Контроль качества

Плотность древесины — это отношение массы древесины к ее объему. Выражается плотность в кг/м3 или г/см3.

В лабораторных условиях плотность древесины определяют на образцах прямоугольного сечения размером 20X20 мм и высотой (по длине волокон) 30 мм. Массу образца определяют взвешиванием на рычажных весах с погрешностью не более 0,001 г, линейные размеры — штангенциркулем или микрометром с погрешностью не более 0,1 мм. Объем вычисляют как произведение результатов трех измерений и выражают в долях кубического метра (м3).

С увеличением влажности плотность древесины увеличивается. Например, плотность древесины бука при влажности 12% составляет 670 кг/м3, а при влажности 25% — 710 кг/м3. В пределах годичного слоя плотность древесины различна: плотность поздней древесины в 2—3 раза больше, чем ранней. Поэтому чем лучше развита поздняя древесина, тем выше ее плотность.

Плотность колеблется в очень широких пределах. По плотности при влажности 12% древесину можно разделить на три группы: породы с малой плотностью (510 кг/м3 и менее); со средней плотностью (550—740 кг/м3) и с высокой плотностью (750 кг/м3 и выше).

Плотность древесины имеет большое практическое значение. Древесину с высокой плотностью (самшит, граб, бук, клен, груша) особенно ценят на производстве за ее прочность и хорошую обрабатываемость.

Прочность — это способность древесины сопротивляться разрушению (разделению на части) под действием механических усилий. Прочность древесины зависит от направления и скорости действия нагрузки, породы древесины, ее плотности, влажности и наличия пороков: пороки, особенно сучки и трещины, сильно снижают прочность древесины; с увеличением плотности древесины увеличивается и ее прочность; влажность уменьшает прочность древесины. Прочность зависит от характера и направления действия нагрузок. Например, прочность древесины вдоль волокон под действием растягивающих нагрузок около 130 МПа, а под действием сжимающих нагрузок — около 50 МПа; прочность под действием изгибающих сил — около 100 МПа, прочность при скалывании — около 0,5 МПа.

Показатели механических свойств древесины определяют обычно при следующих видах испытаний: растяжении, сжатии, изгибе и сдвиге. Поскольку древесина - анизотропный материал, т.е. материал с различными свойствами в разных направлениях, указывают направление действия нагрузок: вдоль или поперек волокон (в радиальном или тангенциальном направлении).

Прочность при сжатии определяется на образцах призматической формы. Схема испытания на прочность при сжатии вдоль волокон и размер образца показаны на рисунке:

Образец постепенно нагружают до разрушения. Затем по силоизмерителю испытательной машины отсчитывают максимальную нагрузку Р_мах, Н. Предел прочности б, МПа, вычисляют по формуле: б_w = P_max / (a * b), где (a * b) - площадь сечения образца, мм².

Прочность при сжатии поперёк волокон определяется по схеме на рисунке. Здесь указана равнодействующая сил, которые либо равномерно распределены по всей поверхности образца, либо по всей ширине, но на части длины его (местное сжатие). И в том, и в другом случаях определяют условный предел прочности. В качестве этого показателя используют предел пропорциональности, т.е. величину напряжений, до которых наблюдают линейную зависимость между напряжениями и деформациями. В среднем для всех пород он составляет 1/10 предела прочности при сжатии вдоль волокон.

Для испытания древесины на статический изгиб применяют образцы в форме бруска размерами 20 * 20 * 300 мм:

Предел прочности при статическом изгибе, МПа, вычисляют по формуле: б_w = (3/2) * ((P_max*l) / (b * h²)), где P_max - максимальная нагрузка, Н; l - пролет, т.е. расстояние между центрами опор, равный 240 мм; b и h - ширина (в радиальном) и высота (в тангенциальном) направлениях, мм.

В среднем предел прочности при статическом изгибе составляет 100 МПа.

При испытаниях прочности на сдвиг к образцу прикладывают две равные и противоположно направленные силы, вызывающие разрушение в параллельной им плоскости, происходит сдвиг. Различают три вида испытаний на сдвиг: скалывание вдоль волокон, скалывание поперёк волокон и перерезание древесины поперёк волокон. Схемы действия сил при этих испытаниях показаны на рисунке:

Для испытания на скалывание вдоль волокон применяют образец, форма и размеры которого показаны на рисунке:

Предел прочности при скалывании вдоль волокон определяют по формуле: T_w = P_max / (b * l), где (b * l) - площадка скалывания, мм².

Величина предела прочности - касательных максимальных напряжений при скалывании вдоль волокон в среднем для всех пород составляет примерно 1/5 от предела прочности при сжатии вдоль волокон. Предел прочности при скалывании поперёк волокон в 2 раза меньше, а предел прочности при перерезании поперёк волокон в 4 раза больше, чем предел прочности при скалывании вдоль волокон.

Влажность.

Под влажностью древесины понимают выраженное в процентах отношение массы воды к массе сухой древесины.

Существуют прямые и косвенные методы измерения влажности древесины. Прямым и самым точным является ушильно-весовой метод, который является эталоном для проверки всех остальных.

Прямой метод измеряется масса пробы влажного материала, затем измеренная проба высушивается в сушилке при температуре 100—105 °С, затем происходит повторное взвешивание, но уже сухого материала. Разница между массой влажного и сухого материала как раз и определяет количество воды, содержащееся в образце.

К косвенным методам измерения влажности древесины относятся измерение прибором который называется влагомер.

Электронный влагомер древесины, который предназначен для измерения абсолютной влажности пиломатериалов, заготовок деталей и изделий из химически необработанной древесины сосны, ели, бука, дуба, березы.

Прибор предназначен для использования как в закрытых помещениях, так и на открытом воздухе при температуре от +10°С до 35°С и относительной влажности 65±15%.

Древесину по влажности делят на следующие категории:

сырая — 23 % и более

полусухая — 18—23 %

воздушно-сухая — 12—18 %

сухая — 8—12 %.

Чем больше влажность древесины, тем сложнее её использовать в производстве. Сырая древесина хуже клеится; если при производстве каких-либо изделий использовалась влажная древесина, то по мере её высыхания в предмете могут появляться трещины и щели между досками. Для предотвращения этого необходимо произвести предварительную сушку древесины.

Терминология

Хвойные- сосудистые растения, семена которых развиваются в шишках. Типичные представители — кедр, пихта, лиственница, ель, сосна. Хвойные растения произрастают в диком виде почти во всех частях света. Древесина хвойных относится к типу так называемых «мягких» пород.

Широколиственные деревья имеют широкие и плоские листья — у которых толщина значительно меньше длины и ширины, обычно опадающие раз в год. Широколиственные (или просто лиственные) деревья обычно цветут и плодоносят. К этой группе относятся клёны, буки, ясени, эвкалипты и т. д.

Строгание–процесс обработки материалов резанием со снятием стружки, осуществляемый при относительном возвратно-поступательном движении инструмента.

Показатель прочности – механическая характеристика, с помощью которой можно описать прочность в любых напряжённых состояниях.

Модуль упругости – общее название нескольких физических величин, характеризующих способность твёрдого тела упруго деформироваться (то есть не постоянно) при приложении к ним силы.

Предел прочности – механическое напряжение, выше которого происходит разрушение материала.

Пороки древесины – особенности и недостатки древесины, как всего ствола дерева, так и отдельных его участков, ухудшающее её свойства и ограничивающие возможности его использования.

Прочность – (на сжатие, растяжение) способность материала противостоять разрушению.