timbrivo

工作台指南

木材横纹方向的干缩湿胀

空气湿度变化,木板宽度也会变化。根据已发表的干缩率估算变形量,再通过设计为木材留出活动空间。

木材为什么会变形

木材主要沿横纹方向干缩湿胀。Wood Handbook 给出的多数树种从生材到全干的纵向干缩率只有 0.1% 至 0.2%,而沿生长轮方向的弦向干缩率,大于横跨生长轮的径向干缩率;本网站所列树种的弦向值是径向值的 1.3 至 2.2 倍。因此,弦切板的宽度变化和瓦状翘曲通常比径切板更大。

干缩只在含水率低于纤维饱和点时开始,该点约为 30%。使用中的木材含水率通常在约 6% 至 14% 之间变化,Wood Handbook 将此范围内的干缩与含水率关系视为线性。

怎样估算尺寸变化

Wood Handbook 公式 4-9 假定,木材尺寸在纤维饱和点与全干状态之间线性变化。含水率变化几个百分点时,宽度变化约为:宽度 × 总干缩率 ÷ 100 × 含水率变化 ÷ 纤维饱和点。弦切板使用弦向干缩率,径切板使用径向干缩率;弦切与径切取向混合或取向不明时,该手册建议采用弦向值。

具体板材存在差异:手册给出的干缩率变异系数约为 15%,而锯材也很少是完全理想的弦切或径切。结果应当作估算,不能视作加工公差。下表显示一块 300 mm 宽的板在含水率变化 4 个百分点时的宽度变化,例如从潮湿季节的 12% 降至供暖房间中的 8%。

含水率变化 4 个百分点时,300 mm 宽板材的宽度变化
树种弦切板径切板
柚木2.4 mm1.3 mm
桃花心木(Swietenia)1.9 mm1.4 mm
绿柄桑(伊罗科)2.8 mm1.8 mm
黑胡桃木3.1 mm2.2 mm
欧洲橡木3.8 mm1.7 mm
红橡木3.4 mm1.6 mm
硬枫木(糖枫)4 mm1.9 mm
欧洲山毛榉4.4 mm2.1 mm
巨桉3.9 mm2.2 mm
欧洲云杉3 mm1.4 mm

为尺寸变化预留空间

径切材的宽度变化较小,因此生长轮近乎垂直于板面的径切地板,干缩湿胀更小,板边接缝也较少张开(Wood Handbook 第 6 章)。在相同宽度下,柚木或桃花心木等低干缩树种的变化,比山毛榉或橡木小。

拼板的尺寸变化与同宽的一整块木板相似,因此 600 mm 宽的桌面,宽度变化是 300 mm 宽桌面的两倍。设计时应留出活动空间:使用长圆孔或浮动式连接,给框内板留伸缩空间,并为干燥季节安装的抽屉和门预留间隙。

加工前先测含水率

组装后的尺寸变化,来自开料时与使用时含水率的差异。加工前测量,并让原料适应未来使用环境,可以在影响接头前消除大部分差异。

恢复示例

一块 600 mm 宽的欧洲橡木弦切桌面,含水率从 12% 降至 8%:变窄约 600 × 9.7% × 4 / 31 ≈ 7.5 mm(使用 Tropix 的干缩率及纤维饱和点)。

来源与参考资料