Mehanička svojstva drva: udarna čvrstoća, čvrstoća i tvrdoća. Upotreba drva

4. 5. 2019.

Nekoliko tisućljeća čovjek koristi drvo za mnoge svrhe. Ponajprije djeluje kao gorivo, a nakon toga kao građevni materijal. Od njega su napravljeni razni alati, jedinstveni komadi namještaja i oružje. Zbog sezonskih fluktuacija i procesa rasta debla formiraju se godišnji prstenovi, koji omogućuju točno određivanje mjesta rasta drva, kao i godine rezanja.

struktura

Mehanička svojstva stabla

Proučavajući pitanje drva, nužno je upoznati se s njegovim sastavom. Sadrži organsku tvar koja uključuje:

· Dušik;

· Vodik;

· Ugljik;

· Kisik.

Elementarni kemijski sastav različitih pasmina ostaje gotovo isti. Apsolutno suhi materijal će sadržavati ugljik u količini od 49,5%, 6,3% vodika i 44,2% kisika s dušikom. Potonji je sadržan u materijalu u iznosu od 0,12%. Elementarni kemijski sastav drva u području grana i debla gotovo je isti. Uvjeti rasta također ne utječu na sadržaj glavnih elemenata.

Osim organskih tvari, u drvu postoje i mineralni spojevi koji nakon pečenja daju pepeo. Iznos navedenog elementa iznosi 1,7%. U pojedinim stijenama volumen pepela može biti veći i iznosi 3,5%. U istoj stijeni količina pepela ovisit će o dijelu stabla, uvjetima uzgoja i dobi, te o položaju u stablu.

Više pepela dobiva se spaljivanjem lišća i kore, a hrastovo drvo daje oko 0,35%. Drvo grana sadrži više pepela nego drvo debla. U sastavu pepela soli zemnoalkalijskih metala. Ako govorimo o borovoj šumi, zatim o pepelu, kao i olju od breze i smreke sadrži kalcijeve soli u iznosu od 40%.

Kemijski sastav ranog i kasnog drva gotovo je isti, odnosi se na sadržaj hemiceluloze, lignina i celuloze. Rano drvo sadrži više tvari koje se otapaju u eteru i vodi. To je osobito karakteristično za ariš.

Visina kemijskog sastava se malo razlikuje. U sastavu hrasta gotovo da nema značajnih razlika u visini. Blagi porast sadržaja celuloze zabilježen je u alpini, smreki i borovini u dobi zrelosti.

Mehanička svojstva

Lijevano drvo

S obzirom na mehanička svojstva drva, ističete ne samo tvrdoću, čvrstoću i žilavost, nego i vlagu. Potonji može biti relativan ili apsolutan. U praktične svrhe, relativna vlažnost je od posebne važnosti. Prikazuje stupanj prikladnosti materijala za procesni postupak.

Za lijepljenje je bolje koristiti materijal s sadržajem vlage do 6%. Mehanička svojstva drva ukazuju na to da se može klasificirati prema relativnoj vlažnosti u kategorije. Materijal se događa:

· Sirova

· Suh zrak;

· Polu-suho;

· Sušite.

Mokro drvo, apsolutna vlažnost koji prelazi 100%, formira se dugotrajnim boravkom u Hrvatskoj voda. Osušite na zraku s apsolutnom vlagom od 15 do 20% stvara se tijekom dugotrajnog skladištenja u zraku. S povećanom vlažnošću, materijal postaje teško koristiti u proizvodnji. Mokri se prazni slojevi drže zajedno, a kako se suši, pukotine i pukotine mogu se pojaviti u proizvodima. Da bi se spriječili takvi problemi, drvo je prethodno osušeno.

Među mehaničkim svojstvima drva treba dodijeliti higroskopnost. Predstavlja sposobnost apsorpcije vlage iz vanjskog okoliša. Da bi se smanjila brzina apsorpcije vlage, površina je prekrivena lakovima, emajlima i uljanim bojama. Maksimalna vlažnost koja se može postići s apsorpcijom vlage je 30% pri 20 ° C. Ova vrijednost ne ovisi o pasmini.

Da ne spominjem poroznost. Za različite vrste, ovaj parametar će imati svoju vrijednost, ali prosječna brzina je 34-80%. Ako uzmemo u obzir gustoću, možemo razlikovati gustoća drva i drvenaste tvari. U potonjem slučaju prosjek iznosi 1,54 g / cm3.

