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毛毛虫带你了解传统木工基础之原木选材及连接工艺

 星夜白科 2017-12-18

原木全屋家具定制企业培训、产品技术开发及营销管理必读,作为技术开发及生产管理人员必须了解木材的天然特性和传统制作工艺文化,销售人员必须了解产品的基材特点和传统制作工艺的核心价值,提升个人专业能力的同时也提升产品的销量......

一、木材

木材是特别的,当然,你也可以说它是奇怪的。

它是一种来自树木的天然材料。风、阳光、气温、土壤、地理位置、雨水以及和周围其他植物的竞争,这些因素中的任何一个或几个不同,都会造成产出的木材在颜色、密度、纹理以及加工特性上的独具一格。当我们将木材制作成家具时,每块木板都会对我们的工具有不同的反应,表现出它的“个性”。要学习精湛的木工技艺,就应该从了解木材的生物特性和树木生长的神奇过程开始。

1、特理特性

木材是由树木中沿着主干、分支以及树枝方向生长的各种细胞组成的,而这些细胞基本上都是由纤维素(就是家用清洁海绵的制作材料)构成的,它们通过一种叫木质素的物质粘在一起。你可以将一块木头想象成用胶水(木质素)粘在一起的一束秸秆(细胞)。这些粘在一起的秸秆很难被拦腰折断,但将它们彼此分开(顺着它们的长度方向)相对容易一些。这就是为什么木材更容易沿着纹理而不是横向于纹理开裂。

从一棵树的横截面能看到其不同的生长特征(见下图)。最外面的是树皮,其中最靠外的树皮可以保护树木免遭动物和自然环境的破坏和磨损;而靠里的树皮则负责将树叶通过光合作用产生的营养物质运输到一层名为“形成层”的很薄的活细胞中。所有树木的生长都发生在形成层。形成层的细胞朝外生长形成树皮,朝里生长就变成了新木材。每年形成层都会朝里长出一个新的边材外圈,它的主要作用是将水分从树根运送到树的上部。随着细胞不断生长,边材的最里层渐渐失去运输水分的能力,慢慢变硬成为心材,也就是树干中部颜色较深的部分。而树干的中心部分叫髓心。在大多数气候条件下,树木在春开天生长速度要比夏天快。在同一个年轮内,这一现象具体体现在密度和颜色的变化上。每个年轮靠里的部分叫春材,在春天树木生长旺盛时形成,它们的细胞比夏天生长出来的夏材要大,而且颜色也不一样。

2、水和木材

由于森材的细胞壁由类海绵物质(纤维素)组成,它们能够迅速吸收水汽。即使是一块“干”的木材,比如餐桌的表面,也会跟据屋内的湿度(会随着天气和季节变化)吸收或是释放水分。虽然细胞壁会根据周围的湿度收缩或者膨胀,但这种变化只体现在木材的厚度上,对长度没什么影响。这就是为什么随着湿度的增加,桌面会变厚而不会变长。

木材在尺寸上的变动致使千百年以来木匠们一直面临一个必须解决的问题:如何以特殊的技术把木材永久地接合在一起?这些技术统称为“接合技术”,在下一个章节会有介绍。

使木材变干。当那些木材还是活着的树木时,它们含有两种类型的水:自由水和结合水。自由水变是能够通过中空细胞自由流动的水,而结合水是细胞壁吸收的水份。一棵树,其自由水和结合水的总重量能超过木材本身的重量。烘干后用来做家具的木材里面一般没有自由水,结合水的含量也只有6%~8%。

要去除所有自由水和大部分结合水,不是简单地把木材放在外面自然凉干就可以了,因为木材在这个过程中会收缩,这种自然的收缩会使木材开裂。

试想,一段刚伐下来的原木放在地上,水分从树皮和刚暴露出来的端面处不断蒸发。外圈的木材变干后,自然耸动收缩变小,但是里面的木材还没有怎么失水,依然保持原有的尺寸。结果,外圈的纤维收缩,绷得越来越紧,最终开裂,导致木材产生从外向里的径向裂纹。同理,端面的水分蒸发引起它的收缩,但它的内部潮湿部分不是收缩,并会给靠外的部分一个保持原状的张力。这样下去会怎样?结果就是,原木的端裂开释放这个张力。

