热处理木材弦切加工面压球硬度的预测方法及预测模型技术

本发明专利技术属于木材加工技术领域，具体涉及一种热处理木材弦切加工面压球硬度的预测方法及预测模型，预测方法包括如下步骤：选定原料并切割制成原料木材，测定原料木材表面的压入载荷P0；在温度T下对原料木材进行热处理，获得热处理木材；预测热处理木材选定的弦切加工面的压入载荷P

【技术实现步骤摘要】
热处理木材弦切加工面压球硬度的预测方法及预测模型


[0001]本专利技术属于木材加工
，具体涉及一种热处理木材弦切加工面压球硬度的预测方法及预测模型。

技术介绍

[0002]木材是民用建筑及装饰中使用较多的材料，具有天然环保、保温、维持空间湿度平衡等作用，深受人们喜爱。但木材是一种各向异性材料，在使用过程中会发生变形、开裂、腐朽等缺陷，人工林木材更加突出。因此，近年来，针对人工林木材材质软、密度小、强度低、尺寸稳定性差等问题，许多林业工作者开展了大量木材改性技术研究，目的是克服人工林木材缺陷，扩大其应用范围。木材热处理技术作为一种环保的改性方法，基本原理主要是利用高温条件对木材处理一定时间，木材细胞壁物质发生热解和分子结构重组，木材组分发生永久性化学改变，使处理木材吸湿性降低、尺寸稳定性、耐候性提高，从而适用于户外地板、户外装饰墙板、庭院家具、木栅栏等。
[0003]表面硬度是木制品重要特性之一，对木材表面涂饰和胶合性能具有重要影响。热处理木材在被加工成木制品之前，还需要进一步锯解、刨切或者砂光处理，因此其实际加工面不是热处理后木材的表面，而是如图2所示加工处理后形成的加工面，且该加工面一般为木材的弦切面。因此，准确预测和调控热处理木材厚度方向不同位置加工面的压球硬度，对于实际生产和热处理木材利用具有重要的价值。
[0004]现有技术中，关于热处理条件预测热处理木材表面压球硬度的文献报道较多，但是未发现预测木材厚度方向压球硬度变化的文献报道。有鉴于此，有必要提供一种热处理木材弦切加工面压球硬度的预测方法及预测模型，利于调控和预测热处理木材的弦切加工面压球硬度，无需破坏性检测，为木材的实际生产应用提供一定指导意义。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于克服现有技术中存在的上述问题，提供一种热处理木材弦切加工面压球硬度的预测方法及预测模型。
[0006]为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本专利技术是通过以下技术方案实现：
[0007]本专利技术提供一种热处理木材弦切加工面压球硬度的预测方法，包括如下步骤：
[0008]S1、选定原料并切割制成原料木材，用力学试验机测定原料木材表面向内压入1mm处所需的压入载荷P0，木材表面指代径向远离髓心的表面；
[0009]S2、在温度T下对原料木材进行热处理，获得热处理木材；
[0010]S3、预测热处理木材选定的弦切加工面向内压入1mm处所需的压入载荷P
预测
，当S
预测
≤S
中心层
时，根据公式(I)来计算P
预测
：
[0011][0012]当S
预测
>S
中心层
时，根据公式(II)来计算P
预测
：
[0013][0014]式中，S
预测
为预测弦切加工面与热处理木材表面的距离，单位为mm；S
中心层
为中心层弦切加工面与热处理木材表面的距离，单位为mm；S
总厚
为热处理木材的整体厚度，单位为mm；T为原料木材的热处理温度，单位为℃；
[0015]S4、将得到的P
预测
代入公式(III)，计算预测弦切加工面的压球硬度HR
预测
：
[0016][0017]进一步地，如上所述热处理木材弦切加工面压球硬度的预测方法，步骤S1中，测定原料木材表面向内压入1mm处所需的压入载荷P
预测
时，重复多次，取平均值作为最终测量值。
[0018]进一步地，如上所述热处理木材弦切加工面压球硬度的预测方法，步骤S2中，T＝160～220℃。
[0019]进一步地，如上所述热处理木材弦切加工面压球硬度的预测方法，步骤S2中，对热处理木材进行调湿处理，使得木材的含水率w＝8～12％。
[0020]进一步地，如上所述热处理木材弦切加工面压球硬度的预测方法，步骤S2中，热处理是将原料木材置于热处理设备中，缓慢升温至目标温度，继续在同一温度下进行保温，即可获得热处理木材。