Više o mehaničkim svojstvima: žilavost

letva

Udarna čvrstoća drva je sposobnost materijala da apsorbira energiju pod opterećenjem. Svojstvo je osigurano duktilnošću i žilavošću. Kada se ispitivanja provode u skladu s ovom standardiziranom metodom, upotrebljava se pogonski nosač pilota. On osigurava kretanje napadača, čija je brzina 6 m u sekundi. To vam omogućuje da odredite omjer rada na lom uzorka na površinu poprečnog presjeka.

Ako usporedite meko tvrdo drvo s četinarima, oni imaju 1,5 puta veću udarnu čvrstoću, dok tvrdo drvo ima 2,5 puta veću udarnu čvrstoću. Dakle, za bor, opisani parametar je 41, za grab - 99, za lipu - 58 kJ / m2. Ako povećate brzinu opterećenja, otpornost na savijanje će se povećati. Ponekad se opisano svojstvo određuje s povećanjem visine pada čekića. Ako se podvrgne modificiranom drvu na savijanje, to će imati smanjenu otpornost.

snaga

Upravni odbor i njegova uporaba

Čvrstoća drva je sposobnost materijala da se odupre uništenju pod utjecajem opterećenja. Ovo svojstvo je jedno od glavnih mehaničkih. To ovisi o fizičkom stanju i strukturi materijala. Prilikom ispitivanja čvrstoća drva određuje se maksimalnim opterećenjem koje materijal može podnijeti bez uništenja.

Kod različitih pasmina opisana karakteristika je različita. Na primjer, u arisu, kada se komprimira duž vlakana, krajnja čvrstoća iznosi 64,5 MPa. Bor i smreka - 48,5 MPa, odnosno 44,5 MPa. Ako se usitnjavanje odvija duž vlakana, jačina ariša bit će jednaka 9,9, a bora - 7,5, smreka - 6,9 MPa.

Komprimirati drvo

Drvo u svakodnevnom životu

Kompresija drva može biti usmjerena duž ili preko vlakana. U prvom slučaju, deformacija se izražava u skraćivanju uzorka. Razaranje počinje s izvijanjem vlakana, koja se u mokrim uzorcima viskoznih i mekih stijena očituje kao izbočenje strana i drobljenje krajeva.

prosječan granica čvrstoće kada se komprimira duž vlakana drveta iznosi 500 kg / cm2. Ako dođe do kompresije preko vlakana, tada je čvrstoća 8 puta niža. U tom slučaju nije uvijek moguće utvrditi trenutak uništenja materijala i odrediti vrijednost destruktivnog opterećenja.

čvrstoća

Upotreba drva u industriji

Karakteristike kao što je tvrdoća ovisit će o pasmini. Prema ovom parametru drvo se razvrstava u zasebne skupine, među njima:

· Srednje tvrde materijale;

· Meko drvo;

· Vrlo mekana;

· Vrlo teško;

· Tvrtka;

· Tvrd kao kost.

Tvrdoća drva određuje se u Americi i Europi prema različitim skalama. U Rusiji se koristi Brinellova skala. U aspenu je opisani parametar 4,1, u javorovu javorovu - 4,2. Najveća tvrdoća svojstvena paduku, u ovom slučaju je 8.

Suština metode određivanja tvrdoće je guranje kuglice u površinu sa silom od 100 kg. Tvrdoća se određuje promjerom rupe i prirodom oštećenja. Ako drvo ima veći koeficijent tvrdoće, bit će jači i pouzdaniji od stijena s nižim indeksom.

Upoznajući se s mehaničkim svojstvima drva, možete razumjeti da će se promjene u tvrdoći pojaviti tijekom rada s prazninama. Na primjer, tvrdoća će varirati ovisno o rezu. Koristeći radijalni rez osjetit ćete veću tvrdoću od tangencijalne obrade materijala.

Više o tvrdoći

Slikano drvo

Ovo svojstvo ukazuje na sposobnost materijala da se odupre uvođenju tijela određenog oblika. Na kraju tvrdoće je veća u usporedbi s bočnim površinama tvrdog drva za 30%, a crnogorice - za 40%.

