欧式木窗生产工艺及加工设备

上传:khgfggbb68 2021-11-15 举报文章

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欧式木窗生产工艺及加工设备

1欧式木窗生产工艺

1.1原材料选择

由于欧式木窗用材的断面尺寸相对较大,形状比较复杂,因此其基材结构多采用三层结构集成材(拼方材)。作为一种天然基材,集成材(拼方材)并没有改变木材的结构,因此其形状稳定、不易变形,仍然保留了天然木材的质感,同时其力学性能和材料质量都比实体木材好。

1.1.1集成材(拼方材)生产工艺

由于松木的握钉力强度和弹性模量较高,耐腐性能及油漆性能也较好,因此是集成材(拼方材)的主要原材料,在三层基材结构中,表面的一层用径切或半径切材,中间的一层用弦切材。在生产过程中,剔除节子、腐朽、开裂等木材缺陷,再制造出缺陷较少的集成材。

1.1.2集成材(拼方材)关键生产工序

(1)在指接生产线中,指接的小料方材密度为0.35~0.47g/cm3,在小料方材的端部留有适当的加工余量以保证小料方材端部的平齐度。为了小料方材指接时结合紧密,小料方材经铣齿机锯片精截后,再使用铣刀铣齿;采用机械喷涂的方式对指形榫进行涂胶(单端涂胶),涂胶量为150~200g/cm2。在指形榫的接长中需要一定的端向压力,其大小与树种及指榫长度有关,相同的树种,指形短的,端向的压力大;相同的指长,不同的树种,木材密度大的树种,端向压力大。(2)集成或拼方时,相互胶拼的拼材含水率的差异不应大于1%,它们的表面粗糙度值应为200~300μm。一般来说,涂胶时涂胶量应控制为150~180g/cm2。胶合压力应控制为0.7~0.8MPa。一般在胶拼件的正面施以适当的压力,以防止胶拼件胶合时产生翘起缺陷。另外,木材必须经过干燥处理,使其含水率达到12%,并经过防腐处理。由于木材的径向面与弦向面吸收水分不同,弦向板材在吸收水分后容易产生瓦形弯曲。因此集成材(拼方材)表面的一层使用径向板,中间的一层使用弦向板。这样不但集成材的尺寸稳定性好,而且木窗表面的木材纹理也更加美观。

1.2欧式木窗的生产工艺流程及关键设备

欧式木窗生产分为备料、锯刨、开榫、组坯和完成五个工段,主要设备有横截锯、四面精光刨、木窗加工中心、组框机与铣床等。随着科学技术的发展,尤其是自动化、信息化、数字化技术的应用,木窗生产质量大大提高。(1)四面精光刨:精光刨作为精密的关键设备,在木窗生产中占有重要地位,刨光作为木窗生产的重要工序,主要是通过精光刨把表面粗糙的定长木料刨成光洁的平面,以增加木窗表面精度,为后续涂饰工序作铺垫,同时可矫直相对弯曲的木料,确保其四面之间为精确的直角。在刨光过程中,精光刨还可以分离和锯切出玻璃条,其加工精度的高低对木窗的安装质量及后续的涂饰效果均有很大的影响,对窗框料的内外表面进行精光加工可省去基材的砂光工序。精光刨配有专用刃具能够保持刃具锋利,可避免出现压光及压痕等加工缺陷。(2)木窗加工中心:在现代欧式木窗的加工生产中,使用加工中心可大大提高部件精度、产品质量及生产效率。加工中心一般配有五六个刀轴,每个刀轴都有具体的工序和工艺,分别用于窗框料的端头定尺横截、窗框料两端的榫头与榫簧加工、窗扇周边防劈裂铣型、窗框与窗扇边形的铣型、木窗与窗台的连接槽、五金件的安装槽或其他特殊要求型面的加工等。加工中心可将部件所有相互配合的成型面在同一定位基准上完成加工,一次定基准后,由计算机数字控制,将部件的所有工序集中在一个工序中,从而完成木窗的加工。利用加工中心生产木窗部件,不仅提高了加工精度,也解决了产品多样性生产的问题。(3)组框机与铣床:使用带涂胶机的组框机在每根部件的端头涂胶,并施加一定的压力把窗框及窗扇部件进行组合成框,其接合处的连接方式为榫头、榫簧或圆榫。窗框与窗扇的最终成型均采用铣床铣削完成,铣床在生产中起着承上启下的作用。除了铣型加工,铣床还可以加工各种通风槽、五金件安装槽、密封条安装槽等。此外,在木窗加工中还需要使用横截锯、铰链孔打孔机、把手打眼机、圆棒榫打孔机、切角机和订角机等设备,以满足不同结构及不同外形规格的木窗加工。木窗零部件的截断、开榫和铣型加工都由计算机控制,大大提高了加工精度和生产效率。

1.3欧式木窗的涂饰工艺

1.3.1涂饰工艺流程

欧式木窗的涂饰工艺分浸漆和喷涂两道工序。浸漆工序是在浸漆池内放入底漆、着色剂和防腐剂,利用吊钩把木框工件放进浸漆池中,使木框的四边分别浸漆,如图6所示;在稍微干燥后,利用吊钩将木框工件送进干燥工段。喷涂工序是将经过浸漆的木框表面进行轻微打磨,利用真空喷漆枪对木框工件进行喷涂,然后将喷过面漆的木框工件传送到干燥区,经过一定时间的干燥后,再将工件送回喷漆台进行第二次喷涂。

