Lemnul este un material dens din care. Proprietățile mecanice ale lemnului

Tematica: 14, 15. Materiale forestiere

Întrebări de studiu:

Lemnul, principalele sale proprietăți și aplicații.

Principalele tipuri de materiale și produse din lemn, protecția lemnului.

1. Lemnul, principalele sale proprietăți și aplicații

Lemnul este un material organic natural cu structură anizotropă, obținut prin tăierea unui trunchi de copac.

Lemnul ca material de construcție are multe proprietăți pozitive: rezistență relativ mare, densitate medie scăzută, conductivitate termică scăzută, fabricabilitate, aspect frumos și economie.

În același timp, lemnul are și o serie de dezavantaje: higroscopicitatea duce la o schimbare a rezistenței și a altor proprietăți; anizotropia determină o modificare a proprietăților în funcție de direcția fibrelor.

Materialele plate sunt folosite în construcții pentru construcție structuri din lemn, pentru decorarea exterioara si interioara a cladirilor si structurilor, sub forma sortimentelor rotunde, cherestea, produse rindeluite turnate etc. Pe lângă acestea, în construcții se folosesc produse finite și structuri din lemn, fabricate în fabrică, precum și materiale compozite obținute prin prelucrarea lemnului cu adezivi, lianți sintetici și minerali.

Structura lemnului este studiată pe trei secțiuni principale ale trunchiului: transversală și două longitudinale - radiale și tangențiale (Fig. 13.1).

Există macro și microstructură de lemn. Conform macrostructurii, puteți face cunoștință cu structura lemnului, puteți determina speciile și puteți obține caracteristici preliminare ale proprietăților sale. Macrostructura este clar vizibilă în secțiunea transversală a trunchiului (Fig. 13.2). Sub scoarță există un strat subțire de cambium, în care celulele se împart într-un copac în creștere și le depun în interiorul trunchiului. În centrul trunchiului se află un miez format din celule cu pereți subțiri liberi, cele mai slabe ca rezistență și mai puțin rezistente la putrezire. Partea trunchiului dintre miez și scoarță este lemnul propriu-zis, constând din țesutul celular din fibre de lemn.

Proprietăți fizice

Higroscopicitate lemnul este capacitatea de a absorbi vaporii de apa din mediu, in functie de temperatura si starea de umiditate a acestuia.

Umiditate lemn w variază în funcție de starea sa, de condițiile de depozitare și de funcționare. După gradul de umiditate, lemnul este umed (), proaspăt tăiat (

), uscat la aer (

), cameră uscată (

) și absolut uscat (

).

Toți indicatorii proprietăților de bază ale lemnului trebuie determinați ținând cont de conținutul de apă legată și apoi redusi la un conținut standard de umiditate de 12%.

Apa liberă este ușor îndepărtată din lemn în timpul uscării normale și nu afectează deformarea și rezistența acestuia.

Conținutul total de umiditate al lemnului este determinat de conținutul total de apă legată și liberă. Conținutul de umiditate al lemnului corespunzător anumitor parametri ai aerului se numește echilibru (Fig. 13.5).

Conținutul de umiditate de echilibru al lemnului poate fi setat cu o precizie de 0,75% conform diagramei (vezi Fig. 13.5). Cea mai rapidă, dar aproximativă, este metoda electrică. Se bazează pe dependența conductivității electrice a lemnului de conținutul său de umiditate. Cu ajutorul contoarelor electrice de umiditate (Tima EVA-2, IVD-1 etc.), umiditatea reală a acestuia este determinată cu o precizie de 1-1,5% în intervalul de până la 30%.

Contracție și umflare lemnul caracterizează modificarea dimensiunilor sale liniare și a volumului în timpul uscării și umezirii. În acest caz, deformațiile liniare și volumetrice ale lemnului depind doar de cantitatea de apă legată. Când este îndepărtat, dimensiunea lemnului scade - contracție, iar atunci când este absorbit - o creștere (umflare).

Se observă contracția liniară completă a lemnului odată cu îndepărtarea completă a apei legate; scăderea volumului său în acest caz se numește contracție volumetrică totală. Datorită structurii anizotrope a lemnului, contracția liniară nu este aceeași în direcții diferite. Contracția liniară în procente este determinată pe secțiunea transversală a trunchiului de-a lungul tangențialei tși radiale r directii ( Și ):

Valoarea contracției volumetrice (tot în procente) fără a lua în considerare deformația longitudinală se constată astfel:

,

Unde A, b Și A 0 , b 0 - dimensiunile liniare ale probei de lemn, respectiv, în direcţiile tangenţiale şi radiale în stare umedă şi absolut uscată, mm.

Contracția lemnului de-a lungul fibrelor este nesemnificativă și pentru majoritatea speciilor utilizate în construcții nu depășește 0,1%. Cea mai mare contracție liniară are loc în direcția tangențială - 7-12%, iar în direcția radială este de 3-6% (Fig. 13.6)

Indicatorii intensității contracției și umflării lemnului sunt coeficienții de liniară. ,și volumetrice contracție.

sau

;

.

Densitate medie lemnul în stare complet uscată datorită porozității semnificative este mai puțin dens și variază într-un interval relativ larg - de la 0,38 la 1,3 g / cm 3. În cadrul stratului anual, densitatea medie a lemnului târziu este de 2-3 ori mai mare decât cea a lemnului timpuriu; prin urmare, odată cu creșterea conținutului său, densitatea medie și rezistența lemnului cresc. Conținutul general de umiditate al lemnului afectează și densitatea medie a acestuia.

De obicei, determinarea densității medii a lemnului se realizează la umiditatea din momentul testării pe probe condiționate sau necondiționate. Condiționarea este procesul de menținere a lemnului la presiunea atmosferică, dată de temperatură și umiditate relativă, până când acesta atinge umiditatea de echilibru. Conținutul de umiditate de echilibru al lemnului, dobândit la o temperatură de 20 ± 2 0 C și o umiditate relativă de 65 ± 5%, se numește normalizat(12±1%).

Densitatea medie, kg/m 3 , la umiditate la momentul testării pentru probele necondiționate este calculată prin formula

,

Unde

- greutatea probei la umiditate w, kg;

- volumul probei la umiditate w, m 3 .

Porozitate lemn conifere variază de la 46 la 85%, foioase - de la 32 la 80%.

Conductivitate termică lemnul depinde de conținutul său de umiditate, temperatură, densitate medie și crește odată cu creșterea lor. Este afectată și de anizotropia structurii lemnului.

Capacitate termica lemnul uscat este același pentru toate speciile și este aproximativ egal cu 1,38 kJ / (kg K).

Coeficientul de temperatură de dilatare liniară lemnul de-a lungul fibrelor este (35)·10 -6 K -1, i.е. este de 2-3 ori mai mică decât cea a oțelului și a betonului.

Conductivitate electrică lemnul depinde de conținutul său de umiditate. Rezistența electrică a lemnului uscat este în medie de 75·10 7 Ohm·cm, iar lemnul brut este de 10 ori mai puțin.

Rezistență la coroziune lemnul este destul de ridicat în multe medii agresive (soluții de săruri, alcaline, majoritatea soluțiilor organice și slabe de acizi minerali) și crește odată cu creșterea densității medii. În apa de mare, lemnul se păstrează mai rău decât în ​​apa dulce de râu. Un mediu lichid cu activitate biologică ridicată reduce durabilitatea lemnului. Soluțiile concentrate de acizi minerali (nitric - în orice concentrație) îl distrug. Lemnul de conifere, impregnat cu substante rasinoase, are o rezistenta la coroziune mai mare decat lemnul de esenta tare.

Culoare lemnului i se da taninuri, substante rasinoase si colorante. Culoarea variază de la deschis la închis, în funcție de rasă, condiții de creștere, vârstă și alți factori. Culoarea obișnuită este ruptă ca urmare a deteriorarii lemnului de către putregai. prin urmare, culoarea caracterizează indirect starea lemnului, precum și adecvarea acestuia ca material structural și de finisare.

combustibilitate lemnul își degradează proprietățile de performanță. Încălzirea prelungită a lemnului deja la 120-150 0 C duce la carbonizare. Aprinderea sa de la o flacără deschisă are loc la o temperatură mai mare de 250 0 C, iar arderea spontană are loc la 350 0 C și mai sus.

Textură lemnul este un model pe suprafața tăieturii sale, caracteristic doar acestei rase, obținut printr-o combinație și contrast de elemente de macrostructură. Textura determină valoarea decorativă a lemnului pentru lucrările de finisare.

