Плътност на желязната дървесина Wulin според соларел. Характеристики на дървото

Твърдостта е способността на материала да устои на пластична деформация или счупване при локална сила; един от основните механични свойстваматериали. По-лесно е способността на материала да устои на въвеждането на друго, по-твърдо тяло в него. Твърдостта зависи от структурата на материала и другите му механични характеристики, главно модула на еластичност по време на деформация и пределната якост при счупване, количествена връзка с които се установява от теорията на еластичността.

Методите за измерване на твърдостта се делят на статични (по Бринел, Викерс, Рокуел, Кнуп) и динамични (по Шор, Шварц, Бауман, Полди, Морин, Грейв). Чрез статичните методи твърдостта се определя чрез притискане в повърхността на материала на твърд предмет - индентор (метална топка, метал или диамантен конус), чиято деформация може да се пренебрегне, или чрез надраскване на повърхността на пробата. Динамичните методи се основават на нанасяне на отпечатък от топка при ударно натоварване - при удар или отскок от материала на свободно падащ ударник или махало с ударник. Понякога се използва метод за определяне на твърдостта чрез затихване на трептенията на махалото, когато то влезе в контакт с изпитвания материал, чрез устойчивост на абразивно износване, рязане, шлайфане и др.

Таблицата за твърдост на дървото е вариант на метода на Бринел и се използва за оценка на твърдостта на дървото. Той измерва силата, необходима за избутване на метална топка с диаметър 0,444 инча (11,28 мм) в дърво с половината от диаметъра. Тестът за твърдост е изобретен от австриеца Габриел Янка (1864-1932), който изследва проблемите на еластичността и твърдостта на различните видове дървесина.

Стойността на твърдостта на дървесината за всеки вид е в определен диапазон, който не е даден в таблицата. Стойностите на колоната "Test Yank" са взети от източник на английски език, дадени за дървесни проби с 12% влажност (атмосферно сушене). Трябва да се отбележи, че при изчисляване на резултатите се взема площ, равна на площта на напречното сечение на топката в диаметър, тоест ≈100mm2. Според домашната измервателна техника и данните за твърдостта, дадени например в Wood Science на Перелигин, се взема площта на половината от повърхността на топката (≈200 mm2), притисната към повърхността на измерената проба.

По този начин, ако вземем предвид колебанията в стойностите на твърдостта на дървесината в зависимост от влажността, измервателната повърхност (крайна, тангенциална, радиална) и условията на измерване и изчисление, стойностите в таблицата трябва да се разглеждат като сравнителни данни за разбиране кое дърво е по-твърдо.

Каква е твърдостта на дървото според Бринел (скала Бринел)

На първо място, твърдостта на дървесината зависи от условията на отглеждане и от вида на дървесината. Разпространението на ценностите може да бъде доста значително дори в рамките на една и съща порода. В Русия и Европа твърдостта на дървесината най-често се посочва по скалата на Бринел, а в САЩ, например, по скалата на Янка.

Твърдостта по Бринел се определя чрез притискане на закалена стоманена топка с диаметър 10 mm в дървена проба със сила от 100 kg. След вдлъбнатината се измерва получената депресия (кратер) и съответният индикатор се изчислява по скалата на Бринел. Ударът се извършва в рамките на 30 секунди. Индексът на твърдост е толкова по-висок, колкото по-малък е отворът, образуван по размер (колкото по-твърдо е дървото, съответно). Същността на този метод на изследване (тестване) е да се определи способността на дървото да въвежда твърди предмети в него.

Стойността на твърдостта се влияе от много фактори: съдържанието на влага в дървесината, вида на рязане (радиален, полурадиален, тангенциален) и други фактори. Всички видове дървесина обикновено се разделят на три групи според твърдостта:

1) меко - широколистни видове (например трепетлика, елша, липа)

2) твърди - сибирска лиственица, клен, бук, ябълка, ясен, бреза (крайна твърдост от 38,6 до 82,5 MPa).

