Сетевая Академия Мебели - на главную страницу e-mail:aabu@yandex.ru материалы и комплектующие изделия для производства мебели   

Физические  и  механические свойства древесины.

Особенности   древесины применительно к  конструированию мебели определяются, главным образом , ее физическими и механическими  свойствами.

Физические свойства древесины

характеризуются её внешним видом (цвет, блеск, текстура), плотностью, влажностью, гигроскопичностью, теплоёмкостью и др. Древесину  как материал используют в натуральном виде (лесоматериалы, пиломатериалы), а также после специальной физико-химической обработки.

Важное декоративное свойство и диагностический признак - цвет древесины., характеристики которого изменяются в широких пределах (цветовой тон 578-585 нм, чистота цвета 30-60%, светлота 20-70%). Блеск наблюдается у древесины  некоторых лиственных пород, особенно на радиальном разрезе. Текстура - рисунок древесины, образующийся при перерезании анатомических элементов ее структуры, - особенно эффектна у лиственных пород.

Механические свойства древесины

характеризуют ее способность сопротивляться воздействию внешних сил (нагрузок).  К ним  относятся прочность, твердость, деформативность, ударная вязкость.

Прочность

Прочностью называется способность древесины сопротивляться разрушению под действием механических нагрузок. Она зависит от направления действующей нагрузки, породы дерева, плотности, влажности, наличия пороков и характеризуется пределом прочности - напряжением, при котором разрушается образец.
Различают основные виды действия сил: растяжение, сжатие, изгиб, скалывание.

Твердость
Твердостью называется способность древесины сопротивляться внедрению в нее более твердых тел.

Основные прочностные показатели   древесины   сравнительно  по породам  ( при  влажности 12 процентов) ,   приведены в следующей таблице

Порода

Плотность
Предел прочности, МПа   при Твердость
Модуль
упру -
древесины кг/ куб.м статическ.
изгибе
сжатии
вдоль
волокон
растяж.
вдоль
волокон
скалывании
вдоль
волокон
Н/кв. мм
гости
при
изгибе,





рад.
танг.
торц.
рад.
танг.
ГПа
Акация белая
800
148
73,1
171
13,2
14,7
94,2
66,2
75,9
16,3
Береза
640
109,5
54,0
136,5
9,02
10,9
46,3
35,9
32,1
14,2
Бук
680
104
52,9
124
12,1
14,0
65,1
53,2
49,5
12,4
Вяз
650
92,4
45,6
84,5
8,85
9,91 54,7 41,2 41,1 10,1
Граб
795
127,7
60,9
128,5
14,7
18,5
88,4
75,9
78,1
3,2
Груша
710
106
57,7
 -
8,58
13,3
77,0
57,7
58,9
11,9
Дуб (грузинск.)
780
87,3
55,9
 -
10,7
12,7
57,3
48,2
52,8
 -
Ель
445
78,6
45,0
101
6,83
6,72
39,2
17,5
17,8
9,60
Ива
455
70,7
38,2
99,1
7,26
10,3
27,4
20,9
20,7
8,98
Клен
690
115
58,5
 -
12,0
13,7
73,8
54,1
57,4
11,9
Липа
495
86,4
45,8
117
8,42
8,00
25,0
16,7
17,4
8,94
Лиственница
665
108,8
61,5
124
9,78
9,11
42,0
31,5
33,4
14,3
Ольха
525
78,9
44,5
97,3
7,97
9,80
39,2
26,5
28,2
9,33
Орех грецкий
590
108
55,4
 -
10,7
11,4
62,0  -
 -
11,7
Осина
495
76,5
43,1
121
6,15
8,42
25,8 18,7 19,6
11,2
Пихта сибирск.
375
67,9
40,0
66,3
5,87
5,71
27,4
15,1
14,2
9,02
Сосна обыкн.
505
84,5
46,3
102
7,44
7,23
28,4
22,5
23,2
12,2
Тополь
455
68,0
40,0
87,8
5,96
7,15
26,7
18,5
 -
10,3
Ясень обыкн.
680
118
56,2
140
13,4
13,0
78,3
57,1
65,1
11,9

Сокращения : рад. - радиальный, танг. - тангенциальный, торц. - торцовый

По твердости торцевой поверхности древесина разделяется на три группы - мягкие - 40 Н/кв. мм, твердые 41- 80,  и очень твердые - более 80  Н/кв. мм.

