Что называют плотностью влажностью прочностью твердостью упругостью
§ 1. Физико-механические свойства древесины
Как вы уже знаете, древесина обладает различными свойствами. Среди них различают физические и механические.
К физическим свойствам относят плотность, влажность, цвет, запах.
К механическим — свойства древесины, которые проявляются под воздействием на нее внешних сил. Это твердость, прочность, упругость.
Вы уже обратили внимание, что древесина различных пород бывает легкой и тяжелой, т. е. менее плотной и более плотной.
Плотностью р называют массу древесины m (г), содержащуюся в един ице объема V (см 3 ):
Низкую плотность имеет древесина липы, тополя, кедра, вяза, ели, сосны (плотность колеблется в пределах ρ = 0,4. 0,6 г/см 3 ).
Высокую плотность имеет древесина дуба, ясеня, березы, клена, яблони, груши, лиственницы (ρ = 0,7. 0,95 г/см 3 ).
Влажностью древесины называют количество влаги, содержащейся в древесине. При высушивании древесины часть влаги испаряется. Массу воды, содержащейся в древесине, можно определить, если взвесить образцы до и после высушивания и найти разность m1 — m2, где m1 — масса образца древесины до высушивания, m2 — масса образца древесины после высушивания.
Если теперь эту разность, т. е. массу испаренной влаги, разделить на массу высушенного образца и умножить на 100%, то получим влажность древесины W:
Например, если масса образца древесины до высушивания была равна 60 г, а после высушивания — 40 г, то влажность древесины до высушивания составляла:
Твердостью древесины называют ее способность сопротивляться внедрению в нее других тел, например вдавливанию в ее поверхность стального шарика. По величине отпечатка (лунки) на поверхности древесины судят о ее твердости. Чем меньше лунка, тем тверже древесина. К твердым породам относят грушу, ясень, бук, дуб, клен; к мягким — сосну, ольху тополь, липу. В твердую древесину трудно вбить гвоздь, ее сложнее строгать рубанком, пилить, выдалбливать, сверлить, резать ножом. Но твердая древесина лучше удерживает в себе гвозди и шурупы. Изделия из нее меньше изнашиваются. Например, дубовый паркетный пол изнашивается значительно медленнее, чем пол из сосновых досок.
Прочностью древесины называют ее способность выдерживать определенные нагрузки, не разрушаясь. Чем большие нагрузки она выдерживает, тем она прочнее. Высокой прочностью обладает древесина дуба, клена, березы, а низкой — осины, липы, ольхи. При нагрузке на изделия из древесины волокна древесины растягиваются, сжимаются или изгибаются (например, ножки стульев сжимаются, лыжи изгибаются). Поэтому различают прочность на растяжение, на сжатие и на изгиб. Если действующие нагрузки превысят те, которые древесина может выдержать (допустимые), то изделие разрушится. Допустимая прочность для каждой породы древесины различна и приводится в таблицах (в Н/м 2 ).
Упругостью древесины называют ее способность восстанавливать первоначальную форму после прекращения действия непродолжительной нагрузки. Из упругой древесины делают лыжи, линейки, спортивные луки. Из пород, произрастающих на территории России, наибольшей упругостью обладают береза и граб.
Цвет древесины весьма различен, поэтому по цвету можно определить породу древесины. В изделиях из древесины стараются сохранить естественный цвет, не окрашивая ее или покрывая поверхности прозрачными лаками.
Запах также является признаком породы древесины. Смолистый запах имеет свежесрубленная древесина хвойных пород, специфичный едкий запах — древесина осины.
Многие изделия изготовляют из сухой древесины, влажность которой составляет 8-15 %. Детали из сухой древесины не коробятся, легко обрабатываются, не гниют, хорошо красятся, долго служат.
Свежесрубленная древесина имеет влажность 60-80%. Чтобы получить древесину с производственной влажностью 8-15 %/ее сушат.
Сушка древесины бывает естественной (атмосферной) и искусственной (камерной).
Для естественной сушки пиломатериалы укладывают с межрядовыми прокладками в штабель (рис. 1) на открытом, продуваемом месте или под навесом.
Рис. 1. Сушка пиломатериалов в штабелях
Искусственную сушку древесины осуществляют в сушильных камерах, где древесина обдувается горячим воздухом. Поэтому процесс сушки проходит намного быстрее.
