Сопротивляемость материала внешним факторам воздействия называют в резьбе по дереву
Добавил пользователь Евгений Кузнецов Обновлено: 19.09.2024
Действующие нормативные документы определяют механическую обработку древесины как действия, в результате которых должны получиться заготовки или готовые изделия заданной формы и размеров, и при которых не происходит изменения химического состава дерева.
Работа с древесиной регламентируется множеством нормативных документов, среди которых наиболее известны следующие:
Основные виды обработки древесины резанием
- Основные виды механической обработки древесины резанием
.
Обработка древесины резанием на производстве механизирована. Различают механическую обработку древесины со снятием стружки и без снятия стружки.
К первому виду относятся пиление, точение, строгание, фрезерование, сверление, долбление и шлифование.
Без снятия стружки древесину режут ножницами и высекают в штампах.
Механическое пиление — наиболее распространенный метод резания древесины . Осуществляют пиление с помощью лесопильных рам, ленточных, круглопильных и цилиндропильных станков. Лесопильные рамы (пилорамы) и ленточно-пильные станки применяют для распиливания бревен на доски и бруски. С помощью круглопильных станков проводят поперечный и продольный раскрой пиломатериалов. Цилиндрическими пилами на цилиндропильных станках выпиливают клепку для производства бочек.
Механическое точение – также распространенный метод обработки древесины . Детали обрабатывают на токарных станках.
Строгание и фрезерование древесины – это механическое резание и ее вращающимися многорезцовыми инструментами – фрезами, ножевыми валами, горизонтально движущимися ножами. Они снимают слой древесины в виде стружки.
Строгание и фрезерование бывает продольным (вдоль древесных волокон) и поперечным (поперек волокон). Осуществляют фрезерование на фрезерных, шипорезных и копировальных станках, получают пазы, шипы, гнезда, проушины, а также детали со сложными криволинейными поверхностями. Строгают древесины на строгальных станках, получают ровную гладкую поверхность на заготовках, а также строганный шпон.
Механическое сверление- выполняют на сверлильных и комбинированных (сверлильно-фрезерных ) станках.
Механическое долбление – проводят на цепнодолбежных станках для получения прямых пазов, продолговатых отверстий и гнезд.
Механическое шлифование- проводят на шлифовальных станках. С помощью шлифовальных станков деталям и изделиям очень быстро придают гладкую поверхность.
Все рассмотренные методы механической обработки резанием, несмотря на значительные различия в конструкции режущих инструментов, в характере их движения, в устройстве станков, имеют и существенное сходство. Оно заключается в том, что обработка заготовки осуществляется за счет снятия стружки режущими инструментами , рабочие части которых имеют форму клина. Кроме того, все станки представляют собой технологические машины.
Механическую обработку древесины без снятия стружки проводят с помощью ножниц, с плоскими или дисковыми ножами, а также в штампах, состоящих из подвижного пуансона и неподвижной матрицы. Ножницами разрезают листы шпона и фанеры, а в штампах высекают на них бракованные места.
В школьных мастерских механическая обработка древесины производятся на токарных, сверлильных и комбинированных (фрезерно- круглопильных) станках.
На комбинированных станках ввиду их повышенной опасности разрешается работать только учителям.
В деревообрабатывающей промышленности, как и в машиностроении, все более широкое применение находят станки-автоматы. Они более производительны, освобождают человека от тяжелого физического труда, с их внедрением улучшаются условия работы, повышается качество продукции.
Обработка резанием
(рис. 2.1) заключается в проникновении лезвия инструмента с режущей кромкой 3 в материал заготовки 2 с последующим отделением определенного слоя материала в виде стружки 4. Лезвие инструмента 1 представляет собой клинообразный элемент.
На рабочей части инструмента может располагаться одно или несколько лезвий (клиньев) определенной формы. Режущий инструмент с заданным числом (одно, два, три и т.д.) лезвий установленной формы называют лезвийным инструментом, а обработку таким инструментом — лезвийной обработкой (рис. 2.2).
Слой материала заготовки, деформированный и отделенный в результате обработки резанием, называется стружкой
. Обработка резанием заключается в срезании с обрабатываемой заготовки некоторой массы металла, специально оставленной на обработку и называемой припуском. Припуск может удаляться одновременно с нескольких поверхностей заготовки или последовательно с каждой обрабатываемой поверхности. После срезания с заготовки всего припуска, оставленного на обработку, исходная заготовка прекращает свое существование и превращается в готовую деталь.
Срезанная с заготовки стружка является побочным продуктом (отходом) обработки материалов резанием. Пластическое деформирование и разрушение материала припуска с превращением его в стружку протекает при резании в специфических условиях, характерных только для обработки материалов резанием. Таким образом, типичным признаком обработки резанием является стружка.
Все способы и виды обработки, основанные на срезании припуска и превращении материала в стружку и подчиняющиеся общим закономерностям, можно объединить термином «резание материалов
Завершающий этап — шлифование получившихся заготовок с помощью шлифовальных шкурок.