Источник : " Справочное пособие по деревообработке" , В.В. Кислый, П.П.Щеглов и др. издание "Бриз", 1995 г.г.

Как видно из таблицы,  прочностные свойства  древесины зависят от ее плотности.
На величину прочности и твердости оказывает большое влияние и влажность древесины. При увеличении влажности, прочность и твердость материала существенно снижаются. Например, у большинства пород  при увеличении влажности с 12 до 30 процентов, предел прочности на изгиб уменьшается в 1,6 - 1,7 раза, а торцевая твердость - в 1,5 - 2 раза  и более.   Прочностные показатели древесины, вследствие ее выраженной анизотропии,  существенно   зависят от направления приложения нагрузки. Например, твердость торцовой поверхность выше тангенциальной и радиальной на 30 - 40 %.

По удельной прочности при растяжении вдоль волокон , т.е. прочности приведенной к единице массы , древесина не уступает конструкционной стали и дюралюминию, см. таблицу

Сравнительная удельная прочность некоторых конструкционных материалов

Материал

Плотность
1000
кг/м3
Предел прочности
при растяжении
МПа
Модуль
упругости,
ГПа
Удельная
прочность,
МПа
Удельная
жесткость,
ГПа
Сосна вдоль волокон при  влажности  12%
0,5
102,0
12,8
201,0
25,6
Ясень вдоль волокон при влажности 12 %
0,68
140,0
16,1
205,9
23,5
Береза вдоль волокон при влажности  12 %
0,63
137,0
18,7
217,5
29,7
Сталь 3
7,85
400,0
210,0
51,0
26,8
Сталь 35 ХГСА
7,85
1650,0
210,0
210,0
26,8
Дюралюминий Д-16
2,8
490
70,0
175,0
25,0

Важным  конструктивным показателем  древесины является    коэфициент  разбухания (определяемый  в процентах на процент влажности), котрый для указанных в таблице  пород  находится в следующих пределах:

  •   в радиальном направлении от 0,11 до 0,29,
  •   в тангенциальном направлении - от 0,26 до 0,38
  •   в объеме  от 0,39 до 0,65.

Свойства  природной древесины могут быть существенно изменены путем специальных ее обработок, называемых модификацией.

Иллюстрации к методам  определения основных   прочностных  показателей  древесины  см.  на  http://www.wood.ru/ru/index.php3?reg=1&pag=lpsmeh

