Caracteristici pe care le au tipurile de arbori. Proprietățile mecanice ale lemnului

  • " onclick="window.open(this.href," win2 return false >Imprimare
  • E-mail
Detalii Categorie: Lemn si cherestea

Proprietăți care definesc aspect lemn.

Proprietăți fizice - semne identificate sub influența unor factori care nu modifică aspectul și nu modifică compoziția chimică a lemnului sau îi încalcă integritatea. Proprietăți mecanice- caracteristici care determina capacitatea lemnului de a rezista la actiunea fortelor externe statice sau dinamice.

Proprietăți chimice - caracteristici care caracterizează compoziția elementară a lemnului, precum și structura moleculară și proprietățile substanței lemnoase și rezistența sa chimică. Grupuri separate de clasificare a elementelor din lemn sunt proprietăți tehnologice și operaționale.

Acestea includ culoare, luciu, miros și textura .

Culoare depinde de specie, vârstă, zonă și condiții de creștere și starea (prezența defectelor) lemnului. Lemnul poate avea diferite nuanțe. De exemplu, stejarul are până la 20 de nuanțe de culoare, iar nucul - până la 40. Culoarea este luată în considerare în producția de mobilier și opere de artă.

Proprietățile tehnologice caracterizează susceptibilitatea și comportamentul material lemnosîn procesele sale de prelucrare în vederea obţinerii unor produse specifice. Proprietățile de performanță caracterizează comportamentul lemnului în condiții previzibile de utilizare, în special în ceea ce privește rezistența și siguranța structurii.

Proprietățile individuale ale materialelor sunt cel mai adesea reprezentate folosind valori numerice obținute din măsurătorile respective. Prin urmare, măsurarea se numește activitate experimentală asociată cu determinarea valorii numerice a măsurării unei mărimi fizice date.

Strălucire depinde de densitatea, numărul și dimensiunea razelor de miez și de planul tăieturii. Stejarul, fagul, ulmul, arțarul și alte specii de arbori au o strălucire frumoasă. Degradarea duce la pierderea strălucirii. Luciul lemnului este luat în considerare la fabricarea produselor fără nuanță.

Miros depinde de conținutul de ulei esențial rășinos, taninuri și substanțe aromatice din lemn. Copacii au cel mai puternic miros conifere(pin, cedru), cu conținut de rășină, din foioase - stejar. Infestarea cu ciuperci, precum și putrezirea și depozitarea pe termen lung provoacă degradarea substanțelor aromatice și pierderea mirosului natural. Mirosul de lemn este luat în considerare la fabricarea recipientelor pt Produse alimentare. În acest scop, se folosește în principal lemn de tei și plop, care nu are miros.

În practică, se disting două tipuri de măsurători: măsurători tehnice și de laborator. Măsurătorile tehnice, prin definiție, ar trebui făcute cât mai simplu posibil și, pe cât posibil, folosind metode și dispozitive standardizate de precizie cunoscută. Cu astfel de măsurători, nu este nevoie să se evalueze eroarea făcută, deoarece este suficient să se găsească dimensiunea erorii unei serii de măsurători măsurate.

Măsurătorile de laborator necesită utilizarea unor metode mult mai avansate și utilizarea unor aparate adesea atipice. Cu acest tip de măsurare, este întotdeauna necesar să se determine acuratețea rezultatului obținut. Datorită cauzelor apariției lor și a modului în care afectează rezultatul măsurării, erorile se împart în trei grupe: - sistematice, - aleatorii, - excesive.

Textură - un model natural obtinut pe suprafata lemnului ca urmare a taierii fibrelor, straturilor anuale si razelor de miez. Natura modelului depinde de direcția tăierii, aranjarea fibrelor, mărimea razelor de miez, lățimea straturilor anuale și diferențele de culoare dintre lemnul timpuriu și cel târziu. Lemnul cu o textura frumoasa are stejar, frasin, nuc, mahon. Petele chimice și infecțiile fungice provoacă o modificare a acestei proprietăți. Textura lemnului este esențială în fabricarea mobilierului și a lucrărilor de artă.

Cel mai adesea, erorile sistematice sunt înțelese ca erori cauzate de inexactități în măsurători și instrumente de măsurare și de activitatea factorilor externi. Acest grup de erori afectează întotdeauna rezultatele măsurătorilor efectuate folosind aceeași metodă și dispozitiv în același mod.

Erorile aleatorii sunt rezultatul unicității condițiilor de măsurare. O sursă importantă o reprezintă caracteristicile individuale ale persoanei care efectuează măsurătorile, cum ar fi vederea, auzul sau performanța mâinii. Ele sunt, de asemenea, rezultatul proprietăților obiectului măsurat sau dispozitivului de măsurare. Acest grup de erori nu poate fi eliminat, dar poate fi riguros evaluat prin efectuarea multor măsurători și prelucrarea statistică a rezultatelor testelor.

