Материаловедение для столяров и плотников
Основы древесиноведения
3. Механические свойства древесины
§ 10. Твердость, деформативность и ударная вязкость древесины
Твердость. Твердостью называется способность древесины сопротивляться проникновению в нее твердых тел.
Твердость торцовой поверхности выше тангентальной и радиальной на 30% у лиственных пород и на 40% — у хвойных. На величину твердости оказывает влияние влажность древесины. При изменении влажности древесины на 1% торцовая твердость изменяется на 3%, а тангентальная и радиальная — на 2%.
По степени твердости все древесные породы при 12%-ной влажности можно разделить на три группы:
- мягкие (торцовая твердость 385 кгс/см2 и менее) — сосна, ель, кедр, пихта, тополь, липа, осина, ольха;
- твердые (торцовая твердость от 386 до 825 кгс/см2) — лиственница сибирская, береза, бук, вяз, ильм, карагач, клен, яблоня, ясень;
- очень твердые (торцовая твердость более 825 кгс/см2)— акация белая, береза железная, граб, кизил, самшит.
Ударный способ определения твердости заключается в том, что на древесину с высоты 0,5 м падает стальной шарик; ударяясь о поверхность древесины, он оставляет отпечаток. Величину твердости в кгс • м/см2 получают путем деления работы (кгс • м), затраченной на удар, на площадь отпечатка (см2).
Твердость древесины имеет существенное значение при обработке ее режущими инструментами: фрезеровании, пилении, лущении, а также в тех случаях, когда она подвергается истиранию при устройстве полов, лестниц, перил.
Деформативность. Деформативностъю называют способность древесины изменять свои размеры и форму при воздействии усилий. Показателями деформативности служат модули упругости, коэффициенты поперечной деформации, модули сдвига древесины. В условиях непродолжительного воздействия нагрузок древесина ведет себя как упругое тело. Способность древесины деформироваться характеризует ее жесткость.
При определении модуля упругости необходимо измерять напряжение и деформацию (удлинение и укорочение).
Величины модулей упругости при сжатии, растяжении вдоль волокон, а также при изгибе с нагружением в двух точках практически не различаются. Для древесины разных пород модуль упругости колеблется в пределах — 100—150 тыс. кгс/см2. Модуль упругости при растяжении и сжатии поперек волокон значительно меньше модулей при сжатии и растяжении вдоль волокон: для лиственных пород в 20 раз, а для хвойных — в 25 раз.
Ударная вязкость. Ударная вязкость, характеризующая способность древесины поглощать работу при ударе без разрушения, определяется при испытаниях на изгиб. Чем больше величина работы, потребной для излома образца древесины, тем выше его вязкость. Если древесина хрупкая, то для разрушения образца необходимо затратить меньшую величину работы.
Древесина лиственных пород в среднем имеет ударную вязкость в 2 раза (мягкие в 1,5 раза, твердые в 2,5 раза) большую, чем у хвойных пород.
