Способность древесины к гнутью

Наибольшей способностью к гнутью обладают лиственные кольцесосудистые породы (дуб, ясень) и рассеяннососудистые (береза).

У хвойных пород невысокая способность к гнутью.

У влажной древесины способность к гнутью выше, чем у сухой.

Гнутью подвергают древесину, находящуюся в нагретом и влажном состоянии (рисунок 24). Это увеличивает податливость древесины и позволяет вследствие образования застывших деформаций при последующем охлаждении и сушке под нагрузкой зафиксировать новую форму детали.

 

 

Рисунок 24 – Процесс распаривания и гнутья деревянных изделий

 

Стан­дартного метода для определения способ­ности древесины к гнутью нет. Испытания проводят следующим образом. Образцы дре­весины в форме брусков размерами 10 х 30 х 500 мм последовательно изгибают на сменных шаблонах; сначала шаблон име­ет радиус 500 мм и планка изгибается до соприкосновения с выпуклой поверхностью шаблона. Затем планку загибают на шабло­не с радиусом выпуклой стороны 450 мм.

Величину радиуса шаблона уменьшают до тех пор, пока в образцах появятся следы разрушения (излом, отщеп). Радиус шаблона, на котором произошло разрушение образца, характеризует способность древесины к гнутью.

 

Износостойкость древесины

 

Износо­стойкость древесины характеризуется ее способностью противостоять износу, т. е. разрушению в процессе трения. Метод испытания (ГОСТ 16483.39 — 81) создает условия, подобные реальным условиям истирания по­лов и настилов. Для этих испытаний используют специальную машину, которая обеспечивает истирание древесины при возвратно-поступательном движении образца с одновременным его поворотом.

Износ древесины с боковой поверхности больше, чем с торцовой. Износ уменьша­ется с повышением твердости и плотности древесины. Влажная древесина более под­вержена износу.

Раскалывание древесины

Раскалываемостью называют способность древесины под действием клина разделяться на части вдоль волокон. Раскалывание дре­весины по действию силы и характеру разрушения напоминает растяжение поперек волокон и объясняется малым сцеплением волокон по длине ствола.

 

Раскалывание древесины имеет практическое значение, так как некоторые сортименты её заготовляют раскалыванием (клёпка, обод, спицы, дрань).

Рисунок 25 – Раскалывание древесины с помощью топора и киянки

 

Сопротивление раскалыванию по радиальной плоскости у древесины лиственных пород меньше, чем по тангенциальной. Это объясняется влиянием сердцевинных лучей (у дуба, бука, граба). У хвойных, наоборот, раскалывание, по тангенциальной плоскости меньше, чем по радиальной.

При тангенциальном раскалыва­нии у хвойных пород разрушение происхо­дит по ранней древесине, прочность которой значительно меньше прочности поздней древесины.

Способность древесины раскалываться надо учитывать при креп­лении деревянных элементов гвоздями, болтами и т. п.

 

Тема 1.5 Пороки древесины

Пороки древесины – это отклонения от нормы в строении ствола, все нарушения физического состояния. К порокам относят: сучки, трещины, пороки формы ствола, строения древесины, химические окраски, грибные поражения, биологические и механические повреждения, пороки обработки и покоробленность.

Пороки строения древесины

При переработке древесины часто встречаются пороки строения древесины, связанные с неправильным строением ствола. Различают следующие виды пороков строения древесины.

Косослой, или наклон волокон, представляющий собой отклонение волокон от продольной оси ствола (рисунок 26).

Рисунок 26 – Косослой

 

Реактивная древесина - (англ. - reaction wood) древесина с особыми анатомическими характеристиками, формирующимися обычно в частях ствола или ветвей с наклоном или изгибом и стремящаяся вернуть первоначальное положение, которое было нарушено. Для лиственной древесины реактивную древесину также называют тяговой древесиной, а для хвойной - кренью.

Крень – сплошная или местная в виде резкого утолщения древесины поздних годичных слоев (рисунок 27).

