Твердость мягкость пород деревьев

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

Таблица твёрдости, плотности и стабильности к деформации под действием влаги различной древесины. Твердость древесины по Бринелю и по Янки (Janka). Твердые, мягкие и средней твердости сорта (породы) древесины.

Таблица твёрдости, плотности и стабильности к деформации под действием влаги различной древесины. Твердость древесины по Бринелю и по Янки (Janka). Твердые, мягкие и средней твердости сорта (породы) древесины.

Твёрдые, мягкие и средней мягкости сорта древесины

• Обычно в «метрических» странах твердость древесины определяется методом Бринеллядля дерева. Для этого стальной закалённый шарик диаметром 10 мм вдавливают с силой 100 кг в поверхность древесины, измеряют лунку и рассчитывают величину твёрдости по таблицам.
• Обычнов «дюймовых» странах для дерева проводят тест твёрдости Янки (Janka). Твердость выражается в силе (в фунтах силы), которую нужно приложить к металлическому шарику диаметром 0,444 дюйма (11,28 миллиметра), чтобы вдавить его в древесину на глубину половины диаметра.
• В целом, чем тверже древесина, тем выше показатель твердости. Твердость древесины в пределах одной породы может отличаться в зависимости от распила и направления волокон (например, плашки радиального распила будут тверже тангенциального). В таблице приведены усредненные значения для вполне сухого дерева (12% влажности по массе).
  • Твердые сорта (подроды) древесины: твердость по Бриннелю (HB) обычно превышает 3,5 кгс/мм 2 (превышает 1300 фунтов-силы (lbf) по Янки (Janka). В среднем плотность такой древесины превышает 600 кг/м 3 .
  • Мягкие породы (сорта) древесины обычно имеют HB менее 2,5 кгс/мм 2 или 600 lbf по Янки.
  • Сорта средней твердости — остальное (HB 2,5-3,5 кгс/мм 2 , 600-1300 lbf по Янки).

  Плотность древесины.

  • Зависит от влажности и для сравнения значения плотности всегда приводят к единой влажности – 12% по массе. Между плотностью и прочностью древесины существует определенная и довольно явная связь. Более плотная древесина, как правило, является более прочной. Величина плотности колеблется в очень широких пределах.
  • По плотности при влажности 12% древесину можно разделить на три группы:
    1. породы с малой плотностью (менее 510 кг/м 3 ): сосна, ель, пихта, кедр, тополь, липа, ива, ольха, каштан, орех;
    2. породы средней плотности (550-740 кг/м 3 ): лиственница, тис, береза, бук, вяз, груша, дуб, ильм, карагач, клен, платан, рябина, яблоня, ясень;
    3. породы с высокой плотностью (выше 750 кг/м 3 ): акация белая, береза железная, граб, самшит, саксаул, фисташка, кизил.

  Условные обозначения стабильности древесины к воздействию влаги:

  • 5 – абсолютно стабильная (древесина не деформируется даже при больших перепадах влажности воздуха);
  • 4 – стабильная (древесина практически не деформируется при небольших перепадах влажности воздуха);
  • 3 – относительно стабильная (древесина весьма незначительно деформируется при небольших перепадах влажности воздуха);
  • 2 – средне-стабильная (древесина заметно деформируется при небольших перепадах влажности воздуха);
  • 1 – не стабильная (древесина значительно деформируется при небольших перепадах влажности воздуха);

  Источник