В результате высушивания происходит усушка древесины — уменьшение размеров. Усушка различна вдоль и поперек волокон. Поэтому пиломатериалы после высушивания изменяют свою форму т. е. коробятся. Кроме того, пиломатериалы, выпиленные из различных зон поперечного сечения ствола (рис. 2), коробятся по-разному.
Рис. 2. Формы высушенных образцов, вырезанных из различных зон поперечного сечения ствола
Чтобы не происходило большого коробления пиломатериалов, их высушивают в штабелях с прокладками в зажатом состоянии.
На рисунке 3 приведены различные виды коробления досок.
Рис. 3. Виды коробления досок: а, б, в — продольное; г — поперечное; д — винтовое: а1 — а6 — величина коробления, мм
Практическая работа № 1
Определение плотности древесины
Практическая работа № 2
Определение влажности образцов древесины
Новые слова и понятия
Свойства древесины: физические (плотность, влажность) и механические (твердость, прочность, упругость); сушка естественная и искусственная; штабель, коробление.
§ 1. Физико-механические свойства древесины
Как вы уже знаете, древесина обладает различными свойствами. Среди них различают физические и механические.
К физическим свойствам относят плотность, влажность, цвет, запах.
К механическим — свойства древесины, которые проявляются под воздействием на нее внешних сил. Это твердость, прочность, упругость.
Вы уже обратили внимание, что древесина различных пород бывает легкой и тяжелой, т. е. менее плотной и более плотной.
Плотностью р называют массу древесины m (г), содержащуюся в един ице объема V (см 3 ):
Низкую плотность имеет древесина липы, тополя, кедра, вяза, ели, сосны (плотность колеблется в пределах ρ = 0,4. 0,6 г/см 3 ).
Высокую плотность имеет древесина дуба, ясеня, березы, клена, яблони, груши, лиственницы (ρ = 0,7. 0,95 г/см 3 ).
Влажностью древесины называют количество влаги, содержащейся в древесине. При высушивании древесины часть влаги испаряется. Массу воды, содержащейся в древесине, можно определить, если взвесить образцы до и после высушивания и найти разность m1 — m2, где m1 — масса образца древесины до высушивания, m2 — масса образца древесины после высушивания.
Если теперь эту разность, т. е. массу испаренной влаги, разделить на массу высушенного образца и умножить на 100%, то получим влажность древесины W:
Например, если масса образца древесины до высушивания была равна 60 г, а после высушивания — 40 г, то влажность древесины до высушивания составляла:
Твердостью древесины называют ее способность сопротивляться внедрению в нее других тел, например вдавливанию в ее поверхность стального шарика. По величине отпечатка (лунки) на поверхности древесины судят о ее твердости. Чем меньше лунка, тем тверже древесина. К твердым породам относят грушу, ясень, бук, дуб, клен; к мягким — сосну, ольху тополь, липу. В твердую древесину трудно вбить гвоздь, ее сложнее строгать рубанком, пилить, выдалбливать, сверлить, резать ножом. Но твердая древесина лучше удерживает в себе гвозди и шурупы. Изделия из нее меньше изнашиваются. Например, дубовый паркетный пол изнашивается значительно медленнее, чем пол из сосновых досок.
Прочностью древесины называют ее способность выдерживать определенные нагрузки, не разрушаясь. Чем большие нагрузки она выдерживает, тем она прочнее. Высокой прочностью обладает древесина дуба, клена, березы, а низкой — осины, липы, ольхи. При нагрузке на изделия из древесины волокна древесины растягиваются, сжимаются или изгибаются (например, ножки стульев сжимаются, лыжи изгибаются). Поэтому различают прочность на растяжение, на сжатие и на изгиб. Если действующие нагрузки превысят те, которые древесина может выдержать (допустимые), то изделие разрушится. Допустимая прочность для каждой породы древесины различна и приводится в таблицах (в Н/м 2 ).
Упругостью древесины называют ее способность восстанавливать первоначальную форму после прекращения действия непродолжительной нагрузки. Из упругой древесины делают лыжи, линейки, спортивные луки. Из пород, произрастающих на территории России, наибольшей упругостью обладают береза и граб.
Цвет древесины весьма различен, поэтому по цвету можно определить породу древесины. В изделиях из древесины стараются сохранить естественный цвет, не окрашивая ее или покрывая поверхности прозрачными лаками.
Запах также является признаком породы древесины. Смолистый запах имеет свежесрубленная древесина хвойных пород, специфичный едкий запах — древесина осины.