Umiditate . Se caracterizează prin conținutul de umiditate din lemn. Prezența umidității este asociată cu creșterea copacului. Conținutul de umiditate al lemnului tăiat și condițiile necorespunzătoare de depozitare sunt cauzele degradarii acestuia. În funcție de gradul de umiditate, lemnul este împărțit în: umed - mult timp in apa, umiditatea acesteia este peste 100%; proaspăt tăiat - umiditate 50-100%; uscat la aer - timp îndelungat păstrat în aer, umiditate 15-20%; cameră-uscat - umiditate 8-12%; absolut uscat - umiditate 0%. Lemnul umed este mai greu de finisat, dar se îndoaie mai bine.

O eroare se numește eroare cauzată de neglijența persoanei care efectuează experimentul. Acestea sunt citiri incorecte, calcule incorecte sau măsurători incorecte. Erorile excesive sunt de obicei de multe ori mai mari decât cele descrise anterior și, prin urmare, sunt ușor de identificat și eliminat.

Din cele de mai sus rezultă că erorile de măsurare pot fi eliminate sau reduse semnificativ prin îmbunătățirea metodelor de măsurare folosind instrumente care funcționează corect și prin eliminarea erorilor de experimentare. Cea mai importantă problemă în evaluarea rezultatelor măsurătorilor este elaborarea și implementarea, dacă este posibil, a corecțiilor adecvate care aproximează rezultatul la valoarea reală și aprecierea limitelor în care se studiază mărimea valorii reale. Rezultatele finale ale măsurătorilor trebuie să fie date cu suficientă precizie și în unitățile corespunzătoare.

Proprietățile fizice ale lemnului.

Densitate. Aceasta este o mărime fizică determinată de raportul dintre masa probei și volumul acesteia. Densitatea lemnului depinde de specie și umiditate. Odată cu scăderea conținutului de umiditate al lemnului, densitatea acestuia scade și devine mai ușor de aproape 2 ori. Densitatea lemnului târziu al stratului anual este de 2-3 ori mai mare decât cea a lemnului timpuriu.

Pentru a unifica metodele de cercetare și a asigura astfel comparabilitatea rezultatelor măsurătorilor proprietăților lemnului, sunt elaborate documente tehnice relevante sub formă de standarde de testare, aprobări tehnice și certificate. Proprietățile magnetice ale lemnului. Comportarea lemnului în raport cu gazele. Pătrunderea gazelor.

Permeabilitatea gazelor. Proprietățile de rezistență mecanică ale lemnului Rezistența la compresiune a lemnului lemnul lemnului rezistența la întindere a lemnului modulul de elasticitate la încovoiere statică al lemnului Determinarea rezistenței la încovoiere Duritatea dinamică la despicare a lemnului lemnul lemnului capacitatea de abraziune a lemnului de a ține cuiele și șuruburile rezistența lemnului de urgență, factor de calitate stabil și rezistență la oboseală.

Conductivitate termică . Aceasta este capacitatea lemnului de a conduce căldura prin grosimea sa de la un strat la altul. Depinde de o serie de factori, dintre care principalii sunt temperatura, umiditatea și densitatea lemnului, precum și direcția fluxului de căldură în raport cu fibrele. Lemnul este un slab conductor de căldură datorită structurii sale poroase. Conductivitatea termică a lemnului de-a lungul fibrelor este de 1,5-2,0 ori mai mare decât peste fibre.

Principii pentru colectarea materialelor de cercetare și elaborarea rezultatelor. Reguli de bază pentru prelevarea și pregătirea probei. Selectarea copacilor pentru petice experimentale Despicarea copacilor Prepararea probelor de condiment pentru testarea probelor de mostre cu aer condiționat Cerințe generale la test proprietăți fizice și mecanice temperatura lemnului si umiditatea relativa a aerului in laborator Efectuarea rezultatelor cercetarii de dezvoltare Analiza erorilor de masurare analiza grafica a rezultatelor protocolului de cercetare.

Echipamente de laborator pentru testarea proprietăților fizice și mecanice ale lemnului. Testarea mașinii. Măcinarea puțurilor este un factor cheie în îmbunătățirea calității suprafeței lemnului și a tehnologiilor de bază. în timpul prelucrării acestuia. De aceea, în următoarele articole din seria noastră, vom discuta despre tehnicile de tăiere a lemnului.

Conductibilitatea sunetului . Este proprietatea lemnului de a conduce sunetul. Conductivitatea fonică a lemnului este oarecum mai mare decât cea a altor materiale, care trebuie luată în considerare în construcțiile rezidențiale, unde este necesară izolarea fonică a pereților despărțitori, ușilor și pereților.