Miros lemnul se datorează prezenței în el a rășinilor, uleiurilor esențiale și taninurilor. Este cel mai pronunțat la conifere. Mirosul plăcut al lemnului sănătos devine neplăcut atunci când putrezește și, prin urmare, este un semn indirect al calității sale bune.

Proprietăți mecanice

Rezistenta lemnului depinde de umiditatea si temperatura acestuia, este afectata si de anizotropia structurii si prezenta defectelor. Numai apa legată are un efect semnificativ asupra rezistenței lemnului. O scădere a conținutului său duce la compactarea pereților celulari și a spațiului intercelular și, ca urmare, la creșterea rezistenței lemnului.

În toate cazurile, indicatorii proprietăților de rezistență ale probelor condiționate sunt recalculați pentru un conținut de umiditate de 12% (în MPa) conform formulelor adecvate:

la umiditatea probei w= 820%

Unde - rezistența la tracțiune a probei cu umiditatea w la momentul testării, MPa;

- factor de corecție pentru toate rocile, egal cu 0,04, la calcularea rezistenței finale la compresiune și încovoiere și 0,03 la forfecare;

la umiditatea probei w ≥ 30%

,

Unde

- factorul de conversie, luat în conformitate cu apendicele 8, tabel. unu.

Rezistența la compresiune a lemnului de-a lungul fibrelor este de 3-5 ori mai mare decât rezistența peste fibre și este de 45-50 MPa pentru pin.

Proprietăți protectoare

Forța dinamică lemnul, în funcție de viteza de încărcare, îl poate depăși pe cel static cu aproximativ 20-40%. O dependență aproximativă între coeficientul de întărire dinamică și rata de încărcare a lemnului în timpul îndoirii este prezentată în fig. 13.11. O creștere a rezistenței lemnului sub încărcare dinamică se observă numai până la o anumită viteză (critică).

Impermeabilitate la radiații pinul pentru radiații, estimat prin stratul de semiatenuare, este aproximativ egal cu 40 cm (la o energie fotonică de 2,5 MeV).

Proprietățile tehnologice ale lemnului, care îi determină capacitatea de prelucrare mecanică (tăiere, tăiere, găurire, îndoire, bătut în cuie etc.), sunt foarte mari și sunt utilizate pe scară largă în procesul de prelucrare mecanică a lemnului și în lucrările de construcții.

Proprietățile fizice și mecanice ale lemnului

Principalul criteriu pentru calitatea lemnului diferite rase mănâncă-o proprietăți fizice și mecanice. Dintre proprietățile mecanice ale lemnului, rezistența este cel mai important indicator al calității acestuia.

Deci, lemnul rezistă mai bine la acțiunea forțelor de-a lungul fibrelor, cu acțiunea forțelor peste fibre, rezistența sa scade brusc. Capacitatea lemnului de a se despica chiar și sub sarcini mici trebuie luată în considerare în toate etapele prelucrării sale.

Un indicator esențial al calității lemnului este duritatea acestuia, adică capacitatea de a rezista prelucrării cu scule de tăiere și, în general, pătrunderii altor corpuri în masa lemnoasă.

Deci, în partea inferioară a trunchiului, duritatea este mai mare decât în ​​partea superioară. Inelele anuale au o duritate mult mai mare decât formațiunile îngropate. În plus, lemnul are o structură mai solidă în rizom, ramuri și excrescențe (burls).

După duritate (kg s / cm I) (față de capăt) la un conținut de umiditate de 12%, speciile de lemn sunt împărțite în grupuri: moale - 385 sau mai puțin; solid - 386 - 825; foarte greu - mai mult de 825.

Orez. 6. gaură de vierme: a-hole de vierme; b-gang de lemn; râșniță în mobilă

Putere- capacitatea lemnului de a rezista forţelor care acţionează asupra acestuia. Acest parametru al lemnului depinde de mai multe motive. Lemnul dens și greu are de obicei o rezistență mare. Rezistența scade rapid odată cu creșterea umidității și în prezența defectelor. Lemnul rezistă bine acțiunii forțelor care întind sau comprimă piesa de-a lungul fibrelor și forțelor de îndoire direcționate peste fibre. Rezistența semnificativ mai scăzută a lemnului la compresiune și despicare de-a lungul fibrelor. Indicatorii de rezistență ai lemnului unor specii sunt prezentați în tabelul 1.

Elasticitate- capacitatea lemnului de a-și schimba forma

sub influența forțelor externe și ia forma inițială după încetarea acestei influențe.

Tabelul 1. Indicatori ai rezistenței lemnului

Plastic- capacitatea lemnului de a-și schimba (fără distrugere) forma sub presiune și de a-l păstra după îndepărtarea sarcinii.

Pentru a utiliza lemnul în construcții, este necesar ca acesta să aibă o structură normală, să nu aibă defecte inacceptabile, să fie ușor de prelucrat, să nu schimbe forma dată acestuia, să reziste bine la forțele externe și să reziste la influențele atmosferice și de altă natură.

Tabelul 2. Proprietățile fizice ale lemnului (valoarea medie)

Printre proprietățile fizice ale lemnului, se disting în special densitatea și umiditatea. Densitatea condiționată a lemnului este raportul dintre masa minimă și volumul maxim al probei.

După densitate (kg / m) la un conținut de umiditate de 12%, speciile de arbori sunt împărțite în grupuri:

densitate scăzută 540 sau mai puțin

densitate medie 550- 740

densitate mare 750 mai sus.

Valorile densității principalelor roci sunt date în tabelul 2.

Umiditate - proprietate fizică lemn, caracterizat prin cantitatea de umiditate conținută în acesta. Microstructura fibrelor de lemn este astfel încât umiditatea să pătrundă cel mai bine prin suprafețele de capăt.

Cantitatea totală de umiditate din lemn este suma umidității libere și legate. Umiditatea situată în cavitățile celulare și spațiul intercelular se numește liberă, iar în pereții celulari - legată sau higroscopică. Prin umiditate relativă se înțelege procentul din masa de umiditate conținută în acesta față de masa lemnului absolut uscat.

După gradul de umiditate, lemnul poate fi absolut uscat, al cărui conținut de umiditate este de 0% (obținerea unui astfel de lemn este posibilă numai în condiții de laborator); cameră uscată cu umiditate de la 8 la 15%; uscat la aer - de la 16 la 20%; semi-uscat - de la 21 la 23%; brut - umiditate mai mare de 23%; proaspăt tăiat de la 40 la 75% și umed cu un conținut de umiditate de peste 75%. Tabelul 3 arată conținutul mediu de umiditate al lemnului proaspăt tăiat.

Capacitatea lemnului de a absorbi sau elibera umiditatea se numește higroscopicitate. Această proprietate provoacă două fenomene reciproc opuse în lemn - contracția și umflarea.

Contracție- pierderea volumului lemnului din cauza evaporării umezelii din acesta (Fig. 7). Mărimea contracției este direct proporțională cu gradul de scădere a conținutului de umiditate al lemnului. Trebuie avut în vedere faptul că lemnul se usucă diferit în direcții diferite. Cu o scădere a umidității de la 30 la 0%, contracția este următoarele valori: de-a lungul fibrelor - 0,1%, în direcția radială - de la 4 la 8%, în direcția tangențială - de la 8 la 12%.

Orez. 7. Contracție și deformare: deformare a-longitudinală; b-contracție transversală și deformare; c, d-deformarea unei bare cu dispunerea diferită a straturilor anuale; d-deformarea unei bare cu un aranjament central de straturi anuale; deformare e-longitudinală fără aripi; g-bending cu aripi

Tabelul 3. Indicatori ai conținutului mediu de umiditate al lemnului în stare proaspăt tăiată

Umflătură este procesul invers al contracției.
Contracția sau umflarea neuniformă a lemnului duce la crăparea, deformarea, deformarea pieselor produsului.

Conductivitate termică- capacitatea lemnului de a conduce căldura de la o suprafață la opusă. Gradul de conductivitate termică a lemnului depinde de conținutul de umiditate și de densitatea în vrac.

Lemnul umed are un conținut mai mic de umiditate. Greutatea volumetrică a lemnului depinde de specie.

Coniferele au o densitate mai mică a lemnului și, în consecință, o conductivitate termică mai mică. Superioritatea conductibilității termice a lemnului față de cărămidă este evidentă, deoarece pereții din cărămidă cu o grosime de 510 mm (două cărămizi) au aceleași proprietăți de izolare termică ca un perete din grinzi de lemn cu o grosime de 100 mm. Este clar că aceste materiale sunt incomparabile din punct de vedere al costului. In afara de asta, pereți din lemn„acumulează” căldură și distribuie-o uniform în întreaga cameră. Prin urmare, într-o astfel de casă va fi cald chiar și în cel mai sever îngheț. Această din urmă împrejurare devine decisivă la alegerea tipului de lemn pentru construcția caselor din lemn.

