木工接合手册

 本帖最后由 xmygcbyr 于 2013-5-6 14:13 编辑

作用于工件接合部的四种外力

左图列示了作用于工件
接合部的四种基本外力：张
力、挤压力、纵向剪应力、
扭曲力等。挤压力的作用会
使工件接合部向内压紧，而
张力的作用恰好相反。例
如：以榫槽接合方式安装在
箱体上的隔板，负重过大
时，会对接合部产生张力；
以平拼或搭接等方式接合
的两个工件之间，会产生纵
向剪应力；木材的弯曲或翘
曲则会对接合部产生扭曲
力，这也是工件接合部所要
承受的却是最难应付的外
力

木材裁板方式及对应纹理

科学家们将木材定性为亲水性材料，也就是说，它会
吸收周边环境中的水分。从一棵树被砍倒、锯成板材直到
制成家具，木材的纤维细刨都会随着周围环境的湿度变
化，吸收或释放水分。对木工们来说，这个可以有，但后
果很严重：木材吸收水分后会膨胀，排出水分时会收缩，
由此产生的工件位移会让多数接合工作成果毁于一旦，例
如，歪歪扭扭、只有三条腿着地的椅子，要用九牛二虎之
力才能拉开的门，以及呲牙冲你微微笑的相框等等。虽然
木材的膨胀收缩运动不可避免，但其不良后果是可以规避
的：了解木材的特性，可以让我们更好地因应它的胀缩，
从而制作出经久耐用、性能稳定的木工接合。
年轮是绝大多数树种所具有的共同特征，你可以通过
木料表面的年轮纹理分布方式，预测出随着外界湿度变化
工件自身会发生怎样的变化。如下图所示，顺应年轮的木
料与横跨年轮的木料相比，前者的胀缩幅度要大于后者。
因此，原木裁板的方式对木料未来的收缩幅度发生至关重
要的影响，同样，也决定了木料的长度、宽度和厚度三维
中，哪一方面所受影响最为显著。

  

预测木料的胀缩运动。

木材的收缩变
形幅度并不一致，比较来看，按原木切线
方向--平行于年轮--裁下的木料，与按原
木轴心放射线方向裁下的木料相比，前者
收缩变形幅度是后者的两倍。可以根据这
种差异来判断随着含水率变化板材的弯
曲变形情况。沿原木轴心放射线方向（或
者以纵向四开锯法）裁下的木板，与平行
于原木切线方向（或者平锯法）裁下的木
板相比，在三个维度上均较后者更稳定、
不易变形，这主要得益于其胀缩并没有贯
穿板材的整个宽幅。以平锯法裁下的木
板，会出现干缩翘边现象，严重时，这种
轴、切两方向的不均匀干缩，会使本来方
正的工件变成菱形，圆柱形工件变成椭圆
形，如右图。

对原木进行锯裁的两种基本方式（包括了多
种由此衍生的方式），其中一种最常用，称为平
锯法，即平行于原木切线方向裁板（如左图上面
那块板材）；另一种不太常用，称为纵向四开锯
法，也称平纹锯法，则是垂直于年轮纹路裁板（如
左图下面那块板材）。即使上述两种裁板方式所
用技术截然不同，但每一种方式总会裁出一些具
备另一种方式下纹理特征的板材，例如，以平锯
法从原木中心处裁下的木板，从表面纹理看，更
像是用纵向四开锯法所裁的。
以纵向四开锯法裁出的木板，其截面的年轮
纹理垂直于木板大面，这种纹理排列方式使木板
的三维稳定性较好、不容易变形。木材在年轮切
线方向的胀缩变形大约是轴心放射线方向的两
倍，因此，纵向四开锯法所裁木板的胀缩变形多
集中于板材厚度方面，变形也很小。与之相比，
平锯法所裁木板在整个板宽幅度内，都会出现变
形。以桌面为例，如以平锯法木板制作，其宽幅
胀缩变形会多达2厘米以上，但如以四开锯法木
板制作，根据不同树种，其变形仅为6毫米上下。
我们可能无法控制家具的使用环境，但可以通过
选择不同的接合方式，来抵消木材自身的变形。
要按年轮纹理安排好工件的朝向，使其发生胀缩
时依然能够彼此贴合，例如，进行角部拼接的两
工件的纹理应该彼此平行，这样，它们的胀缩相
互协调，不易变形。同理，对以直角榫接来接合
的两工件来说，其切面纹理朝向也要彼此配合对
齐。
对纹理不规则的工件要特别留心，以做椅子
腿的木方为例，如果从截面上看，贯穿其内部的
木材纹理是斜向的，那么，这个椅子腿迟早会发
生变形，并拖累椅子的整体框架也发生变形。