[0021]进一步地，如上所述热处理木材弦切加工面压球硬度的预测方法，原料木材在热处理设备中采用蒸汽保护，以5～30℃/min的升温速率升温至120～220℃，保温0.5～4h。
[0022]进一步地，如上所述热处理木材弦切加工面压球硬度的预测方法，步骤S3中，公式(I)和公式(II)通过软件拟合不同热处理温度的热处理木材其沿厚度方向不同位置处的弦切加工面的P
实
、T、S之间的拟合曲面对应的函数得到。
[0023]进一步地，如上所述热处理木材弦切加工面压球硬度的预测方法，P
实
是所对应位置处的弦切加工面向内压入1mm处所需的压入载荷。
[0024]本专利技术提供一种热处理木材弦切加工面压球硬度的预测模型，选定原料并切割制成原料木材，用力学试验机测定原料木材表面向内压入1mm处所需的压入载荷P0；在温度T下对原料木材进行热处理，获得热处理木材；
[0025]预测热处理木材选定的弦切加工面向内压入1mm处所需的压入载荷P
预测
，当S
预测
≤S
中心层
时，根据公式(I)来计算P
预测
；当S
预测
>S
中心层
时，根据公式(II)来计算P
预测
；
[0026]将得到的P
预测
代入公式(III)，计算预测弦切加工面的压球硬度HR
预测
。
[0027]进一步地，上述预测模型中，测定预测热处理木材选定的弦切加工面的压入载荷P
预测
前，需要进行调湿处理。
[0028]本专利技术的有益效果是：
[0029]本专利技术提供了热处理木材弦切加工面压球硬度的预测方法及预测模型，根据建立的压球硬度预测模型，不需要破坏热处理木材，可以准确预测160～220℃热处理木材沿厚度方向不同位置弦切加工面的压球硬度变化；并且通过控制热处理温度，可以调控热处理木材沿厚度方向指定位置弦切加工面的压球硬度。
[0030]当然，实施本专利技术的任一产品并不一定需要同时达到以上的所有优点。
附图说明
[0031]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0032]图1为本专利技术预测方法的流程框图；
[0033]图2为
技术介绍
中弦切加工面的示意图；
[0034]图3为本专利技术中弦切加工面的示意图；
[0035]图4为本专利技术实施例一中热处理木材选定弦切加工面的示意图；
[0036]图5为本专利技术实施例一中拟合模型的示意图。
具本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.热处理木材弦切加工面压球硬度的预测方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、选定原料并切割制成原料木材，用力学试验机测定原料木材表面向内压入1mm处所需的压入载荷P0，木材表面指代径向远离髓心的表面；S2、在温度T下对原料木材进行热处理，获得热处理木材；S3、预测热处理木材选定的弦切加工面向内压入1mm处所需的压入载荷P
预测
，当S
预测
≤S
中心层
时，根据公式(I)来计算P
预测
：当S
预测
>S
中心层
时，根据公式(II)来计算P
预测
：式中，S
预测
为预测弦切加工面与热处理木材表面的距离，单位为mm；S
中心层
为中心层弦切加工面与热处理木材表面的距离，单位为mm；S
总厚
为热处理木材的整体厚度，单位为mm；T为原料木材的热处理温度，单位为℃；S4、将得到的P
预测
代入公式(III)，计算预测弦切加工面的压球硬度HR
预测
：2.根据权利要求1所述的热处理木材弦切加工面压球硬度的预测方法，其特征在于：步骤S1中，测定原料木材表面向内压入1mm处所需的压入载荷P
预测
时，重复多次，取平均值作为最终测量值。3.根据权利要求1所述的热处理木材弦切加工面压球硬度的预测方法，其特征在于：步骤S2中，T＝160～220℃。4.根据权利要求1所述的热处理木材弦切加工面压球硬度的预测方法，其特征在于：步骤S2中，对热处理木材进行调湿处理，使得木材的含水率w＝8～12％。5.根据权利要求1所述的热处理木材弦切加工面压球硬度的预测方法，其特征在于，步骤S2中，热处理是将原...

【专利技术属性】
技术研发人员：储德淼，朱泳，舒祖菊，刘盛全，沈晓双，丁振浩，蔡家峻，石勇棋，
申请(专利权)人：安徽农业大学，
类型：发明
国别省市：