Потемнения дуб является плотным твердым. Твердость древесины

1. Твердость дерева, одна из самых основных качеств дерева
Дерево - все знают, как оно выглядит снаружи, но мало кто имеет представление о том, что представляет оно из себя внутри. А внутри дерево состоит из клеток, имеющих толстые стенки, и располагающиеся вдоль оси дерева. Эти клетки с толстыми стенками и отвечают за твердость древесины. Кроме этих клеток в дереве имеются клетки с тонкими стенками, которые располагаются между клетками с толстыми стенками, и служат для накопления полезных и питательных веществ деревом.
Качество дерева определяют по следующим показателям:
- Прочность – это стойкость дерева к механическим нагрузкам. Обычно дерево проверяют на прочность, растягивая его, сжимая вдоль и поперек волокон. Также существует метод статического изгиба.
- Износостойкость – способность дерева не разрушаться под действием трения. Торцевые стороны дерева меньше поддаются износу, чем боковые. Также влажная древесина изнашивается быстрее сухой.
- Влажность дерева – имеет два показателя: относительную и абсолютную. По показателям влажности дерево делится на 4 категории: сырая, когда влажность превышает 23%, полусухая, когда показатели влажности колеблются в пределах от 18 до 23%, воздушно-сухая, здесь показатели влажности должны быть от 12 до 18%, сухая, когда влажность дерева не превышает 12%. Чем влажность дерева выше, тем хуже считается качество дерева.
И отдельно хотелось бы поговорить о последнем качестве, которое называется твердость дерева.
Твердость дерева
Понятие твердость дерева включает в себя его возможность сопротивления проникновению твердых тел внутрь структуры. Имеется три вида твердости дерева: торцевая, которая обладает самой высокой степенью твердости; тангенциальная и радиальная, имеющие одинаковые показатели. На твердость дерева влияет много факторов, но самым основным является показатель влажности древесины. Так, если влажность изменила свои показатели на 1%, то торцевая твердость изменится на 3%, а радиальная с тангенциальной – на 2%. Но твердость дерева зависит не только от породы, но и от условий в которых оно росло.
Деревья, высушенные до 12% влажности, делятся на три группы по торцевой твердости дерева.
1. Мягкие породы дерева, имеющие величину твердости меньше 40МПа, к которым относятся такие деревья как ель, пихта, сосна, ольха, липа, осина.
2. Твердые породы дерева, торцевая твердость которых варьируется в диапазоне от 40 до 80 МПа. Сюда можно отнести березу, вяз, карагач, ясень, ильм, сибирскую лиственницу, клен, яблоню.
3. Очень твердые породы дерева, имеющие твердость больше 80 МПа. К ней относятся граб, железная береза, самшит, кизил и белая акция.
Чем больше твердость древесины, тем легче она подвергается механическому воздействию, а именно пилению, строганию и так далее. Ну конечно от остроты инструмента тоже многое зависит.
Как вы уже смогли заметить, твердость древесины имеет единицы измерения, а значит, ее можно вычислить. Вычисляется твердость древесины двумя способами, суть которых примерно одинаковая. В испытуемую древесину давят специальными приборами, имеющими сферический наконечник.
Подобные испытания проводились над всеми породами деревьев, и по их данным была составлена специальная таблица твердости дерева.