Prema stupnju tvrdoće, sve vrste drveća se dijele na meke, tvrde i vrlo tvrde. U potonjem, tvrdoća lica prelazi 80 MPa. To uključuje:

· Željezna breza;

· Bijela bagrem;

Dogwood;

· Pistaci;

· Šimšir

Tvrdoća je bitna kod rezanja alatom za rezanje. To vrijedi i za slučajeve kada je materijal podvrgnut abraziji pri gradnji stepenica i podova.

Drvo također ima određenu razinu otpornosti na habanje. To ukazuje na sposobnost da se odupre trošenju i postupno uništavanje površina. To se može dogoditi s trenjem. Ispitivanja su pokazala da je trošenje sa bočnih površina veće nego na dnu krajnjeg dijela. S povećanjem tvrdoće i gustoće, trošenje se smanjuje. U mokrom drvu je više nego suho.

Sposobnost držanja metalnih zatvarača

Vrlo važna osobina je sposobnost materijala da drži zatvarače prema vrsti spajalica, vijaka i čavala. Kada vozite nokat, pojavljuju se elastične deformacije koje osiguravaju silu trenja koja sprječava povlačenje. Sila u odnosu na nokat na kraju je manja od sile koja je pričvršćena na nokat koji je zakucan preko vlakana.

Opseg uporabe

S obzirom na uporabu drva, ističete činjenicu da je opisani materijal bio prva vrsta goriva, koja je otkrila najstarije ljude. Danas se opisane sirovine koriste za dobivanje:

· Ugljen;

· Čips;

· Drvo;

· Drveni peleti;

· Drvna prašina;

· Briketi.

Komprimirani i drobljeni materijal ima veću gustoću, što povećava njegovu učinkovitost. Takvo biogorivo povoljno se razlikuje od ogrjevnog drva, jer ga je racionalno transportirati, ali nije uvijek prikladno i može biti opasno, jer se zapali i raspada.

Vrijedno drvo koristi se u građevinarstvu, proizvodnji namještaja, zrakoplovstvu i brodogradnji, kao iu proizvodnji papira. Ovaj materijal čini osnovu:

· Skele;

· Preklapanja;

· Stropovi;

· Brvnare;

· Oplate;

· Farme;

· Zidovi;

· Vrata;

· Windows.

Drvo se također koristi kao završni materijal. Dolazi na tržište u obliku:

· Podstava;

· Postolja;

· Parket;

· Šperploča;

· Kutovi;

· Fileti;

· Parketne ploče.

obrada

Obrada drveta može se obaviti na jedan od nekoliko načina, među njima:

· Kemijsko-mehanička;

· Mehanički;

· Kemijska.

Mehanička tehnologija obrade podrazumijeva promjenu oblika blanjanja, piljenja, ljuštenja, glodanja, tokarenja, bušenja, cijepanja, rezanja i brušenja. Prilikom strojne obrade postoji mogućnost dobivanja robe široke potrošnje i industrijske uporabe.

Drvo se može podvrgnuti mehaničkoj abraziji, što omogućuje dobivanje vlaknastih poluproizvoda. Prerada drva može se provesti kemijsko-mehaničkom tehnologijom. To omogućuje dobivanje međuproizvoda od materijala koji je ujednačen po veličini i sastavu. Površina je prekrivena vezivom.

Pod utjecajem tlaka i temperature dolazi reakcija polimerizacije Vezivo, kao rezultat ovog intermedijarnog drvnog proizvoda, lijepi se. Takvom obradom dobivaju se:

· Ploče od cementnih čestica;

· Materijali od drvne sječke;

· Stolarija;

· Vlaknaste ploče;

· Arbolit.

Kemijska obrada provodi se metodom toplinskog raspadanja i izlaganjem: otapalima kiselinama, lužinama, kiselim solima, sumpornoj kiselini. Ta se tehnologija naziva piroliza ili termička razgradnja. Sirovine se zagrijavaju na visokim temperaturama bez kisika. To vam omogućuje da nabavite proizvode u različitim državama, među njima:

· Plinoviti;

· Tekući;

· Čvrsta.

Njihova najveća praktična vrijednost je drveni ugljen.

Primjena u proizvodnji celuloze i papira

Ako ste zainteresirani za pitanje o tome što je napravljeno od drveta, tada možete bolje pogledati industriju celuloze i papira. To uključuje proizvodnju kartona i papira pomoću vlaknastih poluproizvoda. Predstavljaju ih celuloza i drvena pulpa.

