木材焊接连接的数值模拟计算文献综述

 2022-10-28 10:10

文献综述(或调研报告):

焊接技术已经广泛应用于金属、塑料等热塑性材料中,而木材焊接这项技术从1996年首次被发现,仅有22年的发展时间,具有很大的发展空间。木材是一种高分子天然材料,主要组成成分有纤维素,半纤维素和木质素等。木材焊接技术是指木质材料在外力的作用下,通过摩擦生热,在界面层形成稳定的交联网状结构,经冷却后实现无胶胶合。

木材加工业是胶粘剂使用量最大的行业之一。胶粘剂的大量使用会导致严重的环境污染,有些胶粘剂会产生甲醛等有毒物质危害到人们身体健康。相比起用胶粘剂胶合或者用金属连接件机械连接,木材焊接具有以下优点[1]

1)效率高。木材焊接完成连接所需的时间要少于一分钟,而胶粘剂固化需要至少几个小时的时间。

2)产品便于回收。在木材焊接过程中,并没有使用胶粘剂或者金属连接件等额外材料,只是通过摩擦生热形成木材连接,因此回收比较方便。

3)绿色环保。胶粘剂中含有有毒物质,如挥发性有机化合物、有毒的固化剂、增塑剂、稀释剂等,它会对环境带来严重污染并危害人身健康,而木材焊接在焊接和使用过程中均不会释放有害物质,整个过程绿色环保。

4)美观机械连接的金属连接件容易生锈而腐蚀木材,胶粘剂会出现胶线、胶斑等现象,而木材焊接可以保持木材的天然外观。

木材焊接技术主要可分为平面摩擦焊接和木榫旋转摩擦焊接两类。平面摩擦焊接又可以分为线性摩擦焊接和圆弧摩擦焊接。

1 平面摩擦焊接研究现状

平面摩擦焊接是在木材表面施加一定的压力,然后再两块木板之间施加往复摩擦运动,摩擦产生的热量使木材的木质素和半纤维素熔融,当冷却后,熔融的聚合物形成缠结网络,从而完成焊接。线性摩擦焊接的摩擦运动是线性的,而圆弧摩擦焊接是圆周运动的。

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