Учебник для 7 класса

ТЕХНОЛОГИЯ

§ 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 (см³):

Например, если брусок из древесины сосны имеет массу 50 г и объем 100 см³, то его плотность составит 50 : 100 = 0,5 (г/см³).

Низкую плотность имеет древесина липы, тополя, кедра, вяза, ели, сосны (плотность колеблется в пределах ρ = 0,4...0,6 г/см³).

Высокую плотность имеет древесина дуба, ясеня, березы, клена, яблони, груши, лиственницы (ρ = 0,7...0,95 г/см³).

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:

[(60 - 40) : 40] • 100 % = 50 %.

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/м²).

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

1. Пронумеруйте выданные учителем образцы древесины и вычислите их объемы в кубических сантиметрах (см³), умножив длину на ширину и толщину в сантиметрах (см). Данные запишите в таблицу.
2. Взвесьте образцы и запишите массу каждого образца в граммах (г). Данные запишите в таблицу.
3. По формуле вычислите плотность каждого образца в г/см³ и запишите в таблицу.

Практическая работа № 2

Определение влажности образцов древесины

1. Взвесьте три-четыре сухих образца древесины разных пород. Пронумеруйте их. Результаты запишите в таблицу.
2. Опустите образцы в воду и выдержите 5—10 мин.
3. Выньте и вытрите образцы сухой тканью. Опять взвесьте. Результаты запишите в таблицу.
4. Вычислите влажность древесины по формуле.
5. Сделайте и запишите выводы о поглощении влаги древесиной каждой породы.

Новые слова и понятия

Свойства древесины: физические (плотность, влажность) и механические (твердость, прочность, упругость); сушка естественная и искусственная; штабель, коробление.

Проверяем свои знания

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?
6. Какая заготовка высохнет быстрее: тонкая или толстая? Почему?