歐式木窗生產(chǎn)工藝及加工設(shè)備
時(shí)間:2022-12-01 09:43:41
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1.1原材料選擇
由于歐式木窗用材的斷面尺寸相對(duì)較大,形狀比較復(fù)雜,因此其基材結(jié)構(gòu)多采用三層結(jié)構(gòu)集成材(拼方材)。作為一種天然基材,集成材(拼方材)并沒(méi)有改變木材的結(jié)構(gòu),因此其形狀穩(wěn)定、不易變形,仍然保留了天然木材的質(zhì)感,同時(shí)其力學(xué)性能和材料質(zhì)量都比實(shí)體木材好。
1.1.1集成材(拼方材)生產(chǎn)工藝
由于松木的握釘力強(qiáng)度和彈性模量較高,耐腐性能及油漆性能也較好,因此是集成材(拼方材)的主要原材料,在三層基材結(jié)構(gòu)中,表面的一層用徑切或半徑切材,中間的一層用弦切材。在生產(chǎn)過(guò)程中,剔除節(jié)子、腐朽、開裂等木材缺陷,再制造出缺陷較少的集成材。
1.1.2集成材(拼方材)關(guān)鍵生產(chǎn)工序
(1)在指接生產(chǎn)線中,指接的小料方材密度為0.35~0.47g/cm3,在小料方材的端部留有適當(dāng)?shù)募庸び嗔恳员WC小料方材端部的平齊度。為了小料方材指接時(shí)結(jié)合緊密,小料方材經(jīng)銑齒機(jī)鋸片精截后,再使用銑刀銑齒;采用機(jī)械噴涂的方式對(duì)指形榫進(jìn)行涂膠(單端涂膠),涂膠量為150~200g/cm2。在指形榫的接長(zhǎng)中需要一定的端向壓力,其大小與樹種及指榫長(zhǎng)度有關(guān),相同的樹種,指形短的,端向的壓力大;相同的指長(zhǎng),不同的樹種,木材密度大的樹種,端向壓力大。(2)集成或拼方時(shí),相互膠拼的拼材含水率的差異不應(yīng)大于1%,它們的表面粗糙度值應(yīng)為200~300μm。一般來(lái)說(shuō),涂膠時(shí)涂膠量應(yīng)控制為150~180g/cm2。膠合壓力應(yīng)控制為0.7~0.8MPa。一般在膠拼件的正面施以適當(dāng)?shù)膲毫Γ苑乐鼓z拼件膠合時(shí)產(chǎn)生翹起缺陷。另外,木材必須經(jīng)過(guò)干燥處理,使其含水率達(dá)到12%,并經(jīng)過(guò)防腐處理。由于木材的徑向面與弦向面吸收水分不同,弦向板材在吸收水分后容易產(chǎn)生瓦形彎曲。因此集成材(拼方材)表面的一層使用徑向板,中間的一層使用弦向板。這樣不但集成材的尺寸穩(wěn)定性好,而且木窗表面的木材紋理也更加美觀。
1.2歐式木窗的生產(chǎn)工藝流程及關(guān)鍵設(shè)備
歐式木窗生產(chǎn)分為備料、鋸刨、開榫、組坯和完成五個(gè)工段,主要設(shè)備有橫截鋸、四面精光刨、木窗加工中心、組框機(jī)與銑床等。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,尤其是自動(dòng)化、信息化、數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用,木窗生產(chǎn)質(zhì)量大大提高。(1)四面精光刨:精光刨作為精密的關(guān)鍵設(shè)備,在木窗生產(chǎn)中占有重要地位,刨光作為木窗生產(chǎn)的重要工序,主要是通過(guò)精光刨把表面粗糙的定長(zhǎng)木料刨成光潔的平面,以增加木窗表面精度,為后續(xù)涂飾工序作鋪墊,同時(shí)可矯直相對(duì)彎曲的木料,確保其四面之間為精確的直角。在刨光過(guò)程中,精光刨還可以分離和鋸切出玻璃條,其加工精度的高低對(duì)木窗的安裝質(zhì)量及后續(xù)的涂飾效果均有很大的影響,對(duì)窗框料的內(nèi)外表面進(jìn)行精光加工可省去基材的砂光工序。精光刨配有專用刃具能夠保持刃具鋒利,可避免出現(xiàn)壓光及壓痕等加工缺陷。(2)木窗加工中心:在現(xiàn)代歐式木窗的加工生產(chǎn)中,使用加工中心可大大提高部件精度、產(chǎn)品質(zhì)量及生產(chǎn)效率。