К наиболее популярным электрическим инструментам для обработки дерева механическим способом относятся электролобзик, электродрель, а также шлифовальные машины.
Для электролобзика необходимо правильно подобрать пильные полотна в зависимости от конкретной породы дерева, — необходимы пилки с шагом зубчиков в диапазоне 2,5–4 мм.
Сверления производят электродрелью, сменной деталью в которой являются сверла — режущие инструменты различного диаметра и формы. К наиболее распространенным видам сверл можно отнести следующие:
— винтовое — для сверления отверстий небольшого диаметра, используется для древесины любых пород;
— перьевое —для сверления отверстий большого диаметром до 50 мм и глубиной —до 150 мм;
— сверло Форстнера — симбиоз сверла и фрезы (инструмент с несколькими режущими лезвиями или зубьями);
— фрезерное сверло, имеет режущие кромки, расположенные по всей длине;
— кольцевое сверло — для сверления отверстий, в том числе большого диаметра.
При работе с электрическими инструментами заключительным этапом также является шлифование. Для него применяются шлифовальные машинки, которые выравнивают поверхность обрабатываемой заготовки. Для машинок важно подобрать подходящий шлифовальный диск с абразивным материалом для грубой и более мягкой обработки.
Столярная мастерская: обустраиваем, выбираем инструменты, учимся работать с деревом
Столярка – это не только помещение для работы с деревом. Это хобби, которым увлечены многие мужчины. Ведь оно позволяет смастерить все необходимое для дома и участка своими руками – от мебели до беседки. Какое оборудование столярной мастерской нужно, как и где обустроить это помещение, чтобы было удобно и безопасно работать, какими инструментами обзавестись, с чего начинать, как научиться работать с деревом, что вообще можно из него сделать – опытом и идеями делится FORUMHOUSE.
Статьи:
Обустройство столярной мастерской. Потребность в небольшой столярной мастерской у тех, кто занимается домашним хозяйством, существует всегда. И если вы не знаете, в каком помещении должна располагаться мастерская по дереву, как ее распланировать, что в первую очередь разместить внутри него, какие столярные инструменты начинающему столяру лучше не приобретать – прочтите данную статью до конца.
Столярные станки для домашней мастерской.
Деревянные фантазии. Необычные столярные изделия. Сколько бы ни появлялось новых синтетических материалов для строительства и декора, дерево остается нужным, незаменимым и любимым во все времена. Из пластичной и податливой древесины мастера столярного дела продолжают создавать свои шедевры. Работа с деревом не устаревает. Из этого обзора вы узнаете, какие неожиданные вещи можно сделать из этого самого экологичного и доступного материала.
Сушилка для древесины своими руками. Проблема поддержания оптимальной влажности у пиломатериалов актуальна как среди строителей, так и среди любителей что-либо изготовить в собственной столярной мастерской. Сушка древесины в домашних условиях позволяет неплохо сэкономить на ее покупке, ведь сухое сырье всегда стоит дороже влажного.
Строгать – так строгать! Электрический рубанок – важнейший инструмент для всех, кто имеет дело с обработкой древесины или собирается научиться этому ремеслу, а при строительстве или ремонте он может стать незаменимым помощником. Электрорубанком доводят заготовки до нужных размеров, выравнивают поверхности, удаляют зазубрины, заусенцы и сучки, срезают кромки, выбирают пазы. Как выбрать этот электроинструмент – разбираемся в статье.
Пила-помощница. В домашнем хозяйстве и на приусадебном участке пила – незаменимый инструмент, для которого всегда найдется работа. Какая пила лучше – бензиновая или электрическая со сравнением функциональности и цен читайте на FORUMHOUSE.
Видео:
Верстак. Каким должно быть рабочее место столяра – краснодеревщика, рассказывает известный мастер Всеволод Полтавцев, у которого своя столярная мастерская в Москве. Работа краснодеревщика кипит за особым рабочим местом – верстаком. И это не просто стол или инструмент – это точный механизм, изготовление которого требует немало опыта и усилий.
Мебель своими руками. Нестандартные решения. Сергей Ильин построил дом практически полностью своими руками, а после, имея необходимые станки для столярной мастерской, мебель тоже решил делать сам. По нескольким причинам. Даже, можно сказать, с философским подходом к её изготовлению. Из недорогих мебельных щитов он изготовил кухню, кабинет, различные шкафы, стеллажи. Реализовал несколько нестандартных идей — меблированная комната, шкаф-стена, мебель, облегчающая уборку. В сюжете любитель столярничать делится, какие результаты дала его работа с деревом своими руками.
