Характеристики древесины
ТАБЛИЦА ТВЕРДОСТИ ДРЕВЕСИНЫ ПО БРИНЕЛЛЮ
Для определения твердости древесины обычно используют метод Бринелля. Для этого стальной закалённый шарик диаметром 10 мм вдавливают с силой 100 кг в поверхность древесины, измеряют лунку и рассчитывают величину твердости. Чем тверже дерево, тем выше коэффициент.
Таблица твердости пород древесины по Бринеллю (кгс/мм²).
Твердость | Название |
2,5 | Клен полевой |
2,5 | Лиственница (Larche) 2.5 |
3,1 | Вишня (Cherry) 3.1 |
3,2 | Платан (Platane) 3.2 |
3,3 | Афрормозия (Afrormosia) 3.3 |
3,5 | Берёза карельская (Betula verrucosa) 3.5 |
3,5 | Ироко (Iroko) 3.5 |
3,5 | Орех (Nussbaum) 3.5 |
3,5 | Тик (Teak) 3.5 |
3,5 | Черешня (Prunus avium) 3.5 |
3,7 | Граб (Cárpinus) 3.7 |
3,7 | Дуб (Oak) 3.7 |
3,8 | Бук (Buche) 3.8 |
3,8 | Падук (Padouk) 3.8 |
4,0 | Бамбук (Bamboo) 4.0 |
4,0 | Мутения (Mutenye) 4.0 |
4,0 | Ясень (Ash) 4.0 |
4,1 | Клён (Maple) 4.1 |
4,1 | Мербау (Merbau) 4.1 |
4,1 | Сапеле (Sapelli) 4.1 |
4,1 | Сукупира (Sucupira) 4.1 |
4,2 | Груша (Pear) 4.2 |
4,3 | Венге (Wenge) 4.3 |
4,5 | Дуссия (Doussie) 4.5 |
4,5 | Зебрано (Zebrano) 4.5 |
4,9 | Кемпас (Kempas) 4.9 |
5,0 | Махагон (Mahagoni) 5.0 |
5,0 | Ярра (Jarrah) 5.0 |
5,0 | Амарант 5.0 |
5,5 | Палисандр (Palisander) 5.5 |
5,7 | Лапачо 5,7 |
5,9 | Ипе (Лапачо) (Ipe) 5.9 |
5,9 | Кумаро 5.9 |
7,0 | Ятоба (Jatoba) 7.0 |
7,1 | Акация Белая (Acacia) 7.1 |
8,0 | Эбен (Ebony) 8.0 |
Твердость древесины в пределах одной породы может отличаться в зависимости от распила (например, плашки радиального распила будут тверже тангенциального). В таблице приведены усредненные значения.
ТЕКСТУРА ПОРОД ДРЕВЕСИНЫ
Название древесины | Текстура |
Акация белая | Полосы, кольца, тонкие линии |
Амарант | Темно-коричневые полосы, черточки |
Береза карельская | Рисунок в виде коричневых извилин или черточек, яркая |
Бук | Блестящие крапинки, темные тонкие штрихи |
Вишня | Порода ядровая, полосатая |
Граб | Текстура слабо выражена |
Груша | Текстура слабо выражена, однородная |
Дуб | Крупная текстура с годичными слоями, крупными сосудами, сердцевинными лучами в виде язычков пламени, темных штрихов |
Карагач | Муаровая текстура с шелковистым блеском |
Клен русский | Нежная розовая текстура, шелковистый блеск |
Клен: явор и «птичий глаз» | Шелковистый блеск |
Махагони | Ленточная структура |
Орех грецкий | Красивая текстура с темными прожилками |
Палисандр | Текстура крупная, выразительная с темными короткими черточками |
Самшит | Текстура с едва заметными прожилками, слабо выражена |
Тик | Текстура крупная, выразительная. Напоминает текстуру ореха |
Ясень | Текстура резко выражена в виде полос |
ПЛОТНОСТЬ ДРЕВЕСИНЫ
Плотность древесины зависит от влажности и для сравнения значения плотности всегда приводят к единой влажности — 12%. Между плотностью и прочностью древесины существует тесная связь. Более тяжелая древесина, как правило, является более прочной.
Величина плотности колеблется в очень широких пределах. По плотности при влажности 12% древесину можно разделить на три группы:
— породы с малой плотностью (510 кг/м3 и менее): сосна, ель, пихта, кедр, тополь, липа, ива, ольха, каштан, орех;
— породы средней плотности (550…740 кг/м3 ): лиственница, тис, береза, бук, вяз, груша, дуб, ильм, карагач, клен, платан, рябина, яблоня, ясень;
— породы с высокой плотностью (750 кг/м3 и выше): акация белая, береза железная, граб, самшит, саксаул, фисташка, кизил.