Conductibilitatea sunetului- capacitatea lemnului de a conduce sunetul. Trebuie remarcat faptul că sunetul în direcții diferite se propagă cu forță inegală. Așadar, conductivitatea sunetului lemnului de-a lungul fibrelor este de 4-5 ori mai mare decât peste fibre.

În dezavantajele lemnului includ higroscopicitate ridicată, datorită căreia lemnul absoarbe bine umezeala din aer, în timp ce se umflă, crește în volum, în urma căreia micile fisuri dispar. Umiditatea în exces din lemn înrăutățește brusc proprietățile fizice și mecanice ale acestuia.

În timpul procesului de uscare, umiditatea se evaporă foarte lent. Umiditatea ridicată a produsului finit duce la o modificare a acestuia dimensiuni geometrice, warping, care reduce drastic calitatea structurii.

În plus, lemnul are defecte naturale (noduri, fisuri, buzunare de rășină) și combustibilitatea sa ridicată.

reduce rezistența la foc a clădirii. Tamplaria din lemn natural necesita o actualizare constanta a stratului de protectie.

Cherestea

busteni

Cei mai folositi in constructii sunt bustenii din lemn de conifere: pin, molid, brad, zada si cedru. Un buștean este considerat cherestea care are o grosime la capăt de cel puțin 14 cm, o lungime de 4 - 4,5 m. Din lemn lemn de esenta tare cei mai folositi sunt bustenii din fag, mesteacan, tei, arin, aspen si plop.

Tabel 4. Sortiment de bușteni utilizați fără tăiere longitudinală

Buștenii trebuie decupați la nivel cu suprafața, tăiați în unghi drept față de axa longitudinală, decojiți și să aibă o lungime permisă conform standardelor în vigoare. Conținutul de umiditate al buștenilor pentru structuri portante, structuri de travee, precum și buștenii furnizați la instalațiile de impregnare pentru antiseptic sub presiune, nu trebuie să depășească 25%.

Umiditatea buștenilor destinate structurilor care se află în stare umedă pentru o perioadă lungă de timp, precum și grămezilor
iar buștenii furnizați de aliaj nu sunt limitate (vezi tabelul 5).

Tabelul 5. Determinarea volumului unui buștean,

Pentru Srub, cedrul este cel mai de preferat, dar nu în fiecare regiune a țării noastre puteți cumpăra lemn din această specie. Prin urmare, este adesea înlocuit cu pin sau chiar molid. Lemnul rotund, în funcție de grosimea tăieturii superioare, se împarte în mic (8-13 cm), mediu (14-24 cm) și mare (25 cm sau mai mult). La construirea unei case de bușteni, se folosesc de obicei bușteni cu un diametru de 18-20 cm (în partea din mijloc), iar lungimea acestora este de la 4 la 6 m. Opțiunea ideală este să folosești bușteni rotunjiți, care în prezent pot fi achiziționați în comert cu amanuntul si cu ridicata. Buștenii rotunjiți se numesc bușteni care sunt trecuți prin echipamente speciale și au un diametru constant pe toată lungimea. Construcția unei case din bușteni din astfel de bușteni este foarte simplificată,
ca sa nu mai vorbim de calitate. Dacă se achiziționează lemn rotund obișnuit pentru construirea unei case, atunci ar trebui sortat după diametru la cumpărare.

Dacă pădurea este achiziționată în zona de tăiere a viței de vie, atunci în acest caz trebuie să munciți foarte mult pentru a o aduce la o stare standard. Înainte de tăiere, cel mai bine este să șlefuiți copacii, să lăsați lemnul să se usuce în pădure și abia după aceea încep să-l doboare. Pentru doborâre, este necesar să tăiați copacul cu un topor din partea în care va cădea trunchiul.

În acest caz, trebuie avut în vedere faptul că înălțimea ciotului nu trebuie să depășească 10 cm de la nivelul solului, iar tăierea se efectuează în direcția pantei copacului. Sub primul copac, la locul căderii sale probabile, așezați un pat cu un diametru de 15–20 cm și o lungime de 2 m. . Ar trebui încercați să fie tăiați copacii următori pe cei pre-tâși, ceea ce va facilita prelucrarea lor ulterioară. După ce toți copacii au fost doborâți, aceștia încep să taie crengile și să taie buștenii la lungimea necesară.

Faptul perioadei din an în care pădurea este tăiată este de asemenea important. În timpul iernii, nutrienții se acumulează în trunchi, astfel încât primăvara, sub formă de sirop de zahăr, se ridică la fiecare mugur umflat. La începutul verii, intensitatea mișcării umidității este, de asemenea, ridicată și activă. Abia în august procesele vitale ale copacului încep să se diminueze. Arborele își oprește dezvoltarea și adoarme până la sfârșitul toamnei.

Prin urmare, pe vremuri, pădurea era tăiată doar iarna, când totul îngheață și nu permite lemnului să „lucreze” după tăiere. Prin urmare, există mai puține îndoituri și deformări inutile. Lemnul călit în timpul repausului devine ușor, ceea ce afectează în mare măsură calitatea materialului. Pe vremuri, aveam reguli simple care interziceau tăierea lemnului într-o zi neprogramată.

Se credea că cel mai puternic copac capabil să reziste la foc poate fi obținut doar într-o zi a anului, 1 martie, și cel mai bine după apusul soarelui. Taierea lemnului destinat fabricarii mobilei s-a efectuat in primele opt zile dupa luna noua din decembrie. Materialul rămâne puternic, mai puțin permeabil la umiditate, păstrează volumul, ceea ce este important pentru fețele feselor.

Lemnul pentru meșteșuguri ar trebui tăiat în luna nouă a lunii noiembrie. Trunchiurile trebuie eliberate imediat de coajă, până când gândacul de scoarță și-a așezat larvele în golurile poroase ale pulpei tăiate.

Pentru construcția de poduri și bărci, este mai bine să luați lemn în martie și, de preferință, cu o lună în descreștere. Astfel de bușteni sunt mai rezistenți la descompunere.

Copacul poate crește drept, vertical în sus sau răsuci la dreapta sau la stânga. S-a observat că un copac doborât care se ondulează la stânga este mai puternic decât un copac care se ondulează la dreapta sau crește drept. Și dintr-un anumit motiv fulgerul lovește un copac cu o răsucire la stânga.

Orez. 8. Tipuri de cherestea: a-plate; b-dvuhkantny bar; placă netivită; g-sfert; d-cherestea cu patru tăișuri cu o scădere; placa e-cut cu wane; w-cherestea cu muchii curate; h-croaker; scândură i-tivită; plăci cu lambă și canelura rindeauate în k; 1-față; 2 margini; 3-coste; 4-capăt; 5 scad

Notă:

1) La creșterea notei lemn rotund la l-a, rata de producție a cheresteacă crește cu 3%.

2) Când calitatea lemnului rotund este redus la clasa a III-a, standardul de producție de cherestea se reduce cu 2%, la clasa a IV-a - cu 7%.

3) În cazul unei aprovizionări mixte de bușteni mari și medii, rata producției de cherestea este luată ca medie aritmetică între bușteni medii și mari.

Terminați cel puțin o treime din partea laterală a grinzii. Principalele tipuri de cherestea sunt prezentate în fig. 8. Sunt realizate in diverse sortimente, marimi si calitati

Cherestea de rasinoase este impartita in sase calitati in functie de calitate: selectata, I, II, III, IV si V. Scândurile de cea mai inalta calitate sunt folosite in constructia navala si constructia auto.

Plăcile de gradul I și II sunt utilizate pentru pardoseli, tâmplărie, grinzi portante, structuri lipite etc. Plăcile de gradul III sunt folosite pentru pilirea tavanelor sub tencuială, gradul IV - pentru strunjări de acoperiș, garduri etc. Plăcile de clasa V sunt utilizate în pereții despărțitori din panouri, pentru fabricarea containerelor cutie etc.

Tabelul 7. Grosimea și lățimea lemnului de moale tăiat
roci în mm

Marginea largă a plăcii îndreptată spre miez se numește interior, iar opusul este exteriorul, suprafața de cea mai bună calitate se numește versiunea. În consecință, partea opusă se numește fund.

Lățime - dimensiunea determinată de distanța dintre marginile plăcii sau cherestea, în direcția perpendiculară pe axa longitudinală.

