1.2　木材的加工性能

在采用上述各種加工技術(shù)時(shí)，不同的樹(shù)種所產(chǎn)生的反應(yīng)，可顯示出不同的性狀，稱為木材的工藝性質(zhì)或加工特性。

1.2.1　木材的加工特性

與金屬性質(zhì)不同，木材是一種典型的具有非均質(zhì)性和異向性的材料，其主要加工特點(diǎn)為：

（1）木材性質(zhì)和強(qiáng)度因方向各異，切削力作用于木材纖維方向的夾角不同，木材的應(yīng)力和破壞載荷也就不同，因而產(chǎn)生的切屑形態(tài)和工件表面質(zhì)量也不同。例如順紋切削時(shí)，材料超越裂縫發(fā)生在刃口斜上方，易于彎曲折斷，切削表面良好；逆紋切削時(shí)，超越裂縫發(fā)生在刃口斜下方，不易折斷，切削表面較差。由于木材的非均質(zhì)性和異向性，切削方向不同需要不同形式的刀具。

（2）木材硬度不高，機(jī)械強(qiáng)度極限較低，分離性好。

（3）耐熱能力較差，加工時(shí)不能超過(guò)其焦化溫度（110～120℃）。　

（4）適于高速切削，木材切削速度一般在40～70m/s，最高可達(dá)120m/s，一般切削機(jī)床刀軸的轉(zhuǎn)速在3000～12000r/min，最高可達(dá)20000r/min。高速切削使切屑來(lái)不及沿纖維方向劈裂就被切刀切掉，可以獲得較高的幾何精度和表面粗糙度。

（5）影響木材切削性能的因素多。樹(shù)種、密度、含水率、木材紋理、纖維方向、年輪、溫度、機(jī)械強(qiáng)度等，都可能會(huì)產(chǎn)生不同的切削動(dòng)力消耗，或發(fā)生毛刺等加工缺陷。

木質(zhì)人造材料種類繁多，又涉及諸多影響因素，目前還沒(méi)有這方面的系統(tǒng)深入研究報(bào)道。由于木質(zhì)人造材料多以木材為主要原料，切削成不同形狀、大小的構(gòu)成單元，再添加膠黏劑等制作而成，因此，木材的非均質(zhì)性和異向性對(duì)這些材料的切削性能仍然有很大影響。

1.2.2　木材的物理力學(xué)性能指標(biāo)

木材抵抗外部機(jī)械力作用的能力稱為木材的力學(xué)性能。木材的主要力學(xué)性質(zhì)有抗壓強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度、硬度、握釘力等。由于木材具有相對(duì)于纖維方向的各向異性特性，作用力方向相對(duì)于纖維方向分為順紋和橫紋，橫紋又可分為弦向和徑向，如圖1-1所示。

（1）抗壓強(qiáng)度　木材的抗壓強(qiáng)度分為順紋抗壓強(qiáng)度和橫紋抗壓強(qiáng)度。木材的順紋抗壓強(qiáng)度是指沿著木材紋理方向承受壓力載荷的最大能力。木材的順紋抗壓強(qiáng)度是木材作為結(jié)構(gòu)和建筑材料中至關(guān)重要的力學(xué)性質(zhì)，也是木材力學(xué)性質(zhì)中最實(shí)用的性質(zhì)，它在一定程度上可以說(shuō)明木材總的力學(xué)性能的好壞。木材的順紋抗壓強(qiáng)度為抗拉強(qiáng)度的10%～30%，但是木材的順紋抗拉強(qiáng)度在遇到節(jié)子、斜紋等木材缺陷時(shí)，會(huì)相應(yīng)地降低，有可能出現(xiàn)順紋抗拉強(qiáng)度低于順紋抗壓強(qiáng)度的現(xiàn)象。由于木材的順紋抗壓強(qiáng)度很大，所以常常被用作木樁、木柱等制成件，“立木頂千斤”說(shuō)明的就是這個(gè)道理。木材的橫紋抗壓強(qiáng)度是指垂直于木材紋理方向所能承受的壓力載荷的最大能力。木材的橫紋抗壓強(qiáng)度只有順紋抗壓強(qiáng)度的15%～20%。

（2）抗剪強(qiáng)度　木材的剪切有順紋剪切、橫紋剪切和截紋切斷三種。抗剪強(qiáng)度也相應(yīng)地分為順紋抗剪強(qiáng)度、橫紋抗剪前度和截紋抗剪強(qiáng)度。

① 木材的順紋抗剪前度是指沿著木材紋理方向抵抗剪切應(yīng)力的最大能力，剪切力方向和剪切平面與木材纖維方向平行。順紋抗剪強(qiáng)度一般只有順紋抗壓強(qiáng)度的15%～30%。