Твердость дерева по Бриннелю

Твердость дерева определяется еще по шкале Бриннеля. Измерения твердости дерева по Бриннелю проводятся при влажности дерева составляющей 12%. Метод Бриннеля заключается в том, что на шарик диаметром в один сантиметр оказывается давление с постоянной определенной силой и определенный промежуток времени. И по тому, какая вмятина при этом образовалась, и судят о твердости дерева. Чем вмятина меньше, тем твердость больше. Чаще всего методом Бриннеля пользуются для определения твердости таких материалов как паркет, доски из массива и других материалов из дерева, предназначенных для укладки пола. В принципе и первые два способа определения твердости дерева и метод Бриннеля показывают одинаковые результаты, только единицы измерения разные. Ниже представлена сводная таблица твердости дерева по первым двум способам (единица измерения переведена в проценты) и по методу Бриннеля.
Порода древесины Твердость в % Твердость по Бринеллю
Сосна 43 1,6
Ольха 57 2,1
Берёза 70 2,6
Вяз 81 3,0
Клен Европейский 81 3,0
Вишня 81 3,0
Ироко 85 3,2
Дуб Красный 89 3,3
Сапелла 92 3,4
Акация 100 3,7
Дуб 100 3,7
Бук 103 3,8
Граб 105 3,9
Ясень 108 4,0
Ятоба 127 4,7
Дусси 132 4,9
Мербау 138 5,1
Орех европейский 141 5,2
Падук 146 5,4
Бади 146 5,4
Бубинга 154 5,7
Тали 168 6,2
Ипе 170 6,3
Кумару 189 7,0
Сукупира 197 7,3

Но какой бы твердость дерева не была, она все равно не сможет выдержать больших и продолжительных нагрузок, особенно это касается ножек мебели или падения какого-либо тяжелого предмета. Именно поэтому на ножки мебели нужно прибить резину. Хотя можно этого не делать, ведь вмятины от мебели на полу есть почти у каждого уважающего себя человека.
Применение деревьев с различной твердостью
А если серьезно, то дерево активно используется как в строительстве, так и в ремесленном производстве. Так, например мягкое дерево, к которому можно отнести ель сосну или кедр. Часто используют в строительстве, из такого дерева изготавливают ящики, бумагу, прессованную древесину. Кроме того они имеют еще одно положительное свойство быстро расти, поэтому их часто выращивают искусственно. Мягкое дерево очень легко поддается обработке. Так что у вас не должно возникнуть никаких проблем, если вы захотите его распилить, просверлить обточить и так далее.
Твердое дерево, к которому относится дуб, ясень, растет медленно, и трудно поддается обработке. Но к плюсам такого дерева можно отнести ту же твердость, а также возможность противостоять гниению. Все это и обусловило то, что твердую древесину стали применять для изготовления мебели, музыкальных инструментов, лодок, клюшек и прочее. Также твердое дерево может похвастать тем, что из него изготавливают декоративный шпон.
Мебель, конечно, изготавливают и из мягкого дерева, но мебель, сделанная из пород твердого дерева, по цене стоит гораздо выше. Кроме того, при изготовлении изделий из мягкой древесины, их либо красят, либо оклеивают шпоном, который сделан из пород твердого дерева.
Немного мистики
Вот еще один факт, который научно не доказан, но имеет место быть, по словам наших предков. Все деревья обладают какой-либо энергетикой, и по-разному воздействуют на человека.
К деревьям, которые забирают нашу энергетику, относятся ель, ива, тополь, каштан, осина, и их наши предки называют деревьями вампирами. Мебель из этих деревьев не рекомендуется покупать, хотя с одной стороны, они же впитывают энергетику, а значит все, что есть в нас плохое болезнь, плохое настроение, тоже впитывают в себя. Но с другой стороны, вместе с плохим, они забирают у нас и хорошее.
Есть также деревья, которые прибавляют сил, и позитивно влияют на нашу энергетику. К таким деревьям относят дуб, акацию, березу, клен. Все остальные деревья считаются нейтральными.
Но здесь есть еще один интересный факт: деревья–вампиры имеют меньший показатель твердости, чем деревья, которые улучшают наше состояние.

Твердость . Способность удерживать крепления

В древесиноведении существует осо-бый (по сравнению с металловеде-нием) подход к определению и изме-рению такого свойства материалов, как твердость. Этим особенностям, а также специфической характерис-тике древесины — способности удерживать крепления, и посвящена очередная публикация рубрики.

Твердость древесины

К технологическим параметрам твердость отно-сят потому, что это свойство особенно важно учи-тывать в процессе обработки древесины резанием. От твердости заготовки зависит период стойкости режущего инструмента. Кроме того, твердость ока-зывает существенное влияние на эксплуатацион-ные и потребительские свойства изделий, напри-мер, на износостойкость напольных покрытий, ступеней лестниц и т. д.

