Основы столярного мастерства.. Гонза Тртик. Основыстолярного мастерства
 Скачать 4.25 Mb.
|
|
2.1.6. Упругость древесины Под упругостью древесины понимают еѐ способность сопротивляться изменению формы или объѐма под воздействием механических напряжений. Упругость зависит от влажности, объѐмного веса, прямослойности древесины и размеров сердцевинных лучей в ней. При кратковременных нагрузках до напряжений, соответствующих пределу пропорциональности (те. до момента необратимости деформации) деформация древесины пропорциональна напряжению и исчезает после снятия нагрузки. Основными показателями упругости древесины являются модуль упругости, модуль сдвига, и коэффициент деформации. Испытания проводят на малых образцах с чистой древесиной, по направлениям- вдоль волокон, — радиально поперѐк волокон, — тангенциально поперѐк волокон. В столярстве редко нужно учитывать упругость древесины. Чаще, наверное, в плотничестве, при сооружении стропильных и кровельных систем. Например, модуль упругости на статический изгибу сосны- 12,6 ГПа, уели ГПа, у берѐзы- 15,4 ГПа, у дуба- 15,4 ГПа. Как видим модуль упругости не всегда выше у пород с более твѐрдой древесиной. А, например, М. У. у берѐзы вдоль волокон выше, чему дуба и на сжатие и на растяжение. У сосны же М. У. на сжатие в радиальном направлении выше, чему берѐзы. Нужно отметить, что между величинами модуля упругости вдоль волокон и поперѐк волокон имеется большая разница. Так при растяжении М. У. вдоль волокон меньше, чем поперѐк волокон у хвойных пород враз, ау лиственных враз. Модуль упругости при радиальном растяжении выше чем при тангенциальном в 1,5 раза у всех пород. Это можно объяснить слабой связью между отдельными волокнами и сосудами. Свойство древесины внезапно разрушаться под воздействием механических сил без значительного изменения формы называется хрупкостью. Абсолютно хрупкой древесины нет, что объясняется еѐ волокнистым строением. Наиболее хрупкой считают древесину ольхи. Это интересно знать. В древнем Новгороде делали луки из 4-5 ясеневых пластинок, склеенных между собой костным клеем. Луки получались мощными и дальнобойными благодаря упругости древесины ясеня. Топорища боевых топоров тоже часто делались из этой же древесины. Но здесь больше делался упорна ударную вязкость. Для того чтобы гасить удары древесину часто используют как природный амортизатор. Еѐ подкладывают под наковальни, делают из неѐ колоды для рубки мяса и другое. 2.1.7. Износостойкость древесины Износостойкость древесины — это еѐ способность сопротивляться износу, те. разрушению поверхностных зон древесины при трении. Древесина используется повсеместно, в том числе ив качестве полов как половая доска, паркет, паркетная доска, шведский пол. Из древесины делают пороги, лестницы, барные стойки, всевозможные настилы и тара. Древесина в некоторых случаях применяется и как подшипник. Поэтому износостойкость, как свойство древесины представляет определѐнный интерес. Как и большинство механических и физических свойств древесины износостойкость зависит от плотности, твѐрдости и ударной твѐрдости той или иной породы дерева. Чем выше твѐрдость и плотность древесины, тем выше и еѐ износостойкость. ( см. таблицу в статье «Твѐрдость древесины) А вот при увеличении влажности износостойкость уменьшается. Испытания древесины на износостойкость проводятся методом истирания еѐ шлифовальной бумагой и взвешивания образца дои после испытания. Определяется износостойкость на поперечном, радиальном и тангенциальном разрезах. У большинства пород торцевая истираемость в 1,5 — 2 раза выше, чем в других плоскостях. Разница этого показателя между радиальными тангенциальным разрезами практически несущественна. Иногда износостойкость определяют косвенным методом. Выше мы говорили о зависимости износостойкости от ударной твѐрдости. Ударную твѐрдость рассчитывают сбрасыванием стального шарика с определѐнной высоты. По размеру отпечатка и определяют ударную твѐрдость, а, соответственно, износостойкость. 