Инструменты в столярной мастерской. Рекомендации специалиста. Столярное дело для Александра Холодникова – это и хобби, и профессия одновременно. В видео Александр советует, как правильно обустроить свою столярную мастерскую. Какие станки нужны для столярной мастерской, каковы необходимые инструменты столярной мастерской, какие более редкие инструменты он рекомендовал бы купить, особенно, если вы собираетесь делать столярные изделия на заказ. А также рассказывает об устройстве фрезерного станка, изготовленного собственноручно из подручных материалов.
Гараж и столярная мастерская в одном здании. Александр – московский столяр, и сам изготавливает деревянные окна. На приобретенном загородном участке ему нужно было место для работ, и он решил совместить столярную мастерскую с гаражом. Установив столярные инструменты и станки, он принялся за работу!
Изготовление простой чердачной лестницы. В деталях. С помощью мастера-столяра демонстрируем все этапы изготовление простой чердачной лестницы из дуба.
Деревянные лестницы. Часто лестница, установленная в деревянном доме, спустя время меняет свою геометрию и начинает смещаться относительно основной конструкции. Но ошибок можно избежать. Как это сделать, расскажет столяр-краснодеревщик Денис Андреев. А заодно даст профессиональный совет для тех, кто любит делать мебель своими руками.
Состаривание древесины. Мастер-класс. Брашировка – особая технология структурирования древесины, благодаря которой изделия из дерева приобретают благородный состаренный вид. В сюжете — мастер-класс от архитектора Сергея Петрова по состариванию древесины для мебели. Способ, показанный Сергеем, позволяет сделать доску гладкой, приятной на ощупь и, что очень важно для мебели, – без заноз.
Тема на форуме:
Столярка для дома и дачи – это еще одна многотомная тема о технологиях, которые можно использовать для обработки дерева и приемах работы с деревообрабатывающим инструментом. Здесь форумчане делятся своими секретами и личным опытом.
Выбор фрезера. Ручной деревообрабатывающий электроинструмент для фрезерования – еще один хороший помощник столяра, особенно, когда столярня вот-вот разрастется до размеров большого цеха. Обработать кромки, вырезать пазы, просверлить отверстия – далеко не полный перечень работ, с которыми он легко справится. При условии – если вы к его покупке отнеслись с пониманием дела, а не просто выбрали самый недорогой.
Что получают в результате
В результате обработки из древесины получаются следующие виды материалов:
- доска — плоский с обеих сторон кусок дерева, ширина доски находится в зависимости от ее толщины и должна превышать ее не менее, чем в два раза;
- брус — в отличие от доски имеет одинаковую ширину и толщину, равную 100 мм, или свыше этого значения;
- шпон — тонкие древесные листы необходимой толщины, полученные в результате распиловки вдоль бревна или бруса. Толщина шпона находится в диапазоне 0,1-10 мм;
- кругляк — оцилиндрованное бревно, дерево без верхушки с поверхностью, зачищенной от веток, сучков и неровностей.
Для работников, выполняющих обработку древесины, необходимо использовать средства индивидуальной защиты. Так, при работе на им необходима защита рук, органов зрения, а также дыхания и слуха. Одежда и обувь работающих на деревообработке должны быть удобными, чтобы не стеснять движения.
Сверлильный и резьбонарезной инструмент столяра
Для сверления отверстий в древесине применяют:
- напарье и центровую перку – перьевое или ленточное сверло с деревянной ручкой. В центре режущей кромки перки имеется винтовая резьба;
- буравчик – небольшое сверло с конической режущей частью и резьбой;
- раздвижное сверло для сверления неглубоких отверстий большого диаметра, возле режущей части которого имеется выдвижная штанга с резцом на конце;
- коловорот — инструмент с патроном для зажима сверл, имеющий коленчатую конструкцию;
- ручную или электрическую дрель;
- сверлильный станок.
Сверла для древесины имеют шип или винтовую резьбу в центре режущей кромки для облегчения процесса сверления и выступы по краям режущей кромки для повышения гладкости стенок отверстия.
Пазы различной формы проделывают стамесками и долотами. Долото отличается от стамески наличием металлического кольца на конце ручки. Стамеска имеет более тонкое лезвие, применяется для выборки небольших пазов, снятия фасок. Долото служит для выдалбливания отверстий.
Для нарезания резьбы используют специальные плашки (вентильни), фрезы, метчики, токарные станки с соответствующей оснасткой. Резьбу по дереву нарезают с большим шагом, она имеет круглый или трапециевидный профиль.
Резьба по дереву
Резьба по дереву является одним из древнейших видов художественной обработки древесины. На протяжении многих веков и даже тысячелетий человек украшал свои дома изделиями из резьбы, резал из дерева посуду и другие предметы домашнего обихода, игрушки и даже культовые предметы. Возможно, именно по этой причине существует множество разновидностей резьбы, выделяемых в зависимости от способа резания древесины и внешних особенностей изделий.
Существует много видов резьбы. Среди них наиболее распространены:
плосковыемчатая(плоскорельефная),
геометрическая,
прорезная,
рельефная,
скульптурная.
