中密度纤维板磨削时的砂带磨损研究及寿命评判

  目的  砂带磨削作为中密度纤维板生产加工过程中必不可少的工序，直接影响着加工效率和表面质量。目前有关木质材料磨削方面的研究基础较为薄弱，多借鉴金属磨削且多以实木为研究对象，针对人造板砂带磨削的研究极少。在实际生产中，砂带的选择和更换大多依靠工人的经验判断。本研究可以为实际生产中的砂带选择和更换提供科学依据和理论支撑，促进木材加工技术和砂带制造技术向高效智能化方向发展。  方法  本研究以中密度纤维板为试验材料，测试砂带磨削时的磨削效率和表面粗糙度，结合三维形貌图和电镜图，分析砂带磨损对材料去除率和表面粗糙度的影响，并对砂带寿命做出合理预测。  结果  MDF磨削初期磨粒尖锐，材料去除率较高，但随磨粒破碎和脱落，材料去除率下降速度较快；磨削中期材料去除率趋于动态稳定，磨削后期随着磨粒进一步钝化、局部片状脱落，材料去除率再次降低。随着磨削次数增加，磨粒在持续磨损过程中逐渐钝化、顶端直径增大，在试件表面留下渐宽的磨削痕迹，试件表面粗糙度参数S_a和S_dr数值呈下降趋势，磨削前后期粗糙度参数值较分散，中期的粗糙度参数值相对集中、收敛性好。而砂带表面粗糙度参数S_a和S_ku数值在磨削前后期相对集中，磨削中期比较分散。在试验所用120目砂带的情况下，以材料去除率为评价指标时，累计磨削长度23 096 m为砂带的使用寿命终点；以磨削表面粗糙度参数S_a为评价指标时，累计磨削长度18 375 m为砂带的使用寿命终点。  结论  砂带磨损至失效大致可以分为3个阶段，磨削效率与参与磨削的磨粒尖锐度和有效磨粒数量成正比。砂带磨损对磨削表面粗糙度影响较大。磨削加工目的不同，依据不同的考察指标，砂带寿命评判结果有差异，可以通过材料去除率和表面粗糙度的变化趋势对砂带寿命进行合理预测。      

中密度纤维板和红松磨削过程材料去除机理的研究

目的磨削作为一项木质材料精加工技术，研究木质材料磨削过程中的材料去除行为对提高磨削效率和加工表面质量具有重要意义。方法本研究设计了木质材料单磨粒磨削实验平台，采用横向划擦法，利用扫描电镜和3D轮廓仪考察了单磨粒在中密度纤维板(MDF)和红松(Pinus koraiensis)表面形成的划擦痕迹形貌，并测定了相关特征参数，分析了最大磨削深度、沟壑面积对隆起比的影响，并根据磨粒与试件接触过程中磨削力、综合摩擦系数的变化情况，研究磨粒引起的材料变形。定义λ为划擦方向与木材纹理方向之间的夹角。结果与金属磨削过程不同，中密度纤维板和红松划擦时形成的隆起区域很小。红松横纹划擦时(λ = 90°)，被磨粒切刃横向割断的木材在试件表面形成断茬，局部接触区域发生压溃式切削。红松顺纹划擦时(λ = 0°)，隆起比集中在0~0.05，而中密度纤维板的隆起比呈现高度离散。在对红松进行横纹划擦时，法向磨削力F_n和切向磨削力F_t均呈剧烈振荡，而在中密度纤维板和红松顺纹划擦过程中，F_n和F_t都近似符合正态分布，并且随着磨粒切入试件深度的不断增加，F_n和F_t均随之增大，最大值出现在最大切入深度处附近。就中密度纤维板而言，F_n大于F_t，而红松顺纹划擦时F_t略大于F_n。无论是中密度纤维板还是红松顺纹划擦时，磨粒切入试件形成沟壑后半段的综合摩擦系数略大于初期。结论红松磨削过程中，其内部的孔隙(如轴向管胞、解剖学上的植物内部腔洞等)分布和木材纹理方向对材料的变形流动、加工表面质量有着重要影响。中密度纤维板较红松而言，在磨削痕迹两侧产生较多的塑性隆起，隆起比随磨削深度、沟壑面积变化呈现高度离散。在磨粒切入试件过程中，磨粒所受的综合摩擦力是逐渐增大的。      

