(diǎn)，可還是不明白的是：為什么這樣做就可以實(shí)現(xiàn)所謂的“焊接”呢？

原理是這樣的：

圓棒榫高速旋轉(zhuǎn)進(jìn)入榫孔，在接觸界面間，圓棒榫和榫孔內(nèi)壁摩擦而產(chǎn)生高溫，木材纖維無定形區(qū)的高分子聚合物（主要是木質(zhì)素，也有部分半纖維素）被軟化、融化，而纖維形成纏結(jié)網(wǎng)，融合在融熔的木材高分子聚合物中，當(dāng)圓棒榫停止轉(zhuǎn)動后，冷卻固化形成了焊接帶而連接在一起。

▲焊接帶的表觀和微觀結(jié)構(gòu)

從上圖可以看出焊接帶的顯微互相交織相連，當(dāng)木材摩擦焊接完成后，在形成的“新界面”木質(zhì)素和半纖維素（糠醛、木聚糖）發(fā)生聚合和交聯(lián)化學(xué)反應(yīng)，因此圓棒榫停止旋轉(zhuǎn)運(yùn)動后，為了保證一定的接合強(qiáng)度，還需保持一定瞬時(shí)的壓力。

圓棒榫旋轉(zhuǎn)焊接技術(shù)如何應(yīng)用呢？

圓棒榫是家具工業(yè)中較常見的插入榫，板式家具部件之間的接合與定位、實(shí)木框架的接合均可通過圓棒榫將若干個(gè)部件組裝在一起。

近年來，高速旋轉(zhuǎn)圓棒榫木材焊接技術(shù)在歐洲已于家具部件直接和角部結(jié)合兩類連接方式中展開應(yīng)用研究，其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、產(chǎn)品穩(wěn)定性符合相關(guān)要求。

實(shí)木家具直接結(jié)合怎么用？

實(shí)木家具中的直接結(jié)合是最基本的裝配方式之一，如果采用圓棒榫旋轉(zhuǎn)焊接，結(jié)果如何一定是大家最為關(guān)心的問題。

研究人員選取斜接、搭接和鳩尾接三種家具部件直接結(jié)合方式，對圓棒榫旋轉(zhuǎn)焊接體與圓棒榫膠接合體、釘接合體進(jìn)行力學(xué)性能比較，研究結(jié)果認(rèn)為圓棒榫旋轉(zhuǎn)木材焊接較釘接有較好的強(qiáng)度和剛度、與圓棒榫膠接強(qiáng)度和剛度相當(dāng)，可以在家具部件裝配中應(yīng)用。

▲不同角度和數(shù)量的斜接

▲不同角度和數(shù)量的搭接

▲不同角度的鳩尾接

實(shí)木家具角部結(jié)合怎么用？

角部結(jié)合也是家具結(jié)構(gòu)中的重要部分，其主要有“L”型和“T”型兩種連接方式。

性能好的“T”型連接可以提高家具角部結(jié)合強(qiáng)度，其強(qiáng)度和剛度對家具產(chǎn)品質(zhì)量十分重要。

▲T型結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能測試

家具中的“L”型結(jié)合是家具外框連接的常用形式，由于這種結(jié)合中受力點(diǎn)在木材邊部，“L”型連接部件的力學(xué)性能相對于“T”型結(jié)合差。

經(jīng)實(shí)驗(yàn)表明，榫卯結(jié)合的“L”型部件通過一定數(shù)量的圓棒榫旋轉(zhuǎn)焊接技術(shù)，連接過程中未添加任何物質(zhì)，且其力學(xué)強(qiáng)度符合歐洲標(biāo)準(zhǔn)。

有沒有典型的技術(shù)應(yīng)用案例呢？

有的。隨著圓棒榫旋轉(zhuǎn)焊接技術(shù)的不斷發(fā)展，在歐洲將其應(yīng)用到家具生產(chǎn)裝配中正如火如荼展開研究。

如著名荷蘭建筑設(shè)計(jì)大師赫里特·里特費(fèi)爾德設(shè)計(jì)的極簡抽象派Z字型椅，用四塊櫸木板以間距為32mm圓棒榫，不添加任何物質(zhì)、僅通過圓棒榫旋轉(zhuǎn)焊接組裝。

▲使用圓棒榫旋轉(zhuǎn)焊接的Z字椅

▲使用圓棒榫旋轉(zhuǎn)焊接的柜子

▲圓棒榫高速旋轉(zhuǎn)摩擦焊接機(jī)

圓棒榫旋轉(zhuǎn)焊接在國內(nèi)有前景嗎？

如果技術(shù)成熟且成本得到有效控制的話，這項(xiàng)連接技術(shù)應(yīng)當(dāng)是具有不錯(cuò)前景的。

首先，在國內(nèi)家具業(yè)界時(shí)而爆料因有毒物質(zhì)（如甲醛）釋放而引起的糾紛，無任何物質(zhì)添加的圓棒榫旋轉(zhuǎn)木材焊接技術(shù)能滿足國人對高質(zhì)量家具生活品質(zhì)的追求；

圓棒榫旋轉(zhuǎn)木材焊接強(qiáng)度與木材樹種有關(guān)，國外已在櫸木、桉木等硬闊葉材中開展了研究、應(yīng)用，國內(nèi)中高檔紅木家具中應(yīng)用這一技術(shù)也可行；

對于人造板中應(yīng)用木材焊接技術(shù)，國外已對刨花板、中密度纖維板、膠合板、定向刨花板等開展研究，對于圓棒榫旋轉(zhuǎn)木材焊接人造板家具可以進(jìn)行嘗試；

在家具生產(chǎn)企業(yè)，可以對32mm系列孔加工設(shè)備進(jìn)行適當(dāng)改進(jìn)，通過圓棒榫旋轉(zhuǎn)木材焊接技術(shù)來組裝家也是可行的。

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