Плосковыемчатая резьба характерна тем, что на плоской поверхности вырезают углубления различных форм.
Плосковыемчатая(плоскорельефная)резьба бывает с заоваленным контуром (см. рис. слева), заоваленная резьба с подушечным фоном (см. рис. посередине) и заоваленная резьба с подобранным фоном (см. рис. справа).
Разновидностью плосковыемчатой резьбы является геометрическая резьба.
Геометрическая резьба представляет собой вырезные элементы из треугольников, квадратов, окружностей.
На рисунке слева:
1.Треугольник;
2.Глазок;
3.Треугольник с зубчиком;
4.Фонарик;
5.Четырехгранники;
6.Лучи;
7.Ромбы.
На рисунке справа изображена разделочная доска с повторяющимися элементами геометрической резьбы. Элементов геометрической резьбы существует очень много.
Контурная резьба выполняется с неглубокими тонкими двухгранными, двухсторонними выемками по контуру какого-либо рисунка.
Применяется в основном для изображения фигур птиц и животных, листьев и цветов (см. рис.).
Прорезная резьба является наиболее простой. Выполняют ее с помощью лобзика, выпиливая контуры различных фигур.
Применяют ее там, где через прорези должно что-то просматриваться, например в дверях, буфетах, ширмах, а также в оконных наличниках (см. рис.). У нее как бы удален фон, а в качестве него иногда применяют яркую ткань.
Для выполнения прорезной резьбы на простроганную или отшлифованную поверхность заготовки из древесины или фанеры переносят рисунок по шаблону или через кальку. В вырезаемых контурах просверливают отверстия, в них заводят пилку лобзика и выпиливают контур рисунка на выпиловочном столике.
Плоской, прорезной и контурной резьбой украшали русскую мебель.
Прорезную резьбу с рельефным рисунком называют ажурной. Этой резьбой украшали мебель мастера стилей барокко и рококо.
Если прорезную резьбу приклеивают или прибивают к деревянной основе, то ее называют накладной.
Характеристика рельефной резьбы сразу предполагает разделение ее на два подвида - плоскорельефную и глухую рельефную. Последняя, к тому же, имеет два самостоятельных направления - барельефная резьба (имеющая низкий рельеф) и горельефная (имеющая высокий рельеф).
Суть рельефной резьбы в том, что сам узор (рисунок) формируется путем выборки фона вокруг него.
Эта выборка может быть равномерной по глубине. Формируемый узор (рисунок) и фон вокруг него будут стандартными по всей площади композиции. Это плоскорельефная резьба.
Если же резьба выполнена с высоким рельефным узором, который практически исключает наличие плоских поверхностей, то это глухая рельефная резьба. Термин "глухая" происходит оттого, что данный вид предполагает наличие непрорезанного (глухого) фона.
Рельефная резьба (особенно горельефная) привлекательна своей декоративностью, выразительностью, богатством композиции. Если плоскорельефная резьба характеризуется некоторой "приглаженностью", то горельефная - это настоящий ландшафт в миниатюре, со своими возвышенностями и впадинами, это уже приближение к фантазиям природы.
Мастера рельефной резьбы создают настоящие шедевры, задействуя в своих работах элементы всех видов - прорезной, геометрической, скульптурной резьбы. Именно соединяя в композиции все виды резьбы, можно добиться совершенства в данном виде творчества. Но путь к этому лежит только через овладение каждым видом, каждым приемом в отдельности. Опять же - от простого к сложному.
Рабочее место резчика по дереву может состоять из обыкновенного стола и стула, а также из верстаков, приспособленных и оборудованных для этих целей. Высота крышки верстака должна быть на уровне локтя резчика. Свет должен падать спереди и слева. Обрабатываемые изделия крепят на верстаке клиньями или винтовыми зажимами.
Для ручной художественной резьбы применяют различные режущие инструменты, в основном стамески (см. рис. ниже).
Плоские прямые (рис. а) стамески используют для зачистки фона в контурной или в рельефной резьбе.
Желобчатые стамески (рис. б, в, г) применяют почти для всех видов резьбы.
Стамески-клюкарзы (рис. д) имеют короткое полотно и длинную изогнутую шейку. Применяют их для вырезания углублений в труднодоступных местах.
Стамески-уголки (рис. е) применяют при вырезании канавок.
Стамески-церазики (рис. ж) используют для прорезания узких жилок (канавок).
Плоские стамески-косяки (косячки, резаки) (рис. з) бывают длинные и короткие со скосом режущей кромки под углом 30-40°.
Ножи-резаки разных форм применяют при геометрической и контурной резьбе, а также при выполнении изделий в технике прорезной резьбы. Основное предназначение резака — выполнение ровной, прямой канавки.
Для грубых работ применяют долота.