一段刚伐下来的原木如果任其自然干燥,产出无裂痕木板的概率就会降低。解决的方法是将刚伐下来的原木锯成厚木板,然后用油漆或者蜡封住木板的端面。厚木板堆放时应该用小木块间隔开,这些垫块能使木板之间的空气自由流通;同时,应该避免阳光直射和极度干燥的环境。这个过程叫风干。一般情况下,1英寸(2.54cm)厚的板子需要风干一年。

木材公司当然耗不起那么长时间让木材在仓库里慢慢的自然风干,所以他们使用干燥窑快速除水分。板材用垫块间隔开,分层堆放在干燥窑内。窑内流动着温暖湿润的空气,空气的湿度会逐渐降低,每次调整时空气的湿度都必须保持在比木材的湿度稍微低一点的程度。这种逐步降低湿度的干燥方法叫作窑干。如果操作正确的话,这样是不会使木材开裂的。

3、长纹理和端面纹理

为了理解长纹理和端面纹理的含义,我们再一次运用那个把木材比作一束用胶水粘起来的秸秆的比喻。木板的表面,相当于我们能看到的外围的秸秆,呈现的是“长纹理”(或者叫“边纹理”)。木板的两端,相当于我们能看到的秸秆开放的横截面,呈现的是“端面纹理”。理解长纹理和端面纹理的不同,在我们胶合木材的时候非常重要。将两块木板边对边胶合在一起(长纹理胶合)可以看作用人造胶水代替木质素把木板中的“秸秆”重新粘起来,因此是非常牢固的。要知道,现代的胶水可比木质素粘得紧。而端面纹理胶合就显得不那么可靠了,那些多孔的易吸水的细胞会吸收胶合处的胶水,这样就自然没有什么黏性可言了。

4、 径向形变和切向形变

当木材收缩或者膨胀时,它在每个方向上形变(见上图)的程度是不一样的。在硬木(如樱桃木、枫木等)中,一般垂直于年轮的形变(径向形变)程度大概是平行于年轮的形变(切向形变)程序的一半。认识到这一点很重要。一个圆榫会随着内部水分的改变而变成椭圆形,一块弦切的板子有可能变成杯弓形。

5、杯形形变、弓形形变和扭曲

在形状上,木材有三种形变:杯形形变(见上图),弓形形变和扭曲。杯形形变是指在宽度方向的曲线形变,而弓形形变是沿着长度方向的曲线形变,至于扭曲则是沿着长度方向的螺旋状形变。

除了湿度的变化,木材的“记忆能力”和内应力也是木材发生变形的重要原因。木材具有“记忆能力”,一块经过烘蒸变弯的木板,即使已经干透了,当周围的湿度增加时,它内部被压弯的纤维仍然会努力它们原来的状态。这就象一块干巴巴、皱巴巴的清洁海绵被丢进洗碗水后,会恢复原来那种平整、方正的形状。当弯弯曲曲的纤维重新吸水膨胀时,它们将促使木材变回原来的笔直模样。好的曲木家具应该通过各种工艺锁定它的每个弯曲部分,以抵抗木材本身的“记忆能力”。

内应力是由树木具体的生长情况或木材变干的方式决定的。当你在台锯上沿着板材的长度方向锯切(直切)木板时,锯出来的两边有时彼此并不平行:它们要么往一起挤,夹住锯片,要么向两边分开。导致这种情况的原因可能是,当板子上裁去一些木料之后,木材内部的生长应力变的不均衡,它需要通过形变达到受力平衡。当然,烘干不当或者木材内部湿度不均匀也会造成这种现象。

之所以会发生扭曲,是因为许多树在生长时本身就有一点螺旋式生长的倾向。被加工成平板的木材,由于被切掉了部分木料或者内部湿度波动,其内部的平衡会发生变化,这时它就倾向于在一定程度上恢复扭曲的状态。

从一块板材的表面切掉一些木料,会导致它产生杯形形变、弓形形变或者扭曲,因为原有的应力平衡被打破了。

大多数时候,只有当你去掉的木料厚度超过1/8 in(0.32cm)时,这些变化才能被发觉。我曾经有一次很受打击的经历:我用手工刨刨一个英国橡木的桌面,我一点儿一点儿的刨,可到最后发现不对劲儿,最终我不得不无奈得看着它成为一个失败的作品。做木工有时就会这样的。