Твердость определяется как свойство материала оказывать сопротивление пластическим деформа-циям поверхности тела при взаимодействии его с другим телом. На практике твердость измеряют непрерывно вдавливая в поверхность образца ма-териала специальный пуансон — индентор. Для металлов это либо стальной шарик, либо алмаз-ный конус или пирамидка. Здесь усилие вдавлива-ния остается постоянным, а твердость определяет-ся по размерам отпечатка. Для проведения этих операций приборы оснащаются специальными из-мерительными микроскопами. В зависимости от материала и формы индентора существуют раз-личные методы (Бринелля, Роквелла, Виккерса и т. д.). Для каждого из этих методов разработана своя шкала значений твердости в условных едини-цах. Поэтому, указывая твердость в этих единицах, их всегда принято сопровождать условным обоз-начением того метода, который использовался для ее определения, например: НВ — шкала Бринелля; HRC — шкала Роквелла и т.д.

Для древесины принцип остается тем же, но ме-тод измерения несколько проще. Отличаются и единицы, в которых выражается твердость древе-сины. В качестве индентора используют стальную полусферу радиусом 5,64 мм. Вдавливание произ-водят в течение 1-2 минут на глубину 5,64 мм и измеряют усилие, которое требуется для этого. Глубину погружения контролируют с помощью индикатора часового типа. Радиус индентора выб-ран не случайно. Площадь горизонтальной проек-ции отпечатка при указанном радиусе полусферы составляет 100 мм 2 , Полученное значение усилия относят к площади отпечатка и выражают твердость в Н/мм 2 . Твердость, определенную таким способом, обычно именуют ста-тической. Статическая твердость торцовой по-верхности образцов древесины выше, чем боковых: примерно на 40%— для хвойных пород и на 30% — для листвен-ных. Различий между твердостью ради-альной и тангенциальной поверхнос-тей для большинства пород почти нет, и только у пород с развитыми сердце-винными лучами (дуб, бук, ильм) твер-дость радиальная на 5-10% выше, чем тангенциальная. Твердость древесины при стандартной влажности (12%) при-мерно вдвое выше, чем при влажности, превышающей предел насыщения кле-точных стенок (30%).

Классификация пород древесины по твердости:

Все отечественные породы по твер-дости торцовой поверхности при влаж-ности 12% делят на три группы:

Мягкие (твердость ниже 40 Н/мм 2) — кедр, липа, осина, ель, тополь, пихта, сосна, ольха;

Твердые (41-80 Н/мм 2) — лиственни-ца сибирская, береза, бук, дуб, вяз, ильм, клен, яблоня, груша, ясень;

Очень твердые (более 80 Н/мм 2) — граб, акация белая, береза железная, кизил, самшит, железное дерево, тис, хмелеграб, фисташка.

Различные анатомические элементы древесины имеют разную твердость. Она определяется на участках значи-тельно меньших, чем при стандартных испытаниях. Так, установлено, что твер-дость ранней зоны годичных слоев су-щественно ниже, чем поздней (особен-но у хвойных пород). Например, для лиственницы древесина поздней зоны годичного слоя тверже древесины ран-ней зоны более чем в шесть раз.

Для некоторых пород характерен рост твердости с увеличением возраста изделий (лиственница, дуб). То же явле-ние наблюдается и при длительном воздействии речной воды на такие по-роды, как лиственница, мореный дуб.

В некоторых случаях важно знать и ударную твердость. Ее определяют, сбрасывая на образец стальной шарик диаметром 25 мм с высоты 500 мм. За-тем относят энергию шарика, с кото-рой он падает на поверхность образца, к площади отпечатка и выражают удар-ную твердость в Дж/см 2 .

Способность древесины удерживать крепления.