Lățimea plăcii tivite se măsoară de-a lungul unei fețe late într-un loc în care nu există nicio scădere, dar nu mai aproape de 1500 mm de capăt. Lățimea unei plăci netivite se măsoară la o distanță de la capăt egală cu lățimea plăcii. În locurile în care se măsoară lățimea plăcii, nu ar trebui să existe lovituri, crestături sau așchii.

Lungime - dimensiunea determinată de cea mai scurtă distanță dintre capetele plăcii sau cherestea, tăiate condiționat perpendicular pe axa longitudinală a cheresteașului.

Grosime - dimensiunea determinată de distanța dintre straturi în direcția perpendiculară pe straturi. "

Dacă cheresteaua este făcută din bușteni, atunci trebuie să știți cum să tăiați corect bustenul. Dacă tăiați buștenii într-un mod transversal, cheresteaua se va dovedi a fi foarte diferită unul de celălalt ca calitate și aspect. Cele luate din mijlocul trunchiului se numesc miez. Pe ele, inelele de creștere sunt amplasate pe planul tăiat cu ferăstrău, așa cum ar fi, într-un unghi drept. Lemnul acestor plăci este cel mai durabil și mai stabil.

„Side” se numesc scânduri obținute din părțile extreme ale trunchiului. Sunt frumoase ca textură, așa că sunt cel mai bine folosite pentru lucrări de finisare. Ele nu trebuie utilizate în structuri portante, deoarece astfel de plăci se deformează ușor.

Pentru a obține plăci de înaltă calitate, cu o textură relativ uniformă, se folosește așa-numita tăietură radială. Pentru a face acest lucru, trunchiul este mai întâi tăiat în patru părți, apoi fiecare parte este tăiată mai departe de-a lungul direcțiilor radiale. Aceasta este o tăietură neeconomică, deoarece produce o cantitate mare de deșeuri, cu toate acestea, este folosită foarte des în producția de mobilier și pentru fabricarea materialelor de finisare.

O serie de astfel de cherestea este puternică, uniformă și necesară pentru structuri grele sau părți critice portante.

Atunci când alegeți cheresteaua, trebuie să acordați atenție suprafeței pe toată lungimea acesteia. Acesta este singurul mod de a vedea clar dacă toate marginile sunt absolut uniforme. Dacă distorsiunile sau distorsiunile sunt mici, o astfel de cherestea poate fi pusă în funcțiune.

Dacă curbura este bilaterală, nu este de dorit să folosiți placa pentru structuri în care este necesară precizie. Inelele anuale nu ar trebui să „cadă” din placă, deoarece în timpul funcționării această margine va începe să se delamineze ȘI să se umfle.

Tabelul 8. Grosimea și lățimea lemnului de esență tare
roci în mm

§ 2. Proprietăţile fizice şi mecanice ale lemnului

Lemnul folosit la productia de mobila trebuie sa fie sanatos si sa nu prezinte defecte care sa-i reduca rezistenta. Ar trebui să fie ușor de prelucrat, să nu schimbe forma dată acestuia, să reziste forțelor externe și să reziste efectelor negative ale aerului și apei. Aceste calități constituie proprietățile tehnice ale lemnului, de care trebuie luate în considerare atunci când îl folosești. Sunt stabilite cerințele pentru produsele din lemn și condițiile de utilizare a acestora Standardele de stat(GOST). Proprietățile tehnice ale lemnului sunt împărțite în fizice și mecanice.

Proprietățile fizice ale lemnului. Acestea sunt proprietăți care nu duc la o schimbare compoziție chimicăși integritatea materialului. Acestea includ culoare, luciu, textura, miros, umiditate, umflare, contracție, greutate, higroscopicitate, conductivitate termică, sunet și conductivitate electrică.

Culoare. Celuloza, fiind principala substanță din care este construit lemnul, nu este colorată. Culoarea lemnului depinde în primul rând de specie și climă. În zona temperată, lemnul este de obicei palid la culoare, în zona tropicală, are o culoare strălucitoare. Multe specii de arbori (mesteacăn, tei, aspen, molid) sunt aproape albe cu nuanțe deschise. Stejarul și frasinul au o nuanță maro, fagul este alb roșcat, Nuc- Maro.

Majoritatea speciilor de copaci se întunecă după doborâre. Acest lucru se datorează acțiunii oxigenului atmosferic asupra lemnului. Deci, lemnul de arin roz deschis imediat după tăiere devine roșu-gălbui din cauza oxidării taninurilor. Lemnul de stejar, aflat sub apă de mulți ani, devine gri și chiar negru ca urmare a combinației taninurilor cu sărurile de fier. Culoarea lemnului tânăr este mai deschisă decât culoarea lemnului vechi.

Pentru a îmbunătăți culoarea, precum și pentru a da lemnului o culoare diferită, acesta este supus la diferite tratamente. Lemnul de fag este aburit, ceea ce asigură o culoare roșie uniformă. Lemnul este adesea pătat cu substanțe chimice. Rasele vasculare împrăștiate sunt cel mai bine colorate. Deci, arinul este bine imitat sub mahon, para - sub abanos. Lemnul de conifere se pete cel mai rău din cauza eterogenității puternice a structurii și conținutului de rășină.

Strălucire. Strălucirea lemnului depinde de locația razelor de miez și de densitatea acestuia. Strălucirea este exprimată mai clar în secțiuni radiale. Acest lucru se datorează faptului că în secțiunea radială, razele miezului ocupă o zonă semnificativă. Lemnul de arțar, fag, ulm, stejar, câini, salcâm alb diferă prin strălucire. Această proprietate a lemnului este luată în considerare dacă este utilizat sub formă nevopsită.

Puteți da lemnului o strălucire artificială prin lustruire, lăcuire și ceruire. Bine lustruit nuc, frasin, mai rău - fag, stejar. Lemnul din speciile moale de foioase și conifere este slab lustruit (cu excepția tisei și ienupărului). Pentru a determina cantitativ luciul unei suprafețe, se folosește un dispozitiv reflectoscop, al cărui principiu de funcționare se bazează pe reflectarea unei suprafețe strălucitoare de rânduri de numere de diferite dimensiuni. În funcție de numerele de linii și numerele citite pe suprafața controlată, se stabilește gradul de luciu.

Textură. Textura este un model natural, care se obține pe suprafața plană a unei secțiuni longitudinale a unui copac datorită tăierii fibrelor sale, a straturilor anuale și a razelor de miez. Lemnul de conifere, care are o structură densă, se caracterizează în majoritatea cazurilor printr-o textură uniformă. Lemnul de esență tare, care are o structură mai complexă, are o textură variată, care depinde și de lățimea straturilor anuale, diferența de culoare a lemnului timpuriu și cel târziu, dimensiunea vaselor și direcția fibrelor. Direcția tăierii este foarte importantă. Pe o tăietură tangenţială se obţine un model mai frumos; coniferele dau un model deosebit de expresiv din liniile de conuri în creștere.

Speciile de arbori, la care razele centrale sunt slab dezvoltate și straturile anuale nu sunt exprimate clar, nu au o textură frumoasă (mesteacăn, aspen, tei). Rocile cu raze de bază bine dezvoltate se disting printr-o textură frumoasă. O textură deosebit de frumoasă este dată de razele de miez pe o tăietură radială la specii precum platanul, fagul, arțarul; pe tangențial - frasin, catifea, castan, nuc, ulm, zada. Lemnurile de esență tare inel-vasculară (stejar, ulm și ulm), la care razele de miez sunt bine dezvoltate și vizibile, conferă o textură frumoasă atât pe secțiunea radială, cât și pe cea tangenţială. Lemnul ondulat are o textură frumoasă, în special mesteacănul de Karelian și lemnul de sag. Pentru a crește claritatea texturii, suprafața lemnului este acoperită cu lacuri transparente.

Miros. Multe specii de arbori au un miros caracteristic pe care îl dobândesc din rășinoasele, taninurile și uleiurile esențiale conținute în lemnul lor. Miezul lemnului are un miros mai puternic, deoarece conține mai multe din aceste substanțe. Un miros mai puternic în lemnul proaspăt tăiat, precum și în lemnul de esență moale care conține rășină. Când este uscat, mirosul de lemn al multor specii slăbește și, uneori, se schimbă. Când un copac se îmbolnăvește, se schimbă și mirosul lemnului său. Astfel, lemnul de stejar sănătos, proaspăt tăiat, miroase a tanin, iar când putrezește, de multe ori miroase a vanilie.