Conductivitate electrică . Aceasta este capacitatea lemnului de a conduce electricitatea. Conductivitatea electrică a lemnului depinde în principal de conținutul său de umiditate, specie, direcția boabelor și temperatură. Lemnul uscat nu conduce electricitate, adică este un dielectric, ceea ce îi permite să fie utilizat ca material izolator.

Înainte de a vorbi despre proprietățile lemnului, merită să ne dăm seama care sunt principalele scopuri ale șlefuirii lemnului. În primul rând, lemnul este măcinat pentru a elimina imperfecțiunile de suprafață din elementele realizate din acesta. Acestea sunt fie cauzate în mod natural, cum ar fi decolorarea, fie prelucrarea anterioară efectuată de ferăstraie cu bandă, rindele, inclusiv așa-numitele grosimi și mașini de frezat. De asemenea, șlefuirea ne ajută să eliminăm defectele de suprafață cauzate de deteriorarea mecanică sau așa-numita murdărie.

Proprietățile mecanice și tehnologice ale lemnului

Proprietăți mecanice lemn. Acestea includ rezistență, duritate și rezistență la impact (Vezi tabelul). Aceste proprietăți caracterizează capacitatea lemnului de a rezista forțelor externe (întindere, încovoiere, forfecare și torsiune).

Indicatori ai proprietăților fizice și mecanice ale lemnului.

Amintiți-vă că lemnul este numit un grup de materii prime de origine organică, obținute ca urmare a procesului de mutare a diferitelor tipuri de arbori. Lemnul ca materie primă se formează prin pretratare în diferite varietăți ale gamei, care sunt elementele inițiale pentru prelucrarea economică ulterioară. Există trei grupe de proprietăți de bază ale lemnului: chimice, fizice și mecanice. În ceea ce privește substanțele chimice, lemnul este în principal un conglomerat de compuși organici precum celuloza, hemiceluloza și lignina.

specii de arbori Densitate, kg/m3 (la 12% umiditate) Rezistenta la tractiune, MPa Duritatea feței, MPa Rezistenta la impact, J/m2 (la 12% umiditate)
ComprimareÎndoire statică Clivajul de-a lungul fibrelor
Radial Sfârșit
Conifere
zada 660 65 112 9,9 9,4 44 51 993
molid 445 45 80 6,9 6,8 26 39 240
Pinul este comun. 500 49 86 7,5 7,3 29 41 202
brad siberian 375 39 69 6,4 6,5 28 29 430
foioase
Carpen 800 60 137 15,6 19,4 91 99 081
Frasin 680 59 127 13,9 13,4 80 88 290
Fag 670 56 109 11,6 14,5 61 80 442
Stejar 690 58 108 10,2 12,2 68 76 518
mesteacăn 650 55 110 9,3 11,2 47 93 195

Putere - aceasta este capacitatea lemnului de a rezista la distrugere (separarea în părți) sub influența forțelor mecanice. Rezistența lemnului depinde de direcția și viteza încărcăturii, tipul lemnului, densitatea acestuia, umiditatea și prezența defectelor: defectele, în special nodurile și crăpăturile, reduc foarte mult rezistența lemnului; odată cu creșterea densității lemnului, crește și rezistența acestuia; umiditatea reduce rezistența lemnului. Rezistența depinde de natura și direcția sarcinilor. De exemplu, rezistența lemnului de-a lungul fibrelor sub acțiunea sarcinilor de tracțiune este de aproximativ 130 MPa, iar sub acțiunea sarcinilor de compresiune - aproximativ 50 MPa; rezistența sub acțiunea forțelor de încovoiere - aproximativ 100 MPa, rezistența la așchiere - aproximativ 0,5 MPa.

În plus, veți găsi și zahăr, proteine, grăsimi, amidon, taninuri, uleiuri esențiale, rășini, minerale și chiar gumă. Compoziție chimică depinde în principal de tipurile de lemn și de condițiile în care a crescut arborele din care provine. Lemnul conține cea mai mare parte din carbon, oxigen, hidrogen și azot.

Principal proprietăți fizice de lemn includ: culoarea, densitatea aparentă, higroscopicitatea, luciul, conductibilitatea termică, modelul lemnului, contracția și umflarea și conținutul de umiditate. Deoarece trebuie să luați în considerare umiditatea acestuia atunci când șlefuiți lemnul, vom discuta despre această caracteristică. După cum știți, lemnul este un material higroscopic și, prin urmare, are proprietatea de a absorbi apa din aer și de a o furniza mediului înconjurător. Umiditatea nu este altceva decât conținutul de apă al lemnului ca urmare a higroscopicității sale.

Duritate caracterizat prin capacitatea lemnului de a rezista la introducerea unui corp mai solid în el. Duritatea lemnului în direcția finală este mai mare decât duritatea în direcțiile tangențială și radială cu o medie de 30-40%. Duritatea lemnului uscat la 12% umiditate este de 1,5-2,0 ori mai mare decât duritatea lemnului cu 30% umiditate. Cu cât duritatea lemnului este mai mare, cu atât este mai dificil de prelucrat.

