了得網工業技術_彼得·科恩木工基礎+圖解創意木工制作（共2冊）

木材是特別的，當然，你也可以說它是奇怪的。
　　它是一種來自樹木的天然材料。風、陽光、樹蔭、土壤、地理位置、雨水以及和周圍其他植物的競爭，這些因素中的任何一個或幾個的不同都會造成產生的木材在顏色、密度、紋理以及加工特性上的獨特性。當我們將木材制作成家具時，每塊木板都會對我們的工具有不同的反應，表現出它的“個性”。精湛的木工技藝就從了解木材的生物特性和樹木生長的神奇過程開始。
　　物理特性　　木材是由樹中各種沿著主干、分支以及樹枝方向生長的細胞組成的。而這些細胞基本上都是由纖維素（就像家裡清潔海綿的那種材質）構成的，它們通過一種叫木質素的物質粘在一起。
　　你可以想像一塊木頭就跟用膠水（木質素）粘在一起的一束秸稈（細胞）一樣。這些粘在一起的秸稈很難被攔腰折斷，但將它們彼此分開（順著從上到下的方向）會相對容易些。這就是為什麼把木材沿著豎向紋理劈開比橫向截斷要容易。
　　從一棵樹的橫截面能看到其不同的生長類型（見圖1.1）。*外面的是樹皮，其中*靠外的樹皮可以保護樹木免遭昆蟲、動物、自然環境的破壞和磨損；而靠裡層的樹皮則負責將由樹葉通過光合作用產生的營養物質運輸到一層名為形成層的很薄的活細胞中。
　　所有樹木的生長都發生在形成層。形成層的細胞朝外生長形成樹皮，朝裡生長就變成了新的木材。每年形成層都會朝裡長出一個新的邊材外圈，它的主要作用是將水分從樹根運送到樹的頂部。隨著細胞生長，邊材的*裡層會漸漸失去運輸水分的能力，它們就慢慢變硬成為心材，也就是樹干的中部顏色較深的部分。而處在樹干*中心的一個小區域的，叫作髓心。
　　在大多數氣候條件下，樹木在春天的生長速度要比夏天快。在同一個年輪內，這一現像具體體現在密度和顏色的變化上。每個年輪靠裡面的部分叫作春材，在春天樹木生長旺盛時形成，它們的細胞比夏天生長出來的夏材要大而且顏色也不一樣。
　　水和木材　　由於木材的細胞壁由類海綿物質（纖維素）組成，它們能夠迅速吸收水汽。即使是一塊“干”的木材，比如餐桌的表面，也會根據屋內的濕度（會隨著天氣和季節變化）吸收或是釋放水分。因為細胞壁會根據周圍的濕度去收縮或者膨脹，但這種變化隻會體現在木材的厚度上，在長度上沒什麼影響。這就是為什麼隨著濕度的增加，桌面會變厚而不會變長。
　　木材在尺寸上的變動致使千百年以來的木匠師們面臨一個必須解決的問題：如何以特殊的技術把木材**地接合在一起？這些技術統稱為“接合”技術，在下一個章節會有介紹。
　　干木材當那些木材還是活著的樹木的時候，它們含有兩種類型的水：自由水和結合水。自由水就是能夠通過中空細胞自由流動的水，而結合水是細胞壁吸收的水分。一棵樹，其自由水和結合水的總重量能超過木材本身的重量。一般被烘干的用來做家具的木材裡面沒有自由水，結合水的含量也隻有6％~8％。
　　想通過將木材放在外面自然晾干去去除所有的自由水和大部分的結合水，不是一件簡單的事，因為木材在晾干的同時會收縮。這種自然的收縮會使木材開裂或者產生裂紋。
　　試想，一段新鮮的原木放在地上，水分從樹皮和端面不斷蒸發。當外圈的木材變得干燥時，它自然會收縮變小，但是裡面的木材還沒有怎麼失水，它們依然保持原有的尺寸。結果，外圈的纖維收縮，繃得越來越緊*終破裂，於是導致木材產生從外向裡的徑向裂紋。同理，端面的水分蒸發引起其收縮，但它內部潮濕的部分不會收縮，並會給靠外的部分一個保持原狀的推力。這樣下去會怎樣？結果就是，圓木的端面裂開以釋放這個推力。
　　一段新鮮的圓木如果任其自然干燥，產出無裂痕木板的概率會因為裂縫而降低。解決的方法是將剛伐下來的圓木鋸成厚木板，然後用油漆或者蠟封住表面。厚木板堆放時應該用小木塊間隔開，這些墊塊能使木板之間的空氣自由流通；同時，應避免陽光直射和**干燥的環境。這個過程叫作風干。一般情況下，每英寸（2.54?cm）厚的板子需要風干一年。