如果板子的一面受潮了,这一面就会膨胀,使板子背向受潮面形成杯状弯曲。这种形变(临时的)可以把板子内侧也弄湿或者将板子外侧烘干后消失。一块硬木板经过烘干并平整定形后,一般不会发生弓形形变或扭曲。但是,发生杯形形变的危险还是有的。

6、木材的类型

木材有许多种类,但总的分为两大类--硬木和软木。通常来说,硬木产自落叶类树木(落叶乔木)。软木则大多来自松柏科树木(处观呈锥形,四季常青的祼子植物)。家具制作者通常更加青睐硬木。它们结实,形变量少,纹理形状多种多样,颜色丰富,光洁度好,切起来更干净,残留在台锯和电刨刀片上的木屑也更少。而软木,如冷杉、松木、云杉和红杉等,在建筑施工中用得比较多,比如做框架、修缮用料、家装材料等。一般来讲,硬木的硬度要比软木大,但也有例外,比如有一种南方松木(软木),其密度和硬度就比属于硬木的椴木要大。

硬木在世界各地均有分布。人们跟据颜色、密度、多孔性和纹理等参数来区分不同的种类。我个人一般用美国国内产的硬木,如樱桃木、枫木、梣木、橡木、胡桃木和白杨木等。有的家具制作者好像更喜欢优雅或华丽的进口硬木,比如非洲红木、紫芯木、细孔绿心樟木、红木、柚木、桃花心和黑檀木等。

我之所以选择国产的硬木,是因为它们取材方便、价格合理、易于加工、而且有丰富的颜色、纹理和形状,能满足我的各种设计需求。当使用进口木材时,你必须考虑它的可持续性,如果是很难长的树,你还要计算取材的生态成本。

而且,吸入或者接触(直接的皮肤接触)某些进口硬木的木屑有可能引起你身体的不适,严重者可能导致你产生过敏反应,甚至带来生命危险。

7、原木的加工

当一个木工把一根原木放在锯木机上时,他有很多选择。如果需要实心板材,他可以把原木锯成平行于木材圆形表面的切面的弦切板(也叫平切板),也可以锯成垂直于木材表面的径切板,或者与木材表面呈30 度~60 度角的斜切板。

弦切板的标志是其端面纹理中的弧形纹和表面纹理中的火焰纹。径切板的特点是其端面纹理中有相互平行的垂直于表面的条纹以及表面纹理中有平行的直线纹。斜切与径切板类似,唯一的区别就是其端面纹理中的线条并不垂直于板材表面,而是斜的。

弦切板比径切板和斜切板更容易发生弯曲,因为它的两面要承受同时来自径向和切向两个方向的不平衡的力,然而,径切板和斜切板的加工成本要比弦切板高,且木料利用率低。鉴于这些原因,在木材场见的最多的还是弦切板。下图展示了两种不同的加工原木的方法,即弦切和径切。你也许会问,锯弦切板时从一边开始一直平行锯到底岂不是更好?但实际上每棵树的中央部分都是不能用的,因为有髓心和密集的节疤。所以,想把用来做家具的原木加工成弦切板的方法是,从四个边分别开始锯原木,以避开原木的中心,具体见图示。

锯原木时还要决定将木板锯到多厚。一般情况下,卖给木材场的木板厚度是1in(2.54cm)~ 2 in(5.08cm)。不过,考虑到木板在干燥后会有所收缩,要让木板最终达到所需要厚度,在从原木上把它们锯下来时要在厚度上多留一些量。

8、薄板

大量的木材需要要被切割成厚度均匀的1/8 in(0.32cm)~ 1/100 in(0.03cm)厚的薄板,一般商用薄板的标准厚度为1/36 in(0.07cm)~ 1/42(0.06cm),而且现在有越来越薄的趋势。

