Определение твердости древесины методами Бринелля и Янка. Твердость древесины

Твердость древесины по Бринеллю - крупнейший поставщик деревянных напольных покрытий, межкомнатных и входных дверей, предметов интерьера, мебели и светильников премиум-класса

21АВГУСТА2016

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:

1. условия произрастания: уровень влажности, температурный режим – деревья на холоде растут медленнее, для защиты крона делается плотнее, соответственно, сама древесина становится более твердой и прочной;

2. возраст дерева – с возрастом плотность древесины увеличивается, поэтому для наиболее прочных изделий и напольных покрытий мастера стараются использовать деревья «постарше»;

3. место вырезки древесины – в некоторых деревьях ствол имеет различную плотность: у сердцевины она может быть выше, а к коре уменьшаться, и наоборот;

4. 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

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

ударная вязкость, прочность и твердость. Применение древесины :: SYL.ru

В течение нескольких тысячелетий человек использует древесину для многих целей. Она выступает, прежде всего, топливом, а уже после строительным материалом. Из нее изготавливают разные инструменты, неповторимые по красоте предметы мебели и оружие. Из-за сезонных колебаний и в процессе роста ствола образуются годичные кольца, которые позволяют точно определить место произрастания древесины, а также год вырубки.

Состав

При изучении вопроса о древесине обязательно необходимо ознакомиться с ее составом. В ней содержатся органические вещества, в которые входят:

· азот;

· водород;

· углерод;

· кислород.

Элементарный химический состав у разных пород остается почти одинаковым. Абсолютно сухой материал будет содержать углерод в объеме 49,5 %, 6,3 % водорода и 44,2 % кислорода с азотом. Последний содержится в материале в объеме 0,12 %. Элементарный химический состав древесины в области ветвей и ствола почти не отличается. Условия произрастания тоже никак не влияют на содержание основных элементов.

Помимо органических веществ, в древесине имеются минеральные соединения, которые дают при сгорании золу. Количество упомянутого элемента достигает 1,7 %. У отдельных пород объем золы может быть выше и составляет 3,5 %. У одной и той же породы количество золы будет зависеть от части дерева, условий произрастания и возраста, а также положения в стволе.

Больше золы получается при сжигании листьев и коры, а стволовая древесина дуба дает примерно 0,35 %. Древесина ветвей содержит больше золы, чем древесина ствола. В составе золы соли щелочноземельных металлов. Если речь идет о древесине сосны, то в золе, а также в золе березы и ели содержатся соли кальция в объеме 40 %.

По химическому составу ранняя и поздняя древесины почти одинаковы, это относится к содержанию гемицеллюлозы, лигнина и целлюлозы. Ранняя древесина содержит больше веществ, которые растворяются в эфире и воде. Это особенно свойственно лиственнице.

По высоте ствола химический состав меняется мало. В составе дуба не обнаружено почти ощутимых различий по высоте. У осины, ели и сосны в возрасте спелости обнаружено незначительное увеличение содержания целлюлозы.

Механические свойства

Рассматривая механические свойства древесины, вы выделите не только твердость, прочность и ударную вязкость, но и влажность. Последняя может быть относительной или абсолютной. Для практических целей особую важность имеет относительная влажность. Она показывает степень пригодности материала к технологической операции.

Для склеивания лучше использовать материал с влажностью до 6 %. Механические свойства древесины указывают на то, что классифицировать ее можно по относительной влажности на категории. Материал бывает:

· сырым;

· воздушно-сухим;

· полусухим;

· сухим.

Мокрая древесина, абсолютная влажность которой превышает 100 %, образуется при долговременном нахождении в воде. Воздушно-сухая с абсолютной влажностью в пределах от 15 до 20 % образуется при долговременном хранении на воздухе. С увеличением влажности материал становится сложно использовать в производстве. Сырые заготовки хуже склеиваются, а по мере высыхания в изделиях могут появиться щели и трещины. Для предотвращения таких проблем древесина предварительно сушится.

Среди механических свойств древесины следует выделить гигроскопичность. Она представляет собой способность поглощать влагу из внешней среды. Для снижения скорости поглощения влаги поверхность покрывается лаками, эмалями и масляными красками. Максимальная влажность, которую можно достичь при поглощении влаги составляет 30 % при 20 °C. Это значение не зависит от породы.