加工中心一般配有五六個(gè)刀軸,每個(gè)刀軸都有具體的工序和工藝,分別用于窗框料的端頭定尺橫截、窗框料兩端的榫頭與榫簧加工、窗扇周邊防劈裂銑型、窗框與窗扇邊形的銑型、木窗與窗臺(tái)的連接槽、五金件的安裝槽或其他特殊要求型面的加工等。加工中心可將部件所有相互配合的成型面在同一定位基準(zhǔn)上完成加工,一次定基準(zhǔn)后,由計(jì)算機(jī)數(shù)字控制,將部件的所有工序集中在一個(gè)工序中,從而完成木窗的加工。利用加工中心生產(chǎn)木窗部件,不僅提高了加工精度,也解決了產(chǎn)品多樣性生產(chǎn)的問(wèn)題。(3)組框機(jī)與銑床:使用帶涂膠機(jī)的組框機(jī)在每根部件的端頭涂膠,并施加一定的壓力把窗框及窗扇部件進(jìn)行組合成框,其接合處的連接方式為榫頭、榫簧或圓榫。窗框與窗扇的最終成型均采用銑床銑削完成,銑床在生產(chǎn)中起著承上啟下的作用。除了銑型加工,銑床還可以加工各種通風(fēng)槽、五金件安裝槽、密封條安裝槽等。此外,在木窗加工中還需要使用橫截鋸、鉸鏈孔打孔機(jī)、把手打眼機(jī)、圓棒榫打孔機(jī)、切角機(jī)和訂角機(jī)等設(shè)備,以滿足不同結(jié)構(gòu)及不同外形規(guī)格的木窗加工。木窗零部件的截?cái)?、開榫和銑型加工都由計(jì)算機(jī)控制,大大提高了加工精度和生產(chǎn)效率。
1.3歐式木窗的涂飾工藝
1.3.1涂飾工藝流程
歐式木窗的涂飾工藝分浸漆和噴涂?jī)傻拦ば?。浸漆工序是在浸漆池?nèi)放入底漆、著色劑和防腐劑,利用吊鉤把木框工件放進(jìn)浸漆池中,使木框的四邊分別浸漆,如圖6所示;在稍微干燥后,利用吊鉤將木框工件送進(jìn)干燥工段。噴涂工序是將經(jīng)過(guò)浸漆的木框表面進(jìn)行輕微打磨,利用真空噴漆槍對(duì)木框工件進(jìn)行噴涂,然后將噴過(guò)面漆的木框工件傳送到干燥區(qū),經(jīng)過(guò)一定時(shí)間的干燥后,再將工件送回噴漆臺(tái)進(jìn)行第二次噴涂。
1.3.2涂飾的關(guān)鍵工序
歐式木窗的涂飾工藝比一般木制品的涂飾工藝復(fù)雜,通常以水性涂料作為木窗涂飾工藝中的涂料。水性涂料不僅具有良好的漆膜彈性、粘結(jié)性、耐水性等特點(diǎn),而且還具有良好的視覺(jué)效果與環(huán)保性能,是涂料的發(fā)展方向。(1)浸漆:一般利用水性涂料對(duì)歐式木窗的底層進(jìn)行涂飾(浸涂或淋涂),浸涂的涂料黏度為200~400s,固體含量約為40%,浸涂時(shí)間約為1min;淋涂的涂料黏度為60~100s,固體含量約為60%,必須全部淋透。涂料表面的干燥時(shí)間約為30min,完全干燥的時(shí)間為4~6h,在自然干燥條件下,室內(nèi)溫度為20~35℃、相對(duì)濕度為50%~65%,空氣的流速要大于0.5m/s。(2)噴涂:利用水性涂料對(duì)歐式木窗的面層噴涂?jī)杀?,噴涂所用涂料的黏度?0~100s,固體含量約為60%,涂料表面干燥時(shí)間約為30min,完全干燥時(shí)間為4~6h,在自然干燥條件下,室內(nèi)溫度為20~35℃、相對(duì)濕度為50%~65%,空氣的流速要大于0.5m/s。在木窗涂飾過(guò)程中,為了能夠更好地保護(hù)和裝飾木窗,水性涂料構(gòu)成的漆膜需與木窗基材緊密結(jié)合,水性涂料形成的漆膜粘合性與附著力好就能更好地粘附在木窗表面,從而持久地保護(hù)和裝飾木窗,否則漆膜會(huì)出現(xiàn)裂紋和損壞等缺陷,有些部位甚至?xí)撈さ袈洹?/p>
1.4五金件、密封條、扣件及玻璃的安裝
利用翻轉(zhuǎn)式工作臺(tái)及密封條車等加工設(shè)備可完成木窗五金件與玻璃的安裝,其流程如圖8所示。木窗的安裝比較簡(jiǎn)單,但對(duì)木窗零件的結(jié)構(gòu)和尺寸精度有相應(yīng)的技術(shù)要求,安裝時(shí)應(yīng)按照要求,避免木窗零件損壞,以確保零部件精度滿足木窗本身的設(shè)計(jì)要求。五金件可以使窗戶的開放與鎖閉方式更加多樣化,根據(jù)窗戶的尺寸不僅可以選擇單點(diǎn)閉鎖,也可以選擇多點(diǎn)閉鎖。五金件可以完善窗戶的通風(fēng)、采光與觀景,其造型多樣、色彩多變并與木材相協(xié)調(diào),同時(shí)五金件還可以作為工藝品增加木窗的裝飾性能。
