Твёрдость древесины, дерева
При выборе материала для изделия необходимо учитывать его механические свойства: твердость, износостойкость, прочность, деформативность.
Твердость древесины (дерева) — это способность древесины сопротивляться внедрению в нее более твердых тел. Твердость зависит от плотности древесины и неодинакова по всем направлениям. Твердость торцовой поверхности у лиственных пород выше тангентальной и радиальной на 30%, у хвойных — на 40%.
По степени твердости древесные породы делят на три группы: мягкие — ель, сосна, кедр, пихта, можжевельник, тополь, липа, осина, ольха, каштан, ива; твердые — лиственница, береза обыкновенная, бук, дуб, вяз, ильм, карагач (берест), платан, рябина, клен, грецкий орех, ясень, яблоня; очень твердые — акация белая, граб, кизил, самшит, береза железная, фисташковое дерево, тис.
Твердость древесины зависит от многих факторов: ее влажности, содержания в годичных слоях поздней древесины, места произрастания, времени заготовки. Например, повышение влажности на 1% уменьшает торцовую твердость на 3%, а тангентальную и радиальную — на 2%. Увеличение поздней древесины повышает плотность и улучшает механические свойства материала. Сосны, выросшие на сухом месте (прямые высокие стволы), тверже сосен, произрастающих на болотистом грунте. Большей твердостью обладает древесина дерева, срубленного в декабре, чем в феврале.
Твердые породы, как правило, больше пригодны для механической обработки (сверление, точение, фрезерование). Они находят применение в изготовлении паркета, стеновых панелей (вагонки), инструментов, приспособлений. Мягкие породы используют для ручной обработки с применением ножей, резаков, стамесок.
Измерение твёрдости дерева, древесины
Для измерения твёрдости древесины по методу Бринелля берут стальной шарик диаметром 10 миллиметров и вдавливают в поверхность, прикладывая определенную силу в течение определённого времени. После этого измеряют глубину и ширину образовавшейся вмятины и рассчитывают величину твердости. По методу Бринелля чем тверже дерево, тем выше показатель.
По степени твердости все древесные породы при 12% — ной влажности можно разделить на три группы:
- мягкие — сосна, ель, тополь, липа, осина .
- твердые — лиственница, береза, бук, вяз, клен, ясень
- очень твердые — акация белая, эбен, эвкалипт, кизил, самшит
tree-forest.ru
Твердые породы древесины
Для определения твердости материалов (в том числе древесины) используют различные методы. Для определения твердости чаще всего проводят испытания по методам Бринелля и Роквелла.
По методу Бриннеля в материал под нагрузкой вдавливают стальной шарик, затем измеряют глубину вдавливания. После этого по формулам вычисляют твердость в единицах, обозначаемых НВ.
При изучении твердости по Роквеллу в материал вдавливается также стальной шарик или (для наиболее твердых материалов) алмазный конус. Твердость, в зависимости от используемой шкалы измерений, обозначается как HRA, HRB и HRC.
По результатам измерений составлен перечень видов древесины по твердости. Ниже приводится перечень пород древесины, от более твердых до самых мягких (по Бринеллю).
Ятоба
Это тропическое дерево имеет очень прочную древесину, ее твердость равна 7НВ. Родина ятобы – влажные тропики Южной и Центральной Америки. Древесина достаточно светлая, сероватая в заболони. Сердцевина имеет красный, красно-коричневый или темный оранжевый цвет, в нем наблюдается желтая, оранжевая и красная полосчатость. Распил дерева темнеет в течение 6 -7 дней и становится кирпично-красным. Ятобу называют «бразильской» или «южноамериканской вишней».
Высота зрелого дерева достигает 40 метров. Древесина идет на изготовления мебели, напольной и паркетной доски. Из ятобы делают элементы декоративной отделки интерьера.
Сукупира
Твердость древесины равна 5.6НВ. Сукупира растет только в тропических лесах Амазонии. Высота зрелого дерева достигает 30 метров. Ядро ствола состоит из красно-коричневой «тусклой» древесины. Внешняя часть, заболонь, более светлая, белесая. В распиле ясно видны желтые полосы паренхимной материи. Текстура сукупиры своеобразна и отличается от структур других пород древесины. Она красива, а маслянистые вещества, содержащиеся в древесине, делают ее устойчивой к разрушению жуками древоточцами и грибами. Используется сукупира для изготовления напольной доски, паркетной доски и мебели. Древесина с трудом поддается распиловке, но хорошо принимает шлифовку и полировку.
Мутения
Твердость древесины мутении — 5НВ.
Это дерево растет во влажных тропиках Западной Африки. Оно вырастает 60 м в высоту. Древесина мутении коричневая, как у грецкого ореха, оливковая с коричневатым оттенком. Особенную красоту материалу придают «лучи» фиолетового цвета. По структуре древесина мутении похожа на древесину тика.
Мутения используется для изготовления напольной доски, мебели и элементов внутренней отделки зданий.
Мербау
Твердость древесины мербау составляет 4.9НВ. Родина мербау – влажные тропики Папуа и Новой Гвинеи и леса юго-востока Азии. Взрослое дерево мербау вырастает до 30 метров. Древесина плотная (вес кубического метра достигает 800 кг), сердцевина окрашена в светлый оранжевый цвет или желтый цвет. Заболонь мербау светло-желтая. Дерево со временем темнеет, становится бронзовым или коричневым, с серебристым отливом. Волокна прямые или извилистые, они создают красивую текстуру. Мербау устойчиво к воздействию влаги и пригодно для декорирования ванных комнат. Из древесины мербау делают паркетную доску, мебель, из нее строят прочные, долговечные здания.
Клен канадский
Существует 200 клена, произрастающего в Евразии и Северной Америке. Древесина канадского клена имеет твердость, равную 4.8НВ.
