一张曲木椅的长成 ——实木热弯成型工艺应用与设备浅析

好想你

一张充满艺术感的椅子，虽然重量很轻，但却十分坚固耐用。早在180年前的1840年，德国木匠Michael Thonet就在维也纳制造了第一张实木弯曲成型的椅子。从那时起，这种神奇的工艺就开始在家具制造业中得到了广泛的应用，所以这种方法也被称之为“Thonet法”木材弯曲。直到二战结束时，这种弯曲木仍在飞机制造业和高要求的建筑构件中得到应用。
  
<p>一、椅子工厂及其产品
  弯曲木实际上有很多用途，在知道木材可弯成很小曲率半径的技术以前，圆筒及船体已能使用实木弯曲成型进行制造。自1840年采用Thonet工艺以后，木材可以被弯曲成圆形，内曲率半径甚至可达到木材厚度的3倍。从这以后，类似的弯曲技术被最主要用来进行生产椅子。虽然可以运用这样创新的大胆构思，但工厂的技术人员仍然面临着新的挑战，比如说如何将设计构思转化为优美且耐用的实木产品?很多年前，弯曲成型的木材在很多领域都被广泛应用，例如用来制造滑翔机和体育器材中的雪橇和网球拍等。目前在体育器材上仅限于进行平底雪橇这类产品的制作。
<p>二、工艺方法
  木材弯曲是一种无屑实木成型加工工艺，它分为三个阶段：软化、弯曲和定型(在模型框架中冷却并干燥)。
  在准备阶段，木材需刨成方材，然后精确地截成弯曲长度。为了达到可弯曲的性能，必须将木材(即工件)进行软化，这表现为温度和湿度的影响。一般将准备好的木材放在一定条件(压力、温度和湿度)的蒸气中进行一段时间的软化，时间的长短与初始含水率、木材的树种和木材的厚度有关。
  
  我们提及的工艺，在实木软化的专用设备上，可在较短的时间内以消耗极少的能量将木材转变为可以弯曲的状态。软化的时间与工件的厚度有关，在较好的设备上大约1~2min/mm，对于一个30mm厚的工件大约需要40~50min。
  在弯曲时，将工件自由地放在金属薄板中，以扼制弯曲过程工件外表面的拉伸，从而被弯曲成一定的形状。这里介绍可供使用的三种弯曲设备：简单的设备，它可以弯曲长度达1.2m的工件(未弯曲前长度)；通用设备，它可以弯曲达2m的对称的和非对称的工件;专用设备，可以将方材弯曲成360&deg;甚至更大(例如720&deg;)。
  弯曲过程中，弯曲构件内部将形成张力，这种张力在以后的定型阶段将完全被消除。此外，还要对工件进行降温处理，并消除弯曲工艺流程中必须的水分，最好的方法是将其放在低温干燥室中进行干燥。为了使工件保持需要的形状，应将工件夹在一个干燥架上。弯曲后通过自然冷却可以明显地减少内部张力，在含水率低于12%时，弯曲成型的工件定型，它的形态在湿度增加时也不会发生明显的改变。
  上述这种木材弯曲的工艺是切实可行的。它克服了木材工件本身的自然差异，但对于不同的树种存在着很大的差异。总的来说，针叶材不能进行很好的弯曲，而阔叶材，如栎木、山毛榉、白蜡和胡桃木能被很好的弯曲。
<p>三、技术与设备
  针对工艺流程，如软化、弯曲和定型，有各种不同的机器设备。这些设备是专用的，且能满足以上工艺要求。下图是木材弯曲成型的一套设备，它由软化装置、弯曲装置和一个带有弯曲板与框的工作台。软化装置由三部分组成：一台蒸气发生器、一个蒸气调节装置和一个放置木材工件的容器。在一台精良的软化装置上，软化时间至少为1min/mm板厚。时间的长短很大程度上取决于树种和工件截面的几何形状。
  实木弯曲机有几种不同的结构，同其他机器一样，也有许多类型，比如变化参数较少的快速生产设备，即万能设备;也有用于弯曲不同几何形状的设备;除用于弯曲开口的和U型的工件外，还有用于弯曲环形或者螺旋面工件的设备。
  通用弯曲机的加工宽度可达300mm。在这种机器上可以将截面为50mm&times;50mm的6个工件同时弯曲成型。弯曲角度为180&deg;的U型椅子框的弯曲时间大约为30s，连同工件的装卸时间及机器退回时间，整个工作周期约为90s。这样每小时可以弯曲40次共240个零件。弯曲角度为90&deg;时，每小时可以加工120次。在加工宽度240mm的范围内，每小时可以弯曲240个宽度为120mm的工件。
  同其他先进的的机器一样，现在木材弯曲机械也是由电气控制的。在简单的机械上可以控制简单的运动过程;在复杂的机械上可以用变频调速装置调节转速，并进行电气定位，以及复杂形状的弯曲。
  整套的干燥装置用于弯曲成型的定型。夹紧框架、弯曲薄钢板及其他附件可以从机床制造商购得，各种不同的弯曲形状的附件通常要自己制备。当然，在弯曲成型之后，还需要对这些材料进行成型、结构加工、并组装、砂光、涂饰，完成表面处理。
  中国有句俗话：好吃不过饺子，舒服不如倒着!有什么可以比一张好椅子让人在疲惫的时候有一个舒适、舒心休息的地方呢，家具人特别是做椅子的人就是为这个在不懈的创造着!
  
<p>四、价值呈现
  1.生产方面：木材弯曲方式可以提高原材料的利用率，浪费少，大大节省木材投入成本。而且加工速度快，高产出。
  2.设计方面：产品富有简洁的美感，且耐久性良好。给您更多的曲线设计选择。
  3.品质方面：力与美的完美结合由于弯曲材料在加工过程中受到的挤压，使得其在后续的成型加工中具有更加良好机械性能。产品经久耐用，质量优良，不易损坏。