Нет такого человека, который не знал бы об уникальной способности древеси-ны удерживать крепления — гвозди, шу-рупы, скобы, костыли и т.д. Эта способ-ность объясняется теми процессами, ко-торые происходят в древесине при заби-вании гвоздя или ввинчивании шурупа. Древесина в зоне крепления претерпева-ет упругие и пластические деформации вплоть до местного разрушения. Упругие деформации и создают давление на по-верхность гвоздя (шурупа), которое вызывает силу трения, удерживающую крепление в детали. Методика определе-ния сопротивления выдергиванию креп-лений разработана ЦНИИМОДом. И по этой методике исследованы основные коммерческие породы. Это делается сле-дующим образом.

УДАРНАЯ ТВЕРДОСТЬ РАДИАЛЬНОЙ ПОВЕРХНОСТИ ДРЕВЕСИНЫ НЕКОТОРЫХ ПОРОД

В качестве образца используется бру-сок сечением 50x50 мм и длиной 150 мм. Для испытаний применяются гвозди диаметром 2 мм и шурупы диаметром 4 мм, длина их должна быть не менее 50 мм. Гвозди забивают (вдавливают) на глубину 30 мм ±1. Шурупы ввинчивают в предва-рительно высверленное отверстие глуби-ной 16 мм на глубину 20 мм ±1. Выдерги-вание гвоздей или шурупов проводят с помощью специального устройства. Ско-рость выдергивания стараются держать постоянной, так чтобы гвоздь был извле-чен е течение 3 минут. При этом фикси-руется максимальное усилие, которое от-носят к глубине забивания и определяют удельное сопротивление выдергиванию креплений. Естественно, что для выдер-гивания шурупов требуются большие усилия, чем для гвоздей, т. к. здесь к силе трения присоединяется сила, которую надо приложить, чтобы преодолеть со-противление волокон древесины перере-занию и разрыву. Для выдергивания шу-рупов одинакового с гвоздями диаметра, но вдвое меньшей длины, понадобится вдвое большее усилие.

Сопротивление выдергиванию гвоз-дей в первую очередь зависит от на-правления. Если забивать гвоздь в то-рец образца (вдоль волокон), то усилие для его выдергивания будет на 10-50% меньше, чем для случая, когда гвоздь за-бивают поперек волокон. Разница меж-ду радиальной и тангенциальной по-верхностями практически незаметна.

Естественно, что на этот показатель оказывает влияние влажность древесины. Во влажную древесину и забивать, и вы-дергивать гвоздь легче, чем в сухую. Заби-тый в сухую древесину гвоздь будет дер-жать надежнее, чем тот, который забит в сырую. Это объясняется тем, что упругие деформации при высыхании древесины частично переходят в замороженные, и остаточные напряжения и силы трения, удерживающие гвоздь, уменьшаются.

Чем выше плотность древесины, тем большие усилия требуются для забива-ния и выдергивания креплений. Так,
чтобы вытащить гвоздь, забитый в обра-зец граба (плотность 730кг/м 5), пона-добится усилие примерно в 4 раза боль-ше, чем для гвоздя, забитого в сосновый образец (плотность 440 кг/м").

май-июнь 2003 ДЕРЕВО. RU

По своей природе разные виды дерева имеют различную твердость. Для измерения твердости паркета пользуются методом Бринелля.

Для этого стальной шарик диаметром 10 мм вдавливают в поверхность с определенной силой и продолжительностью. Затем измеряют образовавшуюся вмятину и рассчитывают величину твердости по Бринеллю. Чем тверже дерево, тем выше этот показатель.

Ятоба - 7,0

Мербау - 4,9

Канадский Клен - 4,8

Розовое дерево - 4,4

Ясень - 4,0

Вишня - 3,6

Американский Орех - 3,4

Европейский Клен - 3,0

Береза - 2,6

Дуб - издревле славится своей прочностью и выносливостью. Он не уступает другим деревьям по твердости. Паркет из дуба поддерживает характер обстановки. Такой пол с годами становится только лучше. Дуб - дерево желто - коричневого цвета с оригинальным рисунком. Дубовый пол от Кёрс - превосходная, современная версия традиционного паркетного покрытия. Дуб идеально вписывается в большинство интерьеров, и пережил все изменения и колебания в моде. Дубовый паркет вызывает чувство надежности и расслабления, и при этом, он незначительно реагирует на колебания влажности в воздухе.

