Твърдост на дървото по Бринел. Твърдост по Бринел и Янка на дървения под

В много отношения издръжливостта, здравината и устойчивостта на износване на подовите настилки от естествено дърво зависят от твърдостта на видовете дървесина, използвани в тях. Твърдостта на дървесните видове в паркетните, масивните, инженерните и паркетните дъски пряко влияе върху вероятността от вдлъбнатини по повърхността им от удари, токчета, падащи твърди предмети, натиск от краката на тежки мебели.

Колкото по-висок е индексът на твърдост на дървото, толкова по-малка е вероятността да се натъкне на вдлъбнатини и други обратен ефектпо време на експлоатация на дървена подова настилка. Твърдостта на дървото може да се определи и като способността му да устои на разрушаване и деформация по време на работа под въздействието на външна сила.

В този случай коефициентът на твърдост може да варира до известна степен дори в рамките на един и същи дървесен вид. Зависи от редица фактори: влажност, климат на отглеждане и възраст на дървото, времето на добив на дървесината и дори начина, по който е отсечена.

Възможно е условно да се разграничат 4 групи дървесни сортове:

1. меки - трепетлика, топола, липа, смърч, елша, бор;
2. средна твърдост - бреза, лиственица;
3. масив - бряст, клен, дъб, бук, акация, круша, череша;
4. много трудно - подемник, маслиново дърво, тис.

Методи за определяне на твърдостта на дървесината в подови настилки

Към днешна дата твърдостта на дървените подови настилки се определя по два основни метода: според Бринел и Янк, които обаче са много сходни един с друг и се появяват приблизително по едно и също време (в края на предишни векове, но методът на Бринел е предложен малко по-рано - през 1900 г.).

Но методът на шведския инженер Бринел се използва за тестване на твърдостта не само на дърво, но и на метали и други материали, включително сплави, а методът на австрийския технолог Янк се използва изключително за определяне на свойствата на износване и твърдост на дървото .

И двата метода са широко използвани в практиката, но първият (твърдост по Бринел) е по-често посочен на паркетни опаковки в Русия, а вторият (твърдост по Джанк) - в САЩ. И двата метода се използват в Европа. При измерване на твърдостта по метода на Jank се използват различни единици за сила (в САЩ - паунд-сила в lbf, в Швеция - килограм-сила в kgf, в Австралия - нютон в N и килонютон в kN).

Скала за твърдост по Бринел за паркет

Методът за измерване на твърдостта по Бринел е описан подробно в GOST 9012-59. Същността му се свежда до следното: топка от закалена стомана с диаметър до 10 mm за 10-15 секунди под натоварване от 3000 kgf се притиска в повърхността на дървото, която трябва да бъде гладка, равна и в някои корпуси полирани (при използване на топка с диаметър 1 mm).

В резултат на теста върху повърхността на дървото се образува дупка, чийто център трябва да е на разстояние най-малко 40 мм от ръба на пробата от паркет (за топка 10 мм), за да се получи легитимен резултат. Диаметърът на получения отпечатък се измерва с уред със скала с деления, а индексът на твърдост на дървото се изчислява по специална формула и се записва като HB.

Въпреки това, в повечето случаи стойността на HB не се изчислява по формулата, а веднага се определя от таблицата, където зависи пряко от размера (диаметъра) на кладенеца. С други думи, според метода на Бринел, колкото по-малко дълбок е отпечатъкът върху повърхността на паркета, толкова по-твърда е неговата дървесина.

Ето защо, когато избирате подова настилка от естествено дърво, би било полезно да разгледате таблицата за твърдост на видовете дървесина, особено ако планирате да поставите тежки мебели върху вашия паркет.

Не забравяйте, че според Бринел смърчът и борът са най-меките дървета (твърдостта им не надвишава съответно 1,3 HB и 1,6 HB), а бамбукът и подемникът се считат за най-твърдите сортове. Във всеки случай стойността на твърдостта на дървесината, използвана в подовата настилка, не трябва да бъде по-ниска от 2,6 HB. По-специално, популярният дъбов паркет има доста приемлива стойност на твърдост от 3,7 HB, но не и най-високата от всички дървени подови настилки.

