Твердость древесины
Твёрдость древесины зависит, что весьма логично, от породы дерева. Условно можно разделить древесину по твёрдости на 6 групп: очень мягкая, мягкая, средней твёрдости, твёрдая, очень твёрдая, твёрдая как кость. Рассмотрим данное деление на наиболее известных сортах:
- очень мягкая: верба, тополь, осина, пихта, ель, белая сосна,
- мягкая: берёза, ольха, липа, лиственница, красное дерево,
- средней твёрдости: вяз, орех, черная сосна
- твёрдая: дуб, ясень, яблоня, груша, вишня, тиковое дерево,
- очень твёрдая: дуб, граб, бук, тис, белая акация, палисандр,
- твёрдая как кость: эбонитовое дерево, кокос, гвояковое дерево.
Измерение твёрдости древесины производится в Европе и Америке по разным шкалам – Бринеллю и Янку соответственно, вот пример вариант применяемый у нас, шкала Бринелля.
| Название | Твёрдость | Название | Твёрдость | Название | Твёрдость |
| Осина | 1.86 | Ироко | 3.5 | Груша | 4.2 |
| Сосна | 2.89 | Орех | 3.5 | Венге | 4.3 |
| Клён полевой | 2.5 | Тик | 3.5 | Зебрано | 4.5 |
| Лиственница | 2.5 | Черешня | 3.5 | Амарант | 5.0 |
| Ольха | 3.0 | Граб | 3.7 | Палисандр | 5.5 |
| Вишня | 3.1 | Дуб | 3.7 | Ипе | 5.9 |
| Платан | 3.2 | Бук | 3.8 | Кумаро | 5.9 |
| Афрорморзия | 3.3 | Падук | 3.8 | Олива | 6.0 |
| Берёза | 3.5 | Сапеле | 4.1 | Эбен | 8.0 |
Твердость древесины по шкале Бриннеля
Для производства качественных изделий из дерева мастеру требуется определить твердость породы. Для ее определения традиционно применяется метод Бриннеля. Суть метода заключается в вдавливании 10 мм шарика в поверхность заготовки с силой 100 кг. По характеру повреждения и диаметру образовавшейся лунки и определяют величину твердости. Соответственно, древесина с более высоким коэффициентом твердости гораздо надежнее и крепче пород с меньшим показателем.
Учитывать следует и изменения в твердости, происходящие во время работы с заготовками. Так, например, твердость породы дерева меняется в зависимости от типа его распила (при радиальном распиле древесина тверже, чем при тангенциальном). Поэтому в данной таблицы собраны исключительно средние показатели.
Плотность древесины
Как известно, плотность древесины и уровень влажности напрямую связаны. Поэтому, для сравнения все заготовки приводят к единому показателю уровня влажности — 12%. Принято считать, что тяжелая древесина обладает повышенным запасом прочности, в то время, как легкая считается менее надежной. По влажности древесина подразделяется на три группы:
- Породы с малой плотностью (сосна, ель, пихта, кедр, тополь, липа, ива, орех, каштан);
- Породы средней плотности (лиственница, тис, береза, бук, вяз, груша, дуб, ильм, карагач, клен, платан, рябина, яблоня, ясень);
- Породы высокой плотности (акация, береза, самшит, фисташка, кизил);
Качество и твердость древесины определяется по нескольким критериям. Ниже мы подробно рассмотрим каждый из них:
- Износостойкость. Этим понятием обозначается способность древесины сопротивляться коррозии и износу, вызванному трением материала. Износ уменьшается с повышением твердости заготовки, а также ему свойственно неравномерное распределение по поверхности заготовки. Чем ниже влажность дерева — тем выше показатель износостойкости.
- Ударная вязкость. Понятие ударной вязкости означает возможность древесины поглощать удар. Ее уровень определяется про испытании заготовки на прочность с помощью сбрасывания на железного шарика. В среднем, лиственные породы показывают в 2 раза лучший результат, чем хвойные.
- Гибкость древесины. Очевидно, что это понятие обозначает способность древесины гнуться. Хвойные сорта обладают низкой способностью гнуться, в то время, как кольцесосудистые (ясень, дуб) обладают гораздо более высокой способностью. Гибкость древесины важна, в главную очередь, при изготовлении отдельных деталей, где дерево приходится мочить или разогревать, а после придавать ему особую форму.
- Деформативность. Для древесины характерно некое редкое свойство: при некоторых уровнях нагрузки в заготовке образуются небольшие деформации, пропадающие вместе с нагрузкой. Основной показатель деформативность — упругость, повышающаяся вместе с уровнем влажности изделия. При высыхании часть заготовок теряет упругость и природную гибкость дерева, а вместе с ней и способность сопротивляться деформациям.
Из всего вышеперечисленного можно сделать вывод, что качество паркета определяется по принципу «чем выше твердость дерева, тем выше надежность паркета», а сама твердость выражается значением Бринелля, то есть разностью твердости различных сортов древесины. С другой стороны, ни одна порода дерева не в состоянии выдержать постоянные точечные нагрузки от ножек тяжелой мебели и подобного, а само качество паркета влияет лишь на его долговечность и внешний вид.