Клен вырастает в высоту до 20 метров. Древесина его белая, однородная по структуре, с хорошо заметными годичными кольцами. На срезе ясно видны сердцевидные лучи светлой серой окраски. Клен не набухает от воды и хорошо гнется при обработке паром.
Большая часть кленовой древесины идет на изготовление мебели, паркетной доски, оружейных прикладов, фанеры, музыкальных инструментов, шкатулок, резных изделий народных промыслов, старинной деревянной посуды. Клен хорошо режется и легко полируется.
Ярра австралийская эвкалиптовая
Твердость ярры австралийской по Бриннелю — 4.7-5 HB. Дерево вырастает до 35-40 м, до высоты примерно 20 м вообще не имеет сучков, что положительно влияет на качество древесины. Цвет древесины у молодых деревьев разнообразен – от розоватых до насыщенных фиолетовых оттенков. У зрелых деревьев древесина темно-красная. Спил на воздухе темнеет, становясь багрово-красным. Изделия из этого дерева очень красивы, но готовый материал склонен к растрескиванию и изменению формы при сушке. Поэтому обработка пиломатериала ведется после высушивания. Ярра хорошо режется и полируется. Из древесины делают шпон, паркет, мебель, музыкальные инструменты, спортивный инвентарь. В Австралии из нее строят мосты, здания, причалы, телеграфные столбы.
Ярра амазонская
Твердость ярры амазонской около 6НВ, ее родина – Южная Америка. Ярра амазонская имеет темный красноватый или сливовый цвет сердцевины. Заболонь дерева более светлая желтоватая, либо коричневатая. Древесина ярры амазонской темнеет от воздействия воздуха и влаги, ее текстура состоит из мелких волокон, резкой границы между заболонью и сердцевиной не наблюдается. Ярра амазонская обрабатывается тяжело, но хорошо полируется и гнется. Эта древесина используется как материал для строительства зданий и лодок, из нее делают мебель и самые разнообразные вещи.
Розовое дерево
Твердость розового дерева – 4.4НВ, растет оно только в лесах Гватемалы и Бразилии и дает один из самых дорогих видов древесины. Высота взрослого дерева — 25-28 метров. Древесина имеет запах свежих роз и яркую окраску (розовая и темно-красная, полосчатая сердцевина и желтая заболонь). Из стружки розового дерева получают ароматическое масло, которое используется в парфюмерной промышленности и косметологии.
Розовое дерево прекрасно высушивается, пилится, режется и отлично полируется. Из него делают декоративные ящики и шкатулки для сигар (хьюмидоры), музыкальные инструменты, сувенирную продукцию и деревянные элементы подарочного оружия, декоративные элементы интерьера.
Ясень
Твердость древесины ясеня – 4НВ. Это очень распространенная порода дерева, оно растет повсеместно в Европе и Азии (ясень европейский) и на американском континенте (ясень американский). Зрелое дерево вырастает до 35 и более метров в высоту. Древесина молодых деревьев однородная, светлая, слегка сероватая. У взрослых деревьев цвет сердцевины бурый, коричневый, серый. Некоторые виды ясеня имеют ядро и заболонь красноватых и желтоватых оттенков.
Волокно древесины прямое, а структура дерева относится к крупно сложным и напоминает структуру дуба. Годичные кольца хорошо видны и создают полосчатый узор. Древесные лучи также развиты, особенно в нижней части ствола.
Область применения этого вида древесины велика, из нее делают доски различных размеров, фанеру, мебель, в том числе гнутую, шпон. В Средневековье и в древности из ясеня делали оружие, охотничий инвентарь, осадные боевые орудия и катапульты.
Дуб
Твердость дуба равна 3.8НВ. Известно 600 видов этого дерева. Древесина у дуба устойчивая к атмосферному воздуху и не гниет при воздействии воды.
Цвет древесины белый, желтоватый, коричневатый различных оттенков, с хорошо выраженными годовыми кольцами. Заболонь у некоторых видов дуба значительно белее ядра.
Дуб, несколько столетий пролежавший на дне водоема, не сгнивает и не разлагается, но становится прочным, очень твердым материалом темно-коричневого или почти черного цвета.
Структура древесины имеет высокие декоративные свойства, хорошо режется и полируется. Дуб — ценная порода дерева, из него делают самые разнообразные вещи: мебель, паркетную доску, деревянные детали вагонов и другого транспорта, бочки.
Мореный дуб – ценный материал для художественной резьбы, изготовления резных панелей, лестниц, перилл, мебели, дверей и наличников, элементов интерьера, деревянной скульптуры. Этот материал до сих пор используют в кораблестроении (лестницы, перила, пол, отделка).
Бук
Твердость бука – 3.8 НВ, распространен этот вид в центральной и западной части Европы, высота зрелого дерева достигает 35 метров. Волокно бука ровное и прямое, без свилей и дефектов. Древесина бука имеет желтоватую или розоватую окраску, по структуре это однородный, плотный материал. Зрелые деревья в возрасте более 80-85 лет имеют красную сердцевину. Эта неравномерность исчезает после пропаривания древесины, эта процедура придает буку однородный коричневый, немного красноватый цвет.
Пропаренный бук хорошо гнётся, из него делают мебель в стиле венских стульев, гнутые детали кресел и другой мебели.
Бук хорошо зарекомендовал себя как строительный материал, он является сырьем для производства целлюлозы. Из него также делают доски, шпон, фанеру, мебель, стружку, вискозу. Всего насчитывается около 2оо видов применений этого дерева.
Рябина
Твердость рябины равна 3НВ. Это дерево широко распространено, существует 48 видов рябины.
Древесина рябины используется ограниченно, она значительно уменьшается в объеме при сушке и обладает высокой огнестойкостью.
