毛竹销(钉)的高速旋转摩擦焊接性能研究

李素瑕，张海洋，程良松,鞠泽辉，卢晓宁*

(1.南京林业大学 材料科学与工程学院，江苏 南京 210037；2.中南林业科技大学 家具与艺术设计学院，湖南 长沙 410004)

木材摩擦焊接是一种高效、环保的无胶胶合技术，它分为线性振动摩擦焊接和木榫旋转摩擦焊接2大类。其中木榫旋转摩擦焊接因其机械强度高、操作简便、加工成本低等优点具有较强的推广优势，在我国已受到了越来越多人的关注。其原理是：高速旋转的木榫在外力作用下快速插入到已经预钻好孔的木质基材内(基材孔径小于榫径)，由于摩擦生热导致木材中以木质素和半纤维素为主的的聚合物发生软化、熔融和流动，当到达预定的深度立即停止摩擦运动，此后熔融的聚合物迅速冷却、固化，并与纤维素形成胶质缠结网络，从而在木榫与孔壁之间形成良好的焊接胶合界面，通常只需要3～5 s即可完成[1-7]。它不需要借助任何石化胶粘剂，真正意义上实现了木材与木材的无胶胶合。A.Pizzi等通过研究证明了木榫旋转摩擦焊接技术可以通过合理的焊接工艺获得与PVAc(聚醋酸乙烯酯乳液)胶合相当甚至更高的接合强度，指出该技术可以广泛应用于家具装配、室内装修、建筑结构、木质工艺品的制作等领域[1-8]。

中国是“世界竹业大国”，竹林面积是世界竹林总面积的1/3，其中毛竹林面积占中国竹林总面积的74%[9]。竹材也是一种天然可再生的高分子材料，竹材的化学成分与木材类似，主要由纤维素、半纤维素和木质素等组成，毛竹中大约含有22%～28%的木质素、20%～26%的半纤维素、40%～60%的纤维素[9-10]。……