§ 4. Властивості деревини

Ти вже знаєш, що деревина добре обробляється і широко використовується у виробництві будь-яких виробів. Вона має досить високу міцність за невеликої маси, хорошу опірність ударним і вібраційним навантаженням, у сухому середовищі - довговічна. Деревина з’єднується кріпильними виробами, міцно склеюється, зберігає гарний зовнішній вигляд, на неї добре наносити захисно-декоративні покриття.

Водночас деревина має певні недоліки: вона схильна до горіння і загнивання, руйнування внаслідок дії комах і грибів, гігроскопічна, унаслідок чого може розбухати й піддаватися усушці, викривлюватися і розтріскуватися. Крім того, деревина має вади біологічного походження, які знижують її якість. Щоб використовувати деревину, треба знати її властивості (механічні, фізичні, технологічні).

До механічних властивостей належать: міцність, твердість, пружність.

Міцність - властивість деревини, що характеризує її стійкість до зовнішніх механічних зусиль, тобто здатність витримувати великі навантаження і не руйнуватися. З міцної деревини виготовляють конструкційні матеріали, які підлягають великим навантаженням (мал. 21).

Найміцнішою є деревина дуба, ясеня, граба, берези та клена.

Твердість - здатність матеріалу чинити опір проникненню в нього твердого тіла, наприклад знарядь праці або кріпильних матеріалів. При забиванні цвяха в заготовки з твердої та м’якої порід деревини з прикладанням однакових зусиль час виконання технологічної операції з твердою породою буде більшим (мал. 22).

За твердістю деревину можна розмістити в такій послідовності: граб, дуб, ясен, клен, береза, сосна, вільха, липа.

Пружність - властивість матеріалу змінювати свою форму (не руйнуючись) під дією навантаження та відновлювати її після припинення цієї дії, повертатися в попереднє положення (мал. 23, а).

Пружна деревина часто застосовується при виготовленні спортивних знарядь, меблів для сидіння, а також у машинобудуванні.

Високу пружність має деревина дуба, ясена та модрини.

Пластичність, гнучкість - здатність деревини зберігати викликану зовнішнім впливом зміну форми навіть після зняття навантаження (мал. 23, б).

Такою властивістю володіють заболонь горіхового дерева, букова й березова деревина. Завдяки пропарюванню, проварюванню й сильному нагріванню деревина стає тимчасово пластичною й може змінювати форму. Тому з пропареної деревини бука лісового, а також з непропареної деревини берези виробляють вигнуті частини меблів (мал. 24).

Межа пластичності або гнучкості досягається тоді, коли деревина починає ламатися.

До фізичних властивостей належать властивості, що проявляються під час взаємодії деревини з навколишнім середовищем. Фізичні властивості деревини характеризуються її зовнішнім виглядом, відношенням до вологи, дії механічних зусиль, теплопровідністю, акустичними властивостями.

Зовнішній вигляд деревини (мал. 25) визначається кольором (певним зоровим відчуттям, що залежить від спектрального складу відбитого світлового потоку), блиском (здатністю деревини спрямовано відбивати світловий потік), текстурою (малюнком, що утворюється на поверхні деревини й залежить від ширини річних шарів, відмінності в забарвленні між ранньою і пізньою деревиною, спрямованості волокон, напряму розрізу), запахом (залежить від умісту в деревині ефірних масел, смол, дубильних речовин).

Під вологістю деревини розуміють виражене у відсотках відношення маси вологи, що міститься в певному об’ємі, до маси сухої деревини того самого об’єму. Щойно зрізане дерево має вологість близько 50 %. Це означає, що на кожні 100 г абсолютно сухої деревини припадає 50 г води. Тобто 100 г абсолютно сухої деревини за вологості 50 % має масу 150 г.

Для виготовлення виробів використовують деревину невисокої вологості. Так, для виготовлення столярних виробів потрібна деревина вологістю не більше ніж 8-10 %. Такої низької вологості в умовах природного сушіння домогтися практично неможливо. Тому природне (атмосферне) сушіння деревини часто використовують як проміжне. Досушування проводять у сушильних камерах.

Використання деревних матеріалів з надмірною вологістю може призвести до розтріскування елементів виробу, їх короблення, загнивання. Тому перед застосуванням деревину висушують на відкритому повітрі або в спеціальних сушарках до експлуатаційних значень вологості (мал. 26).

Вологість визначається за формулою:

де K - вологість деревини; M_B - маса вологого зразка (у грамах) до сушіння; M_C - маса сухого зразка (у грамах) після сушіння.

Усихання - зменшення лінійних розмірів і об’єму деревини під час висихання.

Гігроскопічність - здатність деревини вбирати вологу з навколишнього середовища. Гігроскопічність деревини є її негативною якістю.

Розбухання - збільшення лінійних розмірів і об’єму деревини у процесі її зволоження.

Оцінюючи властивості деревини як конструкційного матеріалу, враховують її технологічні властивості, зокрема здатність утримувати металічні кріплення (цвяхи, шурупи тощо) та зношуваність - здатність деревини до гнуття й опору розколюванню.

Властивість деревини утримувати в собі металеві кріплення (цвяхи, нагелі, шурупи та ін.) пояснюється її пружністю. Цвях, який забивають у деревину, розсовує волокна, що внаслідок своєї пружності тиснуть на поверхню цвяха й тим самим чинять опір його витягуванню. Для витягування цвяха, забитого в торець, прикладають менше зусилля (на 10-50 %) порівняно із зусиллям, яке необхідне для витягування такого самого цвяха, забитого впоперек волокон.

Найбільшу здатність до гнуття мають листяні (дуб, ясен, береза) породи. У хвойних порід здатність до гнуття невелика. У вологої деревини здатність до гнуття вища (25-30 %), ніж у сухої.

Зносостійкість характеризується здатністю деревини протистояти руйнуванню в процесі тертя. Найбільшою зносостійкістю володіють торцеві поверхні.

Розколюваність - це здатність деревини розщеплюватися вздовж волокон. Вона має практичне значення, оскільки деякі вироби та заготовки виготовляють розколюванням (наприклад, сірники, бондарна колота клепка тощо).

У процесі заготівлі, транспортування, сортування, штабелювання та механічної обробки виникають вади деревини. Їх ще називають дефектами.

Вади (дефекти) деревини поділяють на сучки, тріщини, хімічні забарвлення, вади форми стовбура, грибні ураження, пошкодження комахами та різні деформації.

Сучки - це частини гілок (їх основи) у стовбурі (мал. 27).

При використанні деревини сучки є основною сортовизначальною вадою в пиломатеріалах.

Тріщини - це розриви деревини вздовж волокон (мал. 28). Тріщини, особливо наскрізні, порушують цілісність деревини й знижують її механічну міцність.

Смоляні кишеньки (мал. 28, в) - порожнини всередині річного шару, заповнені смолою. Трапляються в деревині хвойних порід.

Червоточина (мал. 29, а) - ходи й отвори, пророблені в деревині комахами. Порушує цілісність деревини й знижує її механічні властивості.

Синюватість (мал. 29, б) - сіре забарвлення заболоні із синюватим відтінком. Не впливає на механічні властивості деревини, але погіршує її зовнішній вигляд.

Для захисту деревинних матеріалів від впливу зовнішнього середовища її покривають лаками та фарбами. Щоб запобігти загниванню та враженню грибками й комахами, деревину просочують спеціальними хімічними речовинами - антисептиками. Детальніше про це ти дізнаєшся з наступних параграфів.

ЛАБОРАТОРНО-ПРАКТИЧНА РОБОТА № 4

Визначення вологості деревини

Обладнання і матеріали: лабораторні ваги з набором рівноваг, термостат з термометром, зразки трьох-чотирьох порід м’якої деревини розміром 20 х 20 х 100 мм, посудини з водою.

Послідовність виконання роботи

1. Ознайомся зі зразками запропонованих порід деревини.

2. Визнач породи деревини за її зовнішнім виглядом.

3. Зваж зразки.

4. Замочи зразки у воді.

5. Після замочування повторно зваж зразки.

6. Визнач вологість деревини за формулою.

7. Дані запиши в таблицю.

8. Зроби висновок та запиши його в робочий зошит.

ЛАБОРАТОРНО-ПРАКТИЧНА РОБОТА № 5

Порівняння твердості деревини

Обладнання та матеріали: прилад для визначення твердості деревини, лупа, лінійка з міліметровою шкалою, зразки деревини (дуб, бук, сосна, береза, липа) розміром 60 х 60 х 60 мм.

Послідовність виконання роботи

1. Помісти на столик приладу зразок з дуба.

2. Обертаючи ручку приладу, утисни в деревину сталеву кульку діаметром 10 мм (мал. 30, а).

3. Коли кулька заглибиться в деревину приблизно на 1/3 частину, визнач її положення та значення величини навантаження за шкалою приладу (мал. 30, б).

4. Ослаб ручкою приладу навантаження на кульку, зніми зі столика зразок.

5. Виміряй зовнішній діаметр заглиблення, що утворилося на зразку.

6. Дані запиши в таблицю.

7. Повтори такі вимірювання з іншими зразками, установлюючи для кожного з них величину навантаження, як для першого зразка.

8. Дані для кожного зразка запиши в таблицю.

9. Порівняй значення діаметрів заглиблень і зроби висновок про твердість кожного зі зразків деревини. Запиши його в зошит.

1. На які основні види поділяють пиломатеріали за формою і розмірами поперечного перерізу?

А хлисти, бруски,обаполи, корінь Б бруси, колоди, шпали, гілки В бруси, дошки, обаполи

2. Що виготовляють з колод?

А столи Б пиломатеріали В тирсу

3. Як називається природний малюнок на обробленій поверхні деревини?

А структура Б поздовжні смуги В текстура Г фактура

4. Які дерева належать до твердих порід?

А дуб, береза, бук, граб Б дуб, сосна, граб, бук В береза, бук, вільха, граб

5. Що потрібно враховувати під час виготовлення виробів з деревини?

А вади деревини Б текстуру деревини В напрямок волокон деревини Г умови використання деревини Д усі перелічені умови

6. Деревину якої вологості використовують для виготовлення виробів?

А 3-5 %

Б 8-10 %

В 15-18 %

7. Установи відповідність між механічними властивостями деревини та означеннями, що їм відповідають:

1 твердість деревини - це...

2 міцністю деревини називають...

3 крихкістю деревини називають...

А властивість деревини руйнуватися в разі механічних дій

Б здатність деревини витримувати навантаження і не руйнуватися

В здатність деревини чинити опір проникненню в неї іншого твердого тіла

8. Яка з перелічених порід деревини має найвищу твердість?

А береза Б сосна В граб Г дуб Д клен Е липа

9. Яка з перелічених властивостей належить до механічних?

А теплопровідність Б звукопровідність В вологість Г міцність Д усі перелічені Е правильної відповіді немає

10. Як називається властивість конструкційного матеріалу поновлювати початкову форму після припинення дії на нього зовнішньої сили?

А твердість Б міцність В пружність Г теплопровідність Д усі перелічені

11. Як називається властивість конструкційного матеріалу проявляти стійкість проти зовнішніх механічних зусиль?

А твердість Б міцність В пружність Г крихкість Д усі перелічені

12. Яка з перелічених властивостей належить до технологічних?

А твердість Б міцність В пружність Г усі перелічені Д правильної відповіді немає

Це матеріал з підручника Трудове навчання (для хлопців) Терещук Б. М., Дятленко С. М.