Рисунок 27 – Виды креня

 

Свилеватость – резко волнистое или путаное расположение древесных волокон (заготовки древесины с таким пороком используются при изготовлении художественных изделий, мебели, топорищ и различных поделок) (рисунок 28).

Рисунок 28 – Свилеватость

 

Завиток – местное искривление годичных слоев около сучков или проростей (древесина с таким пороком используется в мебельном производстве и художественных промыслах) (рисунок 29).

 

Рисунок 29 – Завиток

 

Кармашки смоляные. Встречаются в древесине хвойных пород, особенно у ели, представляют собой полости между годичными слоями, заполненные смолой (рисунок 30).

Рисунок 30 – Смоляные кармашки

 

Засмолок – участок древесины хвойных пород, обильно пропитанный смолой (рисунок 31).

 

Рисунок 31 – Засмолок

 

Двойная сердцевина – две сердцевины в одном поперечном сечении бревна, которые образуются в месте раздвоения ствола (рисунок 32).

Рисунок 32 – Двойная сердцевина

 

Пасынок – отставшая в росте и отмершая вторая вершина, которая обычно располагается под острым углом (рисунок 33).

Рисунок 33 - Пасынок

Глазки — это следы не развившихся в побег спящих почек, которые обнаруживаются в пилопродукции и шпоне. Диаметр глазков не более 5 мм. Различают глазки разбросанные и групповые (три глазка и более на расстоянии друг от друга менее 10 мм). Кроме того, в шпоне выделяют светлые, почти не отличающиеся по цвету от окружающей древесины, и тёмные глазки. При наличии разбросанных глазков определяют их число, а при наличии групповых — ширину занимаемой ими зоны. В мелких сортиментах глазки, особенно находящиеся в растянутой зоне опасного сечения, снижают прочность при статическом изгибе и ударную вязкость (рисунок 34).

Рисунок 34 – Глазки на поверхности древесины

Сухобокость. Возникает в результате повреждения коры растущего дерева в виде омертвевшего участка ствола (рисунок 35).

 

Рисунок 35 - Сухобокость

 

Прорость. Представляет собой заросшую рану, как правило, заполненную остатками коры и омертвевшими тканями (рисунок 36).

Рисунок 36 – Прорость

 

Рак, который является раной дерева и возникает на поверхности ствола в результате деятельности паразитных грибов и бактерий, при этом изменяются строение древесины и форма ствола (рисунок 37).

Рисунок 37 – Рак древесины

 

Ложное ядро, которое напоминает настоящее ядро, но отличается более неоднородным строением и менее правильной формой, выделяется как темная, неравномерно окрашенная зона в центральной части ствола, отделяется от заболони темной, а иногда светлой полосой, появляется от воздействия грибов, сильных морозов, как реакция на раны и по другим причинам, при этом древесина ложного ядра более хрупкая и менее прочная, а внешний вид, как правило, хуже (рисунок 38).

Рисунок 38 – Ложное ядро

 

Внутренняя заболонь – наличие нескольких годовых слоев в ядровой древесине, которые по цвету и свойствам похожи на заболонь, причем она имеет пониженную стойкость к загниванию и повышенную проницаемость для жидкостей (рисунок 39).

Рисунок 39– Внутренняя заболонь

 

Водослой – порок древесины в виде участков, имеющих повышенную влажность в результате действия бактерий, грибов, проникновения дождевой воды через раны или от перенасыщенности почвы влагой (рисунок 40).

 

Рисунок 40 – Водослой

 

Это участки ядра или спелой древесины с повышенной влажностью в свежесрубленном состоянии. Влажность сосны и ели в зоне водослоя в 3-4 раза превышает влажность здоровой древесины (ядра или спелой древесины). Порок встречается в комлевой части ствола как у хвойных пород (у сосны, кедра и особенно часто у ели и пихты), так и у лиственных (осины, ильма, тополя и др.).