② 木材的橫紋抗剪強(qiáng)度是指剪切力方向與木材纖維方向垂直，而剪切面與木材纖維方向平行時(shí)的強(qiáng)度。木材的橫紋抗剪強(qiáng)度很低，一般只順紋抗剪強(qiáng)度的50%左右。

③ 木材的截紋抗剪強(qiáng)度是指剪切力方向和剪切面都與木材纖維方向垂直時(shí)的抗剪強(qiáng)度。截紋抗剪強(qiáng)度大約是順紋抗剪前度的3倍。

在實(shí)際的應(yīng)用中，通常所說(shuō)的木材抗剪強(qiáng)度是指木材的順紋抗剪強(qiáng)度，橫紋和截紋抗剪強(qiáng)度的實(shí)際意義并不是很大。

（3）抗拉強(qiáng)度　木材的抗拉強(qiáng)度分為順紋抗拉強(qiáng)度和橫紋抗拉強(qiáng)度。

① 木材的順紋抗拉強(qiáng)度是指沿著木材紋理方向所能承受拉力載荷的最大能力；

② 木材的橫紋抗拉強(qiáng)度是指垂直于木材的紋理方向所能承受拉力載荷的最大能力。

木材的順紋抗拉強(qiáng)度比橫紋抗拉強(qiáng)度大10～40倍。由于木材的橫紋抗拉強(qiáng)度特別低，因此在木結(jié)構(gòu)的部件中，要盡可能地避免產(chǎn)生橫紋的拉伸應(yīng)力，并且木材在干燥過(guò)程中往往會(huì)發(fā)生開(kāi)裂，致使木材的橫紋抗拉強(qiáng)度完全喪失。同時(shí)，木材干燥過(guò)程中經(jīng)常產(chǎn)生開(kāi)裂的現(xiàn)象也說(shuō)明了木材本身的橫紋抗拉強(qiáng)度比較低。

（4）抗彎強(qiáng)度　木材的抗彎強(qiáng)度是指木材承受逐漸施加的彎曲載荷的最大能力。木材抗彎強(qiáng)度的大小介于抗拉強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度之間。若木材的順紋抗壓強(qiáng)度為1，則抗彎強(qiáng)度為其1.5～2倍，順紋抗拉強(qiáng)度約為其3倍。

（5）硬度　木材的硬度是指木材在外力作用下抵抗另一個(gè)固體壓入的能力。不同樹(shù)種的木材其硬度也不同，一般密度越大，其硬度就越大。

（6）握釘力　木材的握釘力指的是釘子被拔出木材的阻力。木材握釘力的大小與木材的密度、木材的含水率、木材的可劈裂性、釘子本身等因素有關(guān)。木材的密度越大，其握釘力也越大。雖然密度大的木材比密度小的握釘力大，但是密度小不容易劈裂，這樣可以通過(guò)增加釘子直徑、長(zhǎng)度和釘子的數(shù)量來(lái)彌補(bǔ)握釘力的不足。木材順紋握釘力大約為橫紋握釘力的2/3。木材的含水率發(fā)生變化時(shí)，握釘力也會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的變化。螺釘?shù)奈蔗斄σ笥趫A釘，釘子越大，握釘力就越大。

在木材上預(yù)先鉆好孔可以提高握釘力，但是鉆孔的直徑應(yīng)控制在釘子直徑的2/3左右。這樣也可以避免直接釘釘子容易造成木材本身開(kāi)裂而造成的握釘力下降。

表1-3給出了木材的物理及力學(xué)性能指標(biāo)。

1.2.3　常用木材的加工特性

下面是幾種常見(jiàn)木材的加工特性：

(1)水曲柳　主要生長(zhǎng)在東北和華北地區(qū)。心邊材區(qū)別明顯，邊材黃白色，心材灰褐色，花紋美觀大方，結(jié)構(gòu)粗，有光澤。

加工特性：密度0.686g/cm3，干燥不易，干縮性大，容易產(chǎn)生翹裂缺陷，較耐腐及耐水。材質(zhì)堅(jiān)韌，抗彎性能好。木材加工較易，耐磨損，切面光滑，油漆和膠黏性能好。水曲柳加工性能良好，能用釘、螺釘及膠水良好固定，可經(jīng)染色及拋光而取得良好表面。適合干燥氣候，且老化極輕微，性能變化小。

