Можно ли сваривать дерево? Вещи о технологии сварки древесины
Брызги огненного сердца? Высокая температура и высокая температура? Мигающие глаза?
No matter what you think of, you are not likely to think of our furniture anyway, nor will it be associated with wood. Why? Because you will feel welded wood, it is not a matter of “fueling on fire”, who makes our favorite wood most afraid of heat and fire.
Ok! You are right, if it is like a traditional welding technique, holding a welding torch and squirting between two pieces of wood, I am afraid I have to call 119 for a fire.
However, the welding we are going to say today is indeed applied to the connection of wood products, but unlike the common iron welding requires the introduction of ultra-high heat sources. What is mysterious technology? Don’t worry, this article introduces you to the “round bar rotating wood welding technology.”
Is the current wood product connection method not good?
of course not! The production and assembly technology of solid wood furniture has developed to maturity and stability, but there is still room and room for improvement.
The traditional tantalum joint production process is complicated and the wood loss is serious; the metal parts in the metal parts are prone to rust spots or corrosion and affect the strength of the joint; the round rods are joined and must be coated in the bore or on the raft during assembly. Glue, so there is a situation in which the glue is easy to contaminate the non-joined surface, and certain pollutants are released during production and use.
The round bar rotating wood welding technology we are talking about is a new technology developed from Europe at the end of the 20th century and the beginning of the 21st century. The round bar is in the pre-drilled round hole (the diameter of the hole is larger than the diameter of the round bar). Slightly small) high-speed rotation without any adhesive or any other material, fixed in the holed wood substrate or relatively fixed substrate, is a momentary joint, economical, environmentally friendly, and promising Wood joining technology.
In the end, what is the round bar rotating wood welding?
How to define this technology? Related scholars describe it as follows: without adding any adhesive, the high-speed rotating round bar is frictionally bonded to the wood substrate in an instant (2-4 seconds) and has a certain strength of connection technology, called a round bar. Rotating wood welding.
Focusing on the “high-speed rotation”, “friction”, “instant engagement” is undoubtedly the characteristics of the technology, but still do not understand: Why can we achieve the so-called “welding”?
The round bar is rotated at high speed into the pupil. During the contact interface, the round bar and the inner wall of the bore are rubbed to generate high temperature. The high molecular polymer (mainly lignin and some hemicellulose) in the amorphous region of the wood fiber is softened. Melting, and the fibers form an entangled net, which is fused in the molten wood polymer. When the round bar stops rotating, it cools and solidifies to form a welded strip and is connected together.
It can be seen from the above figure that the microscopic welds of the welded strips are intertwined and connected. When the friction welding of the wood is completed, the “new interface” lignin and hemicellulose (furfural, xylan) are formed into a polymerization and cross-linking chemical reaction. Therefore, after the round bar stops rotating, in order to ensure a certain joint strength, it is necessary to maintain a certain instantaneous pressure.
Источник
Сварка дерева — прекрасная идея
Один из вопросов, который часто задают о поперечно-клееной древесине (CLT): «А как насчет клея?» Доски из CLT скреплены слоем полиуретанового клея. Он не уходит из газа, но было бы неплохо, если бы его там не было, и у нас было бы твердое дерево, чтобы меньше беспокоиться об опасности для здоровья, воспламеняемости или проблемах с окончанием срока службы.
Мы показали Хольц Тома , удерживаемых дюбелями, но Крейг Роулингс из Сеть лесного бизнеса указывает нам на нечто совершенно иное:
Это сварное дерево, где исследователи из TMI Ltd и Кембриджского университета строительства Innovation Lab разработала «устойчивый процесс быстрого соединения деревянных элементов с использованием линейного трения. сварка «.
«В этом энергоэффективном процессе соединения создаются путем прессования и трения двух деревянных поверхностей друг о друга с высокой частотой (50–150 Гц). В результате трение и тепло размягчаются и восстанавливаются. лигнин, естественный «клей» в растительных материалах, а также механически блокирует ячеистый материал, вызывая «сварку». Всего за две-три секунды соединение из плавленой древесины становится прочнее, чем обычные клеи, и даже прочнее, чем натуральная древесина ».
TMI — это ассоциация сварочных предприятий, которая использует сварку трением других материалов и начала нанесение его на дерево в 2019 году . Они утверждают, что «этот процесс имеет много потенциальных преимуществ, включая факторы окружающей среды, поскольку соединение не требует добавления каких-либо других материалов к древесине».
Это небольшое видео показывает, как два маленьких куска дерева трутся друг о друга, и через несколько секунд появляется клуб дыма и цельный кусок дерева. Пресс-релиз Кембриджского университета примечания: «Этот метод может применяться не только к строганной / пиленой древесине, но и к CLT (перекрестно-клееной древесине)».
Доктор Даршил Шоу из Кембриджского университета сравнивает это с потиранием рук, согласно сообщению:
«Как вы производите больше тепла?» — спрашивает доктор Шах. «Потрите ладони быстрее (частота), прижмите ладони друг к другу с большей силой (давление), растирайте ладони дольше (время) и перемещайте ладони на большее расстояние (амплитуда). Точно так же при сварке древесины, чтобы увеличить трение и нагрев, это 4 основных производственных параметра, которые мы можем контролировать ».