人工林刺槐木材物理力学性质研究

目的刺槐作为我国重要的速生用材树种,被广泛应用于北方人工林种植,深入研究刺槐木材的物理力学性质,为刺槐人工林建设经营以及木材的高效精细化利用提供科学依据。方法本文对采自于山东省东营市刺槐林场的4株不同树龄人工林刺槐沿树干等分成0.65 m长若干小段并顺序编号,测定和分析每段木材的物理性质(气干密度、全干密度、基本密度)、力学性质(顺纹抗压强度、横纹径向全部抗压强度、横纹弦向全部抗压强度、抗弯强度、抗弯弹性模量)以及化学组分(纤维素、半纤维素、木质素)含量,并通过SEM电镜扫描图对各段木材的微观构造进行对比分析。结果刺槐木材的气干密度、全干密度、基本密度、顺纹抗压强度、横纹全部抗压强度(径向、弦向)、抗弯强度、抗弯弹性模量均随树龄的增大而增加,随树干位置增高呈现先增大后减小的规律。将木材气干密度与顺纹抗压强度、横纹(径向、弦向)全部抗压强度、抗弯强度、抗弯弹性模量分别进行线性和幂函数拟合,两种模型均能很好地拟合试验结果,拟合度R2值为0.865~0.895。各段木材化学组分中纤维素含量随树龄及树干高度位置的变化规律与木材各项力学性质的变化规律相似。木材的微观构造中导管占比率随树龄增大而减少,随树干高度位置增加呈现出先减后增的变化规律。结论10年生、15年生、20年生、25年生刺槐木材的气干密度、顺纹抗压强度、抗弯强度、抗弯弹性模量均为中级以上,是良好的家具和建筑用材。在利用时应充分考虑不同树龄木材和树干不同位置的差别。密度作为影响木材力学性质的直接要素,可根据相关方程通过刺槐木材的密度值估算部分力学性质的数值。刺槐木材纤维素含量与木材各项宏观力学性质相关度很高,而木材导管占比率的差异则从微观构造上揭示了木材密度变化的内在机理。      

依据声发射事件信息熵对樟子松木材顺纹动态弹性模量的测算方法

以气干状态无明显缺陷的樟子松（Pinus sylvestris var.mongolica Litv）实木为试材,制成轴向800 mm、弦向60 mm、径向30 mm的试件（含水率12.8%,密度0.42 g/cm³）;应用三思纵横UTM5105电子万能力学试验机对试件进行三点弯曲试验,在试件表面顺纹方向3个固定位置实时采集试件损伤过程的声发射（AE）信号;应用小波分析对原始声发射信号进行降噪并重构,确定声发射事件阈值,统计每秒的声发射事件数,再以6 s的声发射事件作为信息片段并计算其信息熵,依据每个信息片段信息熵辨识木材损伤过程;采用时差定位法确定声发射信号的顺纹传播速度,并依据木材各损伤阶段声发射信号顺纹传播的平均速度计算木材顺纹动态弹性模量。结果表明：当信息片段信息熵低于平均信息熵时说明木材进入了新的损伤阶段,试件损伤过程分为弹性阶段、塑性阶段、脆断阶段、后续断裂阶段;应用构建的依据声发射事件信息熵对木材顺纹动态弹性模量算法测试,试件损伤过程中,声发射信号顺纹传播平均速度为4 915.8 m/s、相应的木材顺纹动态弹性模量为10.2 GPa。     