3) много твърди - акация, дрян, чемшир, габър (крайна твърдост над 82,5 MPa).

За производството на паркет се използват дървесни видове, при които твърдостта по скалата на Бринел е най-малко средна. Изчислете твърдостта на дървото според Бринел, както следва: приложеното натоварване трябва да се раздели на повърхността на отпечатъка.

Твърдостта на дървесината от един и същи вид може да варира значително в зависимост от разреза (радиалните щампи са по-твърди от тангенциалните). Таблицата по-долу показва средните стойности за редица дървесни видове.

Тестът на Бринел (европейски стандарт EN 1534) е разработен от шведския инженер Йохан Август Бринел през 1900 г. Оттогава той е официалният и приет метод за определяне на твърдостта на дървесината.

акация	7.1
афрормозия (афрормозия)	3.3
бамбук	4.0
бреза (Betula)	3.5
Карелска бреза (Betula verrucosa)	3.5
бук (Buche)	3.8
венге	4.3
череша	3.1
габър (Carpinus)	3.7
круша	4.2
Дуси	4.5
дъб	3.7
зебрано (зебрано)	4.5
Ипе (Лапачо) (Ипе)	5.9
Ироко (Ироко)	3.5
Кемпас	4.9
клен	4.1
лиственица (Larche)	2.5
махагон (махагони)	5.0

Твърдостта на дървесината е важна при обработка с режещи инструменти (рязане, рендосване, белене), както и в случаите, когато дървесината от повърхността е подложена на абразия (подове, дървени настилки) или удари и удари. За дървото има крайна, радиална и тангенциална твърдост в зависимост от повърхността, върху която се определя. Тестовете се провеждат върху проби под формата на куб със страна 50 mm. Крайната твърдост се определя чрез натискане на стоманен перфоратор с полусферичен край в дървото, чийто диаметър е 11,28 мм.

Поансонът се притиска до дълбочина на радиус (5,64 mm) с еднаква скорост в продължение на 2 минути (площ на проекция на отпечатъка 1 cm 2); на скалата на машината натоварването в края на потапянето на поансона се отчита с точност до 5 кг; това натоварване е характеристика на твърдостта. Крайната твърдост, определена по този метод, надвишава страничната твърдост иглолистни дърветасредно с 40%, а при твърдата дървесина средно с 30% (за твърдите с 33%, за меките с 26%). От двата вида странична твърдост пробната твърдост на дървесните видове с добре развити сърцевини (дъб, бук, бряст) е малко по-висока от радиалната, но разликата е малка (5 - 10%); в повечето скали и двата вида странична твърдост трябва да се считат практически за еднакви.

В табл. 40 са показани показателите за твърдост за основните горски видове. Въз основа на наличните данни, нашите видове могат да бъдат разделени на следните три групи според крайната твърдост на дървесината: I - меки видове (твърдост 350 kg/cm 2 или по-малко); II - твърди скали (твърдост от 351 до 750 kg / cm 2); III - скалите са много твърди (твърдост повече от 750 kg / cm 2). Описаният по-горе метод за определяне на твърдостта дава характеристика на статичната твърдост. Наред с това твърдостта може да се определи и при ударно взаимодействие на телата.

Подходящият метод е следният: стоманена топка с диаметър 25 mm се пуска върху дървената повърхност, която се изпитва, от височина 0,5 m; удряйки дървото, топката оставя отпечатък върху повърхността, чийто размер ще бъде толкова по-голям, колкото по-ниска е твърдостта на дървото. Разделяйки работата, изразходвана при удар (продуктът на теглото на топката на височината на нейното падане) на площта на отпечатъка в квадратни милиметри, получаваме характеристиката на ударна твърдост (G mm / mm 2). Поради лекотата на определяне, ударната твърдост може да се използва за предварителна оценка на качеството на дървесината в полето. Твърдостта на удар се препоръчва да се определя върху повърхността на радиален разрез на дърво, тъй като в този случай се получават най-добри резултати.

