微坑型微织构硬质合金表面对木材摩擦特性的影响

【目的】探讨木材含水率、木材切面和纤维方向以及运动速度等因素对木材表面摩擦系数的影响规律,为设计更加合理的木材切削刀具表面织构形式提供参考和指导。【方法】以水曲柳和樟子松为研究对象,在具有不同微坑直径硬质合金表面条件下,研究木材含水率、木材切面和纤维方向以及运动速度等因素对木材表面摩擦系数的影响。【结果】与无微坑表面相比,当微坑直径为60μm、含水率为67%±3%时,在水曲柳表面产生的摩擦系数由0. 151降低到0. 091,降幅为39. 7%,在樟子松表面产生的摩擦系数由0. 241降低到0. 164,降幅为32. 0%。木材径切面上纤维方向差异对表面摩擦系数的影响不大,但在横切面上,微坑直径越小,其表现出的摩擦系数越高。摩擦过程中运动速度对表面摩擦系数的影响与木材中的水分有较大关系,当含水率处于生材状态时,表面摩擦系数随运动速度增大而降低,且微坑型结构表面产生的摩擦系数降幅明显高于无微坑表面,无微坑表面产生的摩擦系数由0. 160降低到0. 134,降幅为16. 3%,微坑直径为60μm时的摩擦系数由0. 124降低到0. 071,降幅为42. 7%。【结论】木材含水率状态对微坑型表面微织构与木材之间的摩擦系数影响较大,木材中自由水的存在有利于降低硬质合金与木材表面之间的摩擦系数。微织构直径越小,其接触角平均变化率越大,表面铺展速度越大,越有利于改善木材/硬质合金摩擦副的状态,使表面间的摩擦系数减小。     

表面微织构硬质合金对桦木摩擦特性的影响

微织构是一种改进材料摩擦性能的有效措施。选取桦木为研究对象,在不同载荷和木材含水率条件下,研究了有无织构的硬质合金试样对桦木表面摩擦系数的影响。结果表明,在深度20μm、直径50μm和中心孔间距为150μm的硬质合金表面微织构情况下,其表面的浸润性优于平面,亲水性较强,其表面与桦木间的摩擦系数低于平面与桦木产生的摩擦系数。在木材含水率为40%、载荷为10 N的情况下,平面和微织构的平均摩擦系数分别为0.121和0.043,随着作用载荷的提高,摩擦系数也逐渐提高。合理的微织构形式可以有效降低木材与硬质合金间的摩擦系数。将织构技术应用到木材切削中,可以为木工刀具减磨技术研究提供一条新途径。     

不同织构形式硬质合金表面与木材径切面的摩擦性能

合理的微坑型微织构已被证明具有改善木材和硬质合金表面间的摩擦特性。采用微凹坑型织构、微凹槽织构和微网格型织构3种织构形式,在相同织构面积占有率条件下,通过摩擦特性试验与理论分析相结合,研究不同织构形式对木材表面摩擦系数的影响。研究表明:在相同织构面积占有率条件下,不同织构的类型和表面形貌对硬质合金试样与木材表面摩擦的摩擦系数有不同的影响,受摩擦长度、凹槽微织构宽度、微织构角度等织构参数的影响。当微织构与木材发生摩擦时,摩擦区域织构面积越大说明两者间实际接触面积越小,且面积越大,捕捉磨屑和硬质点的能力越强;而主制动力越小,其产生的摩擦系数越小。在相同压力和织构面积占有率条件下,不同类型的织构试件与木材表面产生的摩擦系数均小于非织构(平面)型表面产生的摩擦系数。其中:微坑型织构产生的表面摩擦系数最小,为0.116;凹槽型织构产生的表面摩擦系数最大,为0.182;网格型织构随着织构角度的减小,其产生摩擦系数越小。     

木工刀具磨损机理及抗磨技术(续)

3 研究与应用3.1 表面渗层 渗硼具有硬度高、摩擦系数低、耐腐蚀性好等优点。用硼渗入碳化钨硬质合金刀具,进行中密度纤维板切削试验,和碳化钨硬质合金刀具相比,渗硼刀具具     

木工刀具抗磨技术进展

1木工刀具切削对象特征及磨损机理木工刀具的切削对象是木材及木质复合材料，是多组分的、复杂的混合体。当刀具在切削时，如同将刀具置于复杂的介质中，既有造成刀具机械擦伤的硬质点，即节子、树脂、石英砂、胶合材料，又有引发刀具产生化学腐蚀的酸性介质，如醋酸、单宁和多酚类化合物等，还有促进刀具材料和工件材料相互作用的切削温度、切削压力、环境气氛等。因而，刀具切削木林或木质复合材料的过程实质是刀具与工件材料发生机械的、热的和化学腐蚀作用，刀具前后面的金属材料不断消失过程。刀具磨损越快、刃口变钝越厉害，工件加工…     

国外木材切削刀具设计理论研究新进展

在综述国外木材切削刀具设计理论新进展的基础上,总结了国外木工刀具行业的先进技术和成果,特别是木工刀具检测技术的新进展.文章着重介绍了圆锯片研究、带锯条研究、刀具磨损和腐蚀、木材铣刀方面的新技术及木材高速切削的一些研究成果,综述了刀具设计和刀具磨损方面新的研究理论.     