Плотность древесины (г/см3)
название | плотность |
Бальса | 0.15 |
Красное дерево | 0.54 |
Кипарис | 0.60 |
Черемуха | 0.61 |
Сапелли | 0.62 |
Вишня | 0.66 |
Вяз гладкий | 0.66 |
Лиственница | 0.66 |
Тиковое дерево | 0.67 |
Бук | 0.68 |
Груша | 0.69 |
Дуб | 0.69 |
Афрормозия | 0.70 |
Свитения (махагони) | 0.70 |
Платан | 0.70 |
Граб | 0.75 |
Падук | 0.75 |
Тисс | 0.75 |
Ясень | 0.75 |
Дуссия | 0.80 |
Кемпас | 0.80 |
Пекан (кария) | 0.83 |
Ярра | 0.83 |
Мербау | 0.84 |
Ятоба (мареил) | 0,84 |
Кулахи | 0.85 |
Мутения | 0.85 |
Палисандр | 0.85 |
Венге | 0.90 |
Лапачо | 0.90 |
Сандаловое дерево | 0.90 |
Самшит | 0.96 |
Палисандр | 1.00 |
Сукупира | 1.00 |
Кумару | 1.10 |
Черное дерево | 1.16 |
Квебрахо | 1.21 |
Гваякум или бакаут | 1.28 |
УДАРНАЯ ВЯЗКОСТЬ характеризует способность древесины поглощать работу при ударе без разрушения и определяется при испытаниях на изгиб. Ударная вязкость у древесины лиственных пород в среднем в 2 раза больше, чем у древесины хвойных пород. Ударную твёрдость определяют, сбрасывая стальной шарик диаметром 25 мм с высоты 0,5 м на поверхность образца, величина которого тем больше, чем меньше твёрдость древесины.
Износостойкость — способность древесины сопротивляться износу, т.е. постепенному разрушению её поверхностных зон при трении. Испытания на износостойкость древесины показали, что износ с боковых поверхностей значительно больше, чем с поверхности торцевого разреза. С повышением плотности и твёрдости древесины износ уменьшился. У влажной древесины износ больше, чем у сухой.
Способность древесины изгибаться позволяет гнуть ее. Способность гнуться выше у кольцесосудистых пород — дуба, ясеня и др., а из рассеянно-сосудистых — бука; хвойные породы обладают меньшей способностью к загибу. Гнутью подвергают древесину, находящуюся в нагретом и влажном состоянии. Это увеличивает податливость древесины и позволяет вследствие образования замороженных деформаций при последующем охлаждении и сушке под нагрузкой зафиксировать новую форму детали.
Деформативность. При кратковременных нагрузках в древесине возникают преимущественно упругие деформации, которые после нагрузки исчезают. До определённого предела зависимость между напряжениями и деформациями близка к линейной (закон Гука). Основным показателем деформативности служит коэффициент пропорциональности — модуль упругости.
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.
порода древесины |
плотность кг/м3 |
Модуль упругости при стати- ческом изгибе, тыс.кг/см2 |
Предел прочности, кг/см2, при |
торцевая твердость, кг/см2 |
|||
статическом изгибе |
сжатии вдоль волокон |
Скалывании вдоль волокон | |||||
радиальном | тангенциаль-ном | ||||||
ДУБ | 690 | 107 | 1075 | 575 | 76 | 90 | 675 |
БУК | 670 | 128 | 1085 | 555 | 70 | 89 | 610 |
ЯСЕНЬ | 680 | 124 | 1230 | 590 | 94 | 87 | 800 |
ТИК | 670 | 127,7 | 1031 | 550 | 77 | 87 | 414 |
МЕРБАУ | 840 | 167 | 1327 | 697 | 75 | 82 | 880 |
КЕМПАС | 950 | 213 | 1361 | 737 | 55,4 | 63,2 | 785 |
УЛИН | 1040 | 184 | 1431 | 734 | 54,1 | 86,8 | 1093 |
Примечание: в таблице приведены средние данные при 12% влажности. Плотность древесины породы может меняться в зависимости от условий произрастания и иных причин. |
* мербау (Intsia palembancia); тик (Tectona grandis), кемпас (Koompassia malaccensis), дару (Cantleya Ridley), балау (Shorea collina Ridley), мерсава (Anisoptera Korth.), улин (Eusidoroxylon zwageri), бангкирай (Shorea meadiana), кумьер («целебесская вишня»)