2.1.8. Ещѐ раз об износостойкости древесины У столяров, да и не только и столяров, возникает вопрос как увеличить срок службы изделий из дерева В научном мире давно ведутся разработки по изменению свойств древесины. Да, именно таким способом можно увеличить износостойкость древесины. Есть несколько методов модификации древесины. Это и изменение еѐ свойств температурными методами, когда дерево нагревают до определѐнной температуры. Это и пропитка пиломатериалов различными моно- и полимерами, которые проникая в межклеточное пространство, или внутрь клеток, изменяют физические и механические свойства древесины. Это и прессование древесины поперѐк волокон. Но чаще всего используют комбинированные методы, сочетающие в себе два и более действия по модификации древесины. В результате этих действий изменяются физические и механические свойства древесины. Такие, как твѐрдость, плотность, и другие. А, соответственно, при увеличении значений твѐрдости, плотности и ударной вязкости, увеличивается и износостойкость древесины. Модифицированная древесина находит всѐ большее применение. Из неѐ изготавливают окна и двери, ступени и поручни. И даже, пропитав особым составом, подшипники. Но всѐ это делается на специальных производствах, и до простого столяра такая древесина попросту не дойдѐт. А нам ведь нужно уже сейчас, здесь и сегодня увеличить износостойкость изделия. Остаѐтся один способ. Это покрытие изделий специальными пропитками и лаками. Сегодня существует огромное количество всевозможных фирм и фирмочек, выпускающих лакокрасочные изделия, и рекомендовать какие-либо из них, значит делать им рекламу. Обойдѐмся без этого. Но вот что нужно помнить — для каждого вида изделий существуют свои виды лаков и морилок. И, наверное, каждый столяр на собственном опыте знает, что ему использовать в томили ином случае. Но, конечно, лучше использовать лаки, грунтовки, морилки, защитные пропитки тех фирм, которые себя зарекомендовали уже давно на нашем рынке. Ане столярам нужно обращаться за советом к специалистам. Но несколько маленьких советов дам. Ступени лестниц лучше покрывать лаками, предназначенными для паркета, или лаками с отвердителями, таким же лаком покрываются полы, поручни перил. Для фасадов кухонь используйте лаки из этой же группы. Двери, мебель из массива лучше покрывать более эластичными лаками из группы лодочных или яхтенных. На окнах дольше всего служит водный лак, который лучше использовать вместе сего родными грунтовками. 2.1.9. Прочность древесины Прочность древесины — это способность сопротивляться разрушению под действием механических нагрузок (не путать с ударной вязкостью древесины. Прочность различают на сжатие и растяжение, прочность бывает продольной и поперечной, а также на статический изгиб. Прочность, граничащую с разрушением называют пределом прочности. Предел прочности древесины вдоль волокон высок у всех породи значительно ниже поперѐк волокон. Предел прочности древесины на сдвиг (скалывание) — это способность еѐ сопротивляться перемещению вдоль и поперѐк волокон. Прочность на скалывание поперѐк волокон больше, чем вдоль волокон. Прочность древесины зависит от влажности и объѐмной массы. При увеличении влажности еѐ прочность уменьшается. Сухая, плотная древесина прочнее, чем лѐгкая и рыхлая. Прочность древесины различна ив разных местах ствола дерева. Наиболее прочна древесина в комлевой части ствола. На каждые 6 метров (от комля к вершине) предел прочности снижается на 8 %. Прочностные характеристики необходимо учитывать при работе с деревом. Особенно это актуально при строительстве деревянных домов, возведении стропильных систем, изготовлении беседок. В этих изделиях горизонтальные балки испытывают нагрузки на изгиб, растяжение и сжатие, вертикальные стойки — на сжатие, косые — на сдвиг. Знание и понимание процессов, происходящих в древесине в томили ином месте конструкции, поможет Вам избежать ошибок при работе, а также излишнего нагромождения ненужных деталей. Удачи Вам в Вашей работе. p.s. На миниатюре вначале статьи показаны способы испытаний образцов древесины на прочность. Не надо забывать, что испытания проводятся с чистой древесиной, а в реальности на еѐ прочность влияет множество факторов, в том числе и пороки, и температура окружающей среды, и влажность воздуха. 2.1.10. Вязкость древесины Ударная вязкость — это способность материала поглощать механическую энергию в процессе деформации и разрушения под действием ударных нагрузок. Ударную вязкость измеряют с помощью маятникового копра (на миниатюре. При этом груз падает с определѐнной высоты и ломает испытуемый образец, измеряется затраченная энергия и она-то и есть ударной вязкостью древесины. Измеряется ударная вязкость в Дж/кв. см. Чем больше величина работы, нужной для излома образца, тем выше вязкость. Нужно отметить, что вязкость лиственных пород в среднем в 2 раза выше, чем вязкость хвойных пород древесины. Но ударная вязкость древесины зависит не только от породы дерева, но и от влажности древесины. Чем выше влажность, тем больше хрупкость образца. Направление ударного изгиба также влияет на ударную вязкость образцов. Так при радиальном направлении удара вязкость выше на 20-30 %, чем при стандартизованном тангенциальном. А вот сухая древесина при низких климатических температурах вязкость значительно не снижает. Ударная вязкость некоторых пород древесины.