（2）桃花心木　產(chǎn)地美國(guó)佛羅里達(dá)南部，西印度群島到南美，在古巴有純林，我國(guó)已引進(jìn)栽培于桂-粵-閩等。心邊材區(qū)別明顯，邊材黃白色，心材淡紅褐色，有細(xì)絹光澤。美觀，紋理直至交錯(cuò)，或帶波浪行帶花紋狀，結(jié)構(gòu)較粗，生長(zhǎng)輪不明顯。

加工特性：材質(zhì)軟硬適中，絕干密度0.55g/cm3左右，易干燥，不易開(kāi)裂和翹曲，在使用時(shí)不易遭受蟲(chóng)害，木材加工不十分容易，但也不十分困難，遇到不規(guī)則紋理時(shí)，應(yīng)減少切削角度，使材面光滑，握釘力和膠黏性能良好。

(3)柞木　主要生長(zhǎng)在東北和華北地區(qū)。心邊材區(qū)別明顯，邊材黃白色，心材褐色至暗褐色，有時(shí)略帶黃色。有光澤，紋理直或斜，結(jié)構(gòu)短，年輪明顯，呈波浪狀。

加工特性：密度0.766g/cm3，干燥不易，容易產(chǎn)生翹裂現(xiàn)象，耐水。但不耐腐，防腐處理不易，不易鋸解和切削，材質(zhì)堅(jiān)韌，抗彎性能好。木材加工較易，耐磨損，干材車(chē)旋和刨削切面光滑，油漆和握釘力好，膠著不易。

(4)胡桃楸　東北各省及冀、豫，為東北主要闊葉樹(shù)林之一。前蘇聯(lián)和朝鮮均有分布。心邊材區(qū)別明顯，邊材灰白色帶褐色，心材淡褐色至灰紅褐色，較帶綠色，紋理直或斜，結(jié)構(gòu)較粗，有光澤，年輪明顯，寬，輪界具棱角，呈蜘蛛網(wǎng)狀，半散孔材，管孔中等。

加工特性：材質(zhì)偏軟，絕干密度0.527g/cm3左右，材色悅目，花紋美麗，不易干燥過(guò)快，干后性質(zhì)穩(wěn)定，不變形，耐腐，但易遭蟲(chóng)害，木材易加工，切面光滑，彎曲性能好，握釘力適中。

(5)楊木　華北，西北，東北，華中和西南地區(qū)。心邊材區(qū)別不明顯，材色略帶紅褐色，有絲絹光澤，紋理直，結(jié)構(gòu)細(xì)至甚細(xì)，年輪明顯，輪界晚材帶色深，管孔削而多。

加工特性：密度0.48g/cm3，干燥快，易翹曲和開(kāi)裂，木材不耐腐。加工易，不易刨光，但易劈裂，不耐磨，油漆和膠黏性能好。

(6)樺木　華東，中南，川和山西。心邊材區(qū)別不明顯，木材灰褐至灰紅色，邊材易青變，紋理交錯(cuò)，結(jié)構(gòu)細(xì)，年輪不明顯，略均勻至不均勻，管孔小，分布均勻。

加工特性：密度0.588g/cm3，中等，干燥易翹曲變形，脹縮力大，因此需慢慢的干燥。不耐腐，心材在立木時(shí)易腐朽，邊材在伐倒后易變色，腐朽材有黑色界紋；易加工，切面光滑，宜于旋切和雕刻；握釘力強(qiáng)，不易劈裂，油漆，著色和膠黏性能好。

(7)楓木　東北，華北，長(zhǎng)江流域各省及貴州，國(guó)外分布于前蘇聯(lián)西伯利亞，朝鮮和日本。心邊區(qū)別不明顯，木材肉紅色，常帶有灰紫色，夾有綠斑色，假心材，紋理直，結(jié)構(gòu)細(xì)，有光澤，年輪較明顯，均勻，年輪間界以深色細(xì)線，輪界具棱角，略帶蜘蛛網(wǎng)狀，管孔甚小，但分布均勻。

加工特性：木材略重，硬，密度0.709g/cm3，木材干燥慢，干燥時(shí)常有開(kāi)裂，但反翹現(xiàn)象并不嚴(yán)重，耐腐性中等，防腐劑注入困難，機(jī)械強(qiáng)度高，彈性大，耐磨損，木材加工困難，不易鋸解，切削，但車(chē)旋和鉆孔容易，刨面光滑，膠接不易，油漆，著色和膠接性能好，握釘力強(qiáng)，不劈裂。廣泛運(yùn)用于建材、家具、家用電器、樂(lè)器、家庭裝潢等，是一種質(zhì)優(yōu)價(jià)廉的多種用途新型木質(zhì)人造材料。