Mechanické vlastnosti dřeva: rázová pevnost, pevnost a tvrdost. Aplikace dřeva

Několik tisíciletí člověk používá dřevo k mnoha účelům. Jedná se především o palivo a po něm jako o stavebním materiálu. K dispozici jsou různé nástroje, jedinečné kusy nábytku a zbraně. Kvůli sezónním výkyvům a procesu růstu kmene se vytvářejí roční kroužky, které vám umožňují přesně určit místo růstu dřeva, stejně jako rok řezání.

Složení

Při studiu problematiky dřeva je nezbytné seznámit se s jeho složením. Obsahuje organickou látku, která zahrnuje:

· Dusík;

· Vodík;

· Uhlík;

· Kyslík.

Základní elementární chemické složení různých plemen zůstává téměř stejné. Absolutně suchý materiál bude obsahovat uhlík v množství 49,5%, 6,3% vodíku a 44,2% kyslíku dusíkem. Ten je obsažen v materiálu v množství 0,12%. Elementární chemické složení dřeva v oblasti větví a kmene je téměř stejné. Podmínky pěstování také neovlivňují obsah hlavních prvků.

Kromě organických látek existují v dřevě minerální sloučeniny, které při spalování dávají popel. Množství uvedeného prvku dosahuje 1,7%. V jednotlivých horninách může být objem popelu vyšší a činí 3,5%. Ve stejné skále bude množství popelu záviset na části stromu, podmínkách růstu a věku a na pozici v kmenu.

Více popelu se získává spálením listů a kůry a dubové dřevo dává asi 0,35%. Dřevo větví obsahuje více popela než dřevo kufru. Ve složení popílkové soli kovů alkalických zemin. Pokud mluvíme o borovém dřevě, pak popel, stejně jako březový a smrkový popel obsahují vápenaté soli ve výši 40%.

Chemické složení raného a pozdního dřeva je téměř stejné, to se týká obsahu hemicelulózy, ligninu a celulózy. Dřívější dřevo obsahuje více látek, které se rozpouštějí v éteru a ve vodě. To je zvláště charakteristické pro modřín.

Výška chemického složení se velmi liší. Ve složení dubu nebyly zjištěny téměř žádné významné rozdíly ve výšce. Mírné zvýšení obsahu celulózy bylo zjištěno v osetě, smrku a borovicích ve věku zralosti.

Mechanické vlastnosti

Vzhledem k mechanickým vlastnostem dřeva vyzdvihujete nejen tvrdost, pevnost a houževnatost, ale také vlhkost. Ty mohou být relativní nebo absolutní. Z praktických důvodů má relativní vlhkost zvláštní význam. Ukazuje stupeň vhodnosti materiálu pro procesní operaci.

Pro lepení je lepší použít materiál s obsahem vlhkosti až 6%. Mechanické vlastnosti dřeva ukazují, že lze ho klasifikovat podle relativní vlhkosti do kategorií. Materiál se stane:

· Raw

· Sušení na vzduchu;

· Polosuchá;

· Suché.

Mokré dřevo, absolutní vlhkost který přesahuje 100%, je tvořen dlouhodobým pobytem v ČR vody. Vysušený na vzduchu při dlouhodobém skladování ve vzduchu se vytváří absolutní vlhkost od 15 do 20%. S rostoucí vlhkostí se výrobek obtížně používá ve výrobě. Mokré přířezy se sražují dohromady a při vyschnutí se v produktech mohou objevit praskliny a praskliny. K zabránění takovým problémům je dřevo předem sušeno.

Mezi mechanické vlastnosti dřeva by měla být přidělena hygroskopicita. Představuje schopnost absorbovat vlhkost z vnějšího prostředí. Pro snížení rychlosti absorpce vlhkosti je povrch pokryt laky, smalty a olejové barvy. Maximální vlhkost, kterou lze dosáhnout absorpcí vlhkosti, je 30% při 20 ° C. Tato hodnota nezávisí na plemeni.

Nemluvě o porozitě. U různých druhů má tento parametr svou vlastní hodnotu, ale průměrný nárůst je 34-80%. Pokud vezmeme v úvahu hustotu, můžeme rozlišit hustota dřeva a dřevěné hmoty. V druhém případě je průměr 1,54 g / cm3.