薄板在工业上的用途主要是制作合成板和其它板状产品。家具制作者用薄板来制作桌子和橱柜等家具的表面,或者通过层压技术制作弯曲的形状。薄板可以通过平切或旋转切得到(见下图)。旋转切得到的薄板多用于建筑施工,它们的表面会有很多不规则的木纹。家具制作者更钟爱平切的薄板,因为它们看起来像弦切实木板或者径切实木板(取决于其切割方式)。

平切薄板一般按照其被切下的顺序堆砌起来作为一个整体出售,因此家具制作者能利用这些薄板在纹理和颜色上的搭配进行一些设计。

9、合成板和人造板

世界上大多数木材都被作成了合成板和人造板。尽管合成板的概念早在数千年前就已经被提出,但直到第二次世界大战时期高质量的胶水产生并发展了,它才被付诸实施。合成板由多张薄板层叠而成,且相邻两块薄板的纹理方向彼此垂直(见下图)。这样一来,合成板中每一张薄板的长纹理都能起到防止毗邻木板横向收缩的作用,从而维持整块合成板形状的稳定性。合成板另外一个优点是由于它的纹理比较复杂,它不像实木那样容易开裂。所有练习都没用到合成板,但不得不承认,在大多数情况下,合成板是合理的甚至是理想的木工材料,尤其是在制作家具时。

做家具用的合成板可以通过厚度、质量以及内部的薄板种类加以区分。零售的用于橱柜的桦木合成板是由外层的桦木薄板黏附在较厚的白杨木基础上制成的,厚度从1/8 in (0.32cm)至3/4 in (1.91cm)不等,是一种结实可靠的板材。

还有一些合成板,它们的厚度不一,外层是较好的硬木薄板,中间的基层是桦木、白杨木或密度板。我一般买1/4 in (0.64cm)厚、表面是硬木的合成板来做抽屉的底板和橱柜的背板。薄一点儿的合成板(1/8 in,约0.32cm)和富有弹性的“可弯曲的合成板”可以用来做有曲度的形状。

人造板是用胶水把各种木头碎屑和颗粒粘起来定型之后得到的。人造板有很多名字,比如刨花板、密度板、碎料板、纤维板等,它们的用途与合成板差不多。人造板种类多样,区别在于用来合成的木屑的大小,以及它们被挤压的程度(密度)。我个人对这些人造板

没什么兴趣,因为它们又重又不结实。重是因为加了太多胶水,而不结实是因为它们没有连续的木纤维。但这并不影响它们极高的使用率,它们被广泛地用来做模型甚至是精美的贴面家具,因为它们便宜、稳定,光滑、密度高。

10、购买木材

在人口较密集的地区,买木材相对容易一些,你可能在附近就能找到一家卖硬木的零售商,或者一家也做零售买卖的木材场。现在比较方便的是通过网络订购,很多木材公司都已经开拓了他们的互联网上的市场。

如果附近就有供应商,当然还是去现场看货比较好,你可以精挑细选,从一堆木材中选出你中意的。大多数木材卖场是不允许挑选的,但是一旦发现一家可供挑选的,你就首战告捷了。

你们当地的建筑供应商一般都是按批出售木材的,如果是软木,则同一捆里的木材会被裁成一样的尺寸。比如把一棵杉树切成清一色的10 ft(304.8cm)长、端面面积2 in * 4 in(5.08cm * 10.16cm)的规格。硬木则不同,在同一批的硬木中,其厚度和分级是统一的,但在宽度和长度上还是不一样。在同一批里没有绝对一样的两块板材,即使在同一个等级里,木材的质量也会大相径庭。

11、分级

一般在木材加工场就会给木材分级。分级的标准有板材宽度、优质面的边材含量以及刨掉节疤之后的木料产率。根据美国传统的分级糸统,最高级的硬木是FAS级(一等品和二等品),其次是精选级和优质级,再次是普通一级和普通二级。最次的只能用来制作板条箱和托板。在贸易全球化的今天,你还可能遇到FEQ标准(FirstEuropean Quality,第一欧洲质量标准)的木材,这种木材比FAS级的更好一些。我个人总是尽可能买高级别的木材,通常是一等品或二等品。但是即便是一二等的木材,也不总是好的。我曾经从一大堆樱桃木中只挑选到了三块非常好的板子,剩下的不是有形变的,就是边材太多或是布满节疤的。