Янка скала за твърдост на паркет

Твърдостта на дървото по метода на Янк също се определя от натиска на метална топка върху повърхността му, но се записва в стойността на силата, която трябва да се приложи, така че топка с диаметър 11,28 mm да бъде притиснат в дървото на половината от размера му.

Както в случая с метода на Бринел, коефициентът на твърдост на дървесината по метода на Джанк може да варира в зависимост от съдържанието на влага в дървесината и други фактори. външни фактори. В тази връзка стойностите в таблицата са осреднени и са дадени предимно за потребителя, за да разбере твърдостта на определен вид дървесина в сравнение с други сортове.

Както можете да видите, методът на Jank потвърди мекотата на дървото от бор, смърч и лиственица. Това също включва липа, кестен, бучиниш и елша със стойности на твърдост по Янк съответно 186 kgf, 245 kgf, 227 kgf и 268 kgf. Разновидностите със средна твърдост включват чинар (349 kgf) и махагон (363-376 kgf). По-твърд е американският орех (458 kgf).

Както се вижда от диаграмата, дъбовият паркет не е най-твърдият: стойността на твърдостта на червения дъб е 571 kgf, а белият дъб е 617 kgf по скалата на Jank. Подобен по твърдост ще бъде паркет, паркет или масивни дъски от бук или ясен. Но бамбукът не получи високи оценкиспоред Янка за разлика от метода на Бринел.

Най-твърдите дървесни видове според метода Jank са такива сортове като тигрово дърво, абанос (черно) дърво и тамаринд, а австралийският кок (2295 kgf) стана лидер сред тях по отношение на твърдостта.

Като цяло резултатите от двата теста са сходни, така че когато купувате дървен под, можете да се ръководите от всеки от тях. Е, за най-взискателните клиенти препоръчваме да проверят стойностите на твърдостта на избраното подово покритие по двете таблици, за да сте напълно сигурни в избора си.

Как да изберем дървен под за твърдост и да избегнем вдлъбнатини по време на работа

Блоковият паркет, масивните и инженерните дъски се състоят изцяло от масивна дървесина (без да се брои шперплатовата основа на последната, която не влияе на твърдостта на покритието), поради което твърдостта по Бринел или Янк е посочена за цялата дървена подова настилка , в зависимост от вида на дървото.

За разлика от тях, паркетната дъска включва 3 слоя. В повечето случаи всички слоеве са изработени от масивно дърво, но при определяне на твърдостта на паркетната дъска се взема предвид главно само тя. горен слой. По този начин при избора на паркетна дъска е необходимо да се вземе предвид твърдостта само на вида дърво, което съставлява горния му слой. Може да бъде дъб, бук, венге, череша, мербау и др. ценни породидървесина с различна твърдост, включително екзотична.

Правилният избор на дървен под, като се вземе предвид неговата твърдост и планираните натоварвания по време на работа, ще ви позволи да избегнете вдлъбнатини по повърхността му, като същевременно поддържате дълги годинипривлекателен външен вид.

ТАБЛИЦА ЗА ТВЪРДОСТ НА ДЪРВОТО С БРИНЕЛ

Методът на Бринел обикновено се използва за определяне на твърдостта на дървото. За да направите това, топка от закалена стомана с диаметър 10 mm се притиска със сила от 100 kg в повърхността на дървото, отворът се измерва и се изчислява стойността на твърдостта. Колкото по-твърдо е дървото, толкова по-висок е коефициентът.

Таблица на твърдостта на дървесните видове според Бринел (kgf / mm²).

Твърдостта на дървесината в рамките на един и същи вид може да се различава в зависимост от среза (например радиалните щанци ще бъдат по-твърди от тангенциалното рязане). Таблицата показва средни стойности.