应用AE和DIC原位监测含横纹裂纹木构件的裂纹演化规律试验研究

目的含横纹裂纹木构件的缺陷会使其在弯曲载荷下发生横纹断裂,研究含横纹裂纹木构件在载荷作用下微裂纹的萌生和扩展规律,对含横纹裂纹木构件断裂损伤的预判和评估具有重要的意义。方法以杉木为研究对象,基于声发射（AE）技术和数字图像相关法（DIC）对已预制横纹裂纹的木试件三点弯曲损伤过程进行了实时原位监测,采用声发射参数分析法研究了加载过程中微裂纹萌生和失稳扩展的声发射特征,同时结合裂尖区域的应变和位移变化信息分析木试件表面裂纹起裂和扩展的应变特征。结果含预制横纹裂纹木试件的损伤演变过程中的声发射和数字图像测量结果,所反映的微裂纹萌生、扩展规律一致,验证了声发射振铃计数、能量和幅度对裂纹损伤过程的预判。其中声发射振铃计数、能量、幅度可有效预报木试件微裂纹的萌生,木试件表面应变的变化可以有效观测裂纹萌生和扩展区域的演变。结论建立了木材微裂纹萌生、扩展行为与声发射参数和表面应变之间的对应关系,并成功地构建了基于声发射技术和数字图像相关法的原位监测含横纹裂纹木构件裂纹损伤演化的测量和评价体系,试验结果为进一步研究含横纹裂纹木构件裂纹演变行为的损伤机理和原位监测方法提供了参考依据。      

应用霍普金森压杆试验分析柠条动态力学特性

为研究柠条的动态力学特性,采用分离式霍普金森压杆(SHPB)装置对柠条的横纹、顺纹试件进行动态压缩试验。通过改变驱动气压,使撞击杆分别以12、19、26 m·s^-1的初速度对入射杆撞击,比较不同应变率时,柠条试件的应力表现、破坏形态。结果表明：在相同的冲击能作用时,柠条顺纹试件的动态屈服应力强于横纹试件;随着应变率的提升,顺纹试件的动态屈服强度变化程度高于横纹试件,且应变率效应亦强于横纹试件。由动态应力-应变特性可知,柠条横纹试件经历弹性变形和弱强化两个阶段,顺纹试件经历弹性变形和压溃两个阶段。对柠条横纹试件动态屈服点后的应力-应变特性曲线,采用修正后的Johnson-Cook(J-C)本构模型进行拟合,获得良好的拟合度。     

竹材磨削表面粗糙度与胶合强度关系的研究

【目的】分析影响竹材磨削表面粗糙度的因素以及表面粗糙度与胶合强度的关系,为竹材胶合加工工艺的选择提供参考依据。【方法】采用探针法等,测定不同粒度(60,80,100,150和180目)砂带磨削加工后竹材的表面粗糙度、表面自由基数量和表面接触角,对磨削加工试件进行胶合强度试验,分析表面粗糙度、表面自由基和表面接触角等对胶合强度的影响。【结果】磨削砂带粒度过小和过大时,胶合强度均较低。本试验条件下,砂带粒度为100目时,磨削竹材的胶合强度最高(7.19MPa),表面润湿性也最好。此时,表面粗糙度评价指标轮廓算术平均偏差(Ra)、微观十点不平度(Rz)和轮廓微观不平度平均间距(Sm)分别为7.2,50.7和130.8μm,表面自由基数量为3.3×104 g-1,表面接触角约15°。【结论】竹材胶合加工表面磨削时选择100目的砂带较为合理。     