Více o mechanických vlastnostech: houževnatost

Nárazová pevnost dřeva je schopnost materiálu absorbovat energii pod zatížením. Vlastnost je zajištěna tažností a houževnatostí. Při provádění zkoušek podle této standardizované metody se použije pilotní kyvadlo kyvadla. Poskytuje pohyb útočníka, jehož rychlost je 6 m za sekundu. To vám umožňuje určit poměr práce na zlomenině vzorku k průřezu.

Pokud porovnáte měkké tvrdé dřevo s jehličnatými stromy, mají bývalé 1,5 násobné nárazové síly, zatímco ty z tvrdého dřeva mají 2,5 násobek nárazové síly. Takže u borovice je popsaný parametr 41, u hrobu 99, u lipy 58 kJ / m2. Zvýšíte-li rychlost zatížení, zvýší se odpor ohybu. Někdy je popsaná vlastnost určena zvýšením výšky pádu kladiva. Při vystavení nárazu modifikovanému dřevu bude mít snížený odpor.

Pevnost

Síla dřeva je schopnost materiálu odolat ničení pod vlivem zatížení. Tato vlastnost je jedním z hlavních mechanických zařízení. To závisí na fyzickém stavu a struktuře materiálu. Při zkoušení síly dřeva je určeno maximálním namáháním, které může materiál odolat bez zničení.

V různých plemenách je popsaná charakteristika odlišná Například v modřínu při stlačení podél vláken je konečná pevnost 64,5 MPa. Borovice a smrk - 48,5 MPa a 44,5 MPa. Pokud dojde ke štěpení po vláknech, pak bude sírnost smradů rovna 9,9, u borovice - 7,5, u smrky - 6,9 MPa.

Stlačte dřevo

Komprese dřeva může být směrována podél nebo přes vlákna. V prvním případě je deformace vyjádřena zkrácením vzorku. Zničení začíná vzpíráním vláken, které se ve vlhkých vzorcích viskózních a měkkých hornin projevují jako vyklenutí stran a rozdrcení konců.

Průměrný mezní pevnost při stlačení podél dřevěných vláken je 500 kg / cm2. Pokud dochází ke stlačení napříč vlákny, pevnost je 8krát nižší. V takovém případě není vždy možné stanovit okamžik zničení materiálu a určit hodnotu destrukčního zatížení.

Tvrdost

Charakteristiky, jako je tvrdost, závisí na plemeni. Podle tohoto parametru se dřevo rozděluje na samostatné skupiny, mezi které patří:

· Středně tvrdé materiály;

· Měkké dřevo;

· Velmi měkké;

· Velmi těžké;

· Pevné;

· Tvrdá jako kosti.

Tvrdost dřeva je určena v Americe a Evropě podle různých měřítků. V Rusku se používá stupnice Brinell. U aspen je popsaný parametr 4.1, v mapovém poli - 4.2. Nejvyšší tvrdost charakteristická pro paduk, v tomto případě je 8.

Podstatou metody stanovení tvrdosti je zatlačit míč do povrchu silou 100 kg. Tvrdost je určena průměrem otvoru a povahou poškození. Pokud má dřevo vyšší koeficient tvrdosti, pak bude silnější a spolehlivější než horniny s nižším indexem.

Seznámíte-li se s mechanickými vlastnostmi dřeva, můžete pochopit, že při práci s polotovary dochází ke změnám tvrdosti. Například tvrdost se bude lišit v závislosti na řezu. Při použití radiálního řezu ucítíte vyšší tvrdost než tangenciální ošetření materiálu.

Více o tvrdosti

Tato vlastnost označuje schopnost materiálu odolat zavedení těla určitého tvaru. Na konci tvrdosti je vyšší ve srovnání s postranními plochami tvrdého dřeva o 30% a jehličnatých - o 40%.

Podle stupně tvrdosti jsou všechny druhy stromů rozděleny na měkké, tvrdé a velmi tvrdé. V tomto případě je tvrdost obličeje vyšší než 80 MPa. Patří sem:

Železná bříza;

· Bílá akácie;

· Dřevo;

· Pistácie;

· Dřevo

Tvrdost je nezbytná při řezání řeznými nástroji. To platí také pro případy, kdy je materiál vystaven otěru při stavbě schodů a podlah.