Заболонь рябины, в зависимости от вида, белая с красным оттенком или светлая желтоватая. Ядро рябины темное, коричневое или красновато-коричневое.
Это дерево не вырубают в промышленных масштабах. Его заготавливают ограниченно для изготовления мебели, сувениров, деревянных рукоятей инструмента.
Яблоня
Древесина яблони мягкая или средней твердости. У яблони коричневато-красная сердцевина и белая, красноватая заболонь. Годовые кольца обычно хорошо выражены, волокна древесины прямолинейные и волнистые. Недостаток древесины яблони состоит в том, что в ней может поселиться древоточец и привести в негодность мебель и прочие изделия. Плотная структура яблони позволяет делать очень тонкую и изящную резьбу.
Груша
Древесина груши плотная и вязкая, твердая и тяжелая по весу. При сушке материал сильно теряет в весе из-за усадки. Цвет древесины ровный, коричневый, с розовым оттенком. Рисунок годичных слоев на срезе почти не виден. После высушивания древесина груши пригодна для изготовления как мебели, мелких предметов, шкатулок и сувениров. В высушенном виде материал не теряет форму, что позволяет делать из него музыкальные инструменты. Несколько десятилетий назад из груши делали кульманы, чертежные принадлежности и детали приборов.
Орех
Орех европейский (грецкий орех) растет в южной части Европы и в Малой Азии. Твердость древесины равна 5НВ. Орех дает дорогую древесину, очень ценимую любителями натуральных материалов. Древесина ореха имеет ровную, параллельную структуру волокон, на отдельных участках волокна создают волнообразные искривления. Более светлой древесиной обладают деревья, живущие в северных участках ареала, южные сорта древесины – темнее и дороже.
Древесина в ядре темно коричневая, либо серая. Заболонь светлая серая, коричневатая, различных оттенков. Древесина грецкого ореха – качественное сырье для производства мебели, паркета и шпоны, скульптур, сувениров. Готовые изделия из ореха может испортить жук древоточец.
Орех американский обладает теми же свойствами, что и грецкий орех, но твердость его древесины меньше и равна 4НВ.
Вишня (черешня)
Твердость древесины вишни (черешни) – 3.5 НВ. В деревообработке используется как европейская, так и американская вишня. Дерево вырастает до высоты 25 метров. Из древесины вишни производят шпон и мебель ограниченными партиями, рукояти инструмента, сувениры, игрушки. Изделия из вишни должны использоваться внутри помещения, так как атмосферные осадки способствуют гниению и разрушению дерева. Жуки древоточцы тоже могут испортить древесину.
Материал ядра у вишни темный, коричневый, иногда с красным оттенкам. Заболонь светлая желтоватая. На срезе хорошо просматриваются годичные кольца. Структура древесины тонко и мелко полосчатая. У американской вишни заболонь более темная, чем у европейской.
Береза
Твердость древесины березы европейской — 3НВ, карельской (скандинавской) — 3.5НВ. Древесина березы прочная, однородная, белого либо желтоватого цвета. У европейской березы древесина белее, чем у карельской.
Американская береза отличается распространением свилей, в отличие от древесины европейских видов.
Береза упругая и хорошо поддается любым инструментам для точения и резьбы. Структура древесины очень нежна и красива, особенно контрастен и оригинален рисунок у карельской березы после морения.
Древесина березы широко используется в самых различных отраслях. Она хороша для изготовления светлой мебели и музыкальных инструментов, рукоятей, сувениров и игрушек. Из березы делают веретена, катушки и шпульки для наматывания нитей в текстильном производстве.
Вяз
Твердость древесины вяза — 3НВ. Насчитывается 35 видов этого дерева. В высоту вяз вырастает до 40 метров. Заболонь у вяза светло-коричневая, сердцевина дерева значительно темнее. Она хорошо развита у зрелых деревьев. На срезе заметны годичные кольца и сердцевина хорошо отделяется от заболони.
Вяз хорошо принимает полировку и обработку любым инструментом. Это прочная, хорошо гнущаяся древесины, из нее получаются качественные дуги и ободы, мебель, фанера, предметы интерьера транспортных средств. Вяз – любимое дерево городских озеленителей.
Каштан (конский)
Древесина каштана светлая, почти белая, со слегка волнистой структурой. Она мягкая, однородная и вязкая. Каштан устойчив к поражению грибами и воздействию жуков древоточцев. Из этого материала получается красивая паркетная доска и мебель. Древесины каштана хорошо принимает полировку и любую обработку.
Твердые хвойные породы — лиственница и можжевельник
Лиственница
Твердость древесины лиственницы — 2.6НВ. Ствол дерева имеет ядро темной красноватой окраски. Заболонь лиственницы более светлая, желтовато-красная. Заболонь отделяется от ядра четкой границей, годичные кольца на срезе дерева видны хорошо.
Лиственница прекрасно противостоит процессам гниения. Дома, построенные из этого дерева, стоят сотни лет, пиломатериал дает незначительную усадку.
Древесина лиственницы вязкая, и ее обработка – трудоемкий и не быстрый процесс. Воздействие воды в разы повышает твердость лиственной древесины и ее сопротивляемость процессам разрушения (вымоченная древесина «твердая, как камень»). Плотины, столбы и мосты из этого материала служат десятилетиями. Из лиственницы строят дома, изготавливают доски, мебель, скульптуры для открытого воздуха.
Можжевельник – твердая порода хвойного дерева, включающая 70 видов. Для можжевельника характерен своеобразный хвойный запах древесины, который сохраняется в готовом изделии на годы. Ядро дерева имеет темно-коричневую, бурую окраску. Заболонь древесины светлая, зеленовато-желтая или светло-желтая. Это плотная, крепкая порода, которая хорошо принимает любую обработку и полировку, не дает сколов при резке(вручную и на токарном станке) и распиливании. Используется древесина можжевельника ограниченно, для изготовления небольших предметов, игрушек и сувениров.