低循环风速下木材表层水分蒸发的试验研究

木材干燥过程中,介质循环速度是一个影响木材干燥的重要工艺参数.在木材各含水率阶段,通过试验分析研究不同介质循环速度对木材干燥速度的影响.结果表明,介质循环速度对干燥速度的影响显著,但其影响随木材含水率（MC）的降低而减弱.在低介质循环速度条件下,试件MC大于45％时,表现为木材干燥速度和木材含水率偏差（△MC）随循环风速的增加而增加,呈显著正相关关系;试件MC介于35％ ～ 45％之间时,正相关关系存在但不显著;试件MC小于35％时,干燥室内循环风速的大小不影响木材的干燥速度和木材含水率偏差（△MC）.对试件表层含水率分析,试件表层含水率大于25％时,试件表面循环风速对试件表层含水率的影响显著;试件表层含水率小于25％时,试件表面循环风速对试件表层含水率的影响很小,不同循环风速下试件表层含水率基本一样.     

软硬涂层刀具材料与木质复合材料的摩擦特性

【目的】分析软硬涂层刀具材料与木质复合材料的摩擦特性,为涂层硬质合金木工刀具的磨损及切削性能研究提供实践指导。【方法】测试Ti N硬涂层硬质合金、MoS_2软涂层硬质合金和未涂层硬质合金与木质复合材料的摩擦系数及磨损前后的粗糙度变化,研究涂层刀具材料与木质复合材料的摩擦特性。【结果】MoS_2软涂层硬质合金与中密度纤维板(MDF)、刨花板(PB)和木粉/PE复合材料(WFPEC)的摩擦系数明显低于未涂层硬质合金和Ti N硬涂层硬质合金,且Ti N硬涂层硬质合金低于未涂层硬质合金;PB与未涂层硬质合金、Ti N硬涂层硬质合金和MoS2软涂层硬质合金的摩擦系数明显低于MDF和WFPEC,且WFPEC低于MDF;未涂层硬质合金、Ti N硬涂层硬质合金和MoS_2软涂层硬质合金与MDF和PB的摩擦试验中,随着载荷增加,摩擦系数逐渐增大,而与WFPEC的摩擦试验中,随着载荷增加,摩擦系数没有明显变化趋势;与MDF磨损试验前后,未涂层硬质合金磨损表面粗糙度变化率最大,MoS_2软涂层硬质合金表面粗糙度变化率其次,Ti N硬涂层硬质合金表面粗糙度变化率最小。【结论】Ti N硬涂层材料和MoS_2软涂层材料可有效降低与木质复合材料的摩擦系数,且MoS_2软涂层硬质合金摩擦系数低于Ti N硬涂层硬质合金,而Ti N硬涂层硬质合金耐磨性能优于MoS_2软涂层硬质合金。     

木质功能材料的创新与应用

什么是木质功能材料 木质功能材料是以天然木质材料为基体,通过表面修饰、复合、界面修饰、接枝共聚等改性手段,将功能体直接复合或者通过介质的作用导入到木材内部,与木材有关成分的分子结构中活性基团发生作用,赋予木材阻燃、隔音、电热、屏蔽等新功能特性的材料,是传统木材的创新和提升.     

阔叶树材高速铣削刀具的磨损规律

基于涂层刀具的摩擦学机理,以福建青冈、米槠、泡桐等阔叶树材为代表,进行氮铝钛(TiAlN)涂层刀具高速铣削的试验.通过分析刀具的磨损形式和曲线,探讨刀具的磨损规律.试验结果表明,木材硬度、木材含水率以及不同的铣削方式,对刀具的磨损均会产生一定的影响.     

ABT生根粉在巨尾桉和花卉果树扦插育苗上的应用

ABT生根粉在巨尾桉和花卉果树扦插育苗上的应用结果表明 ,ABT生根粉能有效促进巨尾桉和其他花卉果树扦插生根。应用ABT 1号生根粉 5 0 0× 10 -6～ 10 0 0× 10 -6处理插条 ,可提早生根 ,生根率达 95 %以上。应用ABT 2号生根粉10 0× 10 -6～ 2 0 0× 10 -6处理橡皮树等插条 0 5h ,生根率达 90 %～ 98%。应用ABT 3号生根粉处理九里香、天竺桂小苗 ,可提高成活率 10 %～ 15 %。     