Depinde de condițiile atmosferice în care se află lemnul, în principal de umiditate și temperatura aerului. Astfel, in locuri umede, va avea o umiditate mai mare, iar in locuri uscate si calde, va fi mai scazuta. Imediat după tăiere, lemnul are un conținut ridicat de umiditate de până la 35% sau mai mult. Schimbările de umiditate provoacă modificări negative ale formei elementelor din lemn, ceea ce se numește deformare. Este de remarcat faptul că apa din lemn este un factor care crește rezistența acestuia.

Dacă ar avea zero umiditate, ar deveni un material ușor crăpat și fragil, care ar fi nepotrivit pentru mobilier sau structuri de constructii. Principalele proprietăți mecanice ale lemnului sunt rezistența la compresiune și la tracțiune, precum și duritatea și abrazibilitatea. Suntem interesați în principal de duritatea lemnului. Se măsoară prin presarea bilelor de lemn de anumite dimensiuni în material. Deci se poate spune că duritatea nu este altceva decât rezistența care pune bila de măsurat pe lemn.

puterea impactului este capacitatea lemnului de a absorbi munca la impact fără a se rupe. Vâscozitatea lemnului de copac lemn de esenta tare de aproximativ 1,5-2,0 ori mai mare decât vâscozitatea lemnului de conifere (vezi tabel).

Proprietățile tehnologice ale lemnului . Atunci când se evaluează proprietățile lemnului ca material structural, se ia în considerare capacitatea de a ține elemente de fixare metalice (cuie, șuruburi etc.), rezistență la uzură, capacitatea de îndoire a lemnului și rezistența la despicare.

Luați în considerare capacitatea lemnului tine suporturi metalice (cuie, șuruburi, capse etc.). Pentru a scoate cuiele bătute cu ciocanul peste fibre, este necesară o forță de 1,5 ori mai mare decât cuiele bătute în cap. Scoaterea șuruburilor necesită mult mai multă forță decât smulgerea cuielor, deoarece este necesar să se depășească frecarea și să se distrugă fibrele între care se află filetul șurubului. Cu toate acestea, un șurub antrenat ține articulația mai slab decât un cui. Prin urmare, conexiunea cu șuruburi trebuie efectuată corect, adică șuruburile trebuie să fie înșurubate. Capacitatea lemnului de a ține elemente de fixare metalice crește odată cu creșterea densității.

rezistenta la uzura caracterizat prin capacitatea lemnului de a rezista distrugerii în procesul de frecare. Suprafețele de capăt au cea mai mare rezistență la uzură. Uzura scade odata cu cresterea duritatii si a densitatii lemnului (vezi tabel), precum si cu scaderea umiditatii.

Despicare - capacitatea lemnului sub acțiunea unei pane de a fi împărțit în părți de-a lungul fibrelor. Rezistența lemnului la despicare crește odată cu creșterea vâscozității sale. Prezența defectelor, cum ar fi nodurile, agravează despicarea lemnului.

Culoare lemnul depinde de condițiile climatice ale arborelui. Într-un climat temperat, lemnul aproape tuturor speciilor este palid la culoare, iar într-un climat tropical are o culoare strălucitoare. Influența factorului climatic afectează și în cadrul aceleiași centuri, de exemplu, rocile care cresc în zonele mai calde - stejar, nuc, tisa și altele, au o culoare intensă, iar cele care cresc la nord - molid, pin, aspen, mesteacăn și altele, sunt palide. Intensitatea culorii depinde si de varsta copacilor - cu cresterea varstei, intensitatea creste. Schimbarea culorii lemnului are loc sub influența aerului și a luminii, precum și prin efectele leziunilor fungice; la ținerea lemnului în apă sau în soluții speciale; în timpul aburării și uscării la temperatură ridicată.

Culoarea lemnului este o caracteristică importantă și este luată în considerare la alegerea speciilor pentru fabricarea de mobilier, decorațiuni interioare, în producția de meșteșuguri de artă, instrumente muzicale etc.

Strălucire- aceasta este capacitatea lemnului de a reflecta direct fluxul de lumină. Suprafețele netede ale oglinzilor au cea mai mare strălucire, deoarece oferă o reflexie direcțională. De regulă, luciul lemnului este evaluat prin alb: cu cât albul este mai mare, cu atât este mai mare indicele de luciu. Strălucirea și reflexiile dau, de asemenea, raze de bază pe tăieturile radiale.