Таблица 40. Твърдост на дървесината.

	Твърдост, kg / cm 2
	лице с влага	радиална с влажност	тангенциална с влажността

лиственица

сибирска ела


Бяла акация

За измерване на твърдостта на дървото се използват различни видове методи:

Статистическите (според Brinell, Rockwell, Knoop, Vickers) представляват вдлъбнатината на свръхтвърд обект в дървената повърхност. Този обект може да бъде диамантен конус или метална топка; тяхната деформация може да се пренебрегне;
При динамични методи (по Shore, Morin, Bauman, Schwartz, Grave) в материала при ударно натоварване се създава отпечатък на топка;
В някои случаи твърдостта се определя от устойчивостта на абразия и смилане.

Графична схема за измерване на твърдостта на дървесината по: а) Бринел; б) Рокуел; в) Викерс.

Метод на Йохан Август Бринел

Методът на Бринел се използва за определяне на твърдостта на дървото. Резултатът му е цифров индикатор, в Русия и Европа той е посочен върху дърво и показва неговата твърдост. Същността на самия метод е следната: малка стоманена топка с диаметър 10 mm се притиска в малък фрагмент от изследвания материал със сила от 100 kg. Измерва се дупката, която остава след това. Твърдостта на дървото и индикаторът по скалата на Бринел са толкова по-високи, колкото по-малка е следата от топчето.

Когато избирате паркет, има смисъл да се запознаете с твърдостта по Бринел на избрания материал. За да се увеличи издръжливостта на паркета при производството на висококачествена дървесина, обикновено се използва дърво със средно ниво на твърдост. Преди да направите окончателния избор на материал за подови настилки, няма да е излишно да разгледате характеристиките на най-популярните дървесни видове.

Податливостта към механично натоварване директно зависи от това колко висока е стойността на индекса на твърдост. Колкото по-високо е, толкова по-малко е вероятно да откриете драскотини дори след продължителна употреба.

Таблицата по-долу показва числените стойности на твърдостта по Бринел на най-често срещаните дървесни видове. Тези сравнителни данни ви позволяват да разберете кой тип дървен материал има най-висока твърдост. Най-твърдите дървесни видове са и най-скъпи: като правило това са екзотични сортове дървесина.

Можем да кажем, че твърдостта на дървения материал отразява способността му да устои на проникването на чуждо тяло с определена форма. Условно могат да се разграничат три групи дървета: меки, твърди и много твърди. Крайният индекс на твърдост на меките дървета е 40 MPa. Твърдата дървесина включва дървесина с крайна твърдост в диапазона от 40 до 80 MPa. Много твърдите дървесни видове се характеризират с крайна твърдост над 80 MPa.

Индексът на твърдост на дървения материал трябва да се вземе предвид при обработка с фреза или трион. Необходимо е също така да се вземе предвид фактът, че възлите и израстъците причиняват трудности: тяхната твърдост е по-висока от тази на самото дърво.

Индексът на якост на удар отразява колко добре дървен материалспособни да абсорбират работата при удар, като същевременно запазват целостта. За да се определи, се провеждат тестове за огъване. Топка от стомана с диаметър 2,5 см се пуска от височина 50 см върху малко парче дърво. Размерът на пробата зависи от стойността на индекса на твърдостта на дървото: колкото по-ниска е твърдостта, толкова по-голяма е площта. Средна якост на удар твърда дървесинадървета надвишава 2 пъти скоростта на иглолистните дървета. Има смисъл да се вземе предвид в случаите, когато дървото е подложено на системно износване и се използва при производството на стълби и парапети, декорация на пода.

Метод на Габриел Янк

Методът за измерване на твърдостта по Янк се различава от Brinell по това, че за тестване се взема стоманена топка с малко по-голям диаметър (11,28 mm вместо 10 mm според Brinell) + измерват не дупката, образувана в резултат на падането на топката, но силата, с която е необходимо да се притисне топката в дървото, така че да се задълбочи в нея с 50% от диаметъра му.

