Неразрушающие методы контроля прочности древесины

⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 3Следующая ⇒

Для определения качества древесины в практике используются описанные в показатели макроструктуры древесины: ширина годичных слоев и процент поздней древесины, которые имеют корреляционную связь с плотностью древесины. Наиболее тесная прямая связь, как уже отмечалось, существует между содержанием поздней древесины в годичных слоях и плотностью древесины в целом.

Средняя ширина годичных слоев (или число их в 1 см) также имеет корреляционную, но менее тесную связь с физико-механическими свойствами древесины. Исследования хвойных пород показали, что для каждой породы существует свой минимум и максимум числа годичных слоев в 1 см, ниже и выше которого физико-механические свойства снижаются. Так, пределы изменения этого показателя у высококачественной древесины сосны и пихты кавказской составляют от 3 до 25, у ели обыкновенной и аянской - до 20, а у лиственницы сибирской - до 30.

В древесине кольцесосудистых лиственных пород (дуб, ясень) ширина годичных слоев увеличивается за счет большего развития поздней древесины; отсюда ясно, что физико-механические свойства древесины этих пород должны возрастать с увеличением средней ширины годичных слоев. Наиболее высокое качество древесины наблюдается, если число годичных слоев в 1 см у дуба не больше 12, у ясеня обыкновенного не больше 9, у ясеня маньчжурского не больше 10. У рассеяннососудистых лиственных пород не обнаруживается четко выраженной связи между шириной годичных слоев и свойствами древесины.

Связь между плотностью и прочностью, вообще говоря, описывается степенной функцией. Однако в большинстве случаев, не допуская больших погрешностей, можно пользоваться корреляционными уравнениями прямой линии [49], которые, например для древесины сосны (при 15% влажности ) с территории России (не считая Юга), имеют следующий вид:

σсж=0,11ρ15-10,5; (119)

σизг=0,2ρ15-19,5, (120)

где σсж - предел прочности при сжатии, МПа; σизг - предел прочности при статическом изгибе, МПа.

Существует тесная связь между отдельными механическими свойствами, например прочностью при сжатии вдоль волокон и прочностью при статическом изгибе. В свою очередь, прочность при сжатии вдоль волокон довольно тесно связана с твердостью торцовой поверхности. Между ударной твердостью и износостойкостью также наблюдается прямая связь. Наличие связей между различными механическими свойствами позволяет при контрольных испытаниях ограничиваться лишь определением плотности и прочности при сжатии вдоль волокон, а в случае необходимости, кроме того, определять предел прочности при скалывании и ударную вязкость древесины.

Во всех отраслях техники развиваются неразрушающие испытания материалов. Особенно велико значение этой проблемы для древесины -материала с большой изменчивостью свойств, поскольку при неразрушающих испытаниях можно осуществить сплошной поштучный контроль пиломатериалов. Определить прочность древесины по косвенным признакам, не подвергая ее разрушению, можно, используя показатели ее макроструктуры, а также плотность. Наиболее тесную связь с пределами прочности при основных видах действия сил имеет плотность. Однако плотность может служить достаточно надежным признаком прочности для древесины без пороков. Такие пороки, как трещины, сучки и др., существенно снижая прочность древесины, вовсе не влияют на плотность, а некоторые даже увеличивают ее. Поэтому более надежны неразрушающие испытания, основанные на связи пределов прочности с показателями жесткости древесины (модулями упругости при статических или динамических нагрузках). Динамический модуль упругости удобно определять при ультразвуковых испытаниях. По скорости распространения ультразвуковых импульсов в древесине также можно оценить ее прочность.

Работы по созданию эффективных методов неразрушающих испытаний проводятся применительно к сортировке пиломатериалов по прочности. Разработаны машины, через которые пропускают контролируемые доски на лесопильных заводах. Доски подвергаются изгибу, это дает возможность непрерывно измерять модуль упругости, который связан с пределом прочности соответствующим корреляционным уравнением. В справочнике [10] приведены разработанные ЦНИИМОД уравнения регрессии, позволяющие получить пределы прочности пиломатериалов по модулям упругости при изгибе досок на пласть и кромку. Эти уравнения даны для основных пород и сечений досок, выпиленных из древесины разных районов насаждений. Применение сортировки конструкционных пиломатериалов и заготовок по прочности позволяет сократить неоправданную отбраковку или перевод в низкие сорта значительной части материала.