Dřevo má také určitou úroveň odolnosti proti opotřebení. To naznačuje schopnost odolat opotřebení a postupnému zničení povrchů. To může nastat při tření. Zkoušky ukázaly, že opotřebení z bočních ploch je větší než u základny koncové části. S rostoucí tvrdostí a hustotou se opotřebení snižuje. Ve vlhkém dřevě je více než suchý.

Schopnost držet kovové spojovací prvky

Důležitou vlastností je schopnost materiálu držet sponky podle typu svorek, šroubů a nehtů. Při řízení nehtu dochází k pružným deformacím, které zajišťují třecí sílu, která zabraňuje tažení. Síla ve vztahu ke hřebu na konci je menší než síla, která je připevněna k hřebíku, který se táhne přes vlákna.

Rozsah použití

Vzhledem k použití dřeva vyzdvihujete skutečnost, že popisovaný materiál byl prvním typem paliva, které objevilo nejstarší lidi. Dnes se popsané suroviny používají k získání:

· Dřevěné uhlí;

· Chips;

· Dřevo;

· Dřevěné pelety;

· Dřevěný prach;

· Brikety.

Stlačený a drcený materiál má vyšší hustotu, což zvyšuje jeho účinnost. Takové biopalivo je příznivě srovnatelné s palivovým dřevem, protože je rozumné jej přepravovat, ale není vždy vhodné a může být nebezpečné, protože se vznítí a rozpadá.

Cenné dřevo se používá v oblasti stavebnictví, výroby nábytku, letadel a stavby lodí, stejně jako při výrobě papíru. Tento materiál tvoří základ:

· Lešení;

· Překrývání;

· Stropy;

· Židovnice;

· Bednění;

· Farmy;

· Stěny;

· Dveře;

· Windows.

Dřevo se také používá jako finišující materiál. Přichází na trh ve formě:

· Podšívka;

· Sokly;

· Parkety;

· Překližka;

· Rohy;

· Filety;

· Parketové desky.

Recyklace

Zpracování dřeva lze provést jedním z několika způsobů:

· Chemicko-mechanické;

· Mechanické;

· Chemická látka.

Technika mechanického zpracování zahrnuje změnu tvaru hoblování, řezání, odlupování, frézování, soustružení, vrtání, dělení, řezání a broušení. Při obrábění je možnost získat spotřební zboží a průmyslové využití.

Dřevo může být vystaveno mechanickému oděru, které umožňuje získávat vláknité polotovary. Zpracování dřeva může být prováděno chemicko-mechanickou technologií. To umožňuje získat meziprodukt z materiálu, který je stejný ve velikosti a složení. Povrch je pokrytý pojivem.

Pod vlivem tlaku a teploty dochází polymerizační reakce pojivo, jako výsledek tohoto meziproduktu dřevěného výrobku je lepen. Při takovém zpracování se získá:

· Cementové dřevotřískové desky;

· Materiály ze dřeva;

· Truhlářství;

· Dřevotříska;

· Arbolit.

Chemické zpracování se provádí metodou tepelného rozkladu a expozice: kyselin rozpouštědel, zásad, kyselých solí, kyseliny sírové. Tato technologie se nazývá pyrolýza nebo tepelný rozklad. Suroviny se zahřívají při vysokých teplotách bez kyslíku. To vám umožní získat výrobky v různých státech, mezi nimi:

· Plynný;

· Kapalina;

· Pevné.

Největší praktickou hodnotou je dřevěné uhlí.

Používá se při výrobě buničiny a papíru

Máte-li zájem o otázku, co je vyrobeno z dřeva, můžete se blíže podívat na průmysl papíru a celulózy. Zahrnuje výrobu lepenky a papíru pomocí vláknitých polotovarů. Jsou představovány celulózou a dřevěnou buničinou.

Pro tuto výrobu se používá přibližně 93% buničiny. Zbytek je surovinou pro chemické zpracování do acetátu nebo umělého viskózového vlákna, bezdymového prášku, plastu, filmu, celofánu a dalších výrobků.