На торцах лесоматериалов при указанном пороке видны тёмные пятна различной формы, а на продольных разрезах заметны полосы. После высыхания пятна водослоя бледнеют, и на этих участках древесины появляются мелкие трещинки.

В круглых лесоматериалах водослой измеряют по наименьшей толщине сердцевинной вырезки (доски), по наименьшему диаметру окружности, в которые он может быть вписан, или по площади зоны, занятой пороком. В пилопродукции измеряют ширину и длину или площадь зоны, занятой пороком.

Возникновение водослоя связывают с проникновением дождевой воды через незаросшие сучки. Водослойная древесина отличается от здоровой повышенной усушкой и разбуханием. Замечено повышение предела гигроскопичности. Водослой затрудняет пропитку древесины антисептиками. Повышенная способность к водопоглощению может служить причиной утопа при сплаве.

Пятнистость

 

В древесине растущих деревьев лиственных пород вследствие раневой реакции, воздействия химических факторов, грибов и насекомых образуются сравнительно небольшие по размеру тёмноокрашенные участки древесины (по цвету напоминающие ядро и сердцевину) (рисунок 41).

Рисунок 41 – Пятнистость древесины

 

Тангенциальная пятнистость чаще всего встречается у бука. Она заметна на торцах в виде вытянутых по годичному слою пятен шириной, примерно равной ширине годичного слоя, и длиной до 2 см, а иногда и более.

На тангенциальных разрезах видны продольные широкие полосы коричневого или серо-коричневого цвета, на радиальном разрезе — узкие полосы с резко выделяющимися на тёмном фоне сердцевинными лучами.

Радиальная пятнистость встречается у лиственных пород (чаще у берёзы), обычно ближе к центральной части ствола; на торцах сортиментов она заметна в виде небольших пятен тёмно-бурого, коричневого или тёмно-серого цвета, которые вытянуты преимущественно по радиальному направлению, т. е. вдоль сердцевинных лучей. На продольных разрезах пятнистость наблюдается в виде продольных полос, суживающихся по концам. Она возникает под воздействием грибов и насекомых, в результате повреждений коры птицами.

Прожилки, или сердцевинные повторения, постоянно встречаются в древесине берёзы, а также других лиственных пород (ольха, рябина и др.). Прожилки хорошо заметны на радиальном разрезе в виде коричневых чёрточек, расположенных у границ годичного слоя. На тангенциальном разрезе они имеют петлеобразную форму. В шпоне различают разбросанные и расположенные скученно, в виде переплетающихся полосок, групповые прожилки. Сердцевинные повторения представляют собой микроаномалии строения древесины, вызванные различными причинами.

В круглых лесоматериалах пятнистость не учитывается. В пилопродукции и шпоне измеряют длину и ширину этого порока или процент от площади соответствующей поверхности сортимента. На механические свойства крупных сортиментов пятнистость существенного влияния не оказывает, однако в шпоне в местах крупных пятен радиальной пятнистости происходит растрескивание. Большое количество прожилок может снизить прочность шпона при растяжении.

Наросты

Так называют местные утолщения ствола (рисунок 42).

 

Рисунок 42 – Наросты на березе слева – кап, справа - сувель

 

Они могут быть с гладкой или бугристой окоренной поверхностью и спящими почками (капы). Кап растет очень долго. Речь идет о десятках лет. Его размеры могут быть от пары сантиметров до метра, а то и двух. На одном стволе может быть два и более капа.

Разделяют два вида капа -прикорневой и стволовой, образующихся, соответственно у корня или выше, на стволе.

Иногда капы можно отличить от сувелей по наличию на них побегов. Наросты образуются в результате неблагоприятного воздействия грибов, бактерий, вирусов, химических агентов, радиации, механических повреждений и т.п. Особенности формирования наростов, обусловленные нарушением ростовых процессов. На продольном разрезе сувеля годичные слои изогнуты и повторяют наружные очертания нароста. Для капов характерно свилеватое строение древесины. У хвойных пород образуются преимущественно сувели, у лиственных — наросты обоих типов. Свилеватость древесины капов и наличие в ней многочисленных следов спящих почек создает очень красивую текстуру на разрезах. Особенно декоративна текстура капов грецкого ореха. Прикорневые капы часто достигают значительных размеров.