Umiditate. Apa este esențială pentru viața și creșterea unui copac. Conținutul de umiditate al lemnului - cantitatea de apă conținută în acesta, exprimată ca procent în raport cu masa absolut uscată a lemnului. Pentru a determina conținutul de umiditate al unei plăci sau al unei bare, retrocedând de la capăt cu 0,25 - 0,5 m, se decupează o probă - o bară de 10 - 15 mm grosime. Proba este curățată de bavuri și rumeguș, cântărită și introdusă într-un cuptor pentru uscare la o temperatură de 100 - 105 °. În timpul uscării, proba este cântărită pentru prima dată nu mai devreme de 6 ore de la începerea uscării; a doua și următoarele - la fiecare două ore. Proba este uscată până când masa nu se modifică în timpul cântăririi ulterioare. Diferența de masă a probei va fi egală cu masa de umiditate evaporată. Împărțind masa de umiditate evaporată la masa lemnului uscat și înmulțind cu 100, obținem conținutul de umiditate ca procent.

De exemplu, masa unei probe brute la cântărirea inițială a fost de 200 g, iar după uscare a fost de 160 g. Prin urmare, masa umidității evaporate este de 200 - 160 \u003d 40 g, iar conținutul de umiditate al lemnului de bar va fi 40/160 x 100 \u003d 25%.

Determinarea umidității în acest fel necesită mult timp și, în plus, este imposibil să se examineze conținutul de umiditate al produsului finit. Pentru a determina rapid conținutul de umiditate al lemnului, se folosește un contor de umiditate electric, care face posibilă determinarea conținutului de umiditate al pieselor, plăcilor și barelor într-un minut. Principiul de funcționare al umidității electrice se bazează pe faptul că conductivitatea electrică a lemnului depinde de conținutul său de umiditate. Cu cât conținutul de umiditate al lemnului este mai mare, cu atât trece mai bine prin el. electricitate. Lemnul uscat este un slab conductor de electricitate.

În funcție de conținutul de umiditate, lemnul este de următoarele tipuri:

proaspăt tăiat - are un conținut de umiditate de 40% sau mai mult, în funcție de tipul lemnului și de timpul de tăiere;

brut - cu o umiditate de 23% sau mai mult, este utilizat pentru fabricarea structurilor din lemn care nu sunt protejate de precipitații;

semi-uscat - are un conținut de umiditate de 18 până la 23%; este utilizat pentru fabricarea structurilor din lemn ferite de precipitații;

uscat la aer - cu umiditate de la 12 la 18%; este utilizat pentru toate structurile din lemn din clădiri în diverse scopuri, precum și în producția de mobilier din răchită;

uscat în cameră - are o umiditate de 8 până la 12%; din el sunt realizate produse de tâmplărie și mobilier;

absolut uscat - cu un conținut de umiditate de 0% poate fi obținut numai în condiții de laborator.

Proprietăți precum contracția, umflarea, deformarea și crăparea sunt asociate cu conținutul de umiditate al lemnului.

Contracție. Pierzând umiditatea în timpul uscării, lemnul scade în dimensiune (devine mai scurt, mai îngust și mai subțire). Această proprietate se numește contracție. Umiditatea liberă se evaporă din lemn relativ repede și nu provoacă o scădere a dimensiunii acestuia; se reduce doar greutatea lemnului. Umiditatea higroscopică se evaporă mult mai lent, deoarece se află în membranele celulare. Evaporarea sa începe din momentul tranziției punctului de saturație al membranelor celulare. Odată cu contracția, pereții celulari, care emană umiditate, se micșorează, devin mai mici în volum. Cantitatea de contracție a lemnului în direcții diferite nu este aceeași. Deci, de-a lungul fibrelor, adică de-a lungul lungimii trunchiului, este de 0,1 - 0,3%; de-a lungul razei secțiune transversală, adică în direcția razelor de miez, 3 - 5%; în direcția tangentei la straturile anuale - 6 - 10%.

Contracția de-a lungul fibrelor în prezența valorii sale mici, de obicei, nu este luată în considerare. Cantitatea de contracție a fibrelor este semnificativă și trebuie luată în considerare, în special atunci când tăiați buștenii în plăci. De obicei, buștenii sunt tăiați în stare umedă, iar dacă nu este prevăzută o alocație de contracție, cheresteaua rezultată nu va avea dimensiunile secțiunii transversale necesare după uscare.

Cantitatea de contracție a lemnului depinde și de densitatea acestuia. Lemnul tare se usucă mai mult decât lemnul moale. Acest lucru se datorează prezenței în lemnul dens a unei cantități mai mari de substanță lemnoasă și, prin urmare, umidității higroscopice. Pe baza contracției volumetrice, speciile de arbori pot fi împărțite în trei grupe: uscare scăzută - ienupăr, brad de Manciurian, tisa, arin, nuc de Manciurian, salcie albă, plop, castan; uscare medie - pin, molid, cedru, brad siberian, stejar, ulm, ulm, ulm, frasin european, nuc, aspen, frasin de munte, artar, salcie piramidala; uscare puternică - zada, salcâm, mesteacăn negru, pufos și fier, fag, par, carpen, frasin manciurian.

Umflătură. Dacă lemnul uscat este plasat într-o cameră umedă sau depozitat în aer liber, atunci acesta din nou absoarbe (absoarbe) umezeala și se umflă. În acest caz, lemnul crește în dimensiune, volum și masă, își schimbă forma dată. Acest proces se observă atunci când umiditatea este absorbită până la punctul de saturație a membranelor celulare. O creștere suplimentară a conținutului de umiditate al lemnului, care constă în umplerea cavităților celulare cu apă, nu provoacă umflături. Umflarea lemnului nu este aceeași în direcții diferite și are aceeași dimensiune ca în timpul contracției.

Umflarea este un fenomen negativ, dar în unele cazuri este util. Proprietatea lemnului de a se umfla este folosită în construcțiile navale din lemn, în toniere, în producția de țevi din lemn, deoarece din cauza umflăturilor, părțile individuale ale produsului se învecinează mai strâns între ele și nu lasă apa să treacă.

Pentru a preveni deteriorarea produselor prin umflare, este necesar să se folosească lemn cu conținutul de umiditate necesar pentru fabricarea lor, care ar corespunde condițiilor de funcționare. Pentru a proteja lemnul de pătrunderea umidității din aer în el, se folosește finisajul exterior al produselor. În plus, lemnul este impregnat cu substanțe care reduc absorbția umidității și reduc umflarea acestuia.

Colmatare. Deformarea sau modificarea formei inițiale a lemnului și a pieselor este cauzată în principal de contracția diferită a lemnului în direcții diferite. Partea plăcii mai aproape de miez se usucă mai puțin decât cea opusă (exterior). Acesta din urmă, micșorându-se, trage pe sine și pe cealaltă parte. Prin urmare, la deformare, umflarea plăcii este întotdeauna întoarsă spre miez. Plăcile de alburn se deformează mai puternic, adică cele care sunt mai departe de miez. Placa de mijloc, inclusiv miezul, nu se deformează în timpul contracției, marginile sale devin doar puțin mai subțiri.

Pe lângă transversală, există și deformare longitudinală. Se observă ca îndoire de-a lungul lungimii spre partea largă - până la margine, precum și în diagonală - deformare elicoidală sau răsucire. Motivele deformarii longitudinale și elicoidale sunt structura eterogenă și oblică a lemnului. Plăcile cu aripi trebuie tăiate în părți mai mici.

Plăcile late se deformează mai mult decât plăcile înguste. La conectare, acestea trebuie poziționate astfel încât deformarea unei plăci să împiedice deformarea celeilalte plăci. Prin urmare, scuturile din lemn trebuie asamblate astfel încât părțile centrale ale plăcilor să fie orientate în direcții diferite. Deformarea poate fi redusă sau chiar eliminată dacă plăcile sunt îmbinate, îmbinate și încadrate, cum ar fi în construcția ușilor, unde panoul se poate usca fără deformare.

Cracare. Contracția neuniformă în direcții diferite, precum și uscarea neuniformă a lemnului provoacă crăpare. Fisurile merg de la straturile exterioare la centrul trunchiului, la miez. Buștenii fără scoarță crăpă mai mult decât buștenii cu scoarță, deoarece încetinește uscarea. Cu toate acestea, coaja prelungește timpul de uscare și favorizează dezvoltarea putregaiului și deteriorarea de către gândacii de scoarță. Cu uscare lenta, lemnul nu crapă, prin urmare, în timpul depozitării pe termen lung a lemnului, se iau măsuri pentru a încetini uscarea acestora. Pentru a face acest lucru, capetele buștenilor, grinzilor și plăcilor sunt protejate cu acoperiri speciale.