Есть вещи, которые, возможно, сложнее контролировать; Казалось бы, по мере того, как детали становятся больше, для вибрации и нажатия требуется намного больше энергии. В CLT доски укладываются слоями под углом 90 градусов друг к другу; это очень важно для его стабильности. Задав вопросы доктору Шоу, он сказал Treehugger:
«Вы правы в том, что требования к мощности масштабируются по величине с площадью сварного шва, и поэтому некоторые геометрические параметры могут оказаться невозможными. И давление, и тот факт, что образцы должны быть захвачены и перемещены относительно друг друга с частотой 75 Гц, является сложным моментом! «
Доктор Шоу также сообщил Treehugger, что процесс действительно работает при ориентации на 90 градусов, но эта «связь» производительность относительно слабее, чем в параллельных направлениях «. машинное время; Сварочный аппарат TWI используется почти исключительно в высокопроизводительной аэрокосмической отрасли. «Таким образом, мы открываем здесь новые горизонты с этой техникой и ее использованием в совершенно другом секторе. который представляет свои проблемы!
Так что может пройти некоторое время, прежде чем мы начнем строить из сварного CLT. А пока вот более длинный веб-семинар, посвященный этому процессу:
Источник
Сварка древесины – реальность или фантастика
Сварка металла и полимерных материалов в настоящее время является обычным явлением. Но когда речь заходит о сварке древесины, тяжело себе представить этот процесс. Но, на самом деле, уже давно проводятся исследования в этой отрасли.
Древесина — природный экологически чистый материал, который часто используется для изготовления мебели, столярно-строительных и других изделий. Уже длительное время для изготовления мебели из древесины используется большое количество химических веществ, например, таких, как клей, для склеивания меленьких заготовок и получения более крупных изделий. Поэтому, некоторые ученые уже давно работают над созданием нового метода надежного соединения частей древесных заготовок без использования химических (вредных для окружающей среды) веществ, а именно метода сварки древесины.
В Университете г. Берн (Швейцария) с 1993 года группа ученых разрабатывала систему соединения частей древесины без клеев, используя для этого принцип контактной сварки металлов и клеевые свойства компонентов древесины, в первую очередь – лигнина.
Клеевые способности древесины уже используются для ее склеивания, например, при производстве ДВП мокрым способом, не требующим применения синтетических смол. Еще одним примером склеивания древесины без клея является производство пеллет и топливных брикетов (гранул). Клеящим веществом здесь выступает лигнин, который выделяется из стенок клеток древесины под воздействием высоких давления и температуры. Но соединение, полученное таким образом, не настолько прочное, чтобы его можно было использовать в конструкционных изделиях.
Учеными Бернского Университета с помощью технологии, напоминающей сварку, удалось решить проблему недостаточной прочности склеивания древесины лигнином. Основными достоинствами сварки есть короткое время процесса склеивания (сварки), экологичность и незначительные производственные затраты. По словам исследователей, вскоре эту технологию можно будет использовать в промышленных масштабах. Использование метода сварки древесины поможет значительно уменьшить степень загрязнения окружающей среды токсичными веществами, которые выделяются в процессе изготовления и эксплуатации традиционных клеев.
Суть сварки древесины состоит в следующем: древесина – это не только твердая и растительная масса, а еще и химическое сырье с макромолекулярной структурой. В ее состав входят различные вещества, в том числе, такие как лигнин, которые при повышении температуры, например, вследствие линейного трения, переходят в жидкое состояние. Если две заготовки из древесины во время образования жидкой фазы сжать с определенным усилием, то после охлаждения образуется прочное соединение.
Весь процесс сварки происходит за несколько секунд, а полученные таким образом детали, в отличие от клееных изделий, можно сразу же подвергать механической обработке. Предназначенные для сварки древесные детали складывают в специальную кассету и вместе с ней сжимают между плитами пресса. К одному из боков кассеты крепят вибратор, который обеспечивает возвратно-поступательное микроперемещение одной заготовки относительно второй. В результате трения в пограничных слоях в местах контакта заготовок аккумулируется тепловая энергия, под воздействием которой лигнин плавится. После этого вибрацию прекращают и сжимают с определенным усилием заготовки. Исходя из того, что тепловая энергия передается вглубь древесины, температура лигнина резко уменьшается и, как следствие, он затвердевает и образует клеевой слой. По мере затвердения лигнина повышается граница прочности клеевого слоя на смещение, которая в идеальном случае должна равняться границе прочности на смещение самой древесины.
В течение нескольких секунд температура в зоне трения колеблется в диапазоне от 180 до 230 0 С, но очень быстро температуры клеевого слоя и древесины выравниваются. Уже сейчас с помощью линейной сварки можно достичь прочности, необходимой для промышленного использования в соответствии с нормами EN-20410.
Основной проблемой этой технологии является неполный контакт соседних поверхностей во время трения. При использовании для сварки деталей с кривизной или с некачественно обработанными поверхностями, трение происходит только на незначительных участках поверхностей, что приводит к приклеиванию только в определенных точках, а не по всей поверхности. В результате прочность соединения может быть неудовлетворительной.
В процессе формирования сварного соединения физические свойства древесины изменяются, поэтому, в настоящее время, ученые проводят исследования на предмет изучения воздействия на процесс сварки и конечный результат температуры, давления и вибрации. В результате этих исследований будут определены оптимальные режимы процесса сварки древесины.
Источник