У ореха и берёзы они могут весить сотни килограмм, а иногда и больше тонны. На стволах карельской березы часто образуются шаровидные утолщения с характерной текстурой. Древесина сувелей имеет большую усушку вдоль волокон (от 0,5 до 1,0 %), низкий модуль упругости и малую прочность при сжатии вдоль волокон. Древесина капов более плотная и твёрдая, чем нормальная стволовая древесина, и имеет менее выраженную анизотропию. Наросты измеряют по длине и ширине. Они затрудняют использование круглых лесоматериалов и осложняют их переработку, однако древесина капов высоко ценится как материал для художественных поделок и сырьё для облицовочного строганого шпона.

Закомелистость. Это такой случай сбежистости, когда наблюдается резкое увеличение диаметра в нижней части ствола; диаметр круглых лесоматериалов или ширина необрезной пилопродукции у комлевого торца более чем в 1,2 раза превышает диаметр (ширину) сортимента на расстоянии 1 м от этого торца.

Округлой закомелистость называется в том случае, если поперечное сечение комлевой части имеет форму, близкую к окружности. Ребристая закомелистость характеризуется многолопастной формой поперечного сечения (рисунок 43). На боковой поверхности сортимента видны продольные углубления.

 

Рисунок 43 – Закомелистость комлевой части древесины

 

Закомелистость измеряют как разность диаметров (для необрезных пиломатериалов — ширин) комлевого торца и сечения на расстоянии 1 м от него. При ребристой закомелистости допускается определять разницу между максимальным и минимальным диаметром комлевого торца.

 

Трещины

 

Видом порока древесины являются трещины, образующиеся при разрыве древесины вдоль волокон. Трещины возникают в растущем и срубленном дереве.

К первым относят метиковые, отлупные и морозные.

Ко вторым – трещины усушки.

Наибольшую протяженность имеют метиковые трещины, которые проходят через сердцевину ствола дерева, причем при высыхании заготовленной древесины размеры их увеличиваются. В круглых заготовках древесины такие трещины обычно возникают на торцах, в пиломатериалах или деталях – на торцах и боковых поверхностях.

При расслоении древесины по годовому слою образуются отлупные трещины, причем обычно на границе резкого перехода межслойной древесины в крупнослойную, и встречаются у деревьев всех пород. Во время сушки древесины происходит увеличение отлупной трещины.

При сушке древесины под воздействием внутренних напряжений возникают трещины усушки. Этот вид трещин от других (метиковых и морозобойных) отличается меньшей протяженностью и глубиной.

В досках трещины могут выходить на пласть, кромку или торец. Соответственно они называются пластевыми, кромочными и торцовыми (рисунок 44). Трещины, особенно сквозные, нарушают целостность древесного материала и снижают его механическую прочность.

Рисунок 44 - Типы трещин в древесине: I — пластевые; II — кромочные; III — торцевые; а — метиковые; б — морозные; в — трещины-усушки; г — отлупные

Химические окраски

В процессе переработки древесины нередко встречается такое явление, как химическая окраска древесины, – ненормально окрашенные участки в срубленной древесине, возникающие в результате химических и биохимических процессов (рисунок 45).

В большинстве случаев она связана с окислением дубильных веществ. Обычно такие участки расположены в поверхностных слоях древесины – на глубине 1–5 мм.

Как показывает практика обработки древесины, химические окраски изменяют только ее цвет и блеск, а остальные свойства древесины остаются без изменения.

Рисунок 45 – Химическая окраска на поверхности древесины

 

При интенсивной природной окраске внешний вид древесины ухудшается, но при ее высыхании химическая окраска постепенно выцветает.