Стамески и долота должны иметь качественные ручки. Их лезвия затачивают довольно остро и доводят на оселке. Следует иметь в виду, что хорошо заточенной стамеской получают высокое качество работы. Она легко режет древесину.
Художественную резьбу по дереву начинают с разметки рисунка. Разметку ведут с помощью линейки, циркуля, угольника, транспортира, трафаретов карандашом или шариковой ручкой.
При выполнении рисунка геометрической резьбы вырисовывают прямоугольники, квадраты, треугольники (см. рис.справа).
Все выемки (углубления) вырезают косячком сначала поперек волокон, а затем вдоль волокон.
Косячок берут правой рукой. Носком лезвия косячок ставят на линию разметки с небольшим наклоном к себе и, врезая лезвие в древесину, движением на себя прорезают линию. Так прорезают все средние линии.
При вырезании наклонных граней косяк наклоняют вправо (см. рис. 1) или влево (см. рис. 3) на угол 30-40°.
Вначале наклоном косяка вправо прорезают правые грани, затем наклоном косяка влево прорезают левые грани, при этом нельзя перерезать линию разметки.
Резать надо медленно, плавно, с равномерным нажимом на косяк. Косяк держат крепко правой рукой, иногда придерживая левой, чтобы его не уводило по направлению волокон.
На начальном этапе освоения резьбы косяк можно держать двумя руками.
При вырезании трехгранных выемок косяк держат вертикально и надрезают стороны вырезаемых треугольников от вершины к основанию. У вершины треугольника делают глубокий надрез, уменьшая его до нулевой глубины к основанию треугольника.
Стамески — опасный режущий инструмент. Обращаться с ними осторожно.
Не держать левую руку вблизи режущего инструмента.
Не применять больших усилий при резании стамеской.
При необходимости удара по ручке стамески брать ее в левую руку, киянку — в правую и, поставив стамеску по месту вырубки, наносить по ручке стамески легкие удары.
Хранить стамески в ящике верстака или в шкафу на вырезках в рейках.
Каждому инструменту отводить свое место.
• Какие свойства древесины определяют ее внешний вид?
• От чего зависит способность древесины удерживать металлические крепежные детали?
• Привести примеры пород древесины, которые характеризуются большой
твердостью и износостойкостью.
Прогнозируемые результаты обучения:
учащиеся должны знать;
какими физическими и механическими свойствами обладает древесина, каким образом эти свойства учитываются при выборе пиломатериалов.;
учащиеся должны уметь :
определять физические и механические свойства древесины, выбирать пиломатериалы для изготовления изделий с учетом свойств древесины.
Оборудование и средства обучения: различные виды древесины, твердомер, проектор, компьютер.
Х о д урока
I. Этап организации занятия
Проверка готовности к уроку. Мобилизация внимания.
II. Этап актуализации субъективного опыта учащихся
1. Что такое пороки древесины? Чем они вызваны в растущем дереве?
2. Как пороки древесины влияют на ее качество и применение?
3. Какие пороки считаются недопустимыми при выборе заготовки для изделия?
4. Каких пороков древесины можно избежать?
5. Используя рисунок, определите виды пороков: смещенная сердцевина, смоляной кармашек, разошедшаяся трещина усушки, сплошная крень.
6. По каким критериям вы будете выбирать пиломатериал для работы?
Какие пороки древесины вы посчитаете допустимыми для качественного пиломатериала?
III. Этап изучения нового материала
Свойства древесины
Вы уже знаете, что древесина хорошо обрабатывается и широко используется в производстве изделий. Она имеет достаточно высокую прочность, хорошую сопротивляемость ударным и вибрационным нагрузкам. В то же время древесина имеет недостатки: она не устойчива к влаге, подвержена загниванию, разрушению в результате поражения грибами и насекомыми.
Чтобы изделия из древесины сохраняли свои эксплуатационные свойства и красивый внешний вид, при выборе пиломатериалов необходимо учитывать свойства древесины
Способность взаимодействовать с окружающей средой
Цвет, запах, текстура, блеск, плотность, влажность, тепло-, звуко-
Механические
Способность сопротивляться действию внешних сил
Прочность, твердость, ударная вязкость, упругость
Технологические
Способность во время эксплуатации сохранять свои свойства
Способность удерживать металлические крепления, износостойкость, способность к гнутью
Физические свойства древесины
Характеристика свойств
Это отношение массы древесины к ее объему. Определяется по формуле p m
V = (кг/м3 или г/см3). Зависит от породы древесины, влажности, условий произрастания.
