1. 研究目的与意义
焊接技术是一项在塑料工业和汽车工业上得到广泛应用的技术。然而利用同样的技术，在不添加任何热塑性物质和胶粘剂的情况下，来胶合木材却只有十几年的发展时间。现阶段用来焊接木材的设备还是由焊接高分子材料和金属材料的焊接设备改造过来的。已有的实验结果显示线性振动焊接能够得到较好的无胶胶合性能，有些木材例如山毛榉的线性焊接胶合性能能够超过结构胶合的要求。对于影响传统的热塑性高分子材料焊接性能的工艺参数同样对木材的焊接也有影响，例如焊接压力、时间、振幅、频率、冷却时间和压力等。对于不同木材所得到的最优的焊接工艺参数也是不同的。希望将这种环保型、高效率和低成本的无胶胶合技术应用到木材的工业化胶合利用中.来探索出适合于国内木材的焊接工艺参数，并将这种环境友好型的木材胶合技术运用于实际生产中来生产出环保的木构件
2. 国内外研究现状分析
木材的线性往返式摩擦焊接技术如图 1-6 中所示，在需要焊接连接的木材之间施加一定的压力，然后在两快木材之间施加一个往复式的线性的相对运动，于木材接触表面的相对运动和外加压力的作用，在焊接表面就会产生摩擦力，摩擦力的做功使得动能转变成热能，在焊接表面之间就会产生很高的温度，温度会使木材的胞间层物质融化，而相对运动会使得纤维脱离和胞间层物质的流动，而后再停止相对运动，在保持一定压力的作用下，使得焊接表面的焊接物质冷却和凝固，这样就使得木材形成焊接强度，满足我们的连接要求。木材的线性往返式摩擦焊接技术的研究主要集中于不同木材焊接工艺的优化，各种焊接参数对于焊接工艺的影响以及焊接过程中发生的化学物理变化。
gfeller 等最先研究了阔叶材欧洲水青冈和针叶材挪威云杉的焊接性能，实验结果表明阔叶材水青冈的焊接性能要远远大于针叶材挪威云杉的焊接性能。在焊接频率为 100hz，焊接时间3s，焊接压力为 1.3mpa，保压冷却压力为 2mpa，保压冷却时间为 5s 时，欧洲水青冈的焊接强度的平均值为 10.45mpa，这也就达到了 en 205-d1 对于结构材胶合性能 10mpa 的要求，而挪威云杉的焊接强度只有 2-3mpa 左右，这说明阔叶材更为适合焊接技术。omrani 等则利用欧洲水青冈、欧洲栎木和榆木研究了在顺纤维焊接的情况下，不同的焊接表面的纹理对于最终焊接性能的影响。研究结果表明不同纹理表面的焊接强度的相差很小，虽然有一定的差异，例如弦切面之间的焊接强度要大于径切面之间的焊接强度，然而可以通过改变焊接参数，使得它们的焊接性能相差无几。换句话说就是相同木材不同表面之间的最佳的焊接性能是没有显著差异的，只是不同焊接面在达到最佳焊接时的工艺参数有一些差异，而且这种差异不是很大[12]。omrani 等还研究了木材表面的顺纤维的沟槽形状对于焊接性能的影响，为的是观察增加焊接表面的面积和便于焊接面的水分的蒸发能否在一定程度上提高焊接性能。实验结果显示焊接表面带有沟槽并不能增大焊接强度[13]。
boonstra 等则研究了碳化处理过的欧洲水青冈、桦木和杨木的焊接性能，焊接的抗拉强度结果显示木材经过碳化处理后其焊接性能有所下降，利用扫描电镜观察发现焊接强度的下降主要是由于木材在碳化的作用下其组成成分变脆，使得难以形成较好的焊接界面[14]。martins 等研究了巴西桉木的焊接性能，其最优的焊接工艺参数下的焊接强度的平均值能达到 12.72mpa，而且与其它木材有显著区别是其在抗拉剪切强度测试下发现了有相当大的木破率[15]。mansouri 等则研究了澳大利亚三种高密度的桉树木材的端部的焊接性能。端部焊接只有在密度较大的木材焊接上才能实现，这主要是由于木材端部的摩擦过程中，摩擦力与木材纤维垂直，当木材密度较小的时候，木材的横向的抗拉强度也较小，产生的摩擦力会使得木材发生劈裂，从而使得焊接不能顺利进行，焊接强度也就很小或者根本不能连接在一起。而这里的研究表明密度在 800-900kg/m3的木材，可以形成一定的端部焊接强度，而且端部焊接强度的形成主要是由于在焊接过程中胞间层物质到焊接层的表面，在焊接层表面形成了刷子形状的木材纤维。
delmotte 等则利用碳十三核磁共振和傅立叶红外光谱研究了木材各主要成分在木材焊接过程中的变化情况。结果显示木材焊接 5-6 秒以后，其焊接表面的化学成分基本没有变化。焊接过程中的化学变化主要表现为半纤维素的一定的降解，生产了一些呋喃甲醛，该物质的产生有利于焊接表面化学交联的生成。纤维素的降解什么微小和有限。木质素表现为在焊接面上含量的增加，一部分的木质素中的甲氧基转变成了羟基。木质素之间的交联的形成主要体现在 ar-ar 与 ar-ch2-ar 的形成，同时也有一部分 c-o-c 的交联的形成。
3. 研究的基本内容与计划
（1）木材线性接长和横向拼宽的焊接工艺参数优化
（2）焊接强度和木构件的性能测试
（3）木构件的设计
4. 研究创新点
课题以杉木为基材，研究杉木板材线性接长和横向拼宽的焊接工艺参数，了解杉木焊接胶合机理，最后通过拉伸强度和抗弯强度测试焊接强度和效果，确定最佳杉木摩擦焊接接长方式和拼宽方法，为实木的接长和拼宽提供另一种方法和思路。