竹材磨削表面粗糙度与胶合强度关系的研究

【目的】分析影响竹材磨削表面粗糙度的因素以及表面粗糙度与胶合强度的关系,为竹材胶合加工工艺的选择提供参考依据。【方法】采用探针法等,测定不同粒度（60,80,100,150和180目）砂带磨削加工后竹材的表面粗糙度、表面自由基数量和表面接触角,对磨削加工试件进行胶合强度试验,分析表面粗糙度、表面自由基和表面接触角等对胶合强度的影响。【结果】磨削砂带粒度过小和过大时,胶合强度均较低。本试验条件下,砂带粒度为100目时,磨削竹材的胶合强度最高（7.19 MPa）,表面润湿性也最好。此时,表面粗糙度评价指标轮廓算术平均偏差（Ra）、微观十点不平度（Rz）和轮廓微观不平度平均间距（Sm）分别为7.2,50.7和130.8 μm,表面自由基数量为3.3×10⁴ g^-1,表面接触角约15°。【结论】竹材胶合加工表面磨削时选择100目的砂带较为合理。     

低应变率对云南松顺纹抗压强度的影响

木材的力学性能会因外荷载引起的应变率不同而发生改变,为探究地震荷载作用时,云南松(Pinus yunnanensis)木材顺纹抗压强度和峰值位移在1×10^-4、1×10^-3、5×10^-3、1×10^-2s^-1这4种应变率的变化规律,利用尺寸为30 mm×30 mm×40 mm试件开展轴压试验;利用试验数据获得云南松顺纹抗压强度动力提高系数表达式;使用能量演化方法解释木材应变率效应。结果表明：随着应变率增大,云南松木材试件斜向剪切破坏、劈裂破坏越明显;云南松木材的顺纹抗压强度随应变率增大而增大;云南松木材试件的峰值位移受应变率影响发生改变,但峰值位移随应变率变化相对离散,不存在明显线性关系;能量演化方法可用于解释木材的应变率效应,利用该方法计算出的不同应变率的压力做功,也随应变率增大而增大;使用线性拟合方法给出了云南松顺纹抗压强度动力提高系数表达式,根据该系数可实现应变率不同时,云南松木材测试抗压强度的调整。     

印楝提取物制备的微囊防腐剂在木材中的固化规律

目的印楝是一种抑菌效果优良的天然材料,这种材料不仅可以防止木材腐朽而且不会污染环境。使用印楝种子提取印楝植物活性成分,将其制备成微囊防腐剂,探究该防腐剂在木材中受温度影响的固化规律及抑菌性能。方法首先利用印楝提取物制备微囊防腐剂预制剂,使之能够更好地进入木材中,再通过程序升温的方法来比较在不同温度控制下微囊防腐剂在木材中的成囊情况。同时,通过褐腐菌抑菌实验考察防腐剂的抑菌性能。使用褐腐菌侵蚀不同处理的樟子松试件12周,通过试件的质量损失率来表征耐腐性能。通过40、50、60、70、80 ℃程序升温处理后的大青杨试件微观电镜图,分析印楝提取物微囊防腐剂在木材中的固化规律。结果经80 ℃升温处理后的樟子松细胞腔内也形成了微囊结构。褐腐菌抑菌实验结果显示:受褐腐菌侵蚀后,樟子松试件对照组质量损失率达到21.05%;经印楝种子提取物处理的试件质量损失率为10.96%,达到耐腐标准;经MUF处理的试件质量损失率为29.23%;经印楝提取物微囊防腐剂处理的试件质量损失率为6.01%,达到强耐腐等级。结论随着升温温度的升高,固化形成的微囊颗粒呈减小趋势,且在木材细胞壁中的分布更为均匀,结合更为紧密。印楝提取物制备的微囊防腐剂达到强耐腐等级,这说明印楝提取物制备的微囊防腐剂具有较好的防腐效果,而且防腐效果较持久。      