Учитывается при пилении древесины: плотная порода пилится тяжело, рыхлая — легче. Влияет на применение металлических крепежных деталей (гвоздей, шурупов и т. д.): плотная древесина хорошо удерживает металлические крепежные детали
Это отношение массы влаги, находящейся в данном объеме древесины к массе абсолютно сухой древесины, выраженное в процентах. Чем меньше плотность
древесины, тем больше она поглощает влагу: у свежесрубленной древесины влажность составляет от 50 до100 %. В процессе сушки влага постепенно испаряется из древесины
Механические свойства древесины
Характеристика свойств
Способность сопротивляться разрушению, выдерживать нагрузки, не изменяя формы. Зависит от породы, влажности, наличия пороков
Способность сопротивляться проникновению
другого, более твердого тела. Зависит от породы, направления волокон и влажности: с увеличением влажности твердость древесины уменьшается Это свойство учитывается при выборе режущего инструмента
Ударная вязкость
Способность сопротивляться изгибу при ударе, не разрушаясь. Вязкость древесины лиственных пород выше вязкости древесины хвойных пород
Свойство восстанавливать первоначальную форму и размеры после прекращения действия нагрузок. Зависит от породы и влажности: с повышением влажности упругость древесины уменьшается
Технологические свойства древесины
Характеристика свойств
Способность удерживать металлические крепления (гвозди, шурупы и др.)
Величина сопротивления выдергиванию крепежа зависит от направления волокон, породы, влажности и плотности (чем выше
плотность, тем сильнее древесина сопротивляется как вбиванию гвоздя, так и его выдергиванию)
Износостойкость
Способность противостоять износу: износ древесины с боковой поверхности больше, чем с торцевой. Зависит от твердости,
плотности и влажности древесины (влажная древесина более подвержена износу). Учитывается при выборе пиломатериалов
для изготовления инструментов
Способность к гнутью
Наибольшей способностью к гнутью обладают лиственные породы (дуб, ясень, береза). У хвойных пород отмечается невысокая способность к гнутью. У влажной древесины эта способность выше, чем у сухой
Способность к раскалыванию
(раскалываемость )
Способность древесины под действием клина или нагрузки разделяться на части вдоль волокон. Зависит от прочности, учитывается при выборе соединений (на гвоздях, шурупах и др.)
IV. Этап первичной проверки изученного материала
Найдите зависимость между плотностью древесины и способностью удерживать металлический крепеж. Как влияет на раскалываемость древесины наличие и расположение в ней сучков?
1. Назовите свойства древесины.
2. Какие физические свойства древесины необходимо учитывать при выборе
материала для изготовления изделия? Приведите примеры.
3. Как влияет твердость древесины на ее обработку?
4. Приведите примеры изделий, при использовании которых важно учитывать
такое свойство древесины, как упругость.
5. Вы решили с папой построить на дачном участке баню. Подберите пиломатериал для постройки бани. Какие свойства древесины вы будете учитывать при выборе? Используя ранее полученные знания, подберите породу древесины, подходящую для внутренней отделки бани .
У. Этап выполнения практических заданий
Практическая работа . Изучение физико-механических свойств
древесины .
Цель: ознакомиться со свойствами древесины, научиться измерять
Оборудование, инструменты и материалы: лабораторные весы, об-
разцы древесины различных пород, штангенциркуль, емкость с водой.
Порядок выполнения работы
1. Измерьте длину, ширину и толщину образцов древесных пород.
2. Вычислите объем образцов, умножив длину на ширину и толщину.
3. Взвесьте образцы.
4. Вычислите плотность каждого образца ( p m V = ) .
5. Опустите образцы в воду на 5—10 минут. Выньте образцы и обо-
трите их ветошью.
6. Взвесьте образцы.
7. Результаты наблюдений занесите в таблицу (в тетради).
Для определения твердости древесины применяется метод Бринелля. Этот метод изобрел шведский инженер Юхан Август Бринелль в 1900 г. Испытания проводят следующим образом: металлический шарик под действием усилия в течение определенного времени вдавливают в испытуемый материал. Чем мягче порода древесины, тем глубже будет отпечаток. Методом Бринелля определяют твердость не только древесины, но и металлов, а также других твердых материалов. В настоящее время для определения твердости древесины и металлов используются специальные приборы — твердомеры .
Е ще пару веков назад ни сельское хозяйство, ни строительство, ни промышленность не обходились без древесины. Не потеряла она своего важного значения и сегодня, несмотря на то что появилось много новых материалов, вытеснивших древесину из различных областей ее применения. Кроме того, возникли новые направления и сферы использования этого материала – медицина, текстильная, деревоперерабатывающая и химическая промышленность, появились новые строительные технологии, в которых древесина оказалась незаменима. Но что она представляет собой? От чего зависят свойства древесины?
Строение древесины
Более половины (70–90 %) объема взрослого дерева приходится на ствол. Именно он и является строительным материалом. Точнее, не весь ствол, а только определенная его часть – древесина. Ствол состоит из нескольких структурных элементов.
Главные разрезы и основные части ствола- П – поперечный, Р – радиальный, Т – тангенциальный
Кора
Она составляет от 6 до 25 % объема дерева и включает корку (предохраняет ствол от резких температурных колебаний, проникновения грибов, бактерий, испарения влаги, механических повреждений) и луб, прилегающий к камбию. Луб проводит питательные вещества от кроны в ствол и корни.