Посетители, просмотревшие эту статью, также заинтересовались следующими:
Древесина орехаСвойства и характеристики Грецкий орех (walnut – англ.) как вид сформировался в Средней Азии. Сейчас…
Древесина сосныСвойства и характеристики В России насчитывается свыше 50 различных пород сосен, часть из которых культивируется…
Кипарисовик Топ-ПоинтКипарисовик «Топ Поинт» – достаточно популярное растение в ландшафтном дизайне, но это миниатюрное деревце неплохо…
Кипарисовик: общая информацияБез этого высоко декоративного вечнозеленого дерева, относящегося к семейству Кипарисовые, сложно представить ландшафт придомового участка,…
o-drevesine.ru
Твердость древесины / Центр Абразивов
Твердость древесины
Твердость. Способность удерживать крепления
В древесиноведении существует особый (по сравнению с металловедением) подход к определению и измерению такого свойства материалов, как твердость. Этим особенностям, а также специфической характеристике древесины — способности удерживать крепления, и посвящена очередная публикация рубрики.
Твердость древесины
К технологическим параметрам твердость относят потому, что это свойство особенно важно учитывать в процессе обработки древесины резанием. От твердости заготовки зависит период стойкости режущего инструмента. Кроме того, твердость оказывает существенное влияние на эксплуатационные и потребительские свойства изделий, например, на износостойкость напольных покрытий, ступеней лестниц и т. д.
Твердость определяется как свойство материала оказывать сопротивление пластическим деформациям поверхности тела при взаимодействии его с другим телом. На практике твердость измеряют непрерывно вдавливая в поверхность образца материала специальный пуансон — индентор. Для металлов это либо стальной шарик, либо алмазный конус или пирамидка. Здесь усилие вдавливания остается постоянным, а твердость определяется по размерам отпечатка. Для проведения этих операций приборы оснащаются специальными измерительными микроскопами. В зависимости от материала и формы индентора существуют различные методы (Бринелля, Роквелла, Виккерса и т. д.). Для каждого из этих методов разработана своя шкала значений твердости в условных единицах. Поэтому, указывая твердость в этих единицах, их всегда принято сопровождать условным обозначением того метода, который использовался для ее определения, например: НВ — шкала Бринелля; HRC — шкала Роквелла и т.д.
Для древесины принцип остается тем же, но метод измерения несколько проще. Отличаются и единицы, в которых выражается твердость древесины. В качестве индентора используют стальную полусферу радиусом 5,64 мм. Вдавливание производят в течение 1-2 минут на глубину 5,64 мм и измеряют усилие, которое требуется для этого. Глубину погружения контролируют с помощью индикатора часового типа. Радиус индентора выбран не случайно. Площадь горизонтальной проекции отпечатка при указанном радиусе полусферы составляет 100 мм2, Полученное значение усилия относят к площади отпечатка и выражают твердость в Н/мм2. Твердость, определенную таким способом, обычно именуют статической. Статическая твердость торцовой поверхности образцов древесины выше, чем боковых: примерно на 40%— для хвойных пород и на 30% — для лиственных. Различий между твердостью радиальной и тангенциальной поверхностей для большинства пород почти нет, и только у пород с развитыми сердцевинными лучами (дуб, бук, ильм) твердость радиальная на 5-10% выше, чем тангенциальная. Твердость древесины при стандартной влажности (12%) примерно вдвое выше, чем при влажности, превышающей предел насыщения клеточных стенок (30%).
Классификация пород древесины по твердости:
Все отечественные породы по твердости торцовой поверхности при влажности 12% делят на три группы:
• мягкие (твердость ниже 40 Н/мм2) — кедр, липа, осина, ель, тополь, пихта, сосна, ольха;
• твердые (41-80 Н/мм2) — лиственница сибирская, береза, бук, дуб, вяз, ильм, клен, яблоня, груша, ясень;
• очень твердые (более 80 Н/мм2) — граб, акация белая, береза железная, кизил, самшит, железное дерево, тис, хмелеграб, фисташка.
Различные анатомические элементы древесины имеют разную твердость. Она определяется на участках значительно меньших, чем при стандартных испытаниях. Так, установлено, что твердость ранней зоны годичных слоев существенно ниже, чем поздней (особенно у хвойных пород). Например, для лиственницы древесина поздней зоны годичного слоя тверже древесины ранней зоны более чем в шесть раз.
Для некоторых пород характерен рост твердости с увеличением возраста изделий (лиственница, дуб). То же явление наблюдается и при длительном воздействии речной воды на такие породы, как лиственница, мореный дуб.
В некоторых случаях важно знать и ударную твердость. Ее определяют, сбрасывая на образец стальной шарик диаметром 25 мм с высоты 500 мм. Затем относят энергию шарика, с которой он падает на поверхность образца, к площади отпечатка и выражают ударную твердость в Дж/см2.
Способность древесины удерживать крепления.
Нет такого человека, который не знал бы об уникальной способности древесины удерживать крепления — гвозди, шурупы, скобы, костыли и т.д. Эта способность объясняется теми процессами, которые происходят в древесине при забивании гвоздя или ввинчивании шурупа. Древесина в зоне крепления претерпевает упругие и пластические деформации вплоть до местного разрушения. Упругие деформации и создают давление на поверхность гвоздя (шурупа), которое вызывает силу трения, удерживающую крепление в детали. Методика определения сопротивления выдергиванию креплений разработана ЦНИИМОДом. И по этой методике исследованы основные коммерческие породы. Это делается следующим образом.