ТЕКСТУРА НА ДЪРВО

ПЛЪТНОСТ НА ДЪРВЕСИНАТА

Плътността на дървесината зависи от влагата и за сравнение, стойностите на плътността винаги водят до едно съдържание на влага от 12%. Съществува тясна връзка между плътността и здравината на дървото. По-тежкото дърво обикновено е по-издръжливо.
Стойността на плътността варира в много широк диапазон. По плътност при съдържание на влага 12% дървесината може да бъде разделена на три групи:
— скали с ниска плътност (510 kg/m3 и по-малко): бор, смърч, ела, кедър, топола, липа, върба, елша, кестен, орех;
– породи средна плътност(550 ... 740 kg / m3): лиственица, тис, бреза, бук, бряст, круша, дъб, бряст, бряст, клен, чинар, планинска пепел, ябълково дърво, ясен;
- породи с висока плътност(750 kg/m3 и повече): акация, желязна бреза, габър, чемшир, саксаул, шамфъстък, дрян.

Плътност на дървото (g/cm3)

УДАРЕН ВИСКОЗИТЕТхарактеризира способността на дървото да поема работа при удар без разрушаване и се определя по време на тестове за огъване. Ударна якост на дърво твърда дървесинасредно 2 пъти повече от дървесина иглолистни дървета. Твърдостта на удар се определя чрез пускане на стоманена топка с диаметър 25 mm от височина 0,5 m върху повърхността на пробата, чиято стойност е толкова по-голяма, колкото по-ниска е твърдостта на дървото.
износоустойчивост- способността на дървото да издържа на износване, т.е. постепенно разрушаване на повърхностните му зони по време на триене. Тестовете за устойчивост на износване на дървото показват, че износването от страничните повърхности е много по-голямо, отколкото от повърхността на крайния срез. С увеличаване на плътността и твърдостта на дървото износването намалява. Мокрото дърво се износва повече от сухото.
Способността на дървото да се огъвави позволява да го огънете Способността да се огъва по-високо в пръстеновидните видове - дъб, ясен и др., и от дифузно-съдовия - бук; иглолистните имат по-малка способност да се огъват. Дървото се подлага на огъване, което е в нагрято и мокро състояние. Това увеличава гъвкавостта на дървото и позволява, поради образуването на замръзнали деформации по време на последващо охлаждане и сушене под товар, да се фиксира нова формаподробности.
Деформируемост. При краткотрайни натоварвания в дървото възникват предимно еластични деформации, които след натоварването изчезват. До определена граница връзката между напреженията и деформациите е близка до линейната (закон на Хук). Основният показател за деформируемост е коефициентът на пропорционалност - модулът на еластичност.
Модулът на еластичност по протежение на влакната E = 12-16 GPa, което е 20 пъти по-голямо, отколкото напречно на влакната. Колкото по-голям е модулът на еластичност, толкова по-твърда е дървесината.
С увеличаване на съдържанието свързана водаи температурата на дървото, неговата твърдост намалява. В натоварената дървесина по време на сушене или охлаждане част от еластичните деформации се превръщат в „замразени“ остатъчни деформации. Те изчезват при нагряване или навлажняване.
Тъй като дървото се състои предимно от полимери с дълги, гъвкави верижни молекули, неговата деформируемост зависи от продължителността на напрежението. Механични свойствадървесината, както и други полимери, се изучават въз основа на общонаученреология. Тази наука счита общи законидеформация на материалите под въздействието на натоварване, като се вземе предвид факторът време.

* мербау(Intsia palembancia); тиково дърво(Tectona grandis), кампас(Koompassia malaccensis), подарък(Кантлея Ридли) балау(Shorea collina Ridley), мерсава(Anisoptera Korth.), улин(Eusidoroxylon zwageri), бангкирай(Shorea mediana), куриер("целебийска череша")

Използва се за измерване на твърдостта на дървото различни видовеметоди:

• Статистически (по Бринел, Рокуел, Кнуп, Викерс) представлява вдлъбнатина на свръхтвърд предмет в повърхността на дървото. Този обект може да бъде диамантен конус или метална топка; тяхната деформация може да се пренебрегне;
• IN динамични методи(според Shore, Morin, Bauman, Schwartz, Grave) създава се отпечатък в материала от топка при ударно натоварване;
• В някои случаи твърдостта се определя от устойчивостта на абразия и смилане.

Графична схема за измерване на твърдостта на дървесината по: а) Бринел; б) Рокуел; в) Викерс.