基于单磨粒的中密度纤维板磨削特性比较研究

【目的】探究圆锥形磨粒和棱锥形磨粒对中密度纤维板(MDF)的磨削特性差异,考察切削刃对于纤维材料磨削去除的作用机制,为实现MDF高效磨削提供理论依据。【方法】采用球头圆锥磨粒和五棱锥磨粒,采用楔形式划擦法,分别对MDF开展磨削试验。使用高速摄像机、三维测力仪、3D轮廓仪测定动态磨削过程、动态磨削力变化以及磨削表面的形貌轮廓等评价指标。【结果】球头圆锥磨粒在沟壑两侧形成更多的材料隆起,但沟壑边沿区域的初始表面完整性更好。当沟壑体积相近时,五棱锥磨粒产生更多的磨屑,且在单道磨削痕迹中产生磨屑的相对时点更早,更明显的磨屑流沿着切削方向从两个前刀面流出。五棱锥磨粒的切向磨削力达到最大值的相对时间点要早于球头圆锥磨粒。两种磨粒磨削MDF时的磨削力与磨削深度均呈现二次幂增加趋势,但五棱锥磨粒对应的磨削力比更大。两种磨粒切削时比磨削能与沟壑体积呈先降低后增大的二次幂关系,并存在一个转折点即临界沟壑体积(对应一个临界磨削深度);在沟壑体积基本相同时,球头圆锥磨粒真实的比磨削能较五棱锥磨粒更大。【结论】具有明显切削刃特征的五棱锥磨粒在磨削MDF时具有更优的磨削性能,具体表现为更高的材料去除率以及更高的能...     

水曲柳混交林的培育途径

对黑龙江省培育水曲柳混交林３种途径的可行性和主要经营问题进行了讨论。在人工混交林的培育途径中。立地条件的选择是培育成功与否的先决条件。在水曲柳与落叶松的人工混交林和人工、天然混交林中。种间关系是森林经营首要考虑的问题。应用次生林天然演替规律及栽针、引针是天然混交培育途径的关键。研究认为，水曲柳与落叶松的混交林应以培育中小径级的落叶松、中大径级的水曲柳为培育目标。     

接触轮式强力平面砂带磨削及其磨损试验研究

砂带磨损是影响加工精度、表面质量、加工效率和生产成本的重要因素之一。以往的研究只局限于普通砂带磨削的磨损，而强力砂带磨削磨损研究尚未见诸报导。本文对接触轮式强力平面砂带磨削的砂带磨损过程、砂带磨损形式、磨损机理及磨削参数对磨损的影响作了大量的实验研究。测定了此种磨削上的相对金属切除率、磨削法向力、磨削条件下砂带的金属去除机理和磨损机理，得出了一些重要结论。     

柳蝙蛾危害对水曲柳木材性质的影响

采集同一立地条件柳蝙蛾危害的幼龄水曲柳,将其木材分4组：健康株、危害1a化学防治后愈合株、柳蝙蛾危害1a未防治株、危害3a以上的水曲柳。对危害部位进行解剖学、物理学实验,结果表明：柳蝙蛾对水曲柳木材的密度、硬度、胞壁率、年轮宽、纤维长度几个指标均有不同程度的影响。化学防治后1a密度这一指标恢复正常水曲柳的密度;年轮宽在被害后第三年才能恢复;对硬度的影响在以后的3a仍十分明显,纤维长度同硬度影响相近。     

木材表面化学特征的ESR与ESCA分析

用电子自旋共振波谱仪(ESR)和X—射线光电子能谱仪(ESCA)分析了经砂磨、紫外线幅射和浸提处理后木材表面化学特征的变化。结果表明:经过砂磨后,木材表面自由基含量增多,含氧官能团增多;在紫外光幅射下,木材表面自由基增加,但含氧官能基变化甚微;未经浸提的木材表面被脂肪酸所复盖。根据测试结果,对木材表面的机械化学反应和光氧化反应以及表面钝化的机制作了分析和讨论。     

