棉秆重组方材的机械加工性能

棉秆重组方材是一种新型人造生物质材料,它是棉秆材料化利用的一个新方向,其制备过程主要包括棉秆的疏解、干燥、施胶、组坯、四面加压以及后期处理。为了探明棉秆重组方材机械加工性能,为其高附加值加工利用提供技术依据,该研究参照美国材料与试验协会标准ASTM D1666-87和新西兰林业科学研究院制定的评价标准,分别对其刨削、砂光、铣削成型、钻孔、榫眼加工、车削及横截等7种机械加工性能进行测试和综合评价,并对各项机械加工缺陷进行分类,参照中国林业行业标准LY/T 2054-2012对棉秆重组方材进行综合评分。结果表明:棉秆重组方材的砂光、钻孔和铣削成型3项加工性能的质量等级均为优秀,其质量等级值分别为4.37、4.43和4.37。刨削、榫眼加工和车削的质量等级为良好,质量等级值分别为3.47、3.87和3.07。横截性能表现中等,质量等级值是2.63;在满分50分的机械加工性能综合评分中,棉秆重组方材得分为39.5;当刨削厚度一定时,每英寸刀痕数对刨削质量有较大影响,当每英寸刀痕数由25增加到48时,棉秆重组方材刨削性能明显提高。砂光处理可明显改善刨削加工后的缺陷,也是棉秆重组方材刨削后必要的加工工序;棉秆重组方材在机械加工过程中出现的主要缺陷有削片沟痕、毛刺沟痕、毛刺和撕裂等,在实际产品加工应用时,需充分考虑其加工特性,选择合理加工方式和参数,以期提高加工质量和效率。该研究结果有助于充分认识和开发棉秆重组方材的利用潜能,对优化棉秆重组方材性能、提高其加工利用水平具有重要意义。

不同棉秆重组方材家具部件结点接合结构的抗弯强度

为了探究棉秆重组方材在家具制造业中的可行性,以棉秆重组方材为基材,选取贯通椭圆榫接合、不贯通椭圆榫接合、双圆榫接合及偏心连接件接合4种典型木质家具结点接合方式,以L型和T型构件为主要形式,对8种形式的部件进行结点抗弯强度的试验研究。结果表明:相同接合方式条件下,棉秆重组方材L型和T型部件的破坏弯矩均表现为:橡胶木>棉秆重组方材>中密度纤维板>刨花板,表明其能够满足板式家具的牢固性要求;棉秆重组方材的T型部件的破坏弯矩均高于L型部件,因此在结构允许的情况下,棉秆重组方材家具应尽可能采用T型结构;棉秆重组方材2种结构试件的破坏弯矩均表现为整体式贯通椭圆榫接合>整体式不贯通椭圆榫接合>双圆榫接合>偏心连接件接合,因此,棉秆重组方材家具应优选贯通椭圆榫接合方式,其中偏心连接件应尽量避免在承重部位使用。

棉秆重组方材握钉力研究

棉秆重组方材是一种新型生物质代木材料。以棉秆重组方材为试验材料,采用正交试验研究螺钉种类、导孔直径以及拧入深度3个因素对基材端面、侧面及板面握钉力的影响,以期为棉秆重组方材家具螺钉连接提供数据参考。结果表明:棉秆重组方材板面握钉力高于侧面握钉力,端面握钉力均值仅为板面握钉力的57%;导孔直径、拧入深度和螺钉种类3种因素均对棉秆重组方材端面握钉力的影响不显著,螺钉种类对侧面握钉力的影响显著,螺钉种类和拧入深度对板面握钉力的影响显著;在试验范围内,棉秆重组方材(0.75g/cm3)3个面螺钉接合的最优条件均为:选用开槽沉头木螺钉,导孔直径为3.2mm,拧入深度为24mm。在实际产品加工应用中,尽量避免螺钉纵向拧入,应在横纹方向拧入;选择螺距较小、牙顶较宽的螺钉类型,适当减小导孔直径及增大螺钉拧入深度的方法可提高棉秆重组方材家具的螺钉接合强度。

工艺参数对棉秆重组方材尺寸稳定性的影响研究

尺寸稳定性是衡量棉秆重组方材质量的重要指标之一。为此,通过正交试验研究了密度、施胶量、热压温度和时间4个工艺参数对棉秆重组方材尺寸稳定性的影响。结果表明:在试验范围内,棉秆重组方材的干缩湿胀性表现出很强的方向性,方材上下方向的尺寸干缩率和吸湿膨胀率均小于前后方向;棉秆重组方材上下、前后方向的干缩率和吸湿膨胀率随着方材密度的增加而增大;随着施胶量的增加、热压温度和时间的升高和延长而有所降低。

基于BP神经网络的棉秆重组方材性能预测研究

为了实现对不同热压工艺参数条件下棉秆重组方材力学性能的设计和预测,减少预实验的次数,本文采用正交试验方法进行了棉秆重组方材制备工艺试验,以正交试验数据为样本,利用BP神经网络构建棉秆重组方材主要工艺参数密度、施胶量、热压温度、热压时间与材料力学性能抗弯弹性模量、抗弯强度和顺纹抗压强度之间的关系模型,并利用训练好的模型对材料力学性能进行预测。结果表明:利用网络模型预测出的方材力学性能与实测结果基本相符;在施胶量10%、热压温度180℃、热压时间40min保持不变,密度值为0.6g/cm3、0.65g/cm3、0.7g/cm3条件下压制棉秆重组方材并测试其抗弯弹性模量、抗弯强度和顺纹抗压强度值,网络的预测值与实际测量值的平均误差分别为2.4%、1.94%和7.4%;利用BP神经网络模型预测不同工艺条件下棉秆重组方材的力学性能,能够产生较好的预测结果,可以弥补试验的不足。