Recyklace k výrobě lepenky

Pokud máte stále zájem o otázku, co je vyrobeno z dřeva, pak byste měli vědět, že v procesu zpracování desek jsou získány, které našly jejich použití v nízké úrovni standardní bytová výstavba, stavba lodí a automobilový průmysl, při výrobě kontejnerů, nábytku a krabic. Surové dřevo je předem rozdrceno na malé třísky, což umožňuje získat dřevotřísku.

Popis hlavních odrůd jehličnanů a jejich aplikace

Jehličnaté dřevo zahrnuje cedru, což je vysoce dekorativní kultura. Používá se v krajinném designu a charakteristika tohoto řeziva dělá dřevo nejoblíbenější ve stavebnictví. Cedar je přírodní antiseptikum, takže v domě nebude žádná bakterie vyrobená z této suroviny.

Smrekovec je listnatý jehličnan, nejvíce odolný z nejběžnějších produktů z jehličnatých lesů. Pevnost v tahu je 105 N / mm2. Z tohoto důvodu jsou suroviny oblíbené při výrobě podlahových desek, klapky a podlahových krytin. To je již dlouho postaveno z modřínových lodí. Má vysoký obsah pryskyřice, má působivou pevnost, a proto zachovává původní vlastnosti pod vlivem vlhkosti.

Borovicová pevnost v nižším směru - 100 N / mm ² . Ale někdy se stává výhodou, protože materiál je snadněji zpracovatelný. Borovice je univerzální surovina, z níž se vyrábí podlaha, imitace dřeva a eurolinky.

Pevnost smrku pod a 80 N / mm ² . Ale je charakterizována vysokou plastičností, proto je běžné při výrobě profilovaného dřeva. Borovice a smrk mají vysoký obsah pryskyřice, který hraje ochrannou roli. Dřevo není vystaveno vlhkosti, hmyzu a houbám. Tato surovina má vysokou shodu a je snadno zpracována.

Řezivo z borovice a smrku je vybráno pro výrobu složitých a malých konstrukcí podle typu balkónů a zábradlí. Nízká hustota vám umožňuje nasytit dřevo a prkna kompozicí, aby se zvýšila pevnost a trvanlivost. Pokud stavíte venkovský dům ze smrku nebo borovice, pak bude připraven stát až 50 let. Zatímco pokud používáte cedr, pak se životnost budovy zdvojnásobí.

Použití lehkého dřeva

Nejlehčí dřevo je balsa. Patří do rodiny Malvaceae a roste v Jižní Americe. Z této suroviny byla postavena rampa norského cestovatele, na níž se vydal přes Tichý oceán. Ultralight dřevo se používá v leteckém průmyslu jako materiál pro zvukovou a tepelnou izolaci.

Balsa se používá při stavbě lodí a modelování lodí. Suroviny tvoří základy surfových boardů. Používá se pro výrobu:

· Rozvržení;

· Krajina;

· Zařízení pro záchranu ve vodách;

· Plováky.

Snadné díky rychlému růstu. Ve věku pěti let se stane dospělý. Velké rostliny mají silné a lehké dřevo, které se považuje za nejsilnější v sušeném stavu. Čerstvé nasekané dřevo je těžké, protože obsahuje až 95% vody. Materiál se rychle zasychá a stává se hustým, silným a lehkým. Ve srovnání s oblíbenou borovicovou konstrukcí balsy získal odolnější, tvrdší a lehčí.

Balsa je snadno zpracovatelná, ale pro tento účel vyžaduje speciální nástroje s malým úhlem ostření a tenkým ostřím. Dřevěné díly jsou špatně lakované, zejména v barvách a lacích. Směs a vodu nebo směsi můžete použít ve formě alkoholických mořidel.

Na závěr

V každodenním životě je dřevo vnitřní částí stromu pod kůrou. U dřeva jsou nejdůležitější a nejdůležitější jsou mechanické, fyzikální a chemické vlastnosti. Mezi fyzickou by měla být přidělena vlhkost a vzhled, stejně jako tepelné a zvukové vlastnosti. Dřevo je materiál s anizotropními vlastnostmi, které nejsou stejné ve směru k vláknům. Sražení vláken je tedy méně než napříč.