Greutate. Masa lemnului depinde de specie, structură și umiditate.

Gravitație specifică. Aceasta este o masă de substanță lemnoasă într-o stare absolut densă, fără goluri, goluri și umiditate. Deoarece masa de 1 cm 3 de apă chimic pură la 4 ° C este de 1 g, greutatea specifică a oricărei substanțe este raportul dintre această substanță într-o stare absolut densă și masa de apă, luată în același volum. Greutatea specifică a substanței lemnoase este practic independentă de specie și are o medie de 1,54.

Densitate. Aceasta este masa volumetrică a lemnului în stare naturală, adică cu toate golurile, golurile, umezeala, rășina. Are o mare importanță practică și servește ca principal indicator al calității și proprietăților mecanice ale lemnului. Densitatea lemnului de diferite specii nu este aceeași. Nu este la fel nici în locuri diferite ale aceluiași copac. Duramenul este mai greu decât alburnul. Lemnul din fund are o densitate mai mare decât în ​​partea superioară a trunchiului. compara lemnul diverse rase densitatea este posibilă numai la aceeași umiditate. Pentru a determina greutatea volumetrică a lemnului, trebuie să cântăriți o probă de orice dimensiune (la 15% umiditate) și să împărțiți greutatea la volumul probei. Masa volumetrică rezultată exprimă raportul dintre masa unei unități de volum de lemn și masa aceluiași volum de apă. Dacă densitatea în vrac a lemnului este de 0,75, aceasta înseamnă că 1 m 3 de lemn cântărește 0,75 tone.Cisul (0,97) și fistic (1,12) au cel mai greu lemn, iar bradul care crește în Siberia de Est (0,35) și plopul canadian (0,40). ).

Există densitate absolută și relativă a lemnului. Densitatea absolută este caracterizată de cantitatea de substanță lemnoasă pe unitatea de volum și este determinată de masa în vrac. Lemnul cu o densitate în vrac mai mare are și o densitate absolută mai mare. Densitatea relativă arată uniformitatea structurii lemnului. O densitate relativă mare este caracteristică speciilor cu o structură a lemnului mai mult sau mai puțin uniformă (cifis, par, carpen, arțar). Speciile de conifere (pin, molid, brad, cedru) au cea mai mică densitate relativă. Lemnul cu o densitate relativă mai mare este prelucrat mai des, oferă o suprafață uniformă, netedă și este bine lăcuit și lustruit. Lemnul cu o densitate relativă scăzută este mai dificil de lăcuit și lustruit, dar are un alt aspect proprietate de valoare- se îndoaie bine.

Porozitate. Porozitatea lemnului este determinată de volumul golurilor interne (cavități celulare, spații intercelulare) și se exprimă ca procent din volumul lemnului în stare absolut uscată. Depinde de densitatea în vrac a lemnului și scade odată cu creșterea acestuia.

Higroscopicitate. Higroscopicitatea sau absorbția umidității este capacitatea lemnului de a absorbi umiditatea din aerul înconjurător. Lemnul umed eliberează ușor umiditatea în aerul din jur; uscat, dimpotrivă, îl absoarbe ușor. Prin urmare, higroscopicitatea lemnului provoacă schimbări constante în conținutul de umiditate, masă, dimensiune și formă.

Deci, lemnul absolut uscat absoarbe vaporii de apă din aer până când conținutul său de umiditate corespunde umidității și temperaturii aerului din jur. Umiditatea pe care o dobândește lemnul atunci când este expus la aer pentru o perioadă lungă de timp cu umiditate relativă și temperatură constante se numește conținutul de umiditate de echilibru al lemnului. Există o relație între acest conținut de umiditate al lemnului, temperatura și umiditatea aerului din jur.

Conductivitate termică. Conductivitatea termică a lemnului este capacitatea sa de a conduce căldura. În comparație cu alte materiale, lemnul este un slab conductor de căldură. Conductivitatea sa termică scăzută se explică prin porozitatea structurii și conținutul ridicat de aer din spațiile intercelulare și intracelulare, care este un slab conductor de căldură. Conductivitatea termică depinde de greutatea volumetrică a lemnului, umiditate, temperatură și direcția fibrelor. Diferitele specii au o conductivitate termică diferită a lemnului. Speciile cu densitate mare (fag, stejar) sunt mai conductoare termic. Rasele cu o densitate mai mică (pin, molid, mesteacăn) sunt mai puțin conductoare termic. Deoarece conductivitatea termică a apei este de 23 de ori mai mare decât conductibilitatea termică a aerului, conductivitatea termică a lemnului brut este mult mai mare decât cea a lemnului uscat. De asemenea, este mai mare de-a lungul fibrelor decât de-a lungul fibrelor.

Conductibilitatea sunetului. Conductivitatea sunetului este capacitatea unui material de a conduce sunetul. Această capacitate a lemnului este relativ mare. De-a lungul fibrelor, lemnul conduce sunetul de 15-18 ori mai repede decât aerul, iar peste fibre doar de 3-6 ori mai repede. Conductivitatea sunetului depinde de tipul și conținutul de umiditate al lemnului. Umiditatea ridicată îi reduce conductivitatea sunetului.

Capacitatea de a rezona sau de a amplifica sunetul fără a distorsiona tonul este o proprietate importantă a lemnului, datorită căreia este folosit pentru a face plăci de sunet pentru instrumente muzicale. Proprietățile de rezonanță ale lemnului depind de densitatea sa în vrac și uniformitatea structurală. Cu cât lemnul este mai subțire, cu atât transmite mai bine sunetul de înaltă frecvență. Rezonanța apare deoarece fibrele elastice de lemn din undele sonore intră în vibrație. Vibrațiile sunt transmise aerului din jur și acest lucru amplifică sunetul.

Bucle, noduri, straturi anuale neuniforme și umiditate ridicată reduc proprietățile de rezonanță ale lemnului. Cel mai potrivit pentru fabricarea punților de instrumente muzicale este lemnul uscat, cu strat fin, cu strat egal, sănătos de molid, brad caucazian și cedru siberian.

Conductivitate electrică. Conductivitatea electrică este capacitatea unui material de a conduce un curent electric. Lemnul este un slab conductor de electricitate. Conductivitatea sa electrică depinde de rasă, de direcția fluxului de curent în raport cu locația fibrelor, umiditate și temperatură. Rezistența lemnului la trecerea curentului electric de-a lungul fibrelor este mai mică decât peste fibre, iar în direcția radială este ceva mai mare decât în ​​direcția tangențială. Odată cu creșterea conținutului de umiditate al lemnului, conductivitatea lui electrică crește. Diferite tipuri de lemn au o conductivitate electrică diferită. Pinul și molidul conduc electricitatea mai rău decât stejarul, frasinul și arțarul.

Conductibilitatea electrică scăzută a lemnului îi permite să fie folosit ca material izolator(garnituri sub prize, întrerupătoare, piese de receptoare radio). În acest scop se utilizează stejar, frasin, fag, artar.

Proprietăți mecanice lemn. Produsele din lemn sub acțiunea forțelor mecanice exterioare, împreună cu alte cerințe impuse acestora, trebuie să îndeplinească și condițiile de rezistență mecanică. În funcție de proprietățile mecanice ale lemnului, se determină capacitatea acestuia de a rezista la acțiunea forțelor mecanice exterioare, care includ presiunea sarcinilor asupra produsului, masa oamenilor etc. Când forțele mecanice exterioare acționează asupra lemnului, solicitările interne sau reacția în ea apar forţe.

O modificare a formei sau dimensiunii lemnului sub acțiunea forțelor externe se numește deformare. O deformare care dispare după încetarea forței exterioare se numește elastică. Deformarea, în care, după încetarea forței exterioare, forma sau dimensiunile lemnului nu sunt restaurate, se numește reziduală. La anumite condiții deformarea elastică trece în reziduu. Acesta este folosit la îndoirea lemnului.

Pe măsură ce sarcina crește, tensiunile din material cresc. Când este atinsă limita corespunzătoare a tensiunii, forțele interne de coeziune ale particulelor de material nu rezistă suficient și materialul este distrus. Tensiunile din momentul distrugerii materialului ajung la puterea lor maximă, care se măsoară în MPa. În funcție de rezistența materialului, se stabilesc tensiuni admisibile, care determină sarcina maximă pe care o poate suporta materialul atunci când este utilizat în structuri fără modificarea formei (deformarea). Această sarcină se numește capacitatea de încărcare. În funcție de tipul de acțiune, forțele mecanice se împart în compresiune, tracțiune, încovoiere, forfecare, răsucire și tăiere. Proprietățile mecanice ale lemnului includ rezistența, duritatea, elasticitatea, duritatea, fragilitatea, despicarea și cuiele.