　　木材公司當然耗不起那麼長的時間讓木材在倉庫裡慢慢地自然風干，所以他們使用干燥窯快速去除水分。將每層板材以墊塊間隔開，堆放在干燥窯內。窯內流動著溫暖濕潤的空氣，然後空氣的濕度會逐漸降低，每次變化時，空氣的濕度都必須維持在比木材的濕度稍微低一點兒的程度。這種逐步降低濕度的控制方法叫作窯干。如果操作正確的話，這樣是不會使木材開裂和產生裂縫的。
　　長紋理和端面紋理　　為了能理解長紋理和端面紋理的含義，我們再一次運用那個把木塊比成一束用膠粘起來的秸稈的例子。木塊的四周，相當於我們能看到的外圍秸稈，呈現的是“長紋理”或者“邊紋理”。木塊的上下兩頭，相當於我們看到的秸稈的橫截面，呈現的是“端面紋理”。
　　理解長紋理和端面紋理的不同在我們膠合木材的時候**重要。長紋理膠合（就像把兩捆秸稈捆在一起那樣）是**牢固的，因為這種膠合可以看作用人造膠水把秸稈粘在一起。要知道，現代的膠水可比木質素粘得牢。而端面紋理膠合就顯得不那麼可靠了，那些多孔的易吸水的細胞會將膠合處的膠水吸收，這樣就自然沒有什麼黏著性可言了。
　　徑向變形和切向變形　　當木材沿著橫向紋理收縮或者膨脹時，它在每個方向上改變的程度是不一樣的。在硬木（如櫻桃木、楓木等）中，一般垂直於年輪的變形（徑向變形）程度大概是平行於年輪的變形（切向變形）程度的一半。認識到這一點很重要。一個圓榫會隨著內部水分的改變而變成橢圓形，一個鋸平的板子有可能變成杯形。
　　杯形變形、弓形變形和扭曲　　木材有三種形式的變形：杯形變形、弓形變形和扭曲。杯形變形是指在寬度方向的曲線變形，而弓形變形是沿著長度方向的曲線變形，至於扭曲則是沿著長度方向的一種螺旋狀的變形。
　　除了濕度的變化，木材的“記憶能力”和內應力也是木材變形的重要原因。木材具有“記憶能力”，一塊經過烘蒸變彎的木板，即使它已經干透了，當周圍濕度增加的時候，它內部被壓彎的纖維仍然會努力恢復它們原來的狀態。這就像一塊十分干的、皺巴巴的清潔海綿被丟進洗碗水裡，它依然會恢復成原來那樣平整、方正的形狀。當彎曲的纖維重新吸水膨脹時，它們將促使木材變回原來的筆直模樣。好的曲木家具應該通過各種工藝來鎖定它的每一個彎曲部分，以抵抗木材本身的“記憶能力”。
　　內應力是由樹木具體的生長情況或木材被干燥的方式產生的。當你在臺鋸上沿著板材的長度方向鋸切木板時，鋸出來的兩邊有時彼此並不平行：它們要麼往一起擠，夾住鋸片，要麼向兩邊分開。導致這種情況的原因可能是，當從板子上裁去一塊兒木料之後，木材內部的生長應力變得不均衡，它需要通過變形來達到一種受力平衡。當然烘干不當或者木材內部濕度不均勻也會造成這種現像。
　　之所以會發生扭曲，是因為許多樹在生長時本身就有一點螺旋式生長的傾向。被加工成平板的木材，由於裁切或者內部濕度的波動，其內部的平衡會發生變化，這時它就傾向於在一定程度上恢復扭曲的狀態。
　　從一塊板材的表面切掉一些木料，會引起它產生杯形變形、弓形變形或者扭曲，因為原有的應力平衡被打破了。大多數時候，隻有當你去掉超過1/8?in（0.32?cm）厚的木料時，這些變化纔能被發覺。曾經有一個讓我很受打擊的經歷：我用手工刨刨一個英國棕橡木的桌面，我一點一點地刨，可到*後纔發現不對勁兒，*後我不得不無奈地看著它成為一個差強人意的作品。做木工就是這樣的。
　　如果板子的外側受潮了，這一面就會膨脹，使板子背向受潮面形成一個杯狀彎曲。這種變形（臨時的）可以在把板子內側也弄濕或者將板子外側烘干之後消失。
　　當一塊硬木板材經過烘干並平整定形後，一般不會發生弓形變形或扭曲。但是，發生杯形變形的危險還是有的。
　　木材的類型　　木材有許多種類，但總的分為兩大類——硬木和軟木。通常來說，硬木是落葉類的樹木（落葉喬木）產的，軟木則大多來自松柏科樹木（外觀呈錐形，四季常綠的裸子植物）。
　　家具制作者通常*加青睞硬木。它們結實，變形量少，紋理形狀多種多樣，顏色豐富，光潔度好，切起來*干淨，殘留在臺鋸和電刨刀片上的木屑也*少。