Textură- Acesta este un model natural pe tăieturi tangențiale și radiale ale lemnului, format din straturi anuale și elemente anatomice. Cu cât structura lemnului este mai complexă, cu atât textura acestuia este mai bogată. În lemnul de conifere, structura este simplă și textura uniformă, este determinată în principal de lățime inele de creștere si diferenta

colorarea lemnului timpuriu și târziu. Lemnul de esență tare are o structură complexă și o textură mai bogată. Natura texturii depinde în mare măsură de direcția tăierii. Multe specii, precum nucul, frasinul, ulmul, stejarul și altele, au o textură frumoasă și interesantă pe o tăietură tangenţială. Lemnul de pe tăietura radială are și o textură frumoasă, originală.

Lemnul de burluri format pe trunchiurile copacilor din lemn de esență tare are proprietăți decorative ridicate. Textura lemnului de arțar ochi de pasăre, care este creată de muguri „adormiți” care nu s-au dezvoltat într-un lăstar, este foarte originală. O textură deosebită și frumoasă este, de asemenea, creată artificial prin presarea neuniformă a lemnului și rindeluirea ulterioară a acestuia, sau la decojirea cu un cuțit ondulat sau în unghi față de direcția fibrelor. Cu un finisaj din lemn transparent, textura sa este mai pronunțată. Textura este cel mai important indicator care determină valoarea decorativă a lemnului.

Tipuri de textura lemnului:

1) fără un model pronunțat - tei, pară;

2) model fin pestrit - stejar, fag, platan;

3) model moire - arțar gri, mesteacăn ondulat, mahon;

4) desen „ochi de pasăre” - frasin, arțar, mesteacăn de Karelian, plop ucrainean;

5) model de coajă - nuc caucazian, frasin, ulm - partea de fund;

6) model înnodat - molid, pin.

2. Conținutul de umiditate al lemnului și proprietățile asociate cu modificarea acestuia

Lemnul proaspăt tăiat, de regulă, conține o cantitate mare de apă, iar în viitor, în funcție de condițiile de depozitare, poate crește sau scădea, sau rămâne la același nivel. Dar, în cele mai multe cazuri, este necesar să se ia măsuri pentru a elimina apa, adică pentru a usca lemnul. Un indicator al conținutului de apă din lemn este umiditatea, care este împărțită în absolută și relativă. În practică, folosesc în principal absolutul

valoarea umidității lautei, care este determinată de formula:

W abs. \u003d [(m - m 0) / m 0]? o sută %,

Unde m este greutatea probei de lemn umed, g;

m 0 - masa aceleiași probe absolut uscate, g. Indicatorul umidității relative este rar utilizat, în principal ca indicator al conținutului de umiditate al lemnului de foc. Acesta este determinat de formula:


W rel. \u003d (m - m 0 / m)? o sută %.

Există două moduri de a determina umiditatea - directă și indirectă. Metoda directă se bazează pe extragerea apei din lemn. Pentru a face acest lucru, proba de lemn curățată este uscată într-un cuptor la o temperatură de 103 ° C până când umiditatea este complet eliberată. În timpul procesului de uscare, proba este cântărită - prima dată după 6-10 ore de la începerea uscării, iar apoi la fiecare 2 ore.Uscarea se oprește după ce greutatea probei nu mai scade. Metoda directă vă permite să determinați conținutul de umiditate al lemnului cu mare precizie.

A doua metodă este indirectă, bazată pe măsurarea conductibilității electrice a lemnului cu ajutorul unui umidimetru electric. Cu această măsurătoare, scara dispozitivului arată cantitatea de umiditate. Această metodă face posibilă determinarea rapidă a umidității. Dar dezavantajul său constă în eroarea de măsurare, care este de 2-3%, și cu un conținut de umiditate a lemnului de peste 30% - chiar mai mare.

Apa din lemn este în stare legată și liberă. Apa legată este situată în pereții celulei și este ținută ferm. Îndepărtarea unei astfel de ape este dificilă și are un efect semnificativ asupra schimbării majorității proprietăților lemnului. Cantitatea maximă de apă legată corespunde limitei de saturație a pereților celulelor, care se ia în considerare în calcule: W b.p. = 30%.

Apa liberă se află în cavitățile celulare și în spațiile intercelulare, astfel încât este mai ușor de îndepărtat din lemn.

Lemnul proaspăt tăiat are un conținut de umiditate în intervalul 50-100%, iar cu o ședere lungă în apă - mai mult de 100%.

După uscare în aer liber, umiditatea se reduce la 15-20%. Se numește umiditate de 20-22%. transport,și umiditatea pe care o are lemnul în timpul perioadei de funcționare, - operațională.

Uscarea lemnului este de două tipuri - atmosferice, la temperatura ambiantă și artificial, sau cameră, când temperatura poate fi de până la 100 ° C și mai mult. În timpul uscării camerei, are loc contracția lemnului, adică o scădere a dimensiunilor liniare în direcția radială cu 3-7%, iar în direcția tangențială - cu 8-10%, de-a lungul fibrelor - 0,1-0,3%. Contracția volumetrică totală este de 11-17%.