市场上出售的硬木都是粗锯的,或者只是对表面进行了简单刨光的。板材之所以被称为是粗锯的,是因为它们在被加工后留有粗糙的表面。常见的板材厚度有4/4(四分木,厚1 in,即2.54 cm)、5/4、6/4 和8/4(八分木,厚2 in,即5.08cm)。粗锯的硬木至少要达到它们的标称厚度,因此4/4 的粗锯板材至少是1 in(2.54cm)厚。而表面刨光的板材(就是用刨子把其表面抛光后得到的木材)在加工过程中最多可失去1/4 in (0.64cm)厚的木

料。所以,经过简单刨光后的4/4 板材,通常厚度为13/16 in(2.06cm)~ 7/8in(2.22cm)

因为即使是在木材场做过表面刨光处理的板材到家后也需要重新加工,以保证其达到真正的方正,所以我个人比较喜欢粗锯的木材,它留给我加工的余地比较多。有些木工会带着手工刨到木材场去挑那些粗锯木,为的是能更好的看到木材的纹理。总之,不管在什么情况下,在将木材买回家之前,一定要仔细的观察它。端面检查是必需的,表面检查也很有必要。一般通过小范围的表面检查就能了解木材的一些情况,比如是否烘干不当,是否有像蜂窝一样的小点和小裂纹等。要知道,这些小问题都会影响木材的适用性。

二、 接合

接合是一门将木材彼此连接的艺术。木材相互咬合、螺钉接合、胶水结合等都是木工接合方式,都可以单独或者混合使用。尽管螺钉和胶水可以帮助一个木工快速地做好一个书架,但精美的家具还应该有精确切割的相互咬合的木材部件。椅子腿与横档之间,或者抽屉的侧板和前板之间的接合,必须能承受日复一日的使用中的上千次压力,并且能够对应年复一年季节变化对木材的影响。

其实许多现代的接合技术早在数千年前就被古埃及人运用过,只不过貌似欧洲人在长时间内把它们给忘记了,直到中世纪的晚期。经过这么多个世纪,榫头、榫眼以及燕尾榫在木工接合中依然是人们比较喜爱的东西。木工接合技术真正的发展始于20世纪中期,是伴随着高质量胶水的产生而开始的。

一个接合如果是通过木材之间的物理咬合而实现的,那么我们说它具有机械强度。如果是用胶水把木材长纹理面粘在一起,这个接合就具有胶合强度。一个接合有时候只需具备物理强度和胶合强度中的一个就足够了,有时则需要两者兼具。

在处理木材接合的问题上,始终困扰木工的一个大问题就是木材的形变。另外一件需要注意的事情就是粘的时候要把胶水涂在长纹理面上,这样产生的胶合力比较强,而在端面处胶合会很不牢靠。

1、木材形变的应对措施

当把两块木材接合在一起且两者的纹理相互垂直时,一块木材的收缩会受到另一块木材长纹理方向上稳定性的制约,这样一来木材的形变就会引发问题。普通的砧板就是个很好的例子。(如下图所示),中间面板的纹理垂直于两边护条的纹理,它使用的是舌槽接合,一根护条的中央被销子钉上,另外一根护条的销子钉在两端,没有使用胶水。

现在,让我们想象在一个很干燥的环境下这块砧板会发生的变化。中间的面板会横向(垂直于而非沿着纹理方向)收缩。只有一个销子的那端没什么大问题:收缩只会向着中间的固定点进行,因而产生的唯一可见的变化就是砧板的外沿不再平齐。而另一端可就没这么简单了:护条的长度会保持不变,面板的榫舌被钉死不能动,结果面板会因为不能收缩,但又要释放来自榫舌两端的固定施加的拉力而在中间裂开。如果用胶水在同样的位置进行定点固定,结果仍是一样的。而如果在砧板的整个榫舌的榫槽里都涂上胶水,拉力扔然会像在上述情况中一样出现,而开裂现象会更严重。

用销子固定砧板两端的较为稳妥的方法是,在榫舌上打个狭长的孔,既要允许有一定的空间让销子做少许位移,又要保证护条能正好抵住榫肩部。

橱柜的门和桌面会面临另一种变形的问题:假定木材有杯形形变和横向形变时,怎样才能让它们依然保持平整和稳定?