Метод на Йохан Август Бринел

Методът на Бринел се използва за определяне на твърдостта на дървесината. Резултатът от него е цифров индикатор, в Русия и Европа се обозначава върху дърво и показва неговата твърдост. Същността на самия метод е следната: малка стоманена топка с диаметър 10 mm се притиска в малък фрагмент от изследвания материал със сила 100 kg. Измерва се дупката, която остава след това. Твърдостта на дървото и индикаторът по скалата на Бринел са толкова по-високи, колкото по-малка е следата от топката.

При избора на паркет е добре да се запознаете с твърдостта по Бринел на избрания материал. За да се увеличи издръжливостта на паркета при производството на висококачествена дървесина, обикновено се използва дървесина със средно ниво на твърдост. Преди да направите окончателния избор на материал за подови настилки, няма да е излишно да разгледате характеристиките на най-популярните дървесни видове.

Чувствителността към механични натоварвания директно зависи от това колко висока е стойността на индекса на твърдост. Колкото по-висок е, толкова по-малка е вероятността да се открият драскотини дори след продължителна употреба.

Таблицата по-долу показва числови стойноститвърдост на най-често срещаните дървесни видове по Бринел. Тези сравнителни данни ви позволяват да разберете кой вид дървен материал има най-висока твърдост. Най-трудното дървесни видовеса и най-скъпите: като правило това са екзотични сортове дървесина.

Може да се каже, че твърдостта на дървения материал отразява способността му да устои на проникването на чуждо тяло. определена форма. Условно могат да се разграничат три групи дървета: меки, твърди и много твърди. Индекс на крайна твърдост меки дърветаравно на 40 MPa. Твърдата дървесина включва дървесина с крайна твърдост в диапазона от 40 до 80 MPa. Много твърди скалидървото се характеризира с крайна твърдост над 80 MPa.

Индексът на твърдост на дървесния материал трябва да се вземе предвид при обработка с фреза или трион. Необходимо е също така да се вземе предвид фактът, че възлите и израстъците създават затруднения: тяхната твърдост е по-висока от тази на самото дърво.

Индексът на сила на удар отразява колко добре дървен материалспособни да поемат работата при удар, като същевременно запазват целостта си. За да се определи, се провеждат тестове за огъване. Стоманена топка с диаметър 2,5 cm се пуска от височина 50 cm върху малка извадкадърво. Размерът на пробата зависи от стойността на индекса на твърдост на дървото: колкото по-ниска е твърдостта, толкова повече площ. Средно якостта на удар на широколистните дървета е 2 пъти по-висока от тази на иглолистните. Има смисъл да се вземе предвид в случаите, когато дървото е подложено на системно абразия и се използва при производството на стълби и парапети, подова декорация.

Методът на Габриел Янк

Методът за измерване на твърдостта на Yank се различава от Brinell по това, че за тестване се взема стоманена топка с малко по-голям диаметър (11,28 mm вместо 10 mm според Brinell) + те не измерват дупката, образувана в резултат на падането на топката, но силата, с която е необходимо да натиснете топката в дървото, така че да се задълбочи в нея с 50% от диаметъра си.

Таблицата не показва диапазоните, в които се намира стойността на твърдостта различни видоведърво. Стойностите на скалата на Jank са взети от англоезични източници и съответстват на дървесина след атмосферно изсушаване, нейното съдържание на влага е 12%.

Дървесни видове и характеристики климатични условиятеренът, в който расте, в крайна сметка е определящият фактор за твърдостта на дървесината, така че дори в една и съща скална проба има огромна вариация в стойностите. IN европейски държавии в Русия твърдостта обикновено се посочва в единици от скалата на Бринел, а в САЩ широко се използват данни по скалата на Янка.

Твърдостта на дървото е важна при обработка с режещи инструменти (рязане, рендосване, белене), както и в случаите, когато дървото от повърхността е подложено на абразия (подове, дървени настилки) или удари и удари. За дървото има крайна, радиална и тангенциална твърдост в зависимост от повърхността, върху която се определя. Тестовете се провеждат върху проби под формата на куб със страна 50 mm. Крайната твърдост се определя чрез натискане на стоманен поансон с полусферичен край в дървото, чийто диаметър е 11,28 mm.