La uscarea lemnului cu o scădere a umidității, proprietățile sale mecanice se modifică - elasticitatea scade, dar rezistența la compresiune crește, iar conductivitatea electrică scade și ea.

3. Densitatea lemnului. Proprietățile termice ale lemnului

densitatea lemnului- aceasta este masa unei unități de volum de material, exprimată în g / cm 3 sau kg / m 3. Există mai mulți indicatori ai densității lemnului, care depind de umiditate. Densitatea unei substanțe lemnoase este masa pe unitatea de volum a materialului care formează pereții celulari. Este aproximativ același pentru toate rocile și este egal cu 1,53 g / cm 3, adică de 1,5 ori mai mare decât densitatea apei.

Densitatea lemnului absolut uscat este masa pe unitatea de volum de lemn în absența apei în el. Acesta este determinat de formula:

0 \u003d m 0 / V 0,

unde p 0 este densitatea lemnului absolut uscat, g / cm 3 sau kg / m 3;

m 0 - greutatea unei probe de lemn la un conținut de umiditate de 0%, g sau kg; V 0 - volumul unei probe de lemn la un conținut de umiditate de 0%, cm 3 sau m 3.

Densitatea lemnului este mai mică decât densitatea substanței lemnoase, deoarece are goluri umplute cu aer, adică porozitate, care este exprimată ca procent și caracterizează raportul golurilor din lemnul absolut uscat. Cu cât densitatea lemnului este mai mare, cu atât porozitatea acestuia este mai mică.

Densitatea lemnului depinde în mod semnificativ de umiditate.Odată cu creșterea umidității, densitatea lemnului crește.În funcție de densitate, toate speciile sunt împărțite în trei grupe (la un conținut de umiditate a lemnului de 12%):

1) roci cu densitate mică - 540 kg / m 3 sau mai puțin - acestea sunt molid, pin, tei etc.;

2) rasele densitate medie- de la 550 la 740 kg / m 3 - acesta este stejar, mesteacăn, ulm etc.;

3) roci de mare densitate - 750 kg / m 3 și mai mult - acestea sunt câini, carpen, fistic etc.

Proprietățile termice ale lemnului sunt capacitatea termică, conductibilitatea termică, difuzibilitatea termică și dilatarea termică. Capacitate de căldură - capacitatea lemnului de a acumula căldură. Capacitatea termică specifică C este luată ca indicator al capacității termice - cantitatea de căldură necesară pentru a încălzi 1 kg de masă lemnoasă cu 1 °C. Se măsoară în kJ/kg? t °С.

Lemnul uscat este o substanță lemnoasă și aer, iar fracțiunea de masă a aerului din el este nesemnificativă.De aceea, capacitatea de căldură a lemnului uscat este aproape egală cu capacitatea de căldură a substanței lemnoase. Capacitatea termică specifică a lemnului este practic independentă de specie și la o temperatură de 0°C pentru lemnul absolut uscat este de 1,55 kJ. Odată cu creșterea temperaturii, capacitatea termică specifică crește ușor și la o temperatură de 100 °C crește cu aproximativ 25%. Când lemnul este umezit, capacitatea lui de căldură crește.

Procesul de transfer de căldură în lemn este caracterizat de doi indicatori - coeficientul de conductivitate termică și coeficientul de difuzivitate termică. Coeficient de conductivitate termică? egal numeric cu cantitatea de căldură care trece pe unitatea de timp printr-un perete de lemn cu o suprafață de 1 m 2 și o grosime de 1 m la o diferență de temperatură pe părțile opuse ale peretelui de 1 ° C. Se măsoară în W/(m? °C).

Coeficientul de difuzivitate termică caracterizează viteza de schimbare a temperaturii lemnului atunci când este încălzit sau răcit. Determină inerția termică a lemnului, adică capacitatea sa de a egaliza temperatura. Difuzivitatea termică se calculează prin formula:

Unde? – densitatea materialului, kg/m3;

? - coeficient de conductivitate termică, W / (m? ° С);

c - capacitatea termică specifică a lemnului, kJ / (kg? ° С).

4. Proprietățile electrice și acustice ale lemnului

După cum arată numeroasele studii ale proprietăților electrice ale lemnului, conductivitatea sa electrică, adică capacitatea de a conduce curentul electric, este invers legată de rezistența sa electrică. Există rezistențe de suprafață și de volum, care împreună dau rezistența totală a unei probe de lemn plasate între doi electrozi. Rezistența de volum caracterizează obstacolul în calea trecerii curentului prin grosimea probei, iar rezistența la suprafață - de-a lungul suprafeței. Indicatorii rezistenței electrice sunt volumul specific și rezistența specifică a suprafeței.