Putere. Forța lemnului este capacitatea sa de a rezista acțiunii forțelor externe care tind să comprima, să întindă, să îndoaie, să ciobi sau să taie lemnul. În funcție de ce forțe acționează (de tracțiune, compresie sau încovoiere) și în ce direcție (de-a lungul sau peste fibre), lemnul le rezistă diferit. Rezistența la tracțiune a lemnului în tensiune de-a lungul fibrelor este foarte mare: valoarea sa medie pentru pin este de 102,4 MPa.

Lemnul are o rezistență scăzută la tracțiune peste granulație. Rezistența la tracțiune în tensiune radială (forța este direcționată de-a lungul razelor de miez) pentru toate rocile este mai mare decât în ​​tensiune tangenţială (forța este direcționată tangențial la straturile anuale). Pentru speciile de conifere, rezistența la tracțiune în tensiune radială este mai mare decât rezistența la tracțiune în tensiune tangențială cu 40%, iar pentru lemn de esență tare - cu 30%. Cea mai mare rezistență la tracțiune între fibre au lemn de esență tare - vascular diseminat. Rezistența la tracțiune a lemnului de-a lungul fibrelor este de 50 de ori mai mică decât de-a lungul acestora. Cea mai scăzută rezistență la tracțiune a lemnului peste fibre se datorează legăturii slabe dintre fibrele individuale și vase. Pe baza acesteia, in lemnul de tractiune, fibrele trebuie sa aiba o directie longitudinala.

Există compresii longitudinale și transversale (în direcțiile și planele radiale și tangențiale). Lemnul la compresiune longitudinală (capăt) rezistă mai mult decât transversal (radial și tangențial). În medie pentru lemn de pin rezistența la compresiune de-a lungul fibrelor este de aproximativ 41,7 MPa, adică de aproximativ 2 ori mai mică decât rezistența la tracțiune de-a lungul fibrelor.

Când lemnul este comprimat peste fibre, are loc mai întâi o compactare treptată sau zdrobire a probei. Apoi urmează distrugerea sub formă de descuamare și crăpare. În medie, rezistența la compresiune a lemnului de pin peste fibre (în direcția tangențială) este de aproximativ 5 MPa.

Când lemnul este îndoit (în detaliile mobilierului din răchită îndoită), deformarea este exprimată prin deformare. Pe partea convexă a grinzii, fibrele de lemn sunt întinse, iar pe partea îndoită sunt comprimate. Pentru conifere, rezistența la rupere la încovoiere tangenţială este cu 10–12% mai mare decât la încovoiere radială; pentru foioase este la fel. Deoarece lemnul la compresiune de-a lungul fibrelor are o rezistență semnificativ mai mică decât la tensiune, distrugerea la îndoire începe în zona de compresie sub formă de pliuri. Fractura în zona de întindere este exprimată ca o rupere sau fulgi a fibrelor cele mai exterioare. La calitate superioarăîn lemn, fractura este ondulată sau țepoasă; la calitate scăzută, fractura este de obicei concoidală, aproape netedă. Lemnul are o rezistență ridicată la îndoire. Depinde de umiditate, densitate și tipul lemnului. Defectele, în special nodurile și fisurile, reduc rezistența la încovoiere a lemnului.

Deplasarea unei bucăți de lemn în direcția fibrelor fără a le tăia se numește forfecare, iar peste fibre cu tăierea lor se numește forfecare. Rezistența la tăiere a lemnului este importantă pentru tăieturi. Conținutul de umiditate al lemnului îi reduce rezistența. Cu cât lemnul este mai dens, cu atât este mai puternic. Carpenul, stejarul, fagul, frasinul au mare putere; mijloc - zada, arțar, mesteacăn; mai mic - pin, molid, arin, tei.

Duritate. Duritatea este proprietatea unui material de a rezista prelucrării prin scule tăietoare și pătrunderii unui alt corp străin în el: o punte, un cui, un șurub. Duritatea depinde de tipul lemnului, densitatea în vrac și conținutul de umiditate. Aceeași rocă are durități diferite în direcții diferite. Cunoașterea durității lemnului este necesară la selectarea și ascuțirea unei scule de tăiere pentru prelucrarea acestuia (tăiere, rindeluire, dăltuire). Există duritatea finală, radială și tangenţială.

Suprafața tăieturii de capăt (transversale) este mai dură decât cea longitudinală, duramenul este mai dur decât alburnul. Cu cât lemnul este mai dur, cu atât este mai dificil de prelucrat. După gradul de duritate, lemnul se împarte în trei grupe: lemn moale - pin, molid, brad, plop, tei, aspen, salcie; masiv - stejar, fag, mesteacăn, arțar, ulm, zada; foarte tare - cibis, salcâm alb, fistic, carpen, par.

Elasticitate. Elasticitatea este capacitatea lemnului de a-și restabili forma inițială după încetarea forțelor externe, dacă acest impact nu depășește o limită cunoscută - limita elastică. Elasticitatea lemnului depinde de conținutul de umiditate, densitatea în vrac, granulația dreaptă, numărul și dimensiunea razelor de miez și vârsta arborelui. Cu cât lemnul este mai uscat, cu atât este mai rezistent. Stejarul, frasinul, fagul și câinelul au cea mai mare elasticitate. Lemnul elastic, luând lovituri, le absoarbe și înmoaie recul loviturii către corp în contact cu lemnul. În acest scop, căptușelile pentru nicovalele ciocanelor, mânerele pentru instrumentele de percuție, ciocanele de puști și bețișoarele sunt realizate din lemn.

Viscozitate. Vâscozitatea (plasticitatea) lemnului este capacitatea sa de a-și schimba forma sub influența forțelor externe și de a păstra această formă după terminarea lor. Vâscozitatea depinde de specia, vârsta, umiditatea și temperatura lemnului. Lemnul umed în acțiune temperatura ridicata are o vâscozitate mai mare. Prin urmare, în producția de jante, roți, arcuri, mobilier îndoit și răchită, butoaie, lemnul este pre-abur. Lemnurile de esență tare sunt mai vâscoase decât lemnele de esență moale. Speciile foarte vâscoase includ fagul, ulmul, stejarul, frasinul, salcia. Lemnul de alburn se îndoaie mai bine decât duramenul. Lemnul rădăcinilor și ramurilor este mai plastic decât lemnul trunchiului.

fragilitate. fragilitatea este proprietatea opusă a elasticității. Constă în faptul că sub acțiunea unei forțe externe, forma materialului se modifică ușor. Când forța externă atinge valoarea limită, distrugerea are loc imediat. Lemnul uscat devine mai casant.

Despicare. Despicarea este capacitatea lemnului de a se despica de-a lungul fibrelor în bucăți sub acțiunea unei pane. Despicarea se datorează aderenței slabe a fibrelor de lemn de-a lungul lungimii copacului. Lemnul cu noduri și zimțate se despica mai dificil decât lemnul cu granulație dreaptă. Aspen, molid, pin și brad au tendința de a se despica ușor; artarul, carpenul, mesteacanul si stejarul sunt mai greu de despicat.

cuie. Cuiatul este capacitatea lemnului de a ține cuie, șuruburi, cârje, capse. Depinde de specie, densitatea în vrac și conținutul de umiditate al lemnului. Densitatea în vrac crescută crește rezistența lemnului la smulgerea unui cui sau șurub. Lemnul umed facilitează ținerea în cuie, dar umiditatea ruginește cuiele din oțel și, pe măsură ce coroziunea crește, forța care ține cuiul scade. Lemnul de esență tare se despica mai repede când sunt bătute cuiele în el decât lemnul roci moi. Pentru a crește frecarea, se folosesc șuruburi în loc de cuie.

Concepte generale

Proprietățile mecanice caracterizează capacitatea lemnului de a rezista influenței forțelor externe (încărcărilor). După natura acțiunii forțelor, se disting sarcinile statice, dinamice, vibraționale și pe termen lung. Sarcinile statice sunt sarcini care cresc încet și fără probleme. Sarcinile dinamice sau de șoc acționează asupra corpului instantaneu și cu forță maximă. Sarcinile vibratorii sunt sarcini care schimbă atât magnitudinea, cât și direcția. Sarcinile pe termen lung acționează pentru o lungă perioadă de timp.

Sub influența forțelor externe din lemn, legătura dintre particulele sale individuale este ruptă și forma este ruptă. Datorită rezistenței lemnului la sarcinile externe, în lemn apar forțe interne; dacă aceste forțe sunt atribuite unei unități de suprafață a secțiunii transversale (1 cm2), atunci obținem efortul. Stresul se măsoară în kilograme pe centimetru pătrat (kgf/cm2).

