Властивості деревини
Ти вже знаєш, що деревина добре обробляється і широко використовується у виробництві будь-яких виробів. Вона має досить високу міцність за невеликої маси, хорошу опірність ударним і вібраційним навантаженням, у сухому середовищі - довговічна. Деревина з’єднується кріпильними виробами, міцно склеюється, зберігає гарний зовнішній вигляд, на неї добре наносити захисно-декоративні покриття.
Водночас деревина має певні недоліки: вона схильна до горіння і загнивання, руйнування внаслідок дії комах і грибів, гігроскопічна, унаслідок чого може розбухати й піддаватися усушці, викривлюватися і розтріскуватися. Крім того, деревина має вади біологічного походження, які знижують її якість. Щоб використовувати деревину, треба знати її властивості (механічні, фізичні, технологічні).
До механічних властивостей належать: міцність, твердість, пружність.
Міцність — властивість деревини, що характеризує її стійкість до зовнішніх механічних зусиль, тобто здатність витримувати великі навантаження і не руйнуватися. З міцної деревини виготовляють конструкційні матеріали, які підлягають великим навантаженням (мал. 21).
Найміцнішою є деревина дуба, ясеня, граба, берези та клена.
Твердість - здатність матеріалу чинити опір проникненню в нього твердого тіла, наприклад знарядь праці або кріпильних матеріалів. При забиванні цвяха в заготовки з твердої та м’якої порід деревини з прикладанням однакових зусиль час виконання технологічної операції з твердою породою буде більшим
За твердістю деревину можна розмістити в такій послідовності: граб, дуб, ясен, клен, береза, сосна, вільха, липа.
Пружність - властивість матеріалу змінювати свою форму (не руйнуючись) під дією навантаження та відновлювати її після припинення цієї дії, повертатися в попереднє положення
Пружна деревина часто застосовується при виготовленні спортивних знарядь, меблів для сидіння, а також у машинобудуванні.
Високу пружність має деревина дуба, ясена та модрини.
Пластичність, гнучкість - здатність деревини зберігати викликану зовнішнім впливом зміну форми навіть після зняття навантаження .
Такою властивістю володіють заболонь горіхового дерева, букова й березова деревина. Завдяки пропарюванню, проварюванню й сильному нагріванню деревина стає тимчасово пластичною й може змінювати форму. Тому з пропареної деревини бука лісового, а також з непропареної деревини берези виробляють вигнуті частини меблів
Межа пластичності або гнучкості досягається тоді, коли деревина починає ламатися.
До фізичних властивостей належать властивості, що проявляються під час взаємодії деревини з навколишнім середовищем. Фізичні властивості деревини характеризуються її зовнішнім виглядом, відношенням до вологи, дії механічних зусиль, теплопровідністю, акустичними властивостями.
Зовнішній вигляд деревини визначається кольором (певним зоровим відчуттям, що залежить від спектрального складу відбитого світлового потоку), блиском (здатністю деревини спрямовано відбивати світловий потік), текстурою (малюнком, що утворюється на поверхні деревини й залежить від ширини річних шарів, відмінності в забарвленні між ранньою і пізньою деревиною, спрямованості волокон, напряму розрізу), запахом (залежить від умісту в деревині ефірних масел, смол, дубильних речовин).
Під вологістю деревини розуміють виражене у відсотках відношення маси вологи, що міститься в певному об’ємі, до маси сухої деревини того самого об’єму. Щойно зрізане дерево має вологість близько 50 %. Це означає, що на кожні 100 г абсолютно сухої деревини припадає 50 г води. Тобто 100 г абсолютно сухої деревини за вологості 50 % має масу 150 г.
Для виготовлення виробів використовують деревину невисокої вологості. Так, для виготовлення столярних виробів потрібна деревина вологістю не більше ніж 8-10%. Такої низької вологості в умовах природного сушіння домогтися практично неможливо. Тому природне (атмосферне) сушіння деревини часто використовують як проміжне. Досушування проводять у сушильних камерах.
Використання деревних матеріалів з надмірною вологістю може призвести до розтріскування елементів виробу, їх короблення, загнивання. Тому перед застосуванням деревину висушують на відкритому повітрі або в спеціальних сушарках до експлуатаційних значень вологості
Вологість визначається за формулою:
де К - вологість деревини; Мв - маса вологого зразка (у грамах) до сушіння; Мс - маса сухого зразка (у грамах) після сушіння.
Усихання - зменшення лінійних розмірів і об’єму деревини під час висихання.
Гігроскопічність - здатність деревини вбирати вологу з навколишнього середовища. Гігроскопічність деревини є її негативною якістю.
Розбухання - збільшення лінійних розмірів і об’єму деревини у процесі її зволоження.
Оцінюючи властивості деревини як конструкційного матеріалу, враховують її технологічні властивості, зокрема здатність утримувати металічні кріплення (цвяхи, шурупи тощо) та зношуваність - здатність деревини до гнуття й опору розколюванню.
Властивість деревини утримувати в собі металеві кріплення (цвяхи, нагелі, шурупи та ін.) пояснюється її пружністю. Цвях, який забивають у деревину, розсовує волокна, що внаслідок своєї пружності тиснуть на поверхню цвяха й тим самим чинять опір його витягуванню. Для витягування цвяха, забитого в торець, прикладають менше зусилля (на 10-50 %) порівняно із зусиллям, яке необхідне для витягування такого самого цвяха, забитого впоперек волокон.
Найбільшу здатність до гнуття мають листяні (дуб, ясен, береза) породи. У хвойних порід здатність до гнуття невелика. У вологої деревини здатність до гнуття вища (25-30 %), ніж у сухої.
Зносостійкість характеризується здатністю деревини протистояти руйнуванню в процесі тертя. Найбільшою зносостійкістю володіють торцеві поверхні.
Розколюваність - це здатність деревини розщеплюватися вздовж волокон. Вона має практичне значення, оскільки деякі вироби та заготовки виготовляють розколюванням (наприклад, сірники, бондарна колота клепка тощо).
У процесі заготівлі, транспортування, сортування, штабелювання та механічної обробки виникають вади деревини. Їх ще називають дефектами.
Вади (дефекти) деревини поділяють на сучки, тріщини, хімічні забарвлення, вади форми стовбура, грибні ураження, пошкодження комахами та різні деформації.
Сучки - це частини гілок (їх основи) у стовбурі
При використанні деревини сучки є основною сортовизначальною вадою в пиломатеріалах.
Тріщини - це розриви деревини вздовж волокон . Тріщини, особливо наскрізні, порушують цілісність деревини й знижують її механічну міцність.
Смоляні кишеньки - порожнини всередині річного шару, заповнені смолою. Трапляються в деревині хвойних порід.
Червоточина - ходи й отвори, пророблені в деревині комахами. Порушує цілісність деревини й знижує її механічні властивості.
Синюватість - сіре забарвлення заболоні із синюватим відтінком. Не впливає на механічні властивості деревини, але погіршує її зовнішній вигляд.
Для захисту деревинних матеріалів від впливу зовнішнього середовища її покривають лаками та фарбами. Щоб запобігти загниванню та враженню грибками й комахами, деревину просочують спеціальними хімічними речовинами - антисептиками.