传统的解决方式使用面板和衬木结构。几块板子边对边的放在一起,配上两三根垂直于它们放置的衬木来让它们保持平整(见下图)

如果面板之间没有上胶,它们只是被螺钉固定在衬木上,那么每个板子就能互不影响地收缩和膨胀了。衬木能合理的保护它们的平整,而互相重叠的木板边缘能防止它们之间产生肉眼可见的缝隙。

如果木板被胶合在一起,形成了一块整板,你就必须考虑让整块面板能横向收缩或者膨胀。通常的做法是:在衬木上切割出槽,这样就能让螺钉的柄在其中随着面板的形变而移动。其中一种具体的做法(见下图)

下图展示的是组装桌面的两种方式。每块木板的端面纹理方向会最终影响整块面板的形变:当每块板子的端面纹理方向一致时,面板很容易因受潮而变形,就像一块完整的木板一样。这样的话就需要安装一根衬木,将一棵卯钉钉在中间,以防止湿度降低时木板中心上翘而发生杯形形变。另外还需要两颗铆钉,在靠近末端的两个螺钉槽里各钉上一颗,以防止湿度增加导致边缘起翘。

我们可以使用另一处方式来有效的减少杯形形变。具体做法就是让年轮的弧形曲线方向(下弯曲线和上弯曲线)交替变换,这样它们产生的形变力会相互抵消,保证整个表面的平整。第三种方法(我经常使用的方法)是,如果可能的话,把每块面板外观好的一面朝上,而不用计较年轮的曲线方向。

想把实木板拼得又宽又平整,最好的方法是运用方框面板结构(见下图)。竖直的框条叫梃(大边),横着的框条叫冒头(抹头)。因为四周框架的纹理布置,相当于木材的长纹理绕了方框一周,这样唯一可能随着湿度变化而变化的是梃的宽度,但这个变化量一般很小。面板没有用胶水而是直接卡在槽内,这样它就能自由地收缩和膨胀,而不会发生杯形形变了。

在家具制作中有四种基本的接合方式(见下图)。第一种是木材长纹理间的接合,主要用于拼接桌面或将薄板子加厚;第二种是一块板子的端面和另一块板子的长纹理边之间的接合,用在门框和桌子的挡板上;第三种是两块木板的末端和末端接合形成一个直角,用在箱体结构(盒子、箱子、抽屉等)中;第四种是一块木板的末端和另一块木板的表面接合,做架子时用的就是这种。

采用第一种方式时,如果两块木板的接合处干净的话,是不需要机械接合的,只要用胶水就可以了。因为胶水在木块之间形成的黏着力比一块木头里木纤维之间的木质素提供的黏着力要强,所以胶粘的地方反而是整块木板中最牢固的部分。一些木工在做边缘接合时也会用到圆榫、方栓或者饼干榫等,但这一般是为了在胶合时更好的对齐板材。

第二种方式,就是典型的接合冒头和梃的方法。这种接合主要用到榫头、榫眼、饼干榫、圆榫、方榫、榫舌和榫槽等。在这类接合方式中榫头和榫眼是最佳的选择,因为它们的机械强度和胶合强度最高。在箱体结构中,效果最好的燕尾榫,其次是等缺榫,再次是方栓、榫舌和榫槽、圆榫、螺钉、钉子等。

对于架子,有两种接合方式很好。一种是滑入式燕尾榫,但是要想切割得很精确并进行大面积组装是比较困难的。另一种是我个最喜欢的,叫“艾伦.彼得斯接合”(见下图)。这个名字是我起的,用来表达对一位英图家具制作者的崇敬之情。当然,我是从他那儿学到的这种接合方式。其它不太常用的将搁板连接到框架上的方法分别是圆榫、饼干榫、榫舌和榫槽以及纳入槽接合。

2、榫眼和榫头接合

榫眼和榫头接合,又称榫卯接合。榫眼(卯)是在木头里挖出来的一个孔,通常是矩形的。榫头是一块舌状 的凸出木块,用来和榫眼相适配。榫眼和榫头的类型有很多,比如暗榫、通榫(明榫)、开口贯通榫、腋脚凸榫(小根迭台暗纳接)等。暗榫在组装之后就看不见接合处了,因为榫眼只存在于木板的一侧,是一个没有挖通的凹槽。而通榫在组装以后仍然能看到接合处,因为榫眼是完全切穿的。开口贯通榫本质上是一处敞开的榫眼和榫