　　而軟木，如杉木、松木、雲杉和紅杉等，在建築施工中用到的比較多，比如做框架、修繕用料、家裝材料等。一般來講，硬木的硬度要比軟木高，但也有例外，比如有一種南方松木（軟木），其密度和硬度就比屬於硬木類的椴木要高。
　　硬木在世界各地均有分布。人們根據它的顏色、密度、多孔性和紋理等參數來區分不同的種類。我個人一般都用國產硬木，如櫻桃木、楓木、梣樹、橡木、胡桃木和白楊木等。有的家具制作者好像*喜歡優雅或華麗的進口硬木，比如非洲紅木、紫芯木、細孔綠心樟木、紅木、柚木、桃花心木和黑檀木等。
　　我之所以選擇國產的硬木，是因為它們取材方便、價格合理、易於加工，而且有豐富的顏色、紋理和形狀能滿足我的各種設計需求。當使用進口木材時，你必須考慮它們的可持續性，如果是很難長的樹，你就要計算取材的生態成本。
　　而且，吸入或者接觸（直接的皮膚接觸）某些進口硬木的木屑有可能引起你身體的不適，嚴重者甚至可能產生危險，導致你產生過敏反應。
　　原木的加工　　當一個木工把一塊原木放在鋸木機上時，他可以有很多選擇。如果需要實心板材，他可以把原木鋸成平行於表面的弦切板（也叫平切板），也可以鋸成垂直於木材表面的徑切板，或者與木材表面呈30°~60°角的斜切板。
　　弦切板的標識是其端面紋理中的弧形紋和表面紋理中的火焰紋。徑切板的特點是其端面紋理上有相互平行的垂直於表面的條紋以及表面紋理中的平行直線紋。斜切板與徑切板類似，**的區別就是其端面紋理上的線條不是那麼垂直於板材表面，而是斜的。
　　徑切板和斜切板比起弦切板*不容易彎曲，因為弦切板的兩側要承受同時來自徑向和切向兩個方向的不平衡的力。然而，徑切板和斜切板的加工成本要比弦切板高，且木料利用率低。鋻於這些原因，在木場見得*多的還是弦切板。
　　下圖顯示了兩種不同的加工圓木的方法，即弦切板和垂直於木材表面的徑切板。你也許會說，鋸弦切板時從一邊開始一直平行鋸到底豈不是*好？但實際上每棵樹的中央部分都是不能用的，因為有髓心和密集的節疤。所以，想把用來做家具的圓木加工成弦切板的方法是，從四個邊分別開始鋸圓木，以此來避開圓木的中心，具體見圖示。
　　薄板　　大量的木材需要被切割成厚度均勻的1/8 ?in (0.32?cm)~1/100?in(0.03?cm)的薄板，一般商用薄板的標準厚度為1/36?in(0.07?cm)~1/48?in（0.06?cm），而且現在有越來越薄的趨勢。
　　薄板在工業上的用途主要是制造合成板和其他板狀產品。家具制作者用薄板來制作桌子和櫥櫃等家具的表面，或者用彎曲板材做疊層來制作曲木家具。
　　薄板可以通過平切或旋轉切割得到（見圖1.6）。旋轉切割得到的薄板多用於建築施工，它們的表面會有很多不規則的木紋。家具制作者*鐘愛平切的薄板，因為它們看起來像弦切實木板或者徑切實木板（取決於切割方式的不同）。平切薄板一般按照其被切下的順序重新堆砌起來作為一個整體一並出售，因為家具制造者能利用這些薄板在紋理和顏色上的搭配性進行一些家具設計。
　　合成板和人造板　　世界上大多數木材都被用來做成了合成板和刨花板。盡管合成板的概念早在數千年前就被提出，但隨著第二次世界大戰時期高質量膠水的產生和發展，它纔被付諸實施。合成板由多張薄板層疊而成，且相鄰兩塊薄板的紋理方向彼此垂直（見圖1.7）。這樣一來，合成板中每一張薄板的長紋理都能起到防止毗鄰木板橫向收縮的作用，*終維持整個合成板形狀的穩定性。合成板的另外一個優點是由於它的紋理比較復雜，它不像實木一樣容易開裂。
　　盡管本書中的所有練習都沒有用到合成板，但不得不承認，在大多數情況下，合成板是合理甚至是理想的木工材料，尤其在制作家具時。
　　做家具用的合成板可以通過厚度、質量以及它們內部的薄板種類來加以區分。用以出售做櫥櫃建材的樺木合成板是由外面的樺木薄板粘附在較厚的白楊木基座上制成的，其厚度從1/8?in (0.32?cm) 到3/4?in (1.91?cm)不等,是一種結實可靠的建材。
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