Нельзя не упомянуть еще и о пористости. Для разных видов этот параметр будет обладать своим значением, но средний разбег составляет 34-80 %. Если рассматривать плотность, то можно выделить плотность древесины и древесного вещества. В последнем случае среднее значение равно 1,54 г/см3.

Дополнительно о механических свойствах: ударная вязкость

Ударная вязкость древесины – это способность материала к поглощению энергии при нагрузке. Свойство обеспечивается пластичностью и вязкостью. Когда испытания проводятся по данной стандартизованной методике, используется маятниковый копер. Он обеспечивает движение бойка, скорость которого составляет 6 м в секунду. Это позволяет определите отношение работы на излом образца к площади поперечного сечения.

Если проводить сравнение мягких лиственных пород с хвойными, у первых ударная вязкость больше в 1,5 раза, тогда как у твердолиственных – в 2,5 раза. Так, для сосны описываемый параметр составляет 41, для граба – 99, для липы – 58 кДж/м2. Если увеличивать скорость нагрузки, то сопротивление изгибу будет возрастать. Иногда описываемое свойство определяется с увеличением высоты падения молота. Если подвергать ударному изгибу модифицированную древесину, то она будет иметь пониженное сопротивление.

Прочность

Прочность древесины – это способность материала сопротивляться разрушению под воздействием нагрузок. Это свойство является одним из основных среди механических. Оно зависит от физического состояния и строения материала. При проведении испытаний прочность древесины определяется максимальным напряжением, которое материал выдерживает без разрушения.

У разных пород описываемая характеристика отличается. Например, у лиственницы при сжатии вдоль волокон предел прочности составляет 64,5 МПа. У сосны и ели – 48,5 МПа и 44,5 МПа соответственно. Если происходит скалывание вдоль волокон, то предел прочности у лиственницы будет равен 9,9, у сосны – 7,5, у ели – 6,9 МПа.

Сжатие древесины

Сжатие древесины может быть направлено вдоль или поперек волокон. В первом случае деформация выражена в укорочении образца. Разрушение начинается с продольного изгиба волокон, которое во влажных образцах из вязких и мягких пород проявляется как выпучивание боков и смятие торцов.

Средний предел прочности при сжатии вдоль волокон древесины составляет 500 кг/см2. Если же сжатие происходит поперек волокон, то прочность оказывается ниже в 8 раз. В этом случае не всегда есть возможность установить момент разрушения материала и определить величину разрушающего груза.

Твердость

Такая характеристика, как твердость будет зависеть от породы. Древесина по этому параметру классифицируется на отдельные группы, среди них:

· материалы средней твердости;

· мягкая древесина;

· очень мягкая;

· очень твердая;

· твердая;

· твердая как кость.

Твердость древесины определяется в Америке и Европе по разным шкалам. В России используется шкала Бринелля. У осины описываемый параметр составляет 4,1, у полевого клена – 4,2. Самая высокая твердость свойственна падуку, в данном случае она составляет 8.

Суть метода определения твердости заключается в вдавливании шарика в поверхность с силой 100 кг. По диаметру лунки и характеру повреждения определяется твердость. Если древесина имеет более высокий коэффициент твердости, то она окажется крепче и надежнее пород с меньшим показателем.

Знакомясь с механическими свойствами древесины, вы сможете понять, что изменения в твердости будут происходить во время работы с заготовками. Например, твердость будет меняться в зависимости от распила. Используя радиальный распил, вы почувствуете более высокую твердость, чем при тангенциальной обработке материала.

Дополнительно о твердости

Это свойство говорит о способности материала сопротивляться внедрению тела определенной формы. У торцевой части твердость выше по сравнению с боковыми поверхностями у лиственных пород на 30 %, а у хвойных – на 40 %.

Все древесные породы по степени твердости разделяются на мягкие, твердые и очень твердые. У последних торцевая твердость превышает 80 МПа. К таким можно отнести:

· железную березу;

· белую акацию;

· кизил;

· фисташки;

· самшит.

Твердость обладает существенным значением при обработке режущими инструментами. Это касается и тех случаев, когда материал подвергается истиранию при устройстве лестниц и полов.

Древесина обладает еще и определенным уровнем износостойкости. Это указывает на способность сопротивляться износу и постепенному разрушению поверхностных зон. Это может произойти при трении. Испытания показали, что износ с боковых поверхностей больше, чем у основания торцевого разреза. С увеличением твердости и плотности износ уменьшается. У влажной древесины он больше, чем у сухой.