头,它的榫眼的三个边是开放的,在组装后榫头的两个面会露在外面。

腋脚凸榫(见下图)具有更强的机械咬合度和更多的便于上胶的长纹理面,这样可以增加榫眼与榫头的接合强度。通常我们使用腋脚凸榫是为了一些很实用的目的,比如为了放置面板,在一扇门的梃上挖一个贯通的凹槽,这时就可以用腋脚凸榫来把这个凹槽填上。不然的话,凹槽会在门的边缘显示为一个小方洞。

一对比例适当的榫头和榫眼接合后,其机械强度相当可观的。如果榫头处在用胶水、销子和楔子进行固定,那么接合处将更牢固,很难被拉开、扭开或者掰开。除了机械强度,比例适当的榫眼和榫头还能提供很强大的胶合强度--榫颊的长纹理和榫眼侧面的

长纹理成90度角相接触。我们也许会认为,榫颊和榫眼侧面在形变上的不同,会逐渐消弱接合的力度。但实际上,除非榫头特别宽,一般不会有什么问题。在制作精良的榫眼榫头中,只有一小部分需要在接合面施胶固定来保证接合的整体性。大多数压力都可以通过接合部件本身的机械特性承受住。

榫头的比例规则是其长度至少是厚度的2~3倍,一般3倍为好。在框架结构中,榫头的厚度通常是这样决定的:榫眼本身要和它两边的榫肩一样厚,而榫眼的厚度直接决定了榫头的厚度。榫肩不易过薄,否则很容易在受力的情况下发生破损。

对榫头宽度的要求就相对比较松了,它只取决于所用的冒头的宽度。当然,如果一个榫头过宽(通常超过3 1/2in,即8.89cm),榫颊榫眼壁之间不同的形变程度就会显现出来,最终导致接合失败或者在接合处发生开裂。对榫头过宽问题的传统解决方法(同样适用于做得不是很好的榫头)是用一糸列更小的腋脚凸榫(见下图)代替,这样能让收缩产生的压力更均匀的分散掉。

更好的解决方法是,用销子通过椭圆形的槽将榫头固定在过宽的榫眼中,给其一定的空间可以侧向移动以缓解压力(见下图)。

3、圆榫接合

圆榫接合很可能是木工和制造商最常用的一种接合方式,但这并不意味着它的效果就好。圆榫接合有其无法避免的缺陷,这限制了它的效果。事实上,如果你见过掉了腿的桌子和椅子,你就会注意到它们是用圆榫接合的。圆榫接合之所以流行是因为它容易制作。在两块板子上钻出相匹配的孔,用胶水把圆榫粘在它们中间就大功告成了。但不幸的是,钻出的孔往往只提供了很少的适于施胶的长纹理面(见下图)。

这样就不能保证胶合得牢固。而且随着时间的流逝,木材在径向和切向上的收缩程度不同,会导致圆榫的圆形失真,从而使情况变的更糟。尽管圆榫有这些缺点,但在某些情况下,它还是不错的选择。具体可以用到圆榫的情况有:

接合模型。接合一些不需要使用很长时间的模型。

把椅子臂的几个部件接合为一个连续的整体,在接合处是端面纹理和端面纹理对接。

胶合宽桌面时,让木板对齐。

同榫眼和榫头一样,圆榫孔的深度至少要是其直径的2倍,3倍最好。各种直径的圆榫可以在木材场和五金店里买到,它们通常以长棒或者预先切好的销子形式出售。在商店里,预先切好的销子已经被打磨成直径更精确的尺寸,而且沿着它们的长度方向有螺旋槽或直槽。当圆榫钉进去时,这些沟槽能让胶水从里面流出来;否则,胶水产生的液压力会导致木材开裂。

4、燕尾榫接合

燕尾榫接合是实木箱体结构中的经典接合方式。它具有强大的机械强度和足够的合理施胶面(长纹理方向)。因燕尾只用于两块板子的末端结合,木材的形变在也不是问题了(两块木板的形变是保持一致的)。

