木材焊接技術：應用于木制品的連接，這是新技術嗎？

提到焊接，你能想起什么呢？火心四濺？高溫高熱？閃瞎了眼？嗯！你說的沒錯。

不過，我們今天要說的焊接是應用于木制品的連接，但不同于常見鐵器焊接需要超高熱源的導入。本文講給大家介紹的就是“圓棒榫旋轉木材焊接技術”。

(圖片來源：家具產業-公眾號，侵刪)

現在的木制品連接方法不好嗎？

當然不是！實木家具的生產與裝配技術發展至今，已趨于成熟和穩定，但仍然有值得改善的空間和余地。

傳統的榫卯接合生產工藝復雜、木材損失嚴重；金屬件連接中的金屬件易出現銹斑或被腐蝕而影響到接合的強度；

圓棒榫接合，在組裝時須在榫孔內或榫上涂膠，因此存在膠液易污染非接合表面、生產和使用中有一定污染物質釋放的情況。

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而我們要說的圓棒榫旋轉木材焊接技術是二十世紀末、二十一世紀初從歐洲發展起來的新技術，圓棒榫在預先鉆好的圓榫孔中（孔徑比圓棒榫的直徑稍小）高速旋轉，且不加任何膠粘劑或其它任何材料，而固定在鉆好孔的木基材中或將基材相對固定，是一種瞬間接合、經濟、環境友好、極具發展潛力的木材接合技術。

到底啥是圓棒榫旋轉木材焊接？

如何給這種技術下定義呢？相關學者是這樣描述的：不添加任何黏合劑，高速旋轉的圓棒榫通過摩擦而致其與木基材在瞬間（2-4秒）接合并具有一定強度的連接技術，稱之為圓棒榫旋轉木材焊接。

(圖片來源：家具產業-公眾號，侵刪)

▲圓棒榫旋轉木材焊接示意圖

劃重點了，“高速旋轉”“摩擦”“瞬間接合”無疑是該技術的特點，可還是不明白的是：為什么這樣做就可以實現所謂的“焊接”呢？

原理是這樣的：

圓棒榫高速旋轉進入榫孔，在接觸界面間，圓棒榫和榫孔內壁摩擦而產生高溫，木材纖維無定形區的高分子聚合物（主要是木質素，也有部分半纖維素）被軟化、融化，而纖維形成纏結網，融合在融熔的木材高分子聚合物中，當圓棒榫停止轉動后，冷卻固化形成了焊接帶而連接在一起。

(圖片來源：家具產業-公眾號，侵刪)

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▲焊接帶的表觀和微觀結構

從上圖可以看出焊接帶的顯微互相交織相連，當木材摩擦焊接完成后，在形成的“新界面”木質素和半纖維素（糠醛、木聚糖）發生聚合和交聯化學反應，因此圓棒榫停止旋轉運動后，為了保證一定的接合強度，還需保持一定瞬時的壓力。

圓棒榫旋轉焊接技術如何應用呢？

圓棒榫是家具工業中較常見的插入榫，板式家具部件之間的接合與定位、實木框架的接合均可通過圓棒榫將若干個部件組裝在一起。

近年來，高速旋轉圓棒榫木材焊接技術在歐洲已于家具部件直接和角部結合兩類連接方式中展開應用研究，其結構強度、產品穩定性符合相關要求。

實木家具直接結合怎么用？

實木家具中的直接結合是最基本的裝配方式之一，如果采用圓棒榫旋轉焊接，結果如何一定是大家最為關心的問題。

研究人員選取斜接、搭接和鳩尾接三種家具部件直接結合方式，對圓棒榫旋轉焊接體與圓棒榫膠接合體、釘接合體進行力學性能比較，研究結果認為圓棒榫旋轉木材焊接較釘接有較好的強度和剛度、與圓棒榫膠接強度和剛度相當，可以在家具部件裝配中應用。

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▲不同角度和數量的斜接

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▲不同角度和數量的搭接

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▲不同角度的鳩尾接

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實木家具角部結合怎么用？

角部結合也是家具結構中的重要部分，其主要有“L”型和“T”型兩種連接方式。

性能好的“T”型連接可以提高家具角部結合強度，其強度和剛度對家具產品質量十分重要。

(圖片來源：家具產業-公眾號，侵刪)

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▲T型結構的力學性能測試

家具中的“L”型結合是家具外框連接的常用形式，由于這種結合中受力點在木材邊部，“L”型連接部件的力學性能相對于“T”型結合差。

經實驗表明，榫卯結合的“L”型部件通過一定數量的圓棒榫旋轉焊接技術，連接過程中未添加任何物質，且其力學強度符合歐洲標準。

有沒有典型的技術應用案例呢？

有的。隨著圓棒榫旋轉焊接技術的不斷發展，在歐洲將其應用到家具生產裝配中正如火如荼展開研究。

如著名荷蘭建筑設計大師赫里特·里特費爾德設計的極簡抽象派Z字型椅，用四塊櫸木板以間距為32mm圓棒榫，不添加任何物質、僅通過圓棒榫旋轉焊接組裝。

(圖片來源：家具產業-公眾號，侵刪)

▲使用圓棒榫旋轉焊接的Z字椅

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▲使用圓棒榫旋轉焊接的柜子

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▲圓棒榫高速旋轉摩擦焊接機

(圖片來源：家具產業-公眾號，侵刪)

圓棒榫旋轉焊接在國內有前景嗎？

如果技術成熟且成本得到有效控制的話，這項連接技術應當是具有不錯前景的。

首先，在國內家具業界時而爆料因有毒物質（如甲醛）釋放而引起的糾紛，無任何物質添加的圓棒榫旋轉木材焊接技術能滿足國人對高質量家具生活品質的追求；

(圖片來源：家具產業-公眾號，侵刪)

圓棒榫旋轉木材焊接強度與木材樹種有關，國外已在櫸木、桉木等硬闊葉材中開展了研究、應用，國內中高檔紅木家具中應用這一技術也可行；

對于人造板中應用木材焊接技術，國外已對刨花板、中密度纖維板、膠合板、定向刨花板等開展研究，對于圓棒榫旋轉木材焊接人造板家具可以進行嘗試；

在家具生產企業，可以對32mm系列孔加工設備進行適當改進，通過圓棒榫旋轉木材焊接技術來組裝家也是可行的。

(文章來源：家具產業-公眾號，侵刪)