Способность к удержанию металлического крепежа

Довольно важным свойством является способность материала удерживать крепления по типу скоб, шурупов и гвоздей. При забивании гвоздя возникают упругие деформации, обеспечивающие силу трения, которая препятствует выдергиванию. Усилие при этом в отношении гвоздя в торце меньше того, что прилагается к гвоздю, забитому поперек волокон.

Область использования

Рассматривая области применения древесины, вы выделите то, что описываемый материал был первым видом топлива, который открыли древнейшие люди. Сегодня описываемое сырье используется для получения:

· древесного угля;

· щепы;

· дров;

· древесных гранул;

· древесной пыли;

· брикетов.

Спрессованный и измельченный материал обладает более высокой плотностью, что повышает коэффициент его полезного действия. Такое биотопливо выгодно отличается от дров ведь перевозить его рационально, но не всегда удобно и может быть опасно, так как оно воспламеняется и крошится.

Ценная древесина используется в строительстве, мебельном производстве, в авиа- и судостроении, а также при производстве бумаги. Этот материал ложится в основу:

· строительных лесов;

· перекрытий;

· потолков;

· срубов;

· опалубки;

· ферм;

· стен;

· дверей;

· окон.

Применяется древесиной еще и в качестве отделочного материала. Она поставляется на рынок в виде:

· вагонки;

· плинтусов;

· паркета;

· фанеры;

· уголков;

· галтелей;

· паркетных щитов.

Переработка

Переработка древесины может осуществляться одним из нескольких способов, среди них:

· химико-механический;

· механический;

· химический.

Механическая технология переработки предусматривает изменение формы строганием, пилением, лущением, фрезерованием, точением, сверлением, раскалыванием, резьбой и измельчением. При механической обработке есть возможность получить товары народного потребления и промышленного назначения.

Древесина может быть подвергнута механическому истиранию, что позволяет получить волокнистые полуфабрикаты. Переработка древесины может вестись по химико-механической технологии. Это позволяет получить промежуточный продукт из материала, однородного по размерам и составу. Поверхность покрывается связующим веществом.

Под воздействием давления и температуры происходит реакция полимеризации связующего, в результате этого промежуточный древесный продукт склеивается. При такой переработке получаются:

· цементно-стружечные плиты;

· древесностружечные материалы;

· столярные изделия;

· фибролит;

· арболит.

Химическая переработка осуществляется методом термического разложения и воздействия: растворителей кислот, щелочей, кислых солей, сернистой кислоты. Эта технология называется пиролизом или термическим разложением. Сырье нагревается при высокой температуре без доступа кислорода. Это позволяет получить продукты в разных состояниях, среди них:

· газообразные;

· жидкие;

· твердые.

Наибольшее практическое значение из них имеет древесный уголь.

Использование в целлюлозно-бумажном производстве

Если вас интересует вопрос о том, что делают из древесины, то вы можете ближе ознакомиться целлюлозно-бумажным производством. Оно предусматривает получение картона и бумаги, где используются волокнистые полуфабрикаты. Они представлены целлюлозой и древесной массой.

Для нужд такого производства используется примерно 93 % целлюлозы. Остальная часть выступает сырьем для химической переработки на ацетатное или искусственное вискозное волокно, бездымный порох, пластмассу, кинопленку, целлофан и другие продукты.

Переработка для получения древесноволокнистых плит

Если вы все еще интересуетесь вопросом о том, что делают из древесины, то должны знать, что в процессе переработки получаются плиты, которые нашли свое применение в малоэтажном стандартном домостроении, судо- и автомобилестроении, при производстве контейнеров, мебели и ящиков. Древесное сырье предварительно измельчается в мелкую щепу, что позволяет получить древесноволокнистые плиты.

Описание основных сортов хвойных пород и их применение

Хвойная древесина включает кедр, который является высокодекоративной культурой. Он применяется в ландшафтном дизайне, а характеристики этих пиломатериалов делают дерево самым востребованным в строительстве. Кедр является естественным антисептиком, поэтому в доме, выстроенном из этого сырья, будут отсутствовать бактерии.

Лиственница является листопадным хвойным деревом, наиболее прочным из распространенных хвойных лесоматериалов. Предел прочности составляет 105 Н/мм2. Благодаря этому сырье популярно при производстве досок для пола, вагонки и террасной доски. Издавна из лиственницы строили корабли. В ней высоко содержание смол, она обладает внушительной крепостью, поэтому сохраняет первоначальные характеристики под воздействием влажности.