Многие изделия изготовляют из сухой древесины, влажность которой составляет 8-15 %. Детали из сухой древесины не коробятся, легко обрабатываются, не гниют, хорошо красятся, долго служат.
Свежесрубленная древесина имеет влажность 60-80%. Чтобы получить древесину с производственной влажностью 8-15 %/ее сушат.
Сушка древесины бывает естественной (атмосферной) и искусственной (камерной).
Для естественной сушки пиломатериалы укладывают с межрядовыми прокладками в штабель (рис. 1) на открытом, продуваемом месте или под навесом.
Рис. 1. Сушка пиломатериалов в штабелях
Искусственную сушку древесины осуществляют в сушильных камерах, где древесина обдувается горячим воздухом. Поэтому процесс сушки проходит намного быстрее.
В результате высушивания происходит усушка древесины — уменьшение размеров. Усушка различна вдоль и поперек волокон. Поэтому пиломатериалы после высушивания изменяют свою форму т. е. коробятся. Кроме того, пиломатериалы, выпиленные из различных зон поперечного сечения ствола (рис. 2), коробятся по-разному.
Рис. 2. Формы высушенных образцов, вырезанных из различных зон поперечного сечения ствола
Чтобы не происходило большого коробления пиломатериалов, их высушивают в штабелях с прокладками в зажатом состоянии.
На рисунке 3 приведены различные виды коробления досок.
Рис. 3. Виды коробления досок: а, б, в — продольное; г — поперечное; д — винтовое: а1 — а6 — величина коробления, мм
Практическая работа № 1
Определение плотности древесины
Практическая работа № 2
Определение влажности образцов древесины
Новые слова и понятия
Свойства древесины: физические (плотность, влажность) и механические (твердость, прочность, упругость); сушка естественная и искусственная; штабель, коробление.
Свойства древесины
Очень важную роль в строительстве играет качество материалов. Как и другие строительные материалы, древесина (любые пиломатериалы) различается по свойствам и характеристикам. Зависят эти характеристики от породы дерева, применяемого в качестве используемого материала. Для тех или иных задач и назначений подбирают соответствующие породы древесины, способные выполнять поставленные перед ними задачи.
Свойства относящиеся к древесине:
Плотность древесины
Что такое плотность древесины
Плотность древесины зависит от её влажности. Как и все остальные показатели физико-механических свойств древесины, она определяется при влажности 12 %. Между прочностью и плотностью существует тесная связь. Более тяжелая древесина, как правило, является более прочной. При определении плотности древесинного вещества его массу определяют взвешиванием, а объем рассчитывают по разнице объема образца древесины и объема жидкости, заполнившей пустоты в этом образце.
По плотности древесины при влажности 12 % все породы делят на три группы:
Необходимо отметить, что почти вся древесина у хвойных пород деревьев, за исключением лиственницы и некоторых видов сосны, имеет низкую плотность.
Твёрдость древесины
Суть метода Бринелля заключается в способности древесины сопротивляться внедрению (вдавливанию) в неё более твёрдого тела (индентора). При измерениях по Бринеллю используются инденторы в виде шариков из закалённой стали. Первоначально индентор устанавливают на проверяемом образце древесины, следом прилагается основная нагрузка. Спустя определенное время после приложения, нагрузку снимают и измеряют глубину оставшегося на дереве отпечатка. Рассчитывают твёрдость древесины по Бринеллю таким образом: приложенную нагрузку делят на площадь поверхности отпечатка, при этом соответствующими нормативными документами определены диаметры индентора и время экспозиции.
При методе Янка также используется индентор в виде металлического шарика, однако оценивается не глубина вдавливания, а сила, которую надо приложить, чтобы вдавить шарик в древесину на половину диаметра.
Все древесные породы по твёрдости делят на три группы:
Влажность древесины
Влажность это соотношение массы влаги (воды), находящейся в данном объёме древесины, к массе абсолютно сухой древесины, выраженное в процентах ( % ). В древесине вода пропитывает клеточные оболочки и заполняет полости клеток и межклеточные пространства. Влага, пропитывающая клеточные оболочки, называется связанной. Влага, заполняющая полости клеток и межклеточные пространства, называется свободной.
Различают следующие степени влажности древесины:
Абсолютно сухая влажность 0 %, древесина высушена при температуре t = 103°C.