Таблицата не показва диапазоните, в които се намира стойността на твърдостта на различните видове дървесина. Стойностите на скалата на Янк са взети от англоезични източници и съответстват на дървесината след атмосферно сушене, нейното съдържание на влага е 12%.

Видът дървесина и климатичните условия на района, в който расте, в крайна сметка са определящите фактори за твърдостта на дървесината, така че дори в рамките на една и съща скална проба има огромни вариации в стойностите. В европейските страни и в Русия твърдостта обикновено се посочва в единици по скалата на Бринел, а в САЩ широко се използват данните по скалата на Янка.

В много отношения издръжливостта, здравината и износоустойчивостта на подовите настилки от естествено дърво зависят от твърдостта на използваните в тях видове дървесина. Твърдостта на дървесните видове в паркет, масивни, инженерни и паркетни плочи пряко влияе върху вероятността от вдлъбнатини по повърхността им от удари, пети, падащи твърди предмети, натиск от краката на тежки мебели.

Колкото по-висок е индексът на твърдост на дървото, толкова по-малка е вероятността да срещнете вдлъбнатини и други неприятни последици по време на експлоатацията на дървено подово покритие. Твърдостта на дървото може да се определи и като способността му да издържа на разрушаване и деформация по време на работа под въздействието на външна сила.

В този случай коефициентът на твърдост може да варира до известна степен дори в рамките на един и същи дървесен вид. Зависи от редица фактори: влажност, климат на отглеждане и възраст на дървото, времето на добив на дървесината и дори начина, по който е изсечена.

Възможно е условно да се разграничат 4 групи дървесни сортове:

меки - трепетлика, топола, липа, смърч, елша, бор;
средна твърдост - бреза, лиственица;
масив - бряст, клен, дъб, бук, акация, круша, череша;
много твърд - подемник, маслина, тис.

Методи за определяне на твърдостта на дървото в подови настилки

Към днешна дата твърдостта на дървените подови настилки се определя по два основни метода: според Brinell и Yank, които обаче са много сходни един с друг и се появяват приблизително по едно и също време (в края на предишните векове, но Brinell методът е предложен малко по-рано - през 1900 г.).

Методът на шведския инженер Бринел обаче се използва за тестване на твърдостта не само на дърво, но и на метали и други материали, включително сплави, а методът на австрийския технолог Янк се използва изключително за определяне на свойствата на износване и твърдост на дървото .

И двата метода са широко използвани в практиката, но първият (твърдост по Бринел) е по-често посочен върху паркетни опаковки в Русия, а вторият (твърдост по Янк) - в САЩ. И двата метода се използват в Европа. При измерване на твърдостта по метода на Янк се използват различни единици за сила (в САЩ - фунт-сила в lbf, в Швеция - килограм-сила в kgf, в Австралия - нютон в N и килонютон в kN).

Скала за твърдост по Бринел за паркет

Методът за измерване на твърдостта по Бринел е описан по-специално в GOST 9012-59. Същността му се свежда до следното: закалена стоманена топка с диаметър до 10 mm за 10-15 секунди под товар от 3000 kgf се притиска към повърхността на дървото, която трябва да бъде гладка, равна и в някои калъфи полирани (при използване на топка с диаметър 1 мм).

В резултат на теста върху повърхността на дървото се образува дупка, чийто център трябва да е на най-малко 40 mm от ръба на пробата на паркетната дъска (за топка от 10 mm), за да се получи легитимен резултат. Диаметърът на получения отпечатък се измерва с устройство със скала с деления, а индексът на твърдост на дървесината се изчислява по специална формула и се записва като HB.