Studiile au arătat că lemnul uscat este un slab conductor de curent, dar odată cu creșterea umidității, rezistența acestuia scade. Acest lucru se poate observa din datele obținute în timpul studiilor (Tabelul 1).

tabelul 1

O scădere a rezistenței suprafeței are loc odată cu creșterea umidității. De exemplu, cu o creștere a conținutului de umiditate al fagului de la 4,5 la 17%, rezistența electrică la suprafață scade de la 1,2? 10 13 la 1 ? 10 7 Ohm.

În plus, în urma cercetărilor, s-a constatat că o scădere a rezistenței electrice a lemnului are loc atunci când este încălzit, mai ales la umiditatea sa scăzută.Astfel, o creștere a temperaturii de la 20 la 94 ° C reduce rezistența absolută. uscați lemnul de 10 6 ori.

proprietăți acustice. La studierea proprietăților acustice ale lemnului s-a constatat că viteza de propagare a sunetului în lemn este cu atât mai mare, cu cât densitatea acestuia este mai mică și modulul de elasticitate este mai mare. Valorile medii ale vitezei sunetului de-a lungul fibrelor pentru lemnul uscat în cameră sunt: ​​stejar - 4720 m/s, frasin - 4730 m/s, pin - 5360 m/s, zada - 4930 m/s. Studii ulterioare au arătat că viteza sunetului prin fibre este de 3-4 ori mai mică decât de-a lungul fibrelor. Viteza de propagare a sunetului depinde de proprietățile materialelor și, în primul rând, de densitate, de exemplu, în oțel, sunetul se propagă cu o viteză de 5050 m/s, în aer - 330 m/s și în cauciuc - 30 Domnișoară. Pe baza datelor obținute în studiul proprietăților acustice ale lemnului, a fost construită o metodă cu ultrasunete pentru determinarea rezistenței acestuia și a defectelor interne ascunse. Potrivit studiilor, capacitatea de absorbție fonică a lemnului este scăzută, cum ar fi izolarea fonică lemn de pin cu o grosime de 3 cm este de 12 dB, iar stejarul cu o grosime de 4,5 cm este de 27 dB. După cum au stabilit cercetările, cele mai bune proprietăți acustice în ceea ce privește cea mai mare emisie de sunet sunt lemnul de molid, brad și cedru, care este folosit pentru fabricarea multor instrumente muzicale: ciupite, arcuite, clape etc. După cum a demonstrat practica, lemnul de expunere la termen are cele mai bune proprietăți acustice - timp de 50 de ani sau mai mult.

5. Durabilitatea lemnului

Proprietățile mecanice includ rezistența și deformabilitatea lemnului, precum și unele proprietăți tehnologice. Forța lemnului este capacitatea sa de a rezista distrugerii sub influența sarcinilor externe. Rezistența la tracțiune a lemnului este determinată prin testarea probelor pentru compresiune, întindere, încovoiere, forfecare.

Când se testează lemnul pentru compresie, sarcina este efectuată de-a lungul fibrelor, apoi transversal și într-un singur loc. Rezistența la tracțiune este determinată în MPa prin formula:

b czh \u003d P max / a? b,

unde P max este sarcina maximă de rupere, N;

darȘi b- dimensiunile probei de lemn, mm.

Conform datelor de testare, s-a constatat că atunci când lemnul este întins peste fibre, rezistența este de aproximativ 1/20 din rezistența la tracțiune de-a lungul fibrelor. Prin urmare, atunci când se proiectează produse și se construiesc diferite structuri de construcție, nu sunt permise cazuri pentru ca sarcinile de tracțiune să fie direcționate peste fibre.

În practică, în majoritatea cazurilor, produsele din lemn lucrează cu sarcini de încovoiere. Prin urmare, probele de lemn trebuie testate pentru îndoire, determinând în același timp rezistența la tracțiune în MPa conform formulei:

b out \u003d 3P max ? l/2? b? h2,

unde l este distanța dintre suporturi, mm;

b este lățimea probei în direcția radială, mm;

h este înălțimea probei în direcția tangențială, mm.

Când proba este îndoită pe partea convexă, apar tensiuni de tracțiune, iar pe partea concavă, apar tensiuni de compresiune. La sarcini peste valoarea limită, distrugerea lemnului are loc sub forma unei ruperi a fibrelor întinse pe partea convexă a fracturii probei.

Rezistența la forfecare este de mare importanță. Acest indicator este determinat la testarea a trei tipuri de forfecare: pentru forfecare de-a lungul și peste fibre; pentru tăierea lemnului peste bob. În același timp, rezistența la tracțiune a lemnului pentru așchiere - bsk, MPa este determinată de formula:

b sk \u003d P max / b? eu

b,l sunt grosimea și lungimea probei în planul de forfecare, mm. Testele pentru tăierea lemnului peste fibre sunt efectuate pe mostre folosind un cuțit mobil. În acest caz, rezistența la tracțiune în MPa este determinată de formula:

Pmax / 2 ? A? b,

darȘi b sunt dimensiunile secțiunii eșantionului, mm (transversale). După cum arată rezultatele testului, rezistența lemnului atunci când este tăiat peste fibre este de 4 ori mai mare decât atunci când este tăiat de-a lungul fibrelor.