УДАРНАЯ ТВЕРДОСТЬ РАДИАЛЬНОЙ ПОВЕРХНОСТИ ДРЕВЕСИНЫ НЕКОТОРЫХ ПОРОД
Порода | Ударная твердость, Дж/см2, при влажности 12% |
Лиственница | 0.90 |
Ель | 0,73 |
Сосна | 0,72 |
Пихта кавказская | 0,65 |
Кедр | 0,62 |
Акация белая | 1.21 |
Бук | 0.96 |
Береза | 0,80 |
Осина | 0,73 |
Тополь | 0.68 |
В качестве образца используется брусок сечением 50×50 мм и длиной 150 мм. Для испытаний применяются гвозди диаметром 2 мм и шурупы диаметром 4 мм, длина их должна быть не менее 50 мм. Гвозди забивают (вдавливают) на глубину 30 мм ±1. Шурупы ввинчивают в предварительно высверленное отверстие глубиной 16 мм на глубину 20 мм ±1. Выдергивание гвоздей или шурупов проводят с помощью специального устройства. Скорость выдергивания стараются держать постоянной, так чтобы гвоздь был извлечен е течение 3 минут. При этом фиксируется максимальное усилие, которое относят к глубине забивания и определяют удельное сопротивление выдергиванию креплений. Естественно, что для выдергивания шурупов требуются большие усилия, чем для гвоздей, т. к. здесь к силе трения присоединяется сила, которую надо приложить, чтобы преодолеть сопротивление волокон древесины перерезанию и разрыву. Для выдергивания шурупов одинакового с гвоздями диаметра, но вдвое меньшей длины, понадобится вдвое большее усилие.
Сопротивление выдергиванию гвоздей в первую очередь зависит от направления. Если забивать гвоздь в торец образца (вдоль волокон), то усилие для его выдергивания будет на 10-50% меньше, чем для случая, когда гвоздь забивают поперек волокон. Разница между радиальной и тангенциальной поверхностями практически незаметна.
Естественно, что на этот показатель оказывает влияние влажность древесины. Во влажную древесину и забивать, и выдергивать гвоздь легче, чем в сухую. Забитый в сухую древесину гвоздь будет держать надежнее, чем тот, который забит в сырую. Это объясняется тем, что упругие деформации при высыхании древесины частично переходят в замороженные, и остаточные напряжения и силы трения, удерживающие гвоздь, уменьшаются.
Чем выше плотность древесины, тем большие усилия требуются для забивания и выдергивания креплений. Так,
чтобы вытащить гвоздь, забитый в образец граба (плотность 730кг/м5), понадобится усилие примерно в 4 раза больше, чем для гвоздя, забитого в сосновый образец (плотность 440 кг/м’).
май-июнь 2003 ДЕРЕВО. RU
www.abrasive.ru
Твердость древесины – KingWood-Shpon.ru
При выборе материала для изделия необходимо учитывать его механические свойства: твердость, износостойкость, прочность, деформативность.
Твердость древесины (дерева) — это способность древесины сопротивляться внедрению в нее более твердых тел. Твердость зависит от плотности древесины и неодинакова по всем направлениям. Твердость торцовой поверхности у лиственных пород выше тангентальной и радиальной на 30%, у хвойных — на 40%.
Твердость древесины зависит от многих факторов: ее влажности, содержания в годичных слоях поздней древесины, места произрастания, времени заготовки. Например, повышение влажности на 1% уменьшает торцовую твердость на 3%, а тангентальную и радиальную — на 2%. Большей твердостью обладает древесина дерева, срубленного в декабре, чем в феврале.
Твердые породы, как правило, больше пригодны для механической обработки (сверление, точение, фрезерование). Они находят применение в изготовлении паркета, стеновых панелей (вагонки), инструментов, приспособлений. Мягкие породы используют для ручной обработки с применением ножей, резаков, стамесок.
По степени твердости древесные породы делят на три группы:
- мягкие — ель, сосна, кедр, пихта, можжевельник, тополь, липа, осина, ольха, каштан, ива;
- твердые — лиственница, береза обыкновенная, бук, дуб, вяз, ильм, карагач (берест), платан, рябина, клен, грецкий орех, ясень, яблоня;
- очень твердые — акация белая, граб, кизил, самшит, береза железная, фисташковое дерево, тис.
Измерение твердости древесины производится в Европе и Америке по разным шкалам – Бринеллю и Янку соответственно. Твердость древесины определяют двумя методами: статическим и ударным. В обоих случаях твердость оценивают путем вдавливания сферического индентора в испытуемую древесину.
Для производства качественных изделий из дерева мастеру требуется определить твердость породы. Для ее определения традиционно применяется метод Бринелля. Суть метода заключается во 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).
Шпон, изготовленный из древесины высокого качества, Вы всегда можете приобрести в каталоге компании Кингвуд.
www.kingwood-shpon.ru
Твердость древесины
1. Твердость дерева, одна из самых основных качеств дереваДерево – все знают, как оно выглядит снаружи, но мало кто имеет представление о том, что представляет оно из себя внутри. А внутри дерево состоит из клеток, имеющих толстые стенки, и располагающиеся вдоль оси дерева. Эти клетки с толстыми стенками и отвечают за твердость древесины. Кроме этих клеток в дереве имеются клетки с тонкими стенками, которые располагаются между клетками с толстыми стенками, и служат для накопления полезных и питательных веществ деревом.
Качество дерева определяют по следующим показателям:
– Прочность – это стойкость дерева к механическим нагрузкам. Обычно дерево проверяют на прочность, растягивая его, сжимая вдоль и поперек волокон. Также существует метод статического изгиба.