Въпреки това, в повечето случаи стойността на HB не се изчислява по формулата, а веднага се определя от таблицата, където пряко зависи от размера (диаметъра) на кладенеца. С други думи, според метода на Бринел, колкото по-малък е отпечатъкът върху повърхността на паркета, толкова по-твърда е дървесината му.

По този начин, когато избирате подова настилка от естествено дърво, би било полезно да погледнете таблицата за твърдост на видовете дървесина, особено ако планирате да поставите тежки мебели върху вашия паркет.

Помнете това според Бринел най-много мека дървесинае смърч и бор (твърдостта им не надвишава съответно 1,3 HB и 1,6 HB), а най- твърди сортовесчитат се бамбук и тали. Във всеки случай стойността на твърдостта на дървесината, използвана в подовата настилка, не трябва да бъде по-ниска от 2,6 HB. По-специално, популярният дъбов паркет има доста приемлива стойност на твърдост от 3,7 HB, но не и най-високата от всички дървени подови настилки.

Скала за твърдост Janka за паркет

Твърдостта на дървото по метода на Янк също се определя от натиска на метална топка върху повърхността му, но се записва в стойността на силата, която трябва да бъде приложена, така че да се получи топка с диаметър 11,28 mm притиснат в дървото с половината му размер.

Както и при метода на Бринел, коефициентът на твърдост на дървесината според метода на Янк може да варира в зависимост от съдържанието на влага в дървото и други външни фактори. В тази връзка стойностите в таблицата са осреднени и са дадени предимно за потребителя, за да разбере твърдостта на определен вид дървесина в сравнение с други сортове.

Както можете да видите, методът на Янк потвърди мекотата на дървесината от бор, смърч и лиственица. Това включва също липа, кестен, бучиниш и елша със стойности на твърдост по Янк съответно 186 kgf, 245 kgf, 227 kgf и 268 kgf. Сортовете със средна твърдост включват чинар (349 kgf) и махагон (363-376 kgf). По-твърд е американският орех (458 kgf).

Както се вижда от диаграмата, дъбовият паркет не е най-твърдият: стойността на твърдостта на червения дъб е 571 kgf, а белия дъб е 617 kgf по скалата на Jank. Подобни по твърдост ще бъдат паркетът, паркетът или масивните дъски от бук или ясен. Бамбукът, от друга страна, не е дал висок резултат на Янка, за разлика от метода на Бринел.

Най-твърдите дървесни видове според метода на Jank бяха такива сортове като тигрово дърво, абанос (черно) дърво и тамаринд, а австралийският кок (2295 kgf) стана лидер сред тях по твърдост.

Като цяло резултатите от теста и за двата теста са сходни, така че когато купувате дървена подова настилка, можете да се ръководите от всеки от тях. Е, за най-взискателните клиенти препоръчваме да проверят стойностите на твърдостта на избраното подово покритие според двете таблици, за да сте напълно сигурни в избора си.

Как да изберем дървена настилка за твърдост и да избегнем вдлъбнатини по време на работа

Блоков паркет, масивни и инженерни плочи се състоят изцяло от масивна дървесина (без шперплатната основа на последната, която не влияе върху твърдостта на покритието), поради което твърдостта по Brinell или Yank е посочена за цялото дървено подово покритие , в зависимост от вида на дървесината.

За разлика от тях паркетната дъска включва 3 слоя. В повечето случаи всички слоеве са изработени от масивно дърво, но при определяне на твърдостта на паркетната дъска се взема предвид само нейният горен слой. По този начин при избора на паркетна дъска е необходимо да се вземе предвид твърдостта само на вида дървесина, която съставя горния му слой. Може да бъде дъб, бук, венге, череша, мербау и други. ценни породидърво с различна твърдост, включително екзотични.

Правилният избор на дървена подова настилка, като се вземе предвид нейната твърдост и планираните натоварвания по време на работа, ще ви позволи да избегнете вдлъбнатини по повърхността му, като същевременно поддържате привлекателен външен вид в продължение на много години.