Основные части древа

Части дерева:

1) Корень- подземная часть, это морфологически важная часть. Ф-ии: закрепление, питание, запас пит-ых в-в.

2) Ствол- осн часть дерева, древесина, использ-ся в промыш-и, хоз-ве. Большое значение стволовой древесины. Ф-ии: прикрепление кроны, связующая часть, осуществ биохим поцессы, запас пит-х в-в на зиму.

3) Крона- боковые ветви ствола разных порядков с листьями, ф-ии: фотосинтез,изготовление пасты, химич-я перераб-ка.

Ствол

Реальная форма ствола представляет собой тело, образованное вращением вокруг вертикальной оси некоторой кривой. Только вершинная часть ствола по форме близка к конусу. Весь ствол по форме напоминает брус равного сопротивления, что позволяет ему выдерживать большие нагрузки от собственной массы дерева и ветровых усилий.

Ствол изучают на трех главных разрезах: поперечном и двух продольных - радиальном и тангенциальном. Плоскость поперечного, или торцового, разреза перпендикулярна оси ствола. Плоскость одного из продольных разрезов проходит через сердцевину ствола по радиусу торца -радиальный разрез, плоскость другого разреза - тангенциального - направлена по касательной к окружностям, образованным слоями годичного. Основные анатомические части ствола легко обнаружить на его поперечном разрезе. Наружная часть-кора - резко отличается по внешнему виду от следующей за ней древесины. Древесина занимает зону, диаметр которой в зависимости от породы, возраста дерева и условий его произрастания изменяется в очень широких пределах - примерно от 6 - 8 до 100 см и даже более. Форма поперечного сечения ствола и, следовательно, древесины чаще всего близка к окружности, но иногда сечение приобретает эллипсовидную форму. Диаметр уменьшается по высоте ствола, причем уменьшение на единицу длины ствола (сбег) выражено сильнее у деревьев, выросших не в густом лесу, а на свободе.

Относительный объем	коры в стволе
Порода	Объем коры, %	Порода	Объем коры, %
Лиственница	22-25	Дуб	14-21
Сосна	10-16	Бук	7-11
Ель	6-13	Береза	13-15
Кедр	6-10	Липа	12-16
Пихта	11-19	Осина	11-20

Крона и корни

Значительная доля биомассы дерева приходится на крону и корни растущего дерева. С ухудшением условий произрастания эта доля увеличивается.

Крона включает ветви и сучья, представляющие собой живые или отмершие боковые побеги дерева. Ветви (сучья) имеют такое же строение, как и ствол. Доля коры в сучьях намного больше, чем в стволах. Количество коры в сучьях уменьшается с увеличением их диаметра. Кора на сучьях гладкая, тонкая и состоит в основном (до 90 %) из луба. Плотность и механические свойства древесины ветвей (сучьев) несколько выше, чем у древесины ствола. Особенно заметно увеличение твердости у основания сучьев.