Ещё немного таблиц
Ну и напоследок ещё одна таблица популярных пород древесины по Янку (кгс/мм²)
| Порода дерева | Твёрдость | Плотность | Регион произрастания |
| Акация (Acacia) | 7.1 кгс/мм² | 800 кг/м³ | Северная Америка |
| Берёза (Betula) | 3.3 кгс/мм² | 650 кг/м³ | Европа |
| Бук (Buche) | 3.8 кгс/мм² | 670 кг/м³ | Северное полушарие |
| Вишня (Cherry) | 3.6 кгс/мм² | 610 кг/м³ | Европа, Азия, Америка |
| Граб (Cárpinus) | 3.5 кгс/мм² | 750 кг/м³ | Юг России |
| Дуб (Oak) | 3.8 кгс/мм² | 700 кг/м³ | Европа и Сев. Америка |
| Ель | 2.3 кгс/мм² | 450 кг/м³ | Северное полушарие |
| Клён (Maple) | 4.8 кгс/мм² | 720 кг/м³ | Сев Америка и Европа |
| Лиственница (Larche) | 3.1 кгс/мм² | 660 кг/м³ | Азия, Европа, Америка |
| Олива (Oliven) | 6.0 кгс/мм² | 900 кг/м³ | Юг Европы и Азия |
| Ольха (Alnus) | 3.0 кгс/мм² | 525 кг/м³ | Азия, Европа |
| Падук (Padouk) | 3.8 кгс/мм² | 750 кг/м³ | Западная Африка |
| Палисандр (Palisander) | 3.5 кгс/мм² | 700 кг/м³ | Америка и Азия |
| Сапеле (Sapelli) | 5.0 кгс/мм² | 640 кг/м³ | Африка |
| Сосна | 2.6 кгс/мм² | 520 кг/м³ | Практически везде |
| Тик (Teak) | 3.6 кгс/мм² | 670 кг/м³ | Лаос и Таиланд |
| Черешня (Prunus) | 3.5 кгс/мм² | 600 кг/м³ | Европа и Азия |
| Эбен (Ebony) | 8.0 кгс/мм² | 1050 кг/м³ | Тропики Азии и Африка |
| Ясень (Ash) | 4.1 кгс/мм² | 700 кг/м³ | Европа |
Статья опубликована 06.10.2016
Источник
Плотность и твёрдость древесины
Во время изготовления того или иного изделия выбор материала должен исходить из одного важного критерия — деформация, а именно каковы плотность и твёрдость материала.
Твёрдость древесины — это параметр, показывающий, насколько хорошо дерево сопротивляется тем или иным твёрдым объектам, пытающимся в него внедриться. На твёрдость влияет плотность лесоматериалов, и он неодинаков по всем направлениям.
Плотность древесины (иногда называемый «удельным весом») — это отношение массы самого материала к измеряемому объёму. Данный параметр является одной из важнейших характеристик кубометра древесины, когда происходит выбор сырья для дальнейшего процесса производства и расчёт конструкций
При измерении плотность принято использовать следующие единицы: кг/м3 или гм/см3. Для данного показателя выведена формула:
| р = mb/Vb | Где масса лесоматериала обозначается m, влажность — b, объём влажного вещества — Vb. |
На основе этих вычислений выделяются такие весовые группы как:
- Объёмный вес (средняя плотность древесины) — это отношение массы структурированного влажного физического объекта к его объёму.
- Удельный вес (базисная или условная плотность) — это отношение массы сухой древесины к её объёму.
Если древесина полностью сухая, то абсолютный параметр плотности невозможно вычислить. Поэтому, когда создаются таблицы с плотностью лесоматериалов, то используются либо значения отдельного уровня влажности, либо усреднённые. Табличное измерение влажности бруса или любых других пиломатериалов начинается с 12%.
Твёрдые и мягкие породы древесины
По плотности весь древесный материал делится на 3 большие группы: мягкие, твёрдые и очень твёрдые. Рассмотрим каждый из них по отдельности.
Мягкие породы — материал со значением плотности менее 540 кг/м3. В эту группу входят хвойные пиломатериалы: кедр, ель, пихта, сосна, а также немногочисленные лиственные, а именно липа, ольха, каштан, осина тополь.
Твёрдые породы — материал со значением плотности от 550 до 740 кг/м3, преимущественно лиственные породы: вяз(карагач), рябина, яблоня, бук, ясень, клён.
Очень твёрдые породы — значение плотности750 гм/м3 ли выше, также лиственные породы: фисташка, кизил, каштанолистный дуб или араксиканский, берёза, граб.
Плотность лесоматериала может отличаться, даже если он добыт из одной и тоже породы и из одного и того же ствола. Происходит это из-за того, что плотность зависит от нескольких факторов, таких как пористость и влажность. Структура неоднородная, она состоит из огромного множества межклеточных пространств, которые называются «пустоты». Соответственно, чем больше в деревянной заготовке таких пустот, тем меньше в её материале плотность.
Плотность древесины определяет, насколько она стойкая и устойчивая к износу. Чем выше этот параметр, тем выше качество пиломатериала. Однако несмотря на такое достоинство, плотную древесину труднее обрабатывать и прописывать антисептиками.
Что касается мягких пород, то они обладают высокой теплопроводимостью и более прочны на излом. Твёрдая же древесина при своей устойчивости к механическим повреждениям более хрупкая. При этом она горит хуже и воспламеняется менее интенсивно.
Хвойная древесина является наименее плотной. Больше всего параметр отношения массы к объёму можно встретить у тропических и твёрдых лиственных деревьев. Происходит это из-за разных климатических условий. Основный ареал роста хвойных деревьев — лесные зоны и тундра, где им постоянно не хватает влаги. Поэтому и отношение массы к объёму у их гораздо ниже, чем у лиственной древесины. Хвойные мягкие породы находят широкое применение при изготовлении обрезного пиломатериала, поскольку лекги в обработаке, что особенно важно при распиловке на многопильном станке проходного типа.
*В абсолютно сухом состоянии плотность всегда на 20-40% ниже, чем табличная.
Источник