Перечень стандартов на основные методы испытаний древесины

Номер стандарта
стр.
Наименование стандарта
ГОСТ 16483.0-89
11
Древесина. Общие требования к физико-механическим испытаниям Wood. General requirements to physical and mechanical tests
ГОСТ 16483.1-84
7
Древесина. Метод определения плотности Wood. Method for determination of density
ГОСТ 16483.10-73
7
Древесина. Методы определения предела прочности при сжатии вдоль волокон Wood. Methods for determination of ultimate strength in compression parallel the grain
ГОСТ 16483.11-72
6
Древесина. Метод определения условного предела прочности при сжатии поперек волокон Wood. Method for determination of conventional ultimate strength in compression perpendicular to grain
ГОСТ 16483.12-72
4
Древесина. Метод определения предела прочности при скалывании поперек волокон Wood. Method for determination of ultimate strength in shearing perpendicular to grain
ГОСТ 16483.13-72
4
Древесина. Метод определения предела прочности при перерезании поперек волокон Wood. Method for determination of ultimate strength in cutting perpendicular to grain
ГОСТ 16483.14-72
7
Древесина. Методы испытаний на разбухание Wood. Methods for swelling testing
ГОСТ 16483.15-72
5
Древесина. Метод определения водопроницаемости Wood. Determination method of watertightness
ГОСТ 16483.16-81
7
Древесина. Метод определения ударной твердости Wood. Method for determination of impact hardness
ГОСТ 16483.17-81
7
Древесина. Метод определения статической твердости Wood. Method for determination of static hardness
ГОСТ 16483.18-72
4
Древесина. Метод определения числа годичных слоев в 1 см и содержания поздней древесины в годичном слое Wood. Method for determination the number of annual rings in 1 cm and content of latewood in an annual ring
ГОСТ 16483.19-72
3
Древесина. Метод определения влагопоглощения Wood. Determination method of moisture absorption
ГОСТ 16483.2-70
6
Древесина. Метод определения условного предела прочности при местном смятии поперек волокон Wood. Method for determination of conventional ultimate strength in local compression perpendicular to grain
ГОСТ 16483.20-72
3
Древесина. Метод определения водопоглощения Wood determination method of water absorption
ГОСТ 16483.21-72
5
Древесина. Методы отбора образцов для определения физико-механических свойств после технологической обработки Wood. Methods of testing for determination of physico-mechanical characteristics after technological treatment
ГОСТ 16483.22-81
4
Древесина. Метод определения сопротивления раскалыванию Wood. Method of cleavage strength determination
ГОСТ 16483.23-73
4
Древесина. Метод определения предела прочности при растяжении вдоль волокон Wood. Method for determination of ultimate strength in tension along the grain
ГОСТ 16483.24-73
4
Древесина. Метод определения модуля упругости при сжатии вдоль волокон Wood. Determination method of modulus of elasticity in compression along fibres
ГОСТ 16483.25-73
6
Древесина. Метод определения модуля упругости при сжатии поперек волокон Wood. Determination method of modulus of elasticity in commpression across fibres
ГОСТ 16483.26-73
7
Древесина. Метод определения модуля упругости при растяжении вдоль волокон Wood. Determination method of modulus of elasticity in tension along fibres
ГОСТ 16483.27-73
7
Древесина. Метод определения модуля упругости при растяжении поперек волокон Wood. Determination method of modulus of elasticity in tension along fibres
ГОСТ 16483.28-73
6
Древесина. Метод определения предела прочности при растяжении поперек волокон Wood. Method for determination of ultimate tensile strength across the grain
ГОСТ 16483.29-73
7
Древесина. Метод определения коэффициентов поперечной деформации Wood. Method for determination of factors of cross-sectional deformation
ГОСТ 16483.3-84
6
Древесина. Метод определения предела прочности при статическом изгибе Wood. Method of static bending strength determination
ГОСТ 16483.30-73
7
Древесина. Метод определения модулей сдвига Wood. Method for determination of modulus of shear
ГОСТ 16483.31-74
8
Древесина. Резонансный метод определения модулей упругости и сдвига и декремента колебаний Wood. Resonance method for determination of modulus of elasticity and shear and decrement vibrations
ГОСТ 16483.32-77
6
Древесина. Метод определения предела гигроскопичности Wood. Method for determination of ultimate hygroscopicity
ГОСТ 16483.33-77
7
Древесина. Метод определения удельного сопротивления выдергиванию гвоздей и шурупов Wood. Method for determination of resistivity to nail and woodscrew withdrawal
ГОСТ 16483.34-77
7
Древесина. Метод определения газопроницаемости Wood. Method of gas permeability determination
ГОСТ 16483.35-88
7
Древесина. Метод определения разбухания Wood. Method for determination of swelling
ГОСТ 16483.37-88
7
Древесина. Метод определения усушки Wood. Method for determination shrinkage
ГОСТ 16483.39-81
7
Древесина. Метод определения показателя истирания Wood. Method for determination of wear-proofness index
ГОСТ 16483.4-73
5
Древесина. Методы определения ударной вязкости при изгибе Wood. Methods for determination of impact bending strength
ГОСТ 16483.5-73
7
Древесина. Методы определения предела прочности при скалывании вдоль волокон Wood. Methods for determination of ultimate shearing strength parallel to grain
ГОСТ 16483.6-80
7
Древесина. Метод отбора модельных деревьев и кряжей для определения физико-механических свойств древесины насаждений Wood. Method of selection of model trees and logs for determination of physical and mechanical properties of wood plantations
ГОСТ 16483.7-71
4
Древесина. Методы определения влажности Wood. Methods for determination of moisture content
ГОСТ 16483.9-73
7
Древесина. Методы определения модуля упругости при статическом изгибе Wood. Methods for determination of modulus of elasticity in static bending
ГОСТ 16543-71
6
Деревообрабатывающее оборудование. Станки круглопильные обрезные. Основные параметры Edgihg saws. Basic parameters
ГОСТ 16588-91
8
Пилопродукция и деревянные детали. Методы определения влажности Sawn products and wooden details. Methods for determining moisture content