După cum au arătat testele, modulele de elasticitate în compresie și întindere a lemnului sunt aproximativ aceleași și se ridică la 12,3 GPa pentru pin, 14,6 GPa pentru stejar și 16,4 GPa pentru mesteacăn la un conținut de umiditate de 12%. Modulul de elasticitate de-a lungul fibrelor este de aproximativ 20-25 de ori mai mic decât de-a lungul, iar în direcția radială este mai mare decât în ​​direcția tangențială cu aproximativ 20-50%.

La testarea lemnului, se determină și modulul de elasticitate:


E \u003d 3? R? l / (64b ? h 3 ? f),

Unde R- sarcina egala cu diferenta dintre limitele superioare si inferioare de masura, N;

l- distanta dintre suporturi (pe care se afla proba de lemn), mm;

bȘi h sunt lățimea și înălțimea eșantionului, mm;

f- deformare egală cu diferența dintre valorile medii aritmetice ale deformației la limitele superioare și inferioare de încărcare, mm.

6. Proprietăţile tehnologice ale lemnului

Proprietăți tehnologice: rezistență la impact, duritate, rezistență la uzură, capacitatea de a ține șuruburi, cuie și alte elemente de fixare, precum și prelucrabilitate cu scule de tăiere.

Rezistența la impact a lemnului- aceasta este capacitatea sa de a absorbi forțele (lucrarea) la impact fără distrugere. Cu cât este mai mare cantitatea de muncă necesară pentru spargerea probei, cu atât este mai mare vâscozitatea acesteia. Rezistența la impact este determinată de formula:

A = Q/b x h, J/cm2,

Unde Q este munca cheltuită la ruperea probei, J;

bȘi h sunt lățimea și înălțimea eșantionului.

duritatea lemnului- aceasta este capacitatea sa de a rezista la indentarea unui corp dintr-un material mai dur - un poanson de oțel cu un vârf emisferic de rază r== 5,64 mm până la o adâncime de 5,64 mm. În același timp, la sfârșitul încărcării, sarcina P este numărată pe scara contorului de forță al mașinii. După testare, o amprentă cu o suprafață de 100 mm 2 rămâne în lemn. Duritatea statică a probei se determină în N/mm folosind formula:


H \u003d P / ? ? r2,

Unde ? ? r2 este aria amprentei în lemn atunci când o emisferă cu rază este presată în ea r, mm.

Dacă există o divizare a probelor în timpul testării, poansonul este presat la o adâncime mai mică - 2,82 mm, iar duritatea este determinată de formula:


H \u003d 4P / (3? ? r 2).

Toate rocile sunt împărțite în trei grupuri în funcție de duritatea suprafeței de capăt: moi - cu o duritate de 40 N / mm 2 și mai puțin, dure - 41–80 N / mm 2 și foarte dure - mai mult de 80 N / mm 2 .

rezistenta la uzura lemnul își caracterizează capacitatea de a rezista la uzură la frecare pe suprafața elementelor abrazive sau a microrugozităților unui corp mai solid. La testarea abraziunii, se creează condiții care imită procesul real de abraziune a lemnului folosit pentru podele, scări, punți. Abrazarea se efectuează pe o mașină specială. În același timp, rata de uzură t calculat în mm prin formula:


t=h? (m 1 - m 2) / m 1,

Unde h– înălțimea probei înainte de abraziune, mm;

m 1 Și m 2 este masa probei înainte și, respectiv, după test, g.

Rezistența specifică la smulgerea unui cui sau șurub este determinată de formula:

R ud. \u003d P max / l (N / mm),

unde P max este sarcina maximă la scoaterea cuielor sau șuruburilor;

l- lungimea baterii unui cui sau insurubarii unui surub. Capacitatea lemnului de a ține elemente de fixare depinde de specie, densitate și umiditate. Rezistența la smulgere a cuielor bătute în direcțiile radială și tangenţială este aproximativ aceeași, dar este mai mare decât atunci când cuiele sunt bătute în capătul probei.

Capacitatea lemnului de a se îndoi- cel mai bun la fag, stejar, frasin, mai rău - la conifere. Pentru a îmbunătăți flexibilitatea lemnului, acesta este aburit înainte de îndoire, apoi după îndoire este răcit și uscat într-o stare fixă, în urma căreia capătă o formă curbă stabilă.

Capacitatea lemnului de a se despica- acesta este procesul de separare a acestuia de-a lungul fibrelor sub actiunea sarcinii transmise panei. Aceasta este o proprietate negativă a lemnului la introducerea cuielor aproape de margine, precum și a cârjelor, șuruburile la înșurubare, dar una pozitivă la tăierea lemnului de foc sau la recoltarea buștenilor despicați.