Камбий
Это тонкий кольцевой слой живых клеток, способных к делению и росту. Наибольшая активность камбия проявляется весной и летом, в этот период образуется годичный слой древесины, состоящий из ранней (весенней) и поздней (летней) древесины. Вместе это один годичный слой – ежегодный прирост древесины. Летняя древесина более плотная, чем весенняя.
Древесина
Это основная часть ствола, по ней проводится вода от корней в крону. Примерно в центре ствола находится сердцевина, диаметр которой составляет 2–5 мм. Древесина имеет анизотропное строение, поэтому ее физические свойства в разных направлениях различны.
Строение дерева. От клеток до корней
У многих пород в древесине выделяется центральная темноокрашенная зона – ядро и наружная светлая – заболонь. В раннем возрасте все деревья состоят только из заболони, но через некоторое время (у всех пород по-разному, и ширина ее также различна) живые элементы начинают отмирать, возникает закупорка водопроводимых путей и отложение экстрактивных веществ в центральную часть ствола – таким образом формируется ядро у пород, называемых ядровыми. К ним, например, относятся: можжевельник, тисс, сосна, лиственница, кедр, дуб, ясень, вяз, ильм, грецкий орех, ива, тополь.
У других пород отмирание центральной части не сопровождается потемнением. Они имеют однородную окраску древесины по всей толщине ствола – такие породы называют безъядровыми.
Различают еще одну разновидность пород – спелодревесные, которые имеют спелую древесину в центральной части ствола (более сухую, чем остальная). Их заболонь одинаковой окраски со спелой древесиной. К ним относятся ель, пихта, бук, осина.
Имеются также породы, у которых центральная часть не отличается от периферической ни по цвету, ни по свойствам, – такие породы называются заболонными. К ним, например, относятся: береза, липа, клен, граб и др.
У некоторых лиственных пород на поперечном разрезе ствола хорошо заметны светлые блестящие линии, расходящиеся по радиусу от сердцевины, – сердцевинные лучи. По радиальным направлениям они видны в форме узких полосок, но чаще незаметны невооруженным глазом. Их можно рассмотреть у дуба, бука, клена и некоторых других пород.
Лиственные породы имеют водопроводящие сосуды, которые проходят вдоль оси ствола в древесине, и на поперечном разрезе заметны только их сечения разной формы. В некоторых породах они крупные и хорошо видны, образуя как бы кольца. Такие породы называют кольцесосудистыми – дуб, ясень, вяз. Породы с мелкими, беспорядочно расположенными со- судами называют рассеяннососудистыми – береза, осина, липа, клен, ольха, бук.
Свойства древесины
У большинства пород ядро по сравнению с заболонью имеет большую механическую прочность, более темную окраску.
Заболонь обладает повышенной влажностью по сравнению с ядровой зоной, менее стойка к загниванию и поражению насекомыми.
У многих хвойных (сосна, ель, лиственница, кедр и др.) есть смоляные ходы, представляющие собой тонкие каналы в древесине, заполненные смолой. Они отсутствуют у пихты, можжевельника, тисса. Смола повышает стойкость древесины против гниения.
В соотвествии с ГОСТ 20022.2-80 устанавливают классификацию древесины по стойкости к гниению и пропитываемости защитными средствами, скорости расконсервирования и уязвимости объектов защиты, а также классификацию защитных средств древесины.
По стойкости к гниению породы древесины (табл. 1) подразделяют на 4 класса: стойкие, среднестойкие, малостойкие и нестойкие, причем классификация ведется как по заболони, так и по ядру.
Таблица 1. Стойкость древесины к гниению
Сосна обыкновенная, ясень
Сосна кедровая сибирская, сосна обыкновенная, лиственница, дуб, ясень
Ель, сосна кедровая сибирская, лиственница, пихта
Береза, бук, вяз, граб, дуб, клен
Липа, ольха, осина
Береза, липа, осина, ольха
По пропитываемости защитными средствами породы древесины (табл. 2) подразделяют на следующие группы: легко пропитываемые, умеренно пропитываемые, трудно пропитываемые.
Таблица 2. Пропитываемость древесины защитными средствами
Сосна обыкновенная, береза, бук
Сосна кедровая сибирская, лиственница европейская, граб, дуб, клен, липа, ольха, осина
Сосна кедровая сибирская, сосна обыкновенная, осина, ольха
Ель, лиственница сибирская, пихта
Ель, лиственница европейская, лиственница сибирская, пихта, береза, дуб, вяз, бук, ясень
Плотность
Плотность древесины (объемная масса) – это отношение массы древесины к ее объему, выражается в кг/м3. Плотность древесины зависит от ее влажности. Все показатели физико-механических свойств древесины определяются при влажности 12%.