Содержание влаги в стволе растущего дерева изменяется по высоте и радиусу ствола, а также в зависимости от времени года. Например, влажность заболони сосны в 3 раза выше влажности ядра. У лиственных пород изменение влажности по диаметру более равномерное. По высоте ствола влажность заболони у хвойных пород увеличивается вверх по стволу, а влажность ядра не изменяется. У лиственных пород влажность заболони не изменяется, а влажность ядра вверх по стволу снижается.
Влажность у молодых деревьев выше и её колебания в течение года больше, чем у старых деревьев. Наибольшее количество влаги содержится в зимний период (ноябрь-февраль), минимальное – в летние месяцы (июль-август).
КОЭФФИЦИЕНТЫ УСУШКИ ДРЕВЕСИНЫ, %
| Порода | Усушка | ||
|---|---|---|---|
| объёмная | в тангенциальном направлении | в радиальном направлении | |
| Лиственница | 0,52 | 0,35 | 0,19 |
| Сосна | 0,44 | 0,28 | 0,17 |
| Ель | 0,43 | 0,28 | 0,16 |
| Пихта | 0,39 | 0,28 | 0,11 |
| Кедровая сосна | 0,37 | 0,26 | 0,12 |
| Берёза | 0,54 | 0,31 | 0,26 |
| Бук | 0,47 | 0,32 | 0,17 |
| Ясень | 0,45 | 0,28 | 0,18 |
| Осина | 0,41 | 0,28 | 0,14 |
Усушка, разбухание и коробление древесины
Если растягивающие напряжения достигают предела прочности древесины на растяжение поперёк волокон, появляются трещины. Так появляются поверхностные трещины в начале сушки и внутренние в конце сушки.
Наличие различных напряжений внутри древесины может привести к её короблению.
Раскалываемость древесины
Износостойкость и гибкость древесины
Наибольшей способностью к гнутью (загибу) обладают лиственные кольце-сосудистые породы деревьев (дуб, ясень) и рассеянно сосудистые (бук, берёза). У хвойных пород эта способность очень невысока.
Способность к гнутью широко используется при изготовлении мебели, предметов интерьера.
Тепловые свойства
К тепловым свойствам относятся теплоёмкость, теплопроводность, температуропроводность и тепловое расширение.
Деформативность
Модуль упругости вдоль волокон Е = 12-16 ГПа, что в 20 раз больше, чем поперёк волокон. Чем больше модуль упругости, тем более жесткая древесина.
С увеличением содержания связанной воды и температуры древесины, жесткость её снижается. В нагруженной древесине при высыхании или охлаждении часть упругих деформаций преобразуется в «замороженные» остаточные деформации. Они исчезают при нагревании или увлажнении.
Поскольку древесина состоит в основном из полимеров с длинными гибкими цепными молекулами, её деформативность зависит от продолжительности воздействия нагрузок. Механические свойства древесины, как и других полимеров, изучаются на базе общей науки реологии. Эта наука рассматривает общие законы деформирования материалов под воздействием нагрузки с учётом фактора времени.
Что называют плотностью влажностью прочностью твердостью упругостью
Технология обработки древесины. Элементы машиноведения
1. Физико-механические свойства древесины
Древесина обладает различными свойствами. Среди них различают физические и механические.
К физическим свойствам относят плотность, влажность, цвет, запах.
К механическим относят свойства древесины, которые связаны с воздействием на нее внешних сил. Это такие свойства, как твердость, прочность, упругость
Вы уже обратили внимание, что древесина различных пород бывает легкой и тяжелой, т. е. менее плотной и более плотной.
Плотностью 
называют количество массы древесины m (кг), содержащейся в единице объема V(м 3 ):
Например, если брусок из сосны имеет объем 0,01 м 3 и массу 5 кг, то плотность древесины сосны составит 5 / 0,01 = 500 (кг/м 3 ).
Малую плотность имеют липа, ель, сосна, тополь, кедр ( — 400. 550). Большую плотность имеют дуб, береза, лиственница, ясень, клен, яблоня, груша ( = 700. 900).
Теперь, если эту разность, т. е. массу испаренной влаги, разделить на массу высушенного образца и умножить на 100 %, то получим влажность древесины W:
Например, если масса образца древесины до высушивания составляла 60 г, а после высушивания — 40 г, то влажность древесины до высушивания составляла:
Твердостью древесины называют ее способность сопротивляться проникновению в нее других тел, например вдавливанию в ее поверхность с определенной силой стального шарика. По величине отпечатка (лунки) на поверхности древесины судят о ее твердости. Чем меньше лунка, тем тверже древесина. В твердую древесину трудно вбить гвоздь, труднее строгать ее рубанком, пилить, выдалбливать, сверлить, резать ножом.