有三种基本的燕尾榫:全透燕尾榫(明燕尾榫交接)、半透燕尾榫(半盖燕尾榫交接)、全隐燕尾榫(斜角燕尾榫交接)。选择其中的任何一个都会很不错。但我自已从末作过全隐的燕尾榫,其制作难度比较大,组装后看不到接合处。

5、等缺榫接合

等缺榫,又称指接榫、直角多榫、直方榫,与燕尾榫的应用范围相同。它是一种比较牢固的接合方式,有足够的合理施胶面。但等缺榫很少用在细木家具的制作上,也许这是由于它最适合机械生产,并且不像燕尾榫那样能传达手工制作的质感。

6、企口接合

企口接合(榫舌与榫槽接合)有许多用途,如用于地板接合、墙板接合,还有其他一些将板材边对边接合的情况。

在制作桌面时,榫舌和榫槽有时会被用于简单的边缘接合(尽管可以认为这是用牛刀杀鸡),因为它为接合处提供了足够的施胶面和牢固的机械咬合,并且能在组装中保证不会错的对齐木板。企口接合还被用在箱体结构中。但在实木接合中它不会形成非常好的接合角,因为在接合外是端纹理和长纹理相接,这样会使接合力变弱。但对于合成板箱体,企口接合是一种非常好的接合方式——在接合处的每个面上都有许多层的长纹理。

市场上出售的橱柜和门,其冒头和梃的连接通常是通过企口接合完成的。这比起榫头和榫眼的接合差很多,因为无论是机械强度还是胶合强度都相对较低。

7、方栓接合

方栓接合(嵌入式榫舌接合)类似于企口接合,不过方栓(自由榫舌)是一块单独的木块——安装在接合处两边的切割槽内。在大多数能用到企口接合的情况中,都可以用方栓接合。另外它被用来给斜接角增加额外的机械强度、施胶面积以及配合度。方栓的纹理方向是至关重要的,它必须让方栓在收缩和膨胀时与槽的纹理保持一致。在用于边对边的接合的方栓中,纹理应沿着方栓的长度方向;而在用于斜接角接合的方栓中,纹理应沿着方栓的宽度方向。

8、饼干榫接合

饼干榫(木片榫、柠檬片)接合是最近发展起来的技术,其作用类似于嵌入式榫片接合,是结合了方栓和销子接合的某些特点而衍生出来的方法。在接合边对边胶合的板子和斜接角、组装框架的时候,饼干榫可以替代方栓、圆榫、榫头等起到良好的接合牢固效果。

制作饼干榫接合的机器有一个小的圆锯片,它能够在两块木板上切割出适配的榫槽。能插入这些榫槽中的饼干榫是一种柠檬片状的压缩薄木块。上胶接合之后,饼干榫吸收了胶水里的水分后会胀大,进而能与榫槽紧密接合。

在某些应用中,比如给柜子的门做方框面板接合时,饼干榫接合是可用的,并比榫眼和榫头接合来的经济。但是在耐用性上我对它抱持怀疑态度,比如对桌子的挡板,特别是椅子的横档来说,饼干榫还是不太靠谱——它太薄(只有4mm 厚)而不能长期承受压力。

9、滑入式燕尾榫接合

滑入式燕尾榫接合(燕尾纳入接合)可以用来将衬木装在面板上,将抽屉的侧板装入箱体的内侧面上使抽屉悬空,或者将搁板接合在橱柜的内壁上,等等。从物理强度上来说,它非常牢固;但胶合强度则不一定,它取决两块板子的纹理方向。如果燕尾头的纹理和它要插入的槽的纹理成十字交叉,应该只在一个点上施胶黏合,以允许木材在一定程度上收缩和膨胀。

制作一个成功的滑入式燕尾榫需要精确的切割。仅仅是千分之一英寸的误差,就会导致做出的燕尾榫要么不能滑入槽内,要么接合处过松。木板越宽,制作滑入式燕尾榫的难度就越大,因为板材轻微的杯形形变就会给切割和组装造成很大困难。

(机械、手工制作工艺及涂装工艺细节流程待续更新)

根据木工基础全套编辑

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