Za ovu proizvodnju koristi se oko 93% celuloze. Ostatak je sirovina za kemijsku preradu u acetatna ili umjetna viskozna vlakna, bezdimni prah, plastiku, film, celofan i druge proizvode.

Recikliranje za proizvodnju ploča od vlakana

Ako ste i dalje zainteresirani za pitanje što je od drveta, onda bi trebali znati da se u procesu obrade dobivaju ploče, koje su našle svoju primjenu u standardnoj stambenoj gradnji niskog porasta, brodogradnji i automobilskoj industriji, u proizvodnji kontejnera, namještaja i kutija. Sirovo drvo se prerađuje u male komadiće, što omogućuje dobivanje vlaknastih ploča.

Opis glavnih vrsta četinjača i njihova primjena

Četinarsko drvo uključuje kedar, koji je izrazito dekorativna kultura. Koristi se u krajobraznom dizajnu, a karakteristike ovog drva čine drvo najpopularnijim u građevinarstvu. Cedar je prirodni antiseptik, tako da u kući neće biti bakterija izgrađenih od ove sirovine.

Ariš je listopadni četinjač, ​​najizdržljiviji od najčešćih crnogoričnih šumskih proizvoda. Vlačna čvrstoća iznosi 105 N / mm2. Zbog toga su sirovine popularne u proizvodnji podnih dasaka, dasaka i podova. Dugo je sagrađena od arišnih brodova. Ima visoki sadržaj smole, ima impresivnu snagu, dakle zadržava izvorna svojstva pod utjecajem vlage.

Boja slabije čvrstoće ariša - 100 N / mm 2 . Ali ponekad to postaje prednost, jer je materijal lakši za obradu. Bor je univerzalna sirovina iz koje se pravi pod, imitacija drvene građe i eurolining.

Snaga smreke ispod i 80 N / mm2. No, odlikuje se visokom plastičnošću, stoga je uobičajena u proizvodnji profiliranog drva. Bor i smreka imaju visok sadržaj smole, što ima zaštitnu ulogu. Drvo nije izloženo vlazi, kukcima i gljivicama. Ova sirovina ima visoku usklađenost i lako se prerađuje.

Za proizvodnju složenih i manjih konstrukcija prema vrsti balkona i ograda odabiru se borovina i smreka. Niska gustoća vam omogućuje da zasitite drvo i daske sastavom kako biste povećali čvrstoću i trajnost. Ako izgradite ladanjsku kuću od smreke ili bora, tada će biti spremna stajati i do 50 godina. Ako koristite cedar, onda će se životni vijek zgrade udvostručiti.

Upotreba svijetlog drva

Najlakše drvo je balsa. Pripada obitelji Malvaceae i raste u Južnoj Americi. Iz te sirovine izgrađen je splav norveškog putnika, na koji se probio preko Tihog oceana. Ultralako drvo koristi se u zrakoplovnoj industriji kao materijal za zvučnu i toplinsku izolaciju.

Balša se koristi u brodogradnji i modeliranju brodova. Sirovine čine osnovu daski za surfanje. Koristi se za izradu:

· Izgledi;

· Krajolik;

· Oprema za spašavanje na vodama;

· Plovci.

Jednostavnost zbog brzog rasta. U dobi od pet godina, stablo postaje odrasla osoba. Velike biljke imaju snažno i svijetlo drvo, koje se smatra najlakšim u sušenom stanju. Svježe usitnjeno drvo je teško, jer sadrži do 95% vode. Materijal se brzo suši i postaje gust, prilično jak i lagan. U usporedbi s popularnom borovom konstrukcijom balsa dobiva se izdržljiviji, izdržljiviji i laganiji.

Balsa je jednostavna za obradu, ali za to su potrebni posebni alati s malim kutom oštrenja i tankom oštricom. Drveni dijelovi slabo su obojeni, osobito u bojama i lakovima. Možete koristiti mješavinu na bazi vode ili kompozicije u obliku alkoholnih smola.

U zaključku

U svakodnevnom životu drvo je unutarnji dio stabla ispod kore. Za drvo su najvažnija i osnovna mehanička, fizička i kemijska svojstva. Među fizičkim treba dodijeliti vlagu i izgled, kao i toplinska i zvučna svojstva. Drvo je materijal s anizotropnim svojstvima koji nisu jednaki u smjeru vlakana. Tako je skupljanje duž vlakana manje nego preko.