Прочностью древесины называют ее способность выдерживать определенные нагрузки не разрушаясь. Чем большие нагрузки она выдерживает, тем она прочнее. Высокой прочностью обладает древесина дуба, клена, березы, а низкой — осины, липы, ели. Различают прочность на растяжение, сжатие и изгиб. При этом волокна древесины растягиваются, сжимаются или изгибаются. И если действующие нагрузки превысят те, которые древесина может выдержать (допустимые), то изделие разрушится. На растяжение, например, работают подвески люстр. На сжатие работают ножки стульев, сваи мостов. На изгиб работают лыжи, балки и настилы мостов.
Упругостью древесины называют ее способность восстанавливать первоначальную форму после прекращения действия непродолжительной нагрузки. Из упругой древесины делают лыжи, палки, линейки, спортивные луки.
Цвет древесины весьма различен у разных пород, поэтому по цвету можно определить породу древесины. Древесина имеет в основном приятные цвета желтоватых оттенков. В изделиях из древесины стараются сохранить ее естественный приятный цвет, не окрашивая ее или лакируя поверхности прозрачными лаками.
Рис. 1. Сушка пиломатериалов в штабелях
Запах древесины является определяющим признаком пород. Смолистый запах имеет древесина хвойных пород. Специфичный едкий запах имеет древесина осины.
Многие изделия изготавливают из сухой древесины, влажность которой составляет 8. 15 %. Детали из сухой древесины не коробятся, хорошо обрабатываются, не гниют, хорошо красятся, долго служат.
Свежесрубленная древесина имеет влажность около 60. 80 %. Чтобы получить древесину с производственной влажностью 8. 15 %, ее сушат.
Сушка древесины бывает естественной (атмосферной) и искусственной (камерной).
Для естественной сушки пиломатериалы укладывают с прокладками в штабель (рис. 1) на открытом продуваемом месте или под навесом.
Искусственную сушку древесины осуществляют в сушильных камерах. Этот процесс проходит намного быстрее, так как древесина обдувается горячим воздухом и испаряет свою влагу.
В результате высушивания древесины происходит ее усушка — уменьшение размеров. Усушка различна вдоль и поперек волокон, а также в радиальном и в тангенциальном направлениях. Поэтому образцы, выпиленные из различных зон поперечного сечения ствола (рис. 2), после высушивания имеют различные формы, т.е. коробятся.
Чтобы не происходило большого коробления пиломатериалов, их высушивают в штабелях с прокладками под давлением в зажатом состоянии.
На рис. 3 приведены различные виды покоробленности досок.
Практическая работа №1
Определение плотности древесины по объему и весу образца
1. Пронумеруйте выданные учителем образцы древесины и вычислите их объемы в м3, умножив их длину на ширину и высоту в м. Данные запишите в тетрадь.
2. Взвесьте образцы и запишите их массы в кг.
3. Определите по формуле плотность древесины для каждого образца в кг/м3.
Практическая работа №2
Определение влажности образцов древесины
1. Взвесьте сухие 3 — 4 образца древесины разных пород. Пронумеруйте их. Результаты запишите в таблицу.
2. Окуните их в воду и выдержите 5. 10 минут.
3. Выньте и вытрите образцы сухой тряпкой Опять взвесьте. Результаты запишите в таблицу.
4. Вычислите их влажность по формуле.
О Физические и механические свойства древесины, плотность, влажность, твердость, прочность (растяжение, сжатие, изгиб), действующие нагрузки, допустимая прочность, упругость, цвет, запах, свежесрубленная древесина, сушка естественная и искусственная, штабель, сушильная камера, производственная влажность, коробление.
1. Перечислите физические и механические свойства древесины. 2. Что называют плотностью, влажностью, прочностью, твердостью, упругостью? 3. Для чего сушат древесину? 4. Какие виды сушки древесины вы знаете? 5. Как можно определить влажность древесины?
Самородский П.С., Симоненко В.Д., Тищенко А.Т., Технология. Трудовое обучение: Учебник для учащихся 7 класса (вариант для мальчиков) общеобразовательной школы. / Под ред. В.Д. Симоненко.— М.: Вентана-Графф, 2003. — 192 е.: ил.
Технология для 7 класса, учебники и книги по технологии скачать, библиотека онлайн
Если у вас есть исправления или предложения к данному уроку, напишите нам.