1.3.2涂饰的关键工序

欧式木窗的涂饰工艺比一般木制品的涂饰工艺复杂,通常以水性涂料作为木窗涂饰工艺中的涂料。水性涂料不仅具有良好的漆膜弹性、粘结性、耐水性等特点,而且还具有良好的视觉效果与环保性能,是涂料的发展方向。(1)浸漆:一般利用水性涂料对欧式木窗的底层进行涂饰(浸涂或淋涂),浸涂的涂料黏度为200~400s,固体含量约为40%,浸涂时间约为1min;淋涂的涂料黏度为60~100s,固体含量约为60%,必须全部淋透。涂料表面的干燥时间约为30min,完全干燥的时间为4~6h,在自然干燥条件下,室内温度为20~35℃、相对湿度为50%~65%,空气的流速要大于0.5m/s。(2)喷涂:利用水性涂料对欧式木窗的面层喷涂两遍,喷涂所用涂料的黏度为60~100s,固体含量约为60%,涂料表面干燥时间约为30min,完全干燥时间为4~6h,在自然干燥条件下,室内温度为20~35℃、相对湿度为50%~65%,空气的流速要大于0.5m/s。在木窗涂饰过程中,为了能够更好地保护和装饰木窗,水性涂料构成的漆膜需与木窗基材紧密结合,水性涂料形成的漆膜粘合性与附着力好就能更好地粘附在木窗表面,从而持久地保护和装饰木窗,否则漆膜会出现裂纹和损坏等缺陷,有些部位甚至会脱皮掉落。

1.4五金件、密封条、扣件及玻璃的安装

利用翻转式工作台及密封条车等加工设备可完成木窗五金件与玻璃的安装,其流程如图8所示。木窗的安装比较简单,但对木窗零件的结构和尺寸精度有相应的技术要求,安装时应按照要求,避免木窗零件损坏,以确保零部件精度满足木窗本身的设计要求。五金件可以使窗户的开放与锁闭方式更加多样化,根据窗户的尺寸不仅可以选择单点闭锁,也可以选择多点闭锁。五金件可以完善窗户的通风、采光与观景,其造型多样、色彩多变并与木材相协调,同时五金件还可以作为工艺品增加木窗的装饰性能。

2欧式木窗的优越性及发展趋势

木材具有可再生及永续利用的优点,并具有优异的性能及广泛的适用性,是一种环境友好型材料。因此以木材为原料制造的高性能木窗也具有许多优点。作为一种外观豪华、性能优良的建筑部件,木窗的发展更加个性化与精品化,并向着自动化、系列化、高档化、人文化、多样化的方向发展。

2.1欧式木窗的优点

(1)结构强度高、密封性能好。由于欧式木窗的实木基材结构没有改变木材的结构和特点,抗拉和抗压等力学性能都较高,因此其结构强度高,不易变形。欧式木窗通过增加平面密封体系提高了木窗的密封性能。在窗框与窗扇之间以多道密封条进行密封,使木窗的密封性能大大提高。(2)保温及隔声性能好。木材本身就是一种天然的优良保温材料,导热系数非常低,并且木窗的特殊结构又以专用构件连接,可有效地阻止热量的流失。因此木窗能够大大降低建筑能耗,保温性能优良。中空玻璃的使用及特殊的密封工艺使现代高性能欧式木窗降噪可达25dB左右,隔声性能好,满足了人们对建筑噪声的要求。(3)美观、装饰性能好。木材所具有的天然色彩使其视觉与触觉效果更加宜人,其属性极具亲和力,各种风格色调及颜色属性能够营造出一种和谐舒心的氛围。其与以竹、木、藤等为材料的家具相匹配,浑然一体,美观宜人,自然的美与工艺的美相结合,亲近自然而又追随现代,可满足人们追求自然、返朴归真的视觉及心理需求。

2.2欧式木窗的发展趋势

2.2.1基材采用集成材或集成材与钢、铝、塑等的复合材料木材存在固有的缺陷,具有各向异性并且湿胀干缩,尺寸随着含水率变化而变化,极不稳定。所以,可采用集成材作为基材制作窗框和窗扇。集成材固有的特点使得木窗结构性能得到大大改善,同时随着钢木、木铝、木塑等复合材料的使用,不仅可以提高木窗的隔温、隔噪、节能等性能,而且还能延长木窗的使用寿命。

2.2.2向高档、节能、造型灵活多变的方向发展随着欧式木窗的应用与推广,其不仅向低端市场普及还向高端市场发展。木窗的结构和款式也随着消费需求不断地创新发展,不仅可以满足木窗的基本防噪隔音性能需求,而且其样式更加典雅精致,还可以满足人们对回归自然的心理需求。

3结束语

数控加工中心、精面刨等木工机械设备的应用,尤其是先进木窗生产线的引进,使木窗的加工精度和生产效率大大提高。新材料的不断涌现及木窗加工工艺的改进,使木窗的设计更符加合人们的需求。随着消费需求与消费理念的变化,欧式木窗不仅在低端市场普及,而且开始向高端窗户消费市场发展,将逐渐成为现代装修的时尚产品。

作者:杜祥哲 齐英杰 马雷 马岩 胡忠林 单位:东北林业大学