ГОСТ 21554.1-81
12
Пиломатериалы и заготовки. Методы определения модуля упругости при статическом изгибе Sawn timber and blanks. Methods for determination of modulus of elasticity in static bending
ГОСТ 21554.2-81
9
Пиломатериалы и заготовки. Метод определения предела прочности при статическом изгибе Sawn timber and blanks. Method for determination of ultimate strength in static bending
ГОСТ 21554.3-82
8
Пиломатериалы и заготовки. Метод контроля прочности при изгибе, растяжении и сжатии Sawn timber and blanks. Method for control of strength by mobulus of elasticity in static bending
ГОСТ 21554.4-78
4
Пиломатериалы и заготовки. Метод определения предела прочности при продольном сжатии Sawn timber and semi-manufactures. Method for determining the ultimate strength in comression parallel to grain
ГОСТ 21554.5-78
14
Пиломатериалы и заготовки. Метод определения предела прочности при продольном растяжении Sawn timber and semi-manufactures. Method for determining the ultimate strength in tension parallel to grain
ГОСТ 21554.6-78
9
Пиломатериалы и заготовки. Метод определения предела прочности при скалывании вдоль волокон Sawn timber and semi-manufactures. Method for determining the ultimate strength in shearing parallel to grain

 Источник http://www.doc.softkompas.ru/20

Наука изучающая свойства древесины называется древесиноведение. По этой дисциплине написано большое количество книг и трудов.

Зарубежные  материалы  on-line

смотреть из книги Forest Products Laboratory. 1999. Wood handbook--Wood as an engineering material. Gen. Tech. Rep. FPL-GTR-113. Madison, WI: U.S. Department of Agriculture, Forest Service, Forest Products Laboratory, англ.. 463 стр.  ссылка https://dwg.ru/dnl/5103

Mechanical Properties of Wood , David W. Green, Jerrold E. Winandy, and David E. Kretschmann  (PDF 1.2 MB , на английском языке, объем текста  46 страниц , включая таблицы и иллюстрации).  Данные приведены  по важнейшим американским породам и породам импортируемым в США, ссылка  https://www.fpl.fs.fed.us/documnts/fplgtr/fplgtr190/chapter_05.pdf

Американские статьи по различным вопросам, касающимся свойств древесины и древесных материалов см. на сайте Forest Product laboratory  https://www.fpl.fs.fed.us

Составил Абушенко Александр Викторович
сентябрь 2003

Мир деревянных игрушек - электронная  информационная система

Технологии производства деревянных игрушек

мебельный рынок
дизайн и конструирование мебели
выставки по мебели и деревообработкеые выставки мебельная промышленность за рубежом
Технологии мебельного производства
Оборудование для мебельного производства Материалы и комплектующие изделия для мебельного производства Древесно-полимерные композиты Информационные ресурсы мебельной промышленности

сетевая академия мебели e-mail:aabu@yandex.ru
  хл