(Дж/кв. см) при влажности 12% и 30% соответственно. Лиственница - 5,3 4,9 Ель - 3,9 3,3 Сосна - 4,1 3,5 Кедр - 3,1 2,6 Пихта сиб. - 3,2 2,7 Ясень - 8,9 7,4 Дуб - 7,6 6,5 Бук - 7,6 6,5 Клѐн - 7,6 6,5 Липа - 5,8 4,9 Ольха - 5,2 4,3 Тополь - 3,9 3,3 Я думаю, всем понятно, что для практического столяра нет необходимости знать в деталях и подробностях об ударной вязкости древесины. Но, как говорил великий русский полководец А.В. Суворов, каждый солдат должен знать свой манѐвр. Иметь понятие о процессах, происходящих в древесине, о свойствах древесины, понимать суть дерева, ну без этого современному столяру просто не обойтись. 2.1.11. Плотность древесины Древесина различных пород имеет разную плотность. Плотность зависит от тех веществ, которые образуют клетку. Плотность бывает условной и средней Условная плотность — это отношение минимальной массы к максимальному объѐму образца. Средняя плотность зависит от влажности и пористости древесины. Е значение указывается относительно к 15% влажности. Древесину можно условно разделить натри группы по плотности - древесина малой плотности — 540 кг/м3; - древесина средней плотности — 550-750 кг/м3; - древесина высокой плотности — 750 кг/м3. В зависимости от плотности древесину делят на — лѐгкую (сосна, кедр, тополь, липа) — среднюю (ясень, вяз, бук, берѐза) — тяжѐлую (граб, клѐн, дуб) Плотность древесины не следует путать с удельным весом. Удельный вес древесины различают как — удельный вес твѐрдой древесной массы без пустот — удельный вес древесины как физического тела. Удельный вес древесного вещества выше единицы и мало зависит от породы дерева. В среднем его считают равным 1,54 г/см3 Вместо понятия удельного веса древесины как физического тела, те. отношения еѐ веса к весу воды взятой в том же объѐме при 4 градусах, на практике пользуются объѐмным весом древесины. Объѐмный вес измеряется в г/см3 и приводится к нормальной влажности 15%. Но сама по себе плотность для столяра неинтересна. Интересно то, что с увеличением плотности изменяются и физико-механические свойства древесины. Например, увеличиваются прочность на растяжение и сжатие. Плотная древесина легче обрабатывается. В конце - концов, у плотной древесины ниже порог влагонасыщения. 2.1.12. Твѐрдость древесины Столярничество предполагает работу с самыми различными породами дерева, с твѐрдыми и мягкими, сочень твѐрдыми и сне очень мягкими. От твѐрдости дерева зависит способы и методы обработки. Что же такое твѐрдость древесины Твѐрдость древесины - это способность древесины сопротивляться внедрению вне более твѐрдых тел Твѐрдость дерева в различных направлениях среза неодинакова. Различают твѐрдость торцовую, радиальную тангенциальную. Торцовую твѐрдость определяют путѐм вдавливания в образец стального штока с полусферическим концом диаметром 11,28 мм. Шток вдавливается на глубину радиуса 5,64 мм равномерно в течение х минут. Нагрузка, обозначающая силу вдавливания, и является числовым значением твѐрдости. Площадь отпечатка равна 1 квадратному сантиметру и твѐрдость, соответственно, измеряется в кг/см2. Боковая твѐрдость у хвойных пород в среднем на 40% меньше торцовой, ау лиственных в среднем - на 30%. Тангенциальная твѐрдость таких пород, как, например, дуба, бука, ильма немного выше торцевой, ноне намного (5 -10 %). У подавляющего большинства пород тангенциальную и радиальную твѐрдость принято считать одинаковой Породы, произрастающие у нас можно разделить натри группы (по торцевой твѐрдости): - мягкие породы (твѐрдость до 350 кг/см2); - твѐрдые - (твѐрдость 351 — 750 кг/см2); - очень твѐрдые (твѐрдость свыше 750 кг/см2). Твѐрдость может быть определена и при ударном взаимодействии тел. Для этого стальной шарик, диаметром 25 мм бросают с высоты 0,5 м на древесину и по величине полученного отпечатка определяют ударную твѐрдость. Понятно, что чем меньше отпечаток, тем выше твѐрдость дерева. Описанный выше метод измерения твѐрдости древесины получил название по имени изобретателя этого метода - тест твѐрдости Янка. Сложность обработки древесины не всегда прямо пропорциональна показателю по шкале Янка. Например, маслянистую древесину с высоким показателем твѐрдости обрабатывать легче, чем менее твѐрдую сухую древесину. Да Вы, наверное, и сами заметили, что сосна, ель, смерека пилятся вдоль волокон гораздо тяжелее, чем дуб, буки другие твѐрдые породы. Нужно отметить, что показатели твѐрдости в разных источниках отличаются друг от друга. Да и разделение натри основные группы по твѐрдости условно. Некоторые делят породы по твѐрдости так - очень мягкие — до 350 кг/см2; - мягкие 351 — 500 кг/см2; - среднетвѐрдые 501 — 650 кг/см2; - твѐрдые 651 — 1000 кг/см2; - очень твѐрдые 1001- 1500 кг/см2; - твѐрдые как кость выше 1500 кг/см2. Но ещѐ раз подчѐркиваю: любая градация весьма условна Столяру важно понимать и уметь объяснить заказчику, что такое твѐрдость древесины и с чем еѐ едят Порода Твердость, кГ/см 2 торцовая при влажности радиальная при влажности тангенциальная при влажности 15 % 30% и выше 15 % 30% и выше 15% 30% и выше Лиственница 395 205 265 135 265 140 Сосна 260 135 215 110 225 115 Пихта сибирская 255 130 155 80 — — Ель 235 120 165 85 165 85 Кедр 200 105 — — — — Акация белая 880 515 020 405 710 465 Граб 825 540 700 455 715 470 Ясень 730 480 535 350 610 395 Груша 720 470 540 350 550 360 Клен 690 450 505 330 535 350 Дуб 615 400 510 335 445 290 Бук 555 365 395 255 405 205 Вяз 510 335 385 250 385 250 Береза 425 275 335 220 300 195 Ольха 365 240 250 160 265 170 Осина 240 155 175 115 185 120 Тополь 240 155 170 115 — — Липа 235 155 155 100 105 105 2.1.13 Влажность древесины Влажность — это, наверное, одно из самых важных свойств древесины, оказывающее влияние и на другие еѐ свойства. Плотность, твѐрдость, раскалываемость, электропроводность и т. д. часто зависят от влажности дерева. Что же подразумевают, когда говорят о влажности А подразумевают процентное отношение массы воды, находящейся в древесине, к массе абсолютно сухой древесины. В практической деятельности столярам приходится сталкиваться с древесиной : - 100% влажности — это, как правило, древесина, долгое время находившаяся вводе влажности — древесина, с влажностью свежесрубленного дерева - 15-20% — древесина воздушно-сухой влажности, выдержанная на открытом воздухе - 8-12% — древесина комнатно - сухой влажности, долгое время находившаяся в отапливаемом помещении - 0% — абсолютно-сухая древесина с которой столярам практически не приходится сталкиваться Нужно понимать, что в древесине содержится две формы воды связанная и свободная Связанная вода находится в клеточных стенках, а свободная — в полостях клеток ив межклеточных пространствах. Свободная вода удаляется легче ив первую очередь. Она меньше оказывает влияние на свойства древесины. Связанная вода удаляется тяжелее, и изменение еѐ содержания существенно влияет на большинство свойств древесины. Поэтому, когда Вы слегка смачиваете поверхность заготовки перед окончательной шлифовкой, свойства заготовки практически не изменятся. Измерение влажности производят прямыми или косвенными методами. Прямые методы основаны на выделении влаги из древесины тем или иным способом, например, высушиванием, а затем сравнением массы древесины до высушивания и после. Эти методы надѐжны и точны, но применяются, как правило, в лабораторных условиях. Наибольшее распространение получил косвенный метод, основанный на измерении электропроводности древесины Кондуктометрические электровлагомеры измеряют электропроводность, которая зависит от содержания влаги в исследуемом образце дерева. И, хотя этот способ имеет свои недостатки,/например, он показывает влажность только вместе и на глубине введения игольчатых контактов он получил самое широкое распространение в среде столяров. Следует избегать покупки влагомеров, не имеющих игольчатых контактов, а имеющих два плоских контакта на тыльной стороне прибора. Их показания крайне неточны Можно определять влажность и дедовскими методами. Например, ударяя молотком па торцу заготовки, Вы получите звук, если звук глухой-дерево сырое, если звук звонкий — дерево сухое Определяется влажность и по стружке, снимаемой рубанком. Если длинную и тонкую стружку можно завязать в узел, то дерево сырое, если стружка ломается — дерево сухое Слишком влажная древесина не годится для столярных изделий, так как высыхая, она уменьшается в размерах и коробится. Слишком сухая также деформируется, но уже вбирая влагу из окружающей среды. Во всѐм нужна мера. Помните об этом И старайтесь работать с деревом, влажность которого составляет 8-15% |