– Износостойкость – способность дерева не разрушаться под действием трения. Торцевые стороны дерева меньше поддаются износу, чем боковые. Также влажная древесина изнашивается быстрее сухой.
– Влажность дерева – имеет два показателя: относительную и абсолютную. По показателям влажности дерево делится на 4 категории: сырая, когда влажность превышает 23%, полусухая, когда показатели влажности колеблются в пределах от 18 до 23%, воздушно-сухая, здесь показатели влажности должны быть от 12 до 18%, сухая, когда влажность дерева не превышает 12%. Чем влажность дерева выше, тем хуже считается качество дерева.
И отдельно хотелось бы поговорить о последнем качестве, которое называется твердость дерева.
Твердость дерева
Понятие твердость дерева включает в себя его возможность сопротивления проникновению твердых тел внутрь структуры. Имеется три вида твердости дерева: торцевая, которая обладает самой высокой степенью твердости; тангенциальная и радиальная, имеющие одинаковые показатели. На твердость дерева влияет много факторов, но самым основным является показатель влажности древесины. Так, если влажность изменила свои показатели на 1%, то торцевая твердость изменится на 3%, а радиальная с тангенциальной – на 2%. Но твердость дерева зависит не только от породы, но и от условий в которых оно росло.
Деревья, высушенные до 12% влажности, делятся на три группы по торцевой твердости дерева.
1. Мягкие породы дерева, имеющие величину твердости меньше 40МПа, к которым относятся такие деревья как ель, пихта, сосна, ольха, липа, осина.
2. Твердые породы дерева, торцевая твердость которых варьируется в диапазоне от 40 до 80 МПа. Сюда можно отнести березу, вяз, карагач, ясень, ильм, сибирскую лиственницу, клен, яблоню.
3. Очень твердые породы дерева, имеющие твердость больше 80 МПа. К ней относятся граб, железная береза, самшит, кизил и белая акция.
Чем больше твердость древесины, тем легче она подвергается механическому воздействию, а именно пилению, строганию и так далее. Ну конечно от остроты инструмента тоже многое зависит.
Как вы уже смогли заметить, твердость древесины имеет единицы измерения, а значит, ее можно вычислить. Вычисляется твердость древесины двумя способами, суть которых примерно одинаковая. В испытуемую древесину давят специальными приборами, имеющими сферический наконечник.
Подобные испытания проводились над всеми породами деревьев, и по их данным была составлена специальная таблица твердости дерева.
Твердость дерева по Бриннелю
Твердость дерева определяется еще по шкале Бриннеля. Измерения твердости дерева по Бриннелю проводятся при влажности дерева составляющей 12%. Метод Бриннеля заключается в том, что на шарик диаметром в один сантиметр оказывается давление с постоянной определенной силой и определенный промежуток времени. И по тому, какая вмятина при этом образовалась, и судят о твердости дерева. Чем вмятина меньше, тем твердость больше. Чаще всего методом Бриннеля пользуются для определения твердости таких материалов как паркет, доски из массива и других материалов из дерева, предназначенных для укладки пола. В принципе и первые два способа определения твердости дерева и метод Бриннеля показывают одинаковые результаты, только единицы измерения разные. Ниже представлена сводная таблица твердости дерева по первым двум способам (единица измерения переведена в проценты) и по методу Бриннеля.
Порода древесины Твердость в % Твердость по Бринеллю
Сосна 43 1,6
Ольха 57 2,1
Берёза 70 2,6
Вяз 81 3,0
Клен Европейский 81 3,0
Вишня 81 3,0
Ироко 85 3,2
Дуб Красный 89 3,3
Сапелла 92 3,4
Акация 100 3,7
Дуб 100 3,7
Бук 103 3,8
Граб 105 3,9
Ясень 108 4,0
Ятоба 127 4,7
Дусси 132 4,9
Мербау 138 5,1
Орех европейский 141 5,2
Падук 146 5,4
Бади 146 5,4
Бубинга 154 5,7
Тали 168 6,2
Ипе 170 6,3
Кумару 189 7,0
Сукупира 197 7,3
Но какой бы твердость дерева не была, она все равно не сможет выдержать больших и продолжительных нагрузок, особенно это касается ножек мебели или падения какого-либо тяжелого предмета. Именно поэтому на ножки мебели нужно прибить резину. Хотя можно этого не делать, ведь вмятины от мебели на полу есть почти у каждого уважающего себя человека.
Применение деревьев с различной твердостью
А если серьезно, то дерево активно используется как в строительстве, так и в ремесленном производстве. Так, например мягкое дерево, к которому можно отнести ель сосну или кедр. Часто используют в строительстве, из такого дерева изготавливают ящики, бумагу, прессованную древесину. Кроме того они имеют еще одно положительное свойство быстро расти, поэтому их часто выращивают искусственно. Мягкое дерево очень легко поддается обработке. Так что у вас не должно возникнуть никаких проблем, если вы захотите его распилить, просверлить обточить и так далее.
Твердое дерево, к которому относится дуб, ясень, растет медленно, и трудно поддается обработке. Но к плюсам такого дерева можно отнести ту же твердость, а также возможность противостоять гниению. Все это и обусловило то, что твердую древесину стали применять для изготовления мебели, музыкальных инструментов, лодок, клюшек и прочее. Также твердое дерево может похвастать тем, что из него изготавливают декоративный шпон.
Мебель, конечно, изготавливают и из мягкого дерева, но мебель, сделанная из пород твердого дерева, по цене стоит гораздо выше. Кроме того, при изготовлении изделий из мягкой древесины, их либо красят, либо оклеивают шпоном, который сделан из пород твердого дерева.
Немного мистики
Вот еще один факт, который научно не доказан, но имеет место быть, по словам наших предков. Все деревья обладают какой-либо энергетикой, и по-разному воздействуют на человека.