Строение древесины корней

Ткани ствола постепенно переходят в ткани корня. Строение древесины крупных корней имеет много общего со строением древесины ствола. У хвойных пород основная масса древесины корней состоит также из ранних и поздних трахеид. Здесь также представлены сердцевинные лучи, древесная паренхима, имеются смоляные ходы. Однако корни не имеют сердцевины, в центре расположена первичная древесина с одним или несколькими смоляными ходами. В корнях обычно не образуется ядро. Граница между годичными слоями менее заметна, чем в стволе. Переход от ранней к поздней древесине в пределах каждого слоя более плавный из-за отсутствия резких сезонных колебаний температуры и влажности среды (почва). Трахеиды во вторичной древесине корня, также как в древесине ствола, располагаются правильными радиальными рядами. Трахеиды имеют большую длину, крупные полости и тонкие стенки, снабженные окаймленными порами, которые располагаются не только в один, но и в два, а иногда и в три ряда (сосна, ель, пихта, лиственница). Окаймленные поры часто встречаются и на тангенциальных стенках поздних и ранних трахеид (за исключение можжевельника). Сердцевинные лучи в древесине корней более широкие и расположены гуще, чем в древесине ствола. В корнях ели, лиственницы и сосны встречаются сердцевинные лучи без горизонтальных трахеид. У пихты сердцевинные лучи имеют краевые паренхимые клетки, сильно вытянутые вдоль луча, с дугообразными внешними стенками. Смоляные ходы в древесине корней окружены большим количеством клеток сопровождающей паренхимы, образующих сплошные пояса или односторонние скопления. Древесина корней имеет меньшие плотность и прочность, чем древесина ствола. У лиственных пород в древесине корней сильно развиты сосуды. По исследованиям В.Е. Вихрова и С.А. Туманян в крупных боковых корнях дуба нет ядра, древесина рассеяннососудистая, годичные слои узкие и плохо заметные, разницы между ранней и поздней древесиной нет. В Древесине корней дуба содержится большое количество древесной парен химы, клетки которой крупнее, чем у ствола. В центральной части корней сердцевины, состоящей только из паренхимных клеток, нет.

Пиломатериал

На сегодняшний день существует огромное количество различных видов пиломатериалов. Их получают путем распила, производимого вдоль волокон. Правильной обработки требуют все пиломатериалы. ГОСТ 8486-86 и 2695-83 являются основными при производстве таких изделий. Однако эту отрасль регламентирует еще множество других стандартов. Их выполнение является необходимым условием в процессе создания качественных изделий. Помимо своих положительных качеств, древесина известна и своими недостатками. Она подвержена различным разрушениям, гниению, процессам жизнедеятельности насекомых и микроорганизмов. Также этот материал может деформироваться под воздействием условий окружающей среды. Чтобы избежать всех этих неприятностей, требуется правильная обработка. Чтобы понимать, что такое пиломатериалы, необходимо ознакомиться с условиями их подготовки к обработке.

Применяемые породы

Особыми свойствами обладает каждый пиломатериал. Порода древесины имеет большое значение. Применяются как хвойные, так и лиственные разновидности. Их стоимость зависит от присущих материалу характеристик. Сосна считается одной из недорогих разновидностей древесины. В этом материале содержится большое количество смол. Поэтому его не применяют при повышенных температурах окружающей среды. Также прочностные характеристики сосны довольно низкие. Лиственница обладает хорошей устойчивостью к влиянию грибка, микроорганизмов и насекомых. Она не боится влаги. Ее активно применяют практически во всех областях строительства. Красивой текстурой славится дуб. Он очень прочный, что делает его востребованным при строительстве и отделке. Ясень устойчив к механическим воздействиям благодаря своей эластичности. Такая порода древесины, как береза, отличается простотой в обработке. Поэтому из нее изготавливают различные элементы даже в домашних условиях. Свойства каждой разновидности материала обязательно учитывают при обработке

Степень обработки

Перед распилом древесину подвергают дополнительной подготовке. Ее сушат до определенного уровня. От этого зависит область ее применения. Если влажность древесины после обработки не превышает 10%, это сухой пиломатериал. Из него делают паркет, щиты и т. д. Универсальным материалом является высушенная до 11-15 % древесина. Из нее изготавливают доски для пола, наличники, плинтусы и т. д. Если же материал характеризуется уровнем влажности 18 %, его применяют для наружной отделки, обустройства стропильной системы и т. д. Процесс сушки выполняется в естественных условиях или в камере при повышенных температурах. Каждый из этих процессов требует правильного выполнения каждой операции.

Способ обработки

Существует два основных способа распила бревна. Он может быть радиальным или тангенциальным. В первом случае разрез проходит по направлению к центру годичных колец. Брусья при этом получаются разного размера. Ширина их ограничивается диаметром самого дерева. Тангенциальный разрез направлен по касательной относительно годичных колец. Это позволяет получить на выходе множество фрагментов идентичной формы сечения и размера. Все лиственные и хвойные пиломатериалы разделяют на необрезные, строганные или обрезные. В первом случае на изделии присутствуют необработанные зоны, которые только освобождