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%。
| 树种 | 弦切板 | 径切板 |
|---|---|---|
| 柚木 | 2.4 mm | 1.3 mm |
| 桃花心木(Swietenia) | 1.9 mm | 1.4 mm |
| 绿柄桑(伊罗科) | 2.8 mm | 1.8 mm |
| 黑胡桃木 | 3.1 mm | 2.2 mm |
| 欧洲橡木 | 3.8 mm | 1.7 mm |
| 红橡木 | 3.4 mm | 1.6 mm |
| 硬枫木(糖枫) | 4 mm | 1.9 mm |
| 欧洲山毛榉 | 4.4 mm | 2.1 mm |
| 巨桉 | 3.9 mm | 2.2 mm |
| 欧洲云杉 | 3 mm | 1.4 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。
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)。