Сосна уступает лиственнице по прочности – 100 Н/мм2. Но иногда это становится преимуществом, ведь обработке материал подается легче. Сосна – это универсальное сырье, из которого изготавливают половую доску, имитацию бруса и евровагонку.

Прочность ели ниже и составляет 80 Н/мм2. Но она отличается высокой пластичностью, поэтому распространена при производстве профилированных лесоматериалов. Сосна и ель имеют повышенную смолистость, которая играет защитную роль. Древесина не подвергается воздействию влаги, жучков и грибков. Это сырье обладает высокой податливости и легко обрабатывается.

Сосновые и еловые пиломатериалы выбираются для изготовления сложных и небольших конструкций по типу балконов и перил. Незначительная плотность позволяет пропитать брус и доски составом для увеличения прочности и долговечности. Если построить из ели или сосны загородный дом, то он будет готов простоять до 50 лет. Тогда как если использовать кедр, то срок службы здания увеличится в два раза.

Область использования легкого древа

Самой легкой древесиной является бальза. Она относится к семейству мальвовых и произрастает в Южной Америке. Из этого сырья был построен плот норвежского путешественника, на котором он совершил путь через тихий океан. Сверхлегкая древесина используется в авиационной промышленности в качестве материала для звуко- и теплоизоляции.

Применяется бальза в судостроении и судомоделировании. Сырье ложится в основу досок для серфинга. Используется для изготовления:

· макетов;

· декораций;

· оборудования для спасения на водах;

· поплавков.

Легкость обусловлена быстротой роста. К пяти годам дерево становится взрослым. Крупные растения обладают прочной и легкой древесиной, которая считается самой легкой в высушенном состоянии. В свежесрубленном виде древесина тяжелая, так как содержит до 95 % воды. Материал быстро высыхает и становится плотным, довольно крепким и легким. При сравнении с популярной сосной конструкции из бальзы получаются более прочными, жесткими и легкими.

Бальза легко поддается обработке, но требует для этого специального инструмента с малым углом заострения и тонким лезвием. Окрашиванию детали из древесины подаются плохо, что особенно касается красок и лаков. Возможно использование смеси и на водной основе или составов в виде спиртовых протрав.

В заключение

В обыденной жизни древесина – это внутренняя часть дерева под корой. Для древесины наиболее важными и основными являются свойства по типу механических, физических и химических. Среди физических следует выделить влажность и внешний вид, а также тепловые и звуковые свойства. Древесина – это материал с анизотропными свойствами, которые не являются одинаковыми по направлению относительно волокон. Так, усушка вдоль волокон меньше, чем поперек.

www.syl.ru

Какая древесина твердая? Твердость древесины, таблица, инфографика. Блог Идеи Монблан Декор

Твердость древесины — один из показателей, который принято учитывать при оценке паркета. Причины понятны — чем тверже доска, тем труднее ее повредить: оставить царапину или вмятину от упавшего предмета.

Какая древесина сама твердая?

Мы отобрали 25 пород и сравнили их по так называемой шкале Бринелля. Чем выше показатель — тем прочнее доска. Как видно из инфографики и таблицы: «традиционные» дуб и ясень — далеко в конце списка. А впереди экзотические породы, твердость которых обусловлена особенностями климата, в котором они произрастают.

Прессованный бамбук — возглавляет список с большим отрывом. При этом, в списке древесины эта порода находится условно, поскольку является по сути тростником. Но мы включили бамбук в таблицу, поскольку бамбуковый паркет распространен и является синонимом самого крепкого деревянного пола.

Если же не брать бамбук в расчет, то самой твердой древесиной окажутся эвкалипт, оливковое дерево и кумару. Ясень тверже дуба, но он только на 16-м месте. Дуб — 18-й по твердости.

Твердость древесины: инфографика

Твердость не равно долговечность

Вообще говоря, изначальная твердость древесины — это, лишь, один из показателей и он не всегда означает долговечность. Например лиственница по своим изначальным характеристикам — одна из самых мягких пород, но становится твердой со временем — под действием воды или при продолжительной повышенной влажности.