Deformarea este o modificare a formei și dimensiunii lemnului sub acțiunea forțelor externe. Deformațiile care dispar după încetarea forței se numesc elastice, iar cele care persistă după îndepărtarea sarcinii se numesc reziduale.

Proprietățile mecanice ale lemnului includ rezistența, duritatea, deformabilitatea, rezistența la impact.

Rezistența lemnului

Rezistența este capacitatea unui material de a rezista la rupere sub sarcină. Rezistența lemnului depinde de direcția încărcăturii, speciile de lemn, densitatea, umiditatea și prezența defectelor.

Numai umiditatea legată conținută în membranele celulare are un efect semnificativ asupra rezistenței lemnului. Odată cu creșterea cantității de umiditate legată, rezistența lemnului scade (mai ales la un conținut de umiditate de 20 ... 25%). O creștere suplimentară a umidității dincolo de limita higroscopicității (30%) nu afectează rezistența lemnului. Valorile rezistenței la tracțiune pot fi comparate numai la același conținut de umiditate al lemnului.

Pe lângă umiditate, proprietățile mecanice ale lemnului sunt afectate și de durata sarcinii.

Există principale tipuri de acțiune a forțelor: întindere, compresiune, încovoiere, forfecare.

Rezistenta maxima la tractiune. Rezistența medie la tracțiune de-a lungul fibrelor pentru toate rasele este de 1300 kgf/cm2. Rezistența la tracțiune de-a lungul fibrelor este foarte influențată de structura lemnului. Chiar și o ușoară abatere de la aranjarea corectă a fibrelor determină o scădere a rezistenței.

Rezistența la tracțiune a lemnului de-a lungul fibrelor este foarte scăzută și, în medie, este de 1/20 din rezistența la tracțiune de-a lungul fibrelor, adică 65 kgf / cm2. Prin urmare, lemnul nu este aproape niciodată folosit în părțile care lucrează în tensiune peste fibre. Rezistența la tracțiune a lemnului de-a lungul fibrelor este importantă în dezvoltarea modurilor de tăiere și a modurilor de uscare a lemnului.

Rezistență maximă la compresiune. Distingeți compresia de-a lungul și peste fibre. Când este comprimată de-a lungul fibrelor, deformația se exprimă printr-o ușoară scurtare a probei. Defectarea la compresiune începe cu o flambaj a fibrelor individuale, care la specimenele umede de roci moi și ductile se manifestă ca o prăbușire a capetelor și flambarea părților laterale, iar la specimenele uscate și la lemnul tare provoacă o deplasare a unei părți a specimenului. relativ la celălalt.

Rezistența medie la compresiune de-a lungul fibrelor pentru toate rocile este de 500 kgf/cm2.

Rezistența la compresiune a lemnului peste fibre este de aproximativ 8 ori mai mică decât de-a lungul fibrelor. La comprimarea fibrelor, nu este întotdeauna posibil să se determine cu exactitate momentul distrugerii lemnului și să se determine amploarea sarcinii distructive.

Lemnul este testat pentru compresie peste fibre în direcțiile radiale și tangenţiale. La lemnele de esență tare cu grinzi cu miez lat (stejar, fag, carpen), rezistența la compresiune radială este de o dată și jumătate mai mare decât la tangențială; la conifere, dimpotriva, rezistenta este mai mare la compresia tangentiala.

Rezistență maximă la îndoire statică. În timpul îndoirii, în special sub sarcini concentrate, straturile superioare de lemn suferă stres de compresiune, iar straturile inferioare experimentează tensiune de-a lungul fibrelor. Aproximativ la mijlocul înălțimii elementului se află un plan în care nu există nici efort de compresiune, nici de tracțiune. Acest plan este numit neutru; în el apar tensiunile tangenţiale maxime. Rezistența finală la compresie este mai mică decât la tensiune, așa că defecțiunea începe în zona comprimată. Distrugerea vizibilă începe în zona întinsă și se exprimă prin ruperea fibrelor cele mai exterioare.

Rezistența la tracțiune a lemnului depinde de specie și umiditate. În medie, pentru toate rocile, rezistența la încovoiere este de 1000 kgf / cm2, adică de 2 ori mai mult decât rezistența la compresiune de-a lungul fibrelor.

Rezistența la forfecare a lemnului. Forțele externe care provoacă mișcarea unei părți a piesei față de alta se numesc forfecare. Există trei cazuri de forfecare: forfecare de-a lungul fibrelor, peste fibre și tăiere.

Rezistența la forfecare de-a lungul fibrelor este 1/5 din rezistența la compresiune de-a lungul fibrelor. La lemnele de esență tare cu grinzi late (fag, stejar, carpen), rezistența la așchiere de-a lungul planului tangențial este cu 10 ... 30% mai mare decât de-a lungul celui radial.

Rezistența la forfecare de-a lungul fibrelor este de aproximativ două ori mai mică decât rezistența la forfecare de-a lungul fibrelor. Rezistența lemnului atunci când este tăiat peste fibre este de patru ori mai mare decât rezistența la forfecare de-a lungul fibrelor.

Duritatea, deformabilitatea și rezistența la impact a lemnului

Duritate. Duritatea este capacitatea lemnului de a rezista la pătrunderea corpurilor solide în el.

Duritatea suprafeței de capăt este mai mare decât cele tangențiale și radiale cu 30% la foioase și cu 40% la conifere. Cantitatea de duritate este influențată de conținutul de umiditate al lemnului. Când conținutul de umiditate al lemnului se modifică cu 1%, duritatea finală se modifică cu 3%, iar tangenţială și radială - cu 2%.

În funcție de gradul de duritate, toate speciile de copaci la 12% umiditate pot fi împărțite în trei grupuri:

moale (duritate finală 385 kgf / cm2 sau mai puțin) - pin, molid, cedru, brad, plop, tei, aspen, arin;

tare (duritate finală de la 386 la 825 kgf / cm2) - stejar, zada siberiană, mesteacăn, fag, ulm, ulm, arțar, măr, frasin;

foarte dur (duritate finală mai mare de 825 kgf / cm2) - lăcustă albă, mesteacăn de fier, carpen, câini, cimiș.

Duritatea lemnului este esențială atunci când se prelucrează cu unelte tăietoare: frezare, tăiere, decojire, precum și în acele cazuri când este supus la abraziune la construirea podelelor, scărilor, balustradelor.

Deformabilitate. Deformabilitatea este capacitatea lemnului de a-și schimba dimensiunea și forma sub influența forțelor. Indicatorii deformabilității sunt modulele de elasticitate, coeficienții de deformare transversală, modulele de forfecare a lemnului. În condiții de expunere pe termen scurt la sarcini, lemnul te conduce ca un corp elastic. Capacitatea lemnului de a se deforma îi caracterizează rigiditatea.

La determinarea modulului de elasticitate, este necesar să se măsoare stresul și deformarea (alungirea și scurtarea).

Valorile modulelor de elasticitate în compresie, tensiune de-a lungul fibrelor și, de asemenea, în îndoire cu încărcare în două puncte practic nu diferă. Pentru lemn de diferite specii, modulul de elasticitate variază între 100...150 mii kgf/cm2. Modulul de elasticitate în tensiune și compresie de-a lungul fibrelor este mult mai mic decât modulul de compresie și tensiune de-a lungul fibrelor: pentru lemn de esență tare de 20 de ori, iar pentru conifere - de 25 de ori.

puterea impactului. Rezistența la impact, care caracterizează capacitatea lemnului de a absorbi lucrul la impact fără rupere, este determinată în timpul testelor de încovoiere. Cu cât este mai mare cantitatea de muncă necesară pentru a sparge o probă de lemn, cu atât este mai mare duritatea acesteia. Dacă lemnul este casant, atunci trebuie cheltuită o cantitate mai mică de muncă pentru a distruge proba.

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.

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. 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.

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. 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 scăzută - 540 kg / m 3 sau mai puțin - acestea sunt molid, pin, tei etc.;

2) rase de densitate medie - de la 550 la 740 kg / m 3 - acestea sunt 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 neglijabilă.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).

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 conduce slab electricitatea, 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 sale și a defectelor interne ascunse. Conform studiilor, capacitatea de absorbție fonică a lemnului este scăzută, de exemplu, izolarea fonică a lemnului 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.

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 proiectați produse și aranjați diverse structuri de constructii nu permiteți 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 compresie. 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.

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 fracturarea specimenului, 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 specimenului.

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