2歐式木窗的優(yōu)越性及發(fā)展趨勢(shì)
木材具有可再生及永續(xù)利用的優(yōu)點(diǎn),并具有優(yōu)異的性能及廣泛的適用性,是一種環(huán)境友好型材料。因此以木材為原料制造的高性能木窗也具有許多優(yōu)點(diǎn)。作為一種外觀豪華、性能優(yōu)良的建筑部件,木窗的發(fā)展更加個(gè)性化與精品化,并向著自動(dòng)化、系列化、高檔化、人文化、多樣化的方向發(fā)展。
2.1歐式木窗的優(yōu)點(diǎn)
(1)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高、密封性能好。由于歐式木窗的實(shí)木基材結(jié)構(gòu)沒(méi)有改變木材的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn),抗拉和抗壓等力學(xué)性能都較高,因此其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高,不易變形。歐式木窗通過(guò)增加平面密封體系提高了木窗的密封性能。在窗框與窗扇之間以多道密封條進(jìn)行密封,使木窗的密封性能大大提高。(2)保溫及隔聲性能好。木材本身就是一種天然的優(yōu)良保溫材料,導(dǎo)熱系數(shù)非常低,并且木窗的特殊結(jié)構(gòu)又以專用構(gòu)件連接,可有效地阻止熱量的流失。因此木窗能夠大大降低建筑能耗,保溫性能優(yōu)良。中空玻璃的使用及特殊的密封工藝使現(xiàn)代高性能歐式木窗降噪可達(dá)25dB左右,隔聲性能好,滿足了人們對(duì)建筑噪聲的要求。(3)美觀、裝飾性能好。木材所具有的天然色彩使其視覺(jué)與觸覺(jué)效果更加宜人,其屬性極具親和力,各種風(fēng)格色調(diào)及顏色屬性能夠營(yíng)造出一種和諧舒心的氛圍。其與以竹、木、藤等為材料的家具相匹配,渾然一體,美觀宜人,自然的美與工藝的美相結(jié)合,親近自然而又追隨現(xiàn)代,可滿足人們追求自然、返樸歸真的視覺(jué)及心理需求。
2.2歐式木窗的發(fā)展趨勢(shì)
2.2.1基材采用集成材或集成材與鋼、鋁、塑等的復(fù)合材料木材存在固有的缺陷,具有各向異性并且濕脹干縮,尺寸隨著含水率變化而變化,極不穩(wěn)定。所以,可采用集成材作為基材制作窗框和窗扇。集成材固有的特點(diǎn)使得木窗結(jié)構(gòu)性能得到大大改善,同時(shí)隨著鋼木、木鋁、木塑等復(fù)合材料的使用,不僅可以提高木窗的隔溫、隔噪、節(jié)能等性能,而且還能延長(zhǎng)木窗的使用壽命。
2.2.2向高檔、節(jié)能、造型靈活多變的方向發(fā)展隨著歐式木窗的應(yīng)用與推廣,其不僅向低端市場(chǎng)普及還向高端市場(chǎng)發(fā)展。木窗的結(jié)構(gòu)和款式也隨著消費(fèi)需求不斷地創(chuàng)新發(fā)展,不僅可以滿足木窗的基本防噪隔音性能需求,而且其樣式更加典雅精致,還可以滿足人們對(duì)回歸自然的心理需求。
3結(jié)束語(yǔ)
數(shù)控加工中心、精面刨等木工機(jī)械設(shè)備的應(yīng)用,尤其是先進(jìn)木窗生產(chǎn)線的引進(jìn),使木窗的加工精度和生產(chǎn)效率大大提高。新材料的不斷涌現(xiàn)及木窗加工工藝的改進(jìn),使木窗的設(shè)計(jì)更符加合人們的需求。隨著消費(fèi)需求與消費(fèi)理念的變化,歐式木窗不僅在低端市場(chǎng)普及,而且開始向高端窗戶消費(fèi)市場(chǎng)發(fā)展,將逐漸成為現(xiàn)代裝修的時(shí)尚產(chǎn)品。
作者:杜祥哲 齊英杰 馬雷 馬巖 胡忠林 單位:東北林業(yè)大學(xué)