Щансът се притиска на дълбочина на радиус (5,64 mm) с равномерна скороств рамките на 2 минути (проекционна площ на отпечатъка 1 cm 2); на скалата на машината натоварването в края на потапянето на щанцата се отчита с точност до 5 kg; това натоварване е характеристика на твърдостта. Крайната твърдост, определена по този метод, надвишава страничната твърдост при иглолистни видове средно с 40%, а при твърда дървесина средно с 30% (за твърда с 33%, за мека с 26%). От двата вида странична твърдост, ориентировъчната твърдост на дървесните видове с добре развити сърцевини (дъб, бук, бряст) е малко по-висока от радиалната, но разликата е малка (5 - 10%); в повечето скали и двата вида странична твърдост трябва практически да се считат за еднакви.

В табл. 40 са показани показателите за твърдост на основните горски видове. Въз основа на наличните данни нашите видове могат да бъдат разделени на следните три групи според крайната твърдост на дървесината: I - меки видове (твърдост 350 kg / cm 2 или по-малко); II - твърди скали (твърдост от 351 до 750 kg / cm 2); III - скалите са много твърди (твърдост над 750 kg / cm 2). Описаният по-горе метод за определяне на твърдостта дава характеристика на статичната твърдост. Наред с това твърдостта може да се определи и при ударното взаимодействие на телата.

Подходящият метод е както следва: стоманена топка с диаметър 25 mm се пуска върху дървената повърхност, която ще се тества, от височина 0,5 m; удряйки дървото, топката оставя отпечатък върху повърхността, чиято величина ще бъде толкова по-голяма, колкото по-ниска е твърдостта на дървото. Разделяне на работата, изразходвана за удара (произведението на теглото на топката и височината на нейното падане), на площта на отпечатъка в квадратни милиметри, получаваме характеристиката на ударна твърдост (G mm / mm 2). Поради лесното определяне, твърдостта на удар може да се използва за предварителна оценка на качеството на дървесината на полето. Ударната твърдост се препоръчва да се определи на повърхността на радиален разрез на дърво, тъй като в този случай се получават най-добри резултати.

Таблица 40. Твърдост на дървото.

На първо място, твърдостта на дървесината зависи от вида, както и от условията на растеж на дървото (един и същи вид дърво може да има различни показатели). В Русия и Европа е обичайно да се измерва Твърдост на дървото по Бринел, в САЩ - в мащаб Янка. Същността на този метод се състои в способността на дървото да устои на въвеждането на по-твърди тела в него.

На крайната повърхност твърдостта е по-висока от тази на тангенциалната и радиалната с 30% за твърда дървесина и 40% за иглолистна дървесина. Размерът на твърдостта се влияе от съдържанието на влага в дървото. Всички дървесни видове са разделени на три групи:

1) мека(крайна твърдост 38,6 MPa или по-малко). Те включват: бор, смърч, кедър, ела, топола, липа, трепетлика, елша.

2) твърдо(твърдост на лицето от 38,6 до 82,5 MPa). Тази група включва: бреза, сибирска лиственица, бук, клен, бряст, ясен, ябълка.

3) много трудно(крайна твърдост над 82,5 MPa). Включва: чемшир, бяла акация, дрян, желязна бреза, габър.

За производството на паркет майсторите използват породи с твърдост на дървесината по Бринел, която е най-малко средна. Внедряване този методпроизведени чрез пресоване. И това се прави по следния начин: инсталирайте индентора начална позициявърху пробата, последвано от основното натоварване, което се поддържа под действието. Измерва се дълбочината на проникване, след което се отстранява основното натоварване. Ролята на индентора е полирана топка от закалена стомана, която се притиска в повърхността на образеца за изпитване с регулирана сила. 30 секунди след прилагане на натоварването се измерва дълбочината на вдлъбнатината. Твърдостта на дървото по Бринел се изчислява, както следва: приложеното натоварване се разделя на повърхността на отпечатъка.

>СКАЛА НА БРИНЕЛ<