Еще более характерный пример: красный канадский кедр. У этой древесины минимальная плотность и прочность, поэтому в качестве паркета ее использовать нет смысла, однако ее характерная особенность — чрезвычайная долговечность, поэтому ее используют во внешней отделке зданий. Кроме того, из-за отсутствия смол и той же низкой плотности красный канадский кедр почти не нагревается, а потому его используют при отделке бани или сауны.

Твердость древесины, сравнительная таблица

Дерево	Плотность по шкале Бринелля
Бамбук прессованный	14,5
Ярра (эвкалипт)	6,0
Оливковое дерево	6,0
Кумару	5,9
Акация Азиатская	5,0
Ормозия	5,0
Амарант	5,0
Кемпас	4,9
Бамбук горизонтальный	4,7
Гикори	4,3
Боссе	4,2
Венге	4,2
Зебрано	4,2
Мербау	4,1
Одум	4,1
Ясень	4,1
Палисандр	4,0
Дуб	3,8
Бук	3,8
Клен	3,6
Каслин	3,4
Тик	3,4
Ильм	3,4
Орех	3,0
Береза	2,9

Что такое метод Бринелля?

Метод Бринелля, по которому определяется твердость древесины, заключается в следующем. Берется стальной шарик диаметром 10 мм и вдавливается в поверхность с определенной силой и продолжительностью. На основе глубины получившейся вмятины и рассчитывается твердость по Бринеллю.

blog.m-dec.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 50x50 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

как изготовить лук своими руками

Твердость древесины

Найти необходимое дерево для изготовления лука может быть для кого-нибудь довольно сложно: в школе по природоведению была двойка и нет никакой возможности отличить дуб от клена, и совершенно неизвестна плотность той или иной древесины и какую планку, в какой последовательности сочетать не понятно. Да и рубить дерево в лесу может быть опасно: вдруг лесник из кустов вылезет и штраф наложит неимоверный (ну тут я помочь ничем не могу). Так вот, ниже я привожу сведения по плотности древесины. Надеюсь кому-нибудь поможет.

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.

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

По своей природе разные виды дерева имеют различную твердость. Для измерения твердости паркета пользуются методом Бринелля. Для этого стальной шарик диаметром 10 мм вдавливают в поверхность с определенной силой и продолжительностью. Затем измеряют образовавшуюся впадину и рассчитывают величину твердости по Бринеллю.

Чем тверже дерево, тем выше этот показатель.

Структура дерева предполагает некоторые колебания твердости. Приведенные данные являются средними значениями большого количества измерений.

Виды дерева и их твердость по Бринеллю

Сосна 1.6

Ольха 2.1

Береза 2.6

Кен европейский 3.0

Оех американский 3.4

Ироко 3.5

Вишня 3.6

Дуб 3.7

Бук медный 3.8

Дуб американский красный 3.8

Дуб европейский красный 3.8

Ясень 4.0

Розовое дерево 4.4

Ярра 4.7

Клен канадский 4.8

Мербау 4.9

Мутения 5.0

Сукупира 5.6

Ятоба 7.0

Наиболее популярный вид дерева с широким и спектром использования. Произрастает в Европе, Азии и Африке, может достигать 40-метровой высоты и 1000-летнего возраста.

Семейство буковых состоит из 10 лиственных видов, которые произрастают в климатической зоне Северного полушария.

Ясень - дерево, воспетое в Северной мифологии. Его разновидности встречаются в Европе, Малой Азии и на Кавказе и достигают 30-метровой высоты.

Насчитывающее около 110 видов деревьев и кустарников, это одно из самых многочисленных семейств.

На самом деле ольха принадлежит семейству березовых. Около 30 ее видов произрастает в климатических районах Северного полушария, а также в Южной Америке и Перу.

Деревья семейства березовых встречаются в северных климатических поясах и насчитывают около 40 видов. Традиционно имеет широкое применение.

Поделитесь на страничке

Следующая глава >

diy.wikireading.ru

Определение твердости древесины методами Бринелля и Янка

Отличия статических методов от динамических

Для измерения твердости дерева применяются разные типы методов:

• Статистические (по Бринеллю, Роквеллу, Кнупу, Викерсу) представляют собой вдавливание сверхтвердого предмета в поверхность древесины. Этим предметом может служить алмазный конус или металлический шарик; их деформацией можно пренебречь;
• В динамические методах (по Шору, Морину, Бауману, Шварцу, Граве) происходит создание в материале отпечатка шариком при ударной нагрузке;
• В некоторых случаях твердость определяется по сопротивлению абразивному изнашиванию и шлифованию.

Графическая схема измерения твердости древесины по: а) Бриннелю; б) Роквеллю; в) Виккерсу.

Метод Юхана Августа Бринелля

Для того, чтобы определить твердость древесины применяют метод Бринелля. Его результатом является числовой показатель, в России и Европе он указывается на древесине и обозначает ее твердость. Суть самого метода состоит в следующем: в небольшой фрагмент исследуемого материала с силой 100 кг вдавливается небольшой стальной шарик диаметром 10 мм. Лунку, которая после этого остается, измеряют. Твердость дерева и показатель на шкале Бринелля тем выше, чем меньше след от шарика.

При выборе паркетного покрытия имеет смысл ознакомиться с тем, какую твердость по шкале Бринелля имеет выбранный материал. В целях увеличения длительности срока службы при изготовлении качественного паркета обычно используется древесина среднего уровня твердости. Перед тем, как совершить окончательный выбор материала для оформления пола, не будет лишним посмотреть характеристики самых популярных древесных пород.

Подверженность механическому воздействию напрямую зависит от того, насколько высоко значение показателя твердости. Чем оно выше, тем меньше вероятность обнаружить царапины даже после длительной эксплуатации.

В таблице ниже представлены численные значения твердости наиболее распространенных древесных пород по Бринеллю. Эти сравнительные данные позволяют понять, какой вид древесного материала имеет наибольшую твердость. Самые твердые древесные породы являются и самыми дорогими: как правило, это экзотические сорта дреесины.

Таблица твердости древесины по Бринеллю

Можно сказать, что твердость древесного материала отражает его способность сопротивляться внедрению инородного тела определенной формы. Условно можно выделить три группы деревьев: мягкие, твердые и очень твердые. Показатель торцовой твердости мягких деревьев равен 40 МПа. К твердым относится древесина с торцовой твердостью в диапазоне от 40 до 80 МПа. Очень твердые породы дерева характеризуются торцовой твердостью свыше 80 МПа.

Показатель твердости древесного материала обязательно должен быть учтен при обработке фрезером или пилой. Также необходимо учесть и то, что вызывают трудности сучки и наросты: их твердость выше, чем у самого дерева.

Показатель ударной вязкости отражает то, насколько хорошо древесный материал способен поглощать работу при ударе, сохраняя при этом целостность. Для его определения проводятся испытания на изгиб. Шарик из стали диаметром 2,5 см сбрасывают с высоты 50 см на небольшой образец древесины. Величина образца зависит от значения показателя твердости дерева: чем меньше твердость, тем больше площадь. В среднем показатель ударной вязкости лиственных пород деревьев превышает в 2 раза показатель хвойных пород. Имеет смысл принимать его во внимание и в случаях, когда древесина подвергается систематическому истиранию и используется в изготовлении лестниц и перил, оформлении пола.

Метод Габриэля Янка

Метод измерения твердости Янка отличается от Бринелля тем, что для испытания берется стальной шарик немного большего диаметра (11.28 мм вместо 10 мм по Бринеллю) + замеряют не образовавшуюся в результате падения шарика лунку, а силу, с которой необходимо вдавить шарик в древесину, чтобы он углубился в нее на 50% своего диаметра.

В таблице не приведены диапазоны, в которых находится значение твердости различных видов древесины. Значения по шкале Янка заимствованы из англоязычных источников и соответствуют древесине после атмосферной сушки, ее влажность при этом составляет 12%.

Порода дерева и особенности климатических условий местности, в которой оно растет, в конечном итоге являются определяющими факторами для твердости древесины, поэтому даже внутри одного и того же образца породы бывает колоссальный разброс значений. В Европейских странах и в России твердость обычно указывается в единицах по шкале Бринелля, а в США широко используются данные по шкале Janka.

Посетители, просмотревшие эту статью, также заинтересовались следующими:

o-drevesine.ru

---

• 
  Таймер электронный tge 2
• 
  Асб кабель расшифровка
• 
  Как сделать цветник на даче своими руками фото
• 
  Как сделать самому лестницу на второй этаж из дерева
• 
  Чем шлифовать бетон
• 
  Как сделать лестницу на крыльцо своими руками из дерева
• 
  Почему прилипает электрод при сварке
• 
  Система тихельмана
• 
  Размеры проемов под межкомнатные двери
• 
  Как класть печку
• 
  Герметик для пластиковых окон белый