可可球二孢的培养及其侵染橡胶木表面性能的研究

目的可可球二孢是导致橡胶木蓝变的主要菌种之一,对蓝变的研究大多以防治为主。本研究利用蓝变颜色的多样性将防治转化为诱导,以提高蓝变现象的利用价值。方法通过分析不同配比的察式培养基对可可球二孢菌落在培养基和橡胶木表面生长速度的影响,优选菌落适宜生长环境,并探究不同时间条件下菌落对橡胶木表面性能的影响。结果可可球二孢菌落的适宜生长环境为酵母膏9 g/L、葡萄糖20 g/L、pH值弱酸性、硫酸镁1.0 g/L、硫酸亚铁0.03 g/L、氯化钾0.2 g/L;随着时间的增加,橡胶木表面的染色面积比逐渐提高,颜色逐渐由红黄到蓝绿色系,整体颜色逐渐变暗,耐光色牢度逐渐提高,静态接触角提高了13.04%,动态接触角显著变大,表面粗糙度和耐磨性能逐渐降低。结论本研究制备出可可球二孢调色橡胶木,并利用不同时间梯度对橡胶木表面纹理和颜色进行调控,证明了生物方式加工木材的可行性,扩大了微生物在木材加工中的利用价值。      

氟涂层刀具铣削饰面刨花板的切削性能

分析氟涂层刀具铣削饰面刨花板的切削性能,为氟涂层刀具在木材切削加工领域应用提供理论指导。利用CNC加工中心分别进行未涂层刀具和氟涂层刀具铣削饰面刨花板试验,采用工具显微镜和扫描电镜拍摄刀具前后刀面的磨损形貌,采用超景深三维显微镜对饰面刨花板的切削加工表面进行粗糙度测量,研究氟涂层刀具铣削饰面刨花板的切削性能。结果表明,在相同的铣削长度条件下,氟涂层刀具铣削饰面刨花板的后刀面磨损带宽度显著低于未涂层刀具的后刀面磨损带宽度,且随着铣削长度的逐渐增加,未涂层刀具磨损带宽度增加急剧,而涂层刀具磨损带宽度增大缓慢;氟涂层刀具主要为磨料磨损,可以有效减少胶黏剂和刨花颗粒产生的黏结磨损,且降低崩刃现象;在相同的铣削长度条件下,氟涂层刀具铣削饰面刨花板的切削表面粗糙度值明显低于未涂层刀具铣削饰面刨花板的切削表面粗糙度值,且铣削饰面刨花板的刨花层可显著减少表面毛刺和凹坑,且饰面耐磨层崩边较少。因此,氟涂层刀具铣削饰面刨花板可以有效降低刀具磨损,提高饰面刨花板切削表面质量。     

砂光处理对芦苇刨花板粉末涂饰性能的影响

【目的】研究芦苇刨花板表面特性及其对于环氧聚酯粉末涂料涂饰效果的影响作用,为芦苇刨花板的粉末涂料涂饰提供理论和技术参考依据。【方法】选用环氧聚酯粉末涂料,采用静电喷涂方式涂布于砂光处理的芦苇刨花板基材表面,在130℃条件下固化3 min制备了粉末涂料涂饰的饰面芦苇刨花板。在表征涂料固化行为和芦苇刨花板表面性能基础上,研究了砂光处理对板材表面性能与粉末涂料涂饰效果的影响。【结果】环氧聚酯粉末涂料平均粒径为31.5μm,在130℃条件下固化良好;砂光处理可以有效除去芦苇刨花板表层的预固化层和劣化物质,随着砂带目数的提高,芦苇刨花板表面的粗糙度和润湿性均有所改善,实验所选的范围内,240目砂光处理的效果最好;随着砂带目数的提高,粉末涂料在基材表面的流动性得到改善,所形成的涂层也更加平整,涂层平均厚度为125.4μm,漆膜附着力为0级,铅笔硬度可达3H以上。【结论】芦苇刨花板基材经过80目、120目、180目、240目砂带逐级砂光处理后与环氧聚酯粉末涂料结合性能良好,外观质量较优,该方法可以用于芦苇刨花板的粉末涂料涂饰。