Между прочностью и плотностью существует тесная связь. Более тяжелая древесина, как правило, является более прочной. Плотность определяется количеством древесинного вещества в единице объема.
По плотности при влажности 12 % древесину можно разделить на 3 группы:
- легкой плотности – до 550 кг/м3 (бальса, пихта сибирская, ель, ива, сосна, осина, липа, ольха);
- средней плотности – 551–700 кг/м3 (конский каштан, орех, береза, вишня, лиственница, тик, бук, дуб, свитения, платан, клен);
- плотные породы – от 771 кг/м3 и выше (ясень, слива, пекан, самшит, хурма, яблоня, маслина).
Плотность древесины имеет большое практическое значение. Более плотная древесина хуже пропитывается антисептиками, менее подвержена истиранию на таких местах, как полы, лестницы, перила.
Твердость
Твердостью называется способность древесины сопротивляться внедрению в нее более твердых тел. На степень твердости оказывает влияние влажность древесины.
По этому параметру все древесные породы при 12 %-ной влажности можно разделить на три группы:
- мягкие – торцовая твердость 40 МПа и менее (сосна, ель, кедр, пихта, можжевельник, тополь, липа, осина, ольха, каштан);
- твердые – торцовая твердость 40,1–80 МПа (лиственница, береза сибирская, бук, дуб, вяз, платан, рябина, клен, лещина, орех грецкий, хурма, яблоня, ясень);
- очень твердые – торцовая твердость более 80 МПа (акация белая, береза железная, граб, кизил, самшит, фисташка, тисс).
Твердые породы древесины более износостойки по сравнению с мягкими. Это имеет существенное значение при обработке режущими инструментами: фрезеровании, распиловке. А также при устройстве полов, лестниц, перил, поскольку при эксплуатации древесина подвергается истиранию. В производстве паркета и паркетной доски из массива применяют породы с твердостью не ниже средней.
Прочность
Прочностью называется способность древесины сопротивляться разрушению под действием механических нагрузок. Она зависит от направления действующей нагрузки (растяжение, сжатие, изгиб, скалывание), породы дерева, плотности, влажности, наличия пороков и характеризуется пределом прочности – напряжением, при котором разрушается образец.
Средняя величина предела прочности при растяжении вдоль волокон всех пород составляет 130 МПа. На прочность при растяжении вдоль волокон оказывает большое влияние строение древесины. Даже небольшое отклонение от правильного расположения волокон вызывает снижение прочности.
При растяжении поперек волокон прочность древесины очень мала и в среднем составляет 1/20 от предела прочности при растяжении вдоль волокон, т. е. 6,5 МПа. При сжатии вдоль волокон деформация выражается в небольшом укорочении образца. Прочность древесины при сжатии поперек волокон ниже, чем вдоль волокон, примерно в 8 раз.
В зависимости от применения
Рассматривают и сравнивают свойства древесины различных пород в зависимости от вида изготовляемой продукции.
Строительные элементы. Наиболее популярными видами строительных изделий из дерева являются оцилиндрованное бревно, массивный брус, клееный профилированный брус, конструкционные балки, строительные элементы крыши и перекрытий (доски и балки), элементы каркаса, стеновые панели из массивной древесины. Для данной категории изделий важное значение имеют такие свойства древесины, как прочность и стойкость к биоповреждениям.
Напольные покрытия. Напольные покрытия выделены в отдельную категорию, поскольку на сегодняшний день большинство предприятий стараются обеспечить качество продукции в соответствии с требованиями европейских стандартов, в которых имеется градация не только по качеству, но и по внешнему виду продукции (по направлению волокон – радиальные, тангенциальные, смешанные; по наличию ядра, сердцевинных лучей и т. д.). К напольным покрытиям относятся: доска пола, паркетная планка, паркетная доска, террасная доска.
В эту же категорию можно вынести элементы лестницы (ступеньки и перила). Для данной категории изделий важное значение имеют такие свойства древесины, как твердость, плотность, стабильность формы, истираемость.
Отделочный материал, мебель и элементы столярного производства. Древесина широко применяется для внутренней и наружной отделки. Для обшивки дома используют доску, имитирующую оцилиндрованное бревно или брус. Для внутренней отделки широко используют отделочная доска (вагонка и евровагонка), мебельные щиты для изготовления мебели, подоконников, дверей, стеновых панелей и другие элементы столярного производства. Для данной категории изделий важное значение имеет стабильность формы, плотность древесины.
Другие виды продукции. Это различные плитные материалы ДСтП, ДСП, ДВП, МДФ, ОСП и т. д.
В следующем номере мы расскажем об областях применения древесины хвойных пород.
Защита древесины
Как и от чего нужно защищать древесину? Какие новые технологии могут предложить специалисты?
Качество древесины
Оценить строительный материал человеку, не являющемуся специалистом в данном вопросе, очень трудно. Да и профессионалу подчас требуется помощь специальной аппаратуры и дополнительные исследования.
Читайте также: