怎麼彎曲木頭?

登天的梯3


就目前而言,實木彎曲加工方法主要有鋸制加工和加壓彎曲兩大類型。鋸制加工就是用帶鋸直接在鋸材或膠合拼板材上鋸出曲線形,再經銑削而成。雖然生產工藝簡單,無需添加新設備,但由於木材的纖維被切斷,零部件強度降低,且塗飾較難,彎曲度大的和環形零部件還需要拼接,會造成出材率低等許多問題。


加壓彎曲可以克服以上缺點,用加壓的方法把直線型的方材或單板直接壓制成各種曲線形零部件。線條自然流暢,保留了木材豐富的天然紋理和色澤,另外還簡化了傢俱結構,省工省料又提高了強度。



實木彎曲加工工序主要有:選料→毛料加工→軟化處理→加壓彎曲→乾燥定型→最後加工。如何將人為之力附加於自然材料,這其中是什麼原理?筆者說幾個生活中的例子,大家就明白了。


1、木材為什麼會被軟化?


木材中起支撐作用的是纖維素,就像建築裡的鋼筋骨架;木素起固定作用,就好比灌注在骨架中的水泥,更形象的話應該說是瀝青,遇熱或化學作用下會變成粘流態,沒了固定作用也就軟化了。



2、木材是怎麼彎曲的?


假設木材是均勻材料,彎曲時會形成凹凸兩面,凹面受壓力,凸面受拉力,中間有一層應力為零稱作中性層。

軟化後


加上金屬條


方材經軟化處理後,順紋壓縮形變提高很多,但拉伸形變變化不大。即施加一定壓力時,就會發生較大的形變。就好比塑料袋,特別是菜場常見的黑色薄塑料袋,撕開一條向兩端拉扯時,會發現一開始需要用力,但後來不用力就會變得越來越細,是一個道理。


為了運用木材壓縮變形大,不易發生破壞這一特性,需要將上述提到的中性層向外移。這也是為什麼會在拉伸面外緊貼一條金屬帶,承載拉伸力,保護木材,從而改善彎曲性能。



3、為什麼乾燥後木材能定型?


木材在含水率達到15%以上,木素在90℃時就會軟化,但經過乾燥,水分變得很小時,需要230℃才會回軟。也就是說乾燥定型主要是減少含水率來達到不同的木素零界點,而不是加熱使木素變為固態。



希望上述不恰當的比喻能幫您瞭解實木彎曲的原理,但在這複雜的工藝流程中,工藝條件難以控制,會造成彎曲毛料的破壞、難以構成多向彎曲、產生回彈現象等問題。


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“天圓地方”是中國人文化中典型的宇宙觀,不但建築受其影響,也融入到了傢俱的設計之中。最典型的就是圈椅,明代人們對這種椅式極為推崇,因此當時多把它稱為“太師椅”。


當年明太祖出來打獵的時候,隨行宮人必帶的一把椅子,而這把椅子就是太師椅。


即把自己作為君主的氣勢穩住了,也能讓自己享受到最精緻的生活。

而太師椅的弧形扶手和靠背是一氣呵成的,但是因為木頭材質硬又不能隨意塑造。這些曲線是通過小段的直木在榫卯的連接下形成的,這種“彎木”方式到現在也還在使用。


雖然榫接技術不失為一種工藝上的解決方法,但鋸截後的木材纖維被截斷,強度變小,利用率也大大降低了,還存在花紋不一致的問題。

不過現代工藝已經解決了實木彎曲的工藝難題,英國康沃爾傢俱設計師 Tom Raffield 利用蒸汽彎曲後的木材DIY 了自家的房子。一棟兩層樓,全部由彎曲木板包裹,彎曲的流線型木條外立面也由夫婦二人自己手工完成。


彎曲的木板不僅成為了主樓的主要表面、走廊扶手、內部裝飾,還在一些意想不到的地方成為了功能性的設施——比如在新舊兩棟房屋的交界處,一段兩端都被 90 度彎曲的木條在牆面前形成了一個“U”字形,這其實是一個戶外長凳的設計。

現代能夠讓實木彎曲的工藝主要是分為物理原理和化學原理。

物理彎曲最簡單的就是鋸割法,用工具直接將實木切割成彎曲的形狀,這種方式屬於簡單粗暴型的,對實木也是保持了最原始的狀態,但對木材的體型有很高的要求,且木材的使用率也低。


其次是拼接法,就利用榫卯結構或者膠水,拼接在一起,形成一定的弧度,如太師椅的椅背和扶手一樣。

第三種就是將木材烘乾的時候,給木材一個受力,讓其一邊烘乾一邊變形,但這也的變形有時候不是很容易受控制。


最後一種是加熱和衝擊的方法,加熱後用機械衝擊、擠壓,就可以達到彎曲的效果。如蒸汽加熱,水煮加熱,微波加熱等。


化學的方法出現的比較晚,在18~19世紀的時候,人們會將模板切割的非常薄,之後放入膠水中煮,再把多塊板粘合在一起,利用工具彎曲,從而製造出膠合板。


而現代的一些生產商主要是使用可以將木材軟化的藥水,讓木材與之反應,軟化處理,就很好彎曲並且構造新的造型了。

現代傢俱中,又有哪些經典的實木“掰彎”的作品呢?

這種麗貝卡貴妃椅,其半圓形造型,曲線婉轉,順勢而下,具有很好的藝術欣賞性。


來自中式傳統的搖搖椅,很多都是利用藤條的柔韌性來作出一定的弧度,但用實木的質感來作出一定的戶型來時,會有更穩重厚實的美感。


事實上除了傳統傢俱,實木彎曲的工藝也應用在很多的工藝品上。


下面就來欣賞一下實木彎曲的藝術之美。


無衛說


荀子《勸學》中有這樣一句話:木直中繩,輮以為輪,其曲中規,雖有槁暴,不復挺者,鞣使之然也。


其原理就是,將木頭用水煮,或者用蒸汽蒸,這時木頭的變得柔韌許多,然後趁熱,將其彎曲,再暴曬除去水分。這樣就可以得到彎曲的木頭了。
當然,木頭的韌性是有限的,車輪不是一根木頭直接彎曲形成的,而是若干根拼合成的。說到這裡,不得不佩服老祖先們的智慧。


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