焊接时间和氯化铜处理对木榫焊接性能的影响机制

作     者：朱旭东 薛莹莹 张苏俊 沈杰 高颖 ZHU Xu-dong;XUE Ying-ying;ZHANG Su-jun;SHEN Jie;GAO Ying

作者机构：扬州工业职业技术学院江苏扬州225100 北京林业大学北京100083 

出 版 物：《西北林学院学报》 (Journal of Northwest Forestry University)

年 卷 期：2019年第34卷第5期

页      面：231-239页

学科分类：082902[工学-木材科学与技术] 08[工学] 0829[工学-林业工程] 

基　　金：国家自然科学基金(31901252) 江苏省基础研究计划(自然科学基金)青年基金:木梁/柱无胶旋转摩擦焊接受力机理及设计理论研究(BK20180276) 江苏省高等学校自然科学研究面上项目:旋转焊接竹/木屋架受力机理及其设计理论研究(18KJB220012) 

主　　题：焊接时间 氯化铜处理 旋转焊接 抗拉拔力 焊接机制 木榫焊接 

摘      要：选取国产落叶松作为木榫旋转焊接基材,采用氯化铜浸渍桦木木榫,分析焊接时间和氯化铜处理对焊接性能的影响机制。结果表明:1)未处理试验组焊接时间3s的试件抗拉拔力平均值分别高于5s和7s试件28.33%、87.12%;氯化铜浸渍处理试验组焊接时间3s的试件抗拉拔力平均值分别高于5s和7s试件61.06%、130.49%;同样的焊接时间条件下,氯化铜浸渍处理试验组焊接时间3s比未处理试验组高68.28%,焊接时间5s高34.08%,焊接时间7s高36.62%。2)未处理试验组不同焊接时间界面最高温度和深度之间均符合线性关系,氯化铜浸渍处理试验组焊接界面最高温度低于未处理焊接界面。3)采用FTIR对未处理木榫与界面、氯化铜浸渍处理木榫与界面的对比分析,发现桦木圆棒榫在经过氯化铜浸渍处理后可能发生了半纤维素和纤维素的酸水解,半纤维素、无定型物质等在焊接过程中均发生了热解,同时有大量物质氧化形成C-O和C=O,随着焊接时间的延长,木材组分的热解程度增加。木榫旋转焊接的机理是焊接过程中半纤维素和无定型物质热解熔融并包覆纤维形成焊接界面层。氯化铜浸渍处理的增强机制为氯化铜浸渍处理可能引起半纤维素和纤维素的酸水解,促进焊接过程中木材组分的解聚、热解形成熔融物质。