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    先進的木材加工技術帶來的變革

    來源:http://www.aids2008.com/ ? 作者:木材加工廠 ? 時間:2018-12-26 13:47

      傳統的木材加工技術已經不能適應當今全新的發展形式,現代加工技術也是在這一過程中逐漸實現對傳統木材加工技術的取代。在全新的加工技術下,木材的特性與價值可得到最大限度的發揮,甚至可實現對一些新特性的創造。這對木材應用范圍的拓寬有極大的促進作用。

      對先進的加工技術進行利用不僅可提高木材加工企業的競爭優勢,同時可在一定程度上幫助相關企業實現經濟效益最大化,因此在現代木材加工中融入先進技術是十分有必要的。接下來小編帶你來了解下,怎樣的現代技術,能與木材加工無縫結合?

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      何為現代木材加工技術

      社會在不斷發展,技術也在進行不斷的更新,人們對木材的基本特性也提出更高要求,其中主要包括木材的高彈、紋理以及色調等,防火防腐等要求也是其必不可少的組成部分。

      傳統工藝已經不能實現對社會發展的有效適應,現代木材加工技術主要是基礎木材學、應用物理學以及生物學結合的基礎上進行,其中還包括化學、熱工學以及聲學等必不可少的部分。

      在對上述原理進行充分利用的基礎上對木材進行加工就是指現代木材加工技術,不僅可對木材的使用特性進行有效提高,同時可對其系統性活動進行最大限度的保持。

      現代木材加工技術的發展

      木材加工已成為一個穩定的工藝系統,專業化程度不斷提高。電子計算機的應用,對制材技術的革新,木制品加工工業系統的變革,以至人造板生產工藝和產品設計工程的發展,都產生了重要作用。

      今后,信息化將更加深入到許多木材加工工藝領域,如原木、鋸材的檢尺、分等,木材、單板等干燥過程的控制以及熱壓工藝參量的調節等。同時,生物工程應用于纖維分離過程的可能性也已出現,定向技術的進一步提高,有可能使刨花和纖維按照產品用途性能的要求進行組織和紋理排列,成為木材加工中的最新技術。

      此外,在新技術革命的影響下,無木芯旋切、無膠膠合、無屑切削,以及木制品工業中應用柔性加工系統等的試驗研究,都預示木材加工技術將進一步發生重大變革。

      需要關注的是,全球環境的持續惡化使得國際對環境污染和能源浪費的關注度逐漸提高,這也促使木材加工技術的發展要兼顧綠色環保的主題。

      目前較前沿的木材加工技術類型

      閱讀小提示

      以下對目前全球范圍的木材加工中較為前沿的加工技術進行普及性介紹,這些技術中有的已經得到廣泛應用,有的尚處在研發測試階段,有的可能還會在適用性上產生疑點。但不管怎樣,希望通過這些介紹能為新技術的推廣和提高木制品行業現代化帶來一些信息和思考。(文中涉及的技術均來自網絡與文獻,無法提供產商)

      CVD涂層技術

      CVD涂層技術即化學氣相沉積技術,其主要原理是采用各種金屬類(如鎳、銅、鈦、鈷、鉻、鉭、鋁等)化學物質或混合物質在刀片表層形成一層涂抹效果或沉積膜,通過加強穩定性、耐磨性、韌性乃至切割性等以提高刀具的使用效率。

      英國制造研究部門早前已經通過鈦化合物和其他金屬混合物在刀具表面沉積涂層來達到提高刀片耐磨度的試驗,得出其性能高于常規刀片的4倍左右。萬奈特(美)公司也利用鈦鋁化合物的混合體在超晶體刀具表面進行涂層覆蓋,且使用效果至少提升一半左右的工作效率。德國教授發現采用微米級別的氧化鋁涂層的陶瓷刀具的切割效果遠遠大于常見刀具的切割效果。而日本三菱集團研發的特殊鈦金屬超級涂層刀具,表面光滑且韌性極高、耐磨和穩定性都有很優秀的表現。

      先進的刀具涂層技術示例

      高速切削技術

      高速切削技術的原理是利用提高加工工具單位時間內的轉速來增強刀具、砂輪的使用效果,縮短完成一件產品加工制造的時間。但是這種技術對刀具的挑選比較苛刻,一般的定義是5~10倍于常規切削速度的切削稱為高速切削。在Salomon理論成立的前提下,特定材料切削速度達到極限速度時的切削狀態就應稱為高速切削,高速切削不僅僅通過速度來劃分,而是跟材料的物理力學性能和切削狀態密切相關。