Береза - старый объект поклонения романтиков природы и источник вдохновения для поэтов и трубадуров. Это светлое, медового цвета дерево с атласным отливом зернистой структуры. Сучки делают Берёзу привлекательной и естественной. Берёзовый пол - пол, который говорит за себя своей восхитительной способностью выделять и делать более ярким всё, что его окружает. Берёза - довольно мягкий тип древесины, и тем не менее, достаточно износостойкий.

Вишня - Американская вишня имеет светло - красный оттенок, зернистую структуру. Это дерево - один из самых модных материалов. Паркет из Вишни дает комнате теплый и эксклюзивный вид. Вишня подходит для большого пространства. Притягательный красно - коричневый цвет вишни стимулирует эстетику. Вишня по твердости практически не уступает дубу.

Клён - многие годы считался красивейшим деревом. Канадский твердый клен - самый твердый и прочный из всех кленовых. Кленовый пол очень светлый, когда он только что уложен, и постепенно дозревает до приятного медового цвета. Сегодня Кёрс предлагает два типа полов: Канадский Твердый Клен и его европейский «брат», который имеет более светлый оттенок и более мягкую древесину.

Мербау - паркет из красного дерева. Этот тип имеет очень высокую износостойкость и твердость, чем объясняется его частное использование в английских пабах. Оригинальная лаковая обработка фирмы Кёрс обеспечит Вашему дому особую изысканность и уют. Паркет из мербау выглядит очень элегантно.

Орех - Произрастает повсеместно. Основные регионы: Южная Европа, Азия, Америка.

Заболонь светлая, зрелая древесина - коричнево серая, с более темными вкраплениями. В зависимости от климата и почвы цвет и структура древесины значительно меняются, однако она всегда очень декоративна и давно и широко применяется для отделки интерьеров и изготовления мебели.

Бук - это светлое, ровное дерево со светло - красным оттенком. Структура бука спокойная, еле уловимая. Бук характеризуется повышенной износостойкостью и твердостью в сочетании с его светлыми тонами. Буковый паркет производит впечатление мягкости и подчеркивает гармонию в комнате. Этот паркет скромный, молчаливый и подходит комнатам. Где внимание обращено на мебель и стены.

Красный Дуб - эта порода дерева пришла к нам из Америки. Это шикарная интерпретация дуба с более откровенной, слегка красноватой фактурой. Такой паркет предаст Вашему интерьеру шарм и красоту и, при этом, идеально сочетается с другими изделиями из дуба.

Ясень - считается королевским деревом. Он известен как твердый и упругий тип древесины. Ясень имеет веселую и красивую структуру от светло желтого до красно - коричневого цвета. Ясеневый пол имеет отличную фактуру, которая привлекательным и сдержанным образом сочетается с классическим паркетным узором. Пол из ясеня очень функционален и фактически тверже, чем дубовый. Ясень обеспечивает ощущение света и пространства. Он прочный, эластичный и крепкий.

Ярра - австралийский эвкалипт, темно - красного цвета древесина. Этот паркет из Австралии является одним из самых твердых продуктов в ассортименте фирмы. Он специально разрабатывался для людей с оригинальным виденьем мира. Паркет из Ярры выглядит эксклюзивно и элегантно.

Ятоба - Произрастает в тропической Центральной и Южной Америке от Мексики до бассейна реки Амазонки. Заболонь серовато-белая, относительно широкая. Зрелая древесина имеет очень красивые и декоративные тона от оранжево-коричневого до фиолетового и темно-коричневого.

Древесина тяжелая, прочная, твердая и при этом относительно эластичная. Она трудно обрабатывается, но шлифуется и полируется почти до зеркального блеска. При шлифовке в отдельных случаях может появляться окраска пор древесины от почти белой до желто-лимонной.