К деревьям, которые забирают нашу энергетику, относятся ель, ива, тополь, каштан, осина, и их наши предки называют деревьями вампирами. Мебель из этих деревьев не рекомендуется покупать, хотя с одной стороны, они же впитывают энергетику, а значит все, что есть в нас плохое болезнь, плохое настроение, тоже впитывают в себя. Но с другой стороны, вместе с плохим, они забирают у нас и хорошее.
Есть также деревья, которые прибавляют сил, и позитивно влияют на нашу энергетику. К таким деревьям относят дуб, акацию, березу, клен. Все остальные деревья считаются нейтральными.
Но здесь есть еще один интересный факт: деревья–вампиры имеют меньший показатель твердости, чем деревья, которые улучшают наше состояние.
parket4u.ru
Твердость древесины
Напольные покрытия из натуральной древесины – экологический материал, который передает всю красоту природной текстуры дерева, а также имеет отличные эксплуатационные характеристики, при правильном уходе, полы из натурального дерева могут прослужить десятилетия. Но все породы древесины имеют различные физические характеристики, поэтому при выборе напольного покрытия необходимо учитывать следующие свойства древесины: твердость, прочность, стабильность, износостойкость.
Твердость древесины – это свойство древесины сопротивляться внедрению в нее более твердых тел. Твердость зависит от плотности древесины, она имеет отличия по всем направлениям. Например: твердость торцовой поверхности у лиственных пород выше, чем тангенциальная и радиальная на 30%, и на 40% у хвойных.
По степени твердости все породы древесины делят на три группы:
- Мягкие – есль, кедр, сосна, тополь, пихта, можжевельник, липа, осина, каштан, ольха, ива.
- Твердые – лиственница, бук, дуб, вяз, береза, ильм, рябина, клен, грецкий орех, яблоня, ясень.
- Очень твердые – канадский клен, акация белая, эвкалипт, мербау, кемпас, ятоба, ипе, кумару.
Твердость древесины зависит от множества факторов:
- Влажность;
- Содержание поздней древесины в годичных слоях;
- Место произрастания;
- Время года заготовки.
Например: повышение влажности на 1% уменьшает твердость торцовой части на 3%, а тангенциальной и радиальной на 2%. Увеличение поздней древесины повышает плотность и способствует улучшению механических свойств материала. Сосны, которые произрастают в сухой почве, имеют твердость выше, чем сосны, произрастающие в болотистой почве. Древесина, срубленная в декабре имеет твердость выше, чем древесина срубленная в феврале.
Как правило, твердые породы древесины лучше переносят механическую обработку: сверление, точение, фрезерование. Из таких пород изготавливают: напольные покрытия, стеновые панели, инструменты. Для работы с мягкими породами используют ручные инструменты: ножи, резаки и пр.
Твердость древесины по Бринеллю
Метод Бринелля – это механическое испытание древесины, которое позволяет определить твердость различных пород. Он является решающим методом контроля качества. Для измерения твердости древесины по Бринеллю используют шарик из стали диаметром 10 мм. Затем вдавливают его в поверхность, прикладывая определенную силу в течении определенного времени. После этого измеряют глубину и ширину образовавшейся вмятины и рассчитывают величину твердости. По методу Бринелля, чем выше твердость древесины, тем выше показатель.
Таблица твердость древесины по Бринеллю
Древесина в производстве напольных покрытий
В производстве напольных покрытий используется древесина как мягких, так и твердых пород, но отличается ее предназначение. Для изготовления верхнего (рабочего) слоя паркетной доски, а также для изготовления массивной доски используются породы древесины средней твердости и выше. Мягкие породы используются для изготовления внутренних слоев паркетной доски.
Чем выше твердость древесины, тем выше ее износостойкость и срок эксплуатации. Но, как правило, напольные покрытия из твердых сортов стоят значительно дороже, чем из сортов средней твердости. Это связано и с тем, что самые твердые сорта древесины являются экзотическими, их высокая стоимость обусловлена редкостью, использованием специального оборудования для обработки и затратами на импорт.
В нашей стране самыми популярными породами для производства напольных покрытий являются дуб и ясень, они имеют среднюю твердость древесины, но, тем не менее, их эксплуатационные качества идеально подходят для нашего климата. Стоит отметить и красоту текстуры древесины, которая по внешнему виду не хуже экзотических пород. Цена напольных покрытий из дуба и ясеня доступна широкому кругу потребителей.
ya-parket.ru
Твердость древесины по Бринеллю – крупнейший поставщик деревянных напольных покрытий, межкомнатных и входных дверей, предметов интерьера, мебели и светильников премиум-класса
21
АВГУСТА
2016
Твердость древесины по Бринеллю
При выборе доски для паркета в первую очередь следует обращать внимание на твердость древесины – ее определят методом Бринелля. От того, насколько твердое дерево, зависит прочность напольного покрытия – его устойчивость к вдавливанию каблуков и других предметов, царапинам, стиранию и прочим повреждениям.
Чтобы определить твердость по Бринеллю экспериментальным путем, в древесину вдавливают стальной шарик, при этом четко рассчитывая силу, замеряют размеры полученного углубления и соотносят их с коэффициентом Бринелля. Тем прочнее дерево, чем этот показатель выше.
От чего зависит твердость древесины
В нашей таблице вы можете найти приблизительные значения, приведенные для каждой породы дерева. Однако следует помнить, что все показатели не точны – дерево одного и того же вида может иметь разные значения, поскольку на твердость влияют еще и следующие факторы:
-
условия произрастания: уровень влажности, температурный режим – деревья на холоде растут медленнее, для защиты крона делается плотнее, соответственно, сама древесина становится более твердой и прочной;
-
возраст дерева – с возрастом плотность древесины увеличивается, поэтому для наиболее прочных изделий и напольных покрытий мастера стараются использовать деревья «постарше»;
-
место вырезки древесины – в некоторых деревьях ствол имеет различную плотность: у сердцевины она может быть выше, а к коре уменьшаться, и наоборот;
-
способ распила пола – в зависимости от того, как был выполнен распил ствола дерева для производства паркетной доски, она может быть более или менее твердой.
Распил древесины производится тремя способами: радиальным, тангенциальным и поперечным. При радиальном распил осуществляется вдоль, по перпендикуляру к годичным кольцам дерева, которые на поверхности доски имеют почти прямой угол. Такой способ позволяет добиться наиболее высоких показателей твердости. Тангенциальный распил также выполняется продольно, однако не по перпендикуляру, соответственно, на лицевой поверхности образуются своеобразные узоры из годичных колец. При поперечном распиле дерево разделяется перпендикулярно к стволу и направлению волокон.
Твердость измеряется в HB – расшифровывается как Hardness Brinell (твердость Бринелля). В таблицах чаще всего не указываются единицы измерения, иногда можно встретить показатель МПа. 10 МПа – это 1 НВ, также равняется 10 Н/кв.мм.
Степень твердости дерева
По твердости деревья условно делятся на три основных группы – мягкие, твердые и очень твердые. Для изготовления паркета не используются мягкие породы, так как они не прочны и очень подвержены повреждениям. Даже если вы уроните на такой пол какой-то тяжелый предмет, на нем останется вмятина, которую невозможно будет удалить.
К мягким породам относятся хвойные – ель, сосна, кедр и пихта – а также липа, ольха, тополь и осина. Их коэффициент твердости достигает 38,6 МПа.
Деревья средней степени твердости с показателями до 82,5 МПа – это береза, бук, ясень, клен, карагач, лиственница и некоторые фруктовые.
И наконец, самые твердые породы, из которых изготавливают террасные доски и другие прочные покрытия, имеют значение от 82,5 МПа и выше. К ним относятся граб, акация, береза, кизил и самшит.
Разумеется, существуют и другие породы древесины, которые применяются для производства паркетных планок, но вышеперечисленные используются наиболее широко. Показатели других деревьев, в том числе, таких экзотических, как мербау, гикори, кумару, сукупира, вы можете найти в нашей таблице.
| Порода дерева | Твердость по Бринеллю | Плотность, кг/м3 | Тенденция к изменению цвета |
| Акация | 7,1 | 800 | От бело-желтого до бело-розового |
| Бамбук | 4,8 | 650 | Становится глубже |
| Береза | 3 | 600 | Становится глубже в красновато-желтый оттенок |
| Береза карельская | 3,5 | 750 | |
| Бук | 3,8 | 650 | Светлеет |
| Венге | 4,2 | 900 | Темнеет до кофейно-коричневого |
| Вишня | 3,2 | 580 | От светло-розового, до глубокого красноватого тона |
| Гевея | 3,5 | 1000 | |
| Гикори | 3,7 | 815 | |
| Граб | 3,7 | 750 | |
| Груша | 4,2 | 680 | Краснеет |
| Дуб | 3,7 | 750 | Становится глубже |
| Дуссия | 4,5 | 122 | Темнеет до красновато-коричневого |
| Зебрано | 3 | 750 | Незначительно темнеет |
| Ильм | 3,3-3,5 | 650-750 | |
| Ипе | 5,9 | 960 | Незначительно темнеет |
| Ирокко | 3,5 | 700 | Темнеет до коричневого |
| Каслин Орех | 3,5 | 700 | Темнеет до табачно-коричневого |
| Каштан | 3,7 | 700 | Темнеет |
| Кедр | 4 | 370 | |
| Кемпас | 4 | 880 | Темнеет |
| Клен | 3,5 | 600 | |
| Клен Канадский | 4,8 | 720 | Становится глубже |
| Кумару | 5,9 | 950 | Незначительно темнеет |
| Лапачо | 5,9 | 960 | Незначительно темнеет |
| Лиственница | 2,6 | 500 | Приобретает оттенок серого |
| Макоре | 3 | 640 | |
| Мербау | 4,9 | 840 | Темнеет и приобретает насыщенный оранжево-коричневый оттенок |
| Окан | 5,3 | 960 | Темнеет до красно-коричневого |
| Олива | 6 | 880 | Незначительно темнеет |
| Ольха | 2,7 | 420 | От бело-желтого до желтого |
| Орех | 3,5 | 630 | Темнеет, приобретает чуть золотистый оттенок |
| Орех Американский | 5 | 660 | Незначительно светлеет |
| Падук | 5,4 | 750 | Темнеет |
| Палисандр | 3,5 | 700 | Приобретает темно-синие оттенки |
| Пальма | 3,5 | 550 | |
| Платан | 3 | 550 | Незначительно светлеет |
| Рокфа | 4,5 | 950 | Темнеет до шоколадно-коричневого |
| Сапели | 4,1 | 650 | Темнеет |
| Сосна | 2,5 | 520 | Темнеет |
| Сукупира | 4,5 | 850 | Темнеет, приобретает чуть золотистый оттенок |
| Тауари | 3,8 | 720 | Темнеет до темно-коричневого с розовым или золотистым оттенком |
| Тигровое дерево | 4,7 | 970 | Темнеет до оранжевого |
| Тик | 3,6 | 800 | Незначительно темнеет |
| Эбен | 8 | 1100 | Темнеет |
| Яблоня | 3,5 | 550 | |
| Ярра (эвкалипт) | 5 | 900 | Темнеет |
| Ясень | 4,1 | 700 | Незначительно светлеет |
| Ятоба | 7,7 | 840 | Темнеет до красных оттенков |
www.vparchetti.ru