沙松扦插繁殖技术研究

以沙松硬枝和嫩枝插穗为材料进行正交扦插试验,研究穗条母株年龄大小、药品种类、质量浓度、处理时间以及基质不同种类、穗条不同类型与不同着生部位对生根的影响,结果表明:影响硬枝和嫩枝扦插生根的主要因素均为穗条母树年龄大小,年龄越小,生根率越高,最优处理组合均为4~10 a母树穗条,用200 mg·L-1ABT1号生根粉浸泡12 h,生根率分别为21.4%、63.9%;嫩枝扦插生根率高于硬枝扦插,差异达到极显著水平。采用1/2珍珠岩+1/2河沙混合基质生根效果最好。穗条不同类型扦插生根存在差异,一级侧枝截制的穗条生根性状优于二级侧枝穗条和顶芽穗条,下部枝条截制的插穗生根率和根系效果均高于上部枝条。     

表面涂层木工刀具的研究进展

介绍几种表面涂层木工刀具的加工方法和使用状况,分析表面涂层刀具的切削特点和磨损形态,概述了国内外研究进展.研究成果表明,涂层处理可以延长刀具使用寿命,减少刃磨和换刀时间,提高生产效率和表面加工质量.     

影响木材产品质量因素及控制方法的研究

木材产品质量是影响林业企业经济效益最关键的因素之一。本论文从树木生长特性、采伐技术、集材、造材等六种因子对木材产品质量影响进行了分析，并采取科学的方法加以控制，以减少木材损伤，提高木材产品质量。     

出材量(率)调查方法的试验研究

通过2003年在小陇山林业实验局沙坝种子园人工商品林抚育采伐试点中的具体试验研究，较好地解决了在人工商品林抚育采伐中不伐树的情况下制定精度较高的出材量(率)量表用于估算出材量（率）这一难题，可供今后我省制定类似林业数表参考。     

切削方向对木材切削力的影响

以杉木、樟子松、水曲柳等三种木材为试验对象,采用闭式切削方式,研究切削方向对木材主切削力的影响.结果表明:不同切削方向时,木材主切削力大小具有明显的各向异性,主要趋势为端向主切削力最大,横向最小.相同切削方向时,水曲柳主切削力最大,杉木最小;木材不同截面的主切削力呈现规律性变化,但3种木材间的差异较大.     

Evaluation of wood cutting forces in dry and wet conditions by small-scale chipping tests applying different analysis methods

ABSTRACT

The aim of this paper is to study the effect of high moisture content in comparison to dry timber on the resulting cutting forces based on experimental small-scale chipping tests. Therefore, a wood chipper for single cuts is designed and different species of Austrian locally growing trees are utilized. The test specimens are investigated in almost dry and soaked wet conditions. The resistance of wood is measured utilizing a force sensor and the signal during the cutting process is subsequently analysed by two different methods. The results reveal that the mean value of the acting force during cutting is 38–81% minor compared to the maximum force. Even though the peak of the dynamically acting load is measured for just a comparably small time range, it reveals an impact on the fatigue behaviour of the tool as well as the tool supporting material. Hence, an approach of evaluated load spectra is applied to include the load distribution of the chipping process. The effect of dry and wet wood on the cutting resistance is examined, whereby wood exhibiting a high moisture content of 30–40% changes the acting load up to 98%, depending on the method of analysis.     

超细木粉的加工原理与运动分析

通过对超细木粉的形态分析,提出了超细木粉颗粒的粒径范围为600～1 500目;介绍了超细木粉加工设备的结构与原理,分析了制备超细木粉的粉碎过程及粉碎力,以及超细木粉的制备方法及所采用的设备对粉体产品的粒度大小、粉体形状及分散性等的影响。提出采用高速旋转搅拌式磨削粉碎方法,将粉碎设备与粉体分级设备连为一体,对未达到加工目数要求的颗粒进行循环式加工,提高了加工效率;在分级装置的不同位置安放两个转速不同的离心风机形成不规则的气流流场,能减少木粉收集时的颗粒团聚,提高了粒度分布的均匀性和木粉质量。     

Prediction of the surface roughness of wood for machining

The surface quality of solid wood is very important for its effective response in manufacturing processes. The effects of feed rate, cutting depth and rake angle on surface roughness and power consumption were investigated and modeled. Neuro-fuzzy methodology was applied and shown that it could be useful, reliable and an effective tool for modeling the surface roughness of wood. Thus, the results of the present research can be successfully applied in the wood industry to reduce time, energy and high experimental costs.     

木材切削表面粗糙度研究进展及测定方法探讨

木材切削表面粗糙度的影响因素很多且组成复杂,较难进行准确的测定评价。从木材切削表面粗糙度的影响因素、不同测试方法及现行测定评价标准三个方面,对木材切削表面粗糙度相关研究进行综述,基于现状提出了完善木材切削表面粗糙度测定评价方法的建议。