      高速切削技術是一個非常龐大而復雜的系統工程,它涵蓋了機床材料的研究及選用技術,機床結構設計和制造技術,高性能cnc控制系統、通訊系統,高速、高效冷卻、高精度和大功率主軸系統,高精度快速進給系統,高性能刀具夾持系統,高性能刀具材料、刀具結構設計和制造技術,高效高精度測試測量技術,高速切削機理,高速切削工藝,適合高速加工的編程軟件與編程策略等等諸多相關的硬件和軟件技術。

      只有在這些技術充分發展的基礎上,建立起來的高速切削技術才具有真正的意義。所以要發揮出高速切削的優越性能,必須是cad/cam系統、cnc控制系統、數據通訊、機床、刀具和工藝等技術的完美組合。

      現代木材高速切削加工

      納米改性加工技術

      納米改性加工技術主要是利用納米科技對木材原料的基本性能進行優化的一種加工技術。它是將微波處理技術與壓力浸漬等方法有機結合提升木材的滲透性,然后盡可能多的使前驅溶液進入木材原體的內部結構中,以木材為原生場所,發生原位反應生成納米材料后成為新型的復合材料。

      生成的無機納米體可以改變木材的性能。不同材料的納米體還有不同的表現,如氧化鈦納米體可以提升木材的硬度;氧化硅納米體可以保溫;銀銅等金屬氧化物的納米體具有較強的光譜殺菌能力等等。

      神奇的納米世界

      超級木頭

      人類使用木頭建造房屋的歷史超過一萬年,但原生木材的機械性能早已不能滿足人類日益增長的需求。2018年2月8日,Nature在線發表了美國馬里蘭大學的研究團隊關于超級木頭的最新發現。由胡良兵教授和李騰教授共同領導的研究團隊發明了一種簡單有效的方法可以把原生木材直接處理成為一種超強超韌的高性能結構材料。

      通過這種方法獲得的超級木頭的各項機械性能,包括拉壓彎強度、韌性、剛度、硬度、抗沖擊性能等, 都超出原生木材10倍以上。其拉伸強度達到587 MPa,可以和鋼材媲美;而比拉伸強度高達451 MPa cm^3/g,超過幾乎所有的金屬和合金材料,甚至包括鈦合金(244MPa cm^3/g)。

      在過去的7年,馬里蘭大學團隊一直致力于纖維素科技的研發,發明了一系列的圍繞納米纖維素和木頭的高科技, 包括超透明紙,海水淡化木頭,透明木頭,超白木頭,催化木頭,最近的超級木頭。這一系列的技術正通過Inventwood LLC 公司產業化。

      超聲波切割加工技術及在線檢測技術

      超聲波切割技術是利用工具端面做超聲振動通過磨料的機械碰撞作用、磨拋和超聲波的空化作用加工木材的一種技術。超聲波切割技術雖然對木材的硬度有所要求,但它依然對木材部件各種形狀的加工有很好的適應度,而且操作精度很高,可以有效提高生產效率。

      在線檢測技術是利用帶鋸自控與聲控、激光標準檢測系統數據庫有機結合在一起組成的信息自動化系統的木材加工技術。該技術主要是對木材在加工過程中的實際情況進行實時檢測,通過三維立體的檢測判斷出木材產品表面粗糙度的情況,并智能的對實際情況作出不同程度的切削處理??梢杂行コ静牡娘w邊毛邊現象,具有較高的實用性。

      綠色加工技術

      綠色環保加工技術主要是應現代社會環保節能減排的要求而出現的一系列新概念加工技術。如木材加工過程中的除塵、除噪振技術以及廢舊木材的回收再利用技術。除塵技術目前的主要辦法是采用高效旋風分離器對廢材進行分離篩選或在砂光打磨段采用分層過濾除塵器。而除噪振技術則是通過研究刀片在空氣中產生阻力和空氣流的相關性來尋找減小噪聲和振動的技術。

      較前沿的排廢減污手段目前有DDBD技術和光氧催化技術。DDBD :Double Dielectric Barrier Discharge,即雙介質阻擋放電。通過這種方式產生等離子體,裂解工業廢氣中的各組成份,使之發生分解,氧化等一些列復雜的化學反應。光氧催化 :利用特制的高能高臭氧UV紫外線光束照射廢氣,裂解工業廢氣,使有機或無機高分子惡臭化合物分子鏈,在高能紫外線光束照射下,降解轉變成低分子化合物,如CO2、H2O等。

      結 語

      包括家具在內的木制品生產,是一項傳統的勞動密集型行業,但隨著近些年科學技術的發展進步,尤其是信息化的普及和滲透,木制品制造發生了巨大變化,“工業4.0”,“無人化工廠”等等概念層出不窮,而事實上,諸多新技術的應用確實給木制品生產帶來了質與量的飛躍。筆者相信,隨著像文章介紹的現代木材加工技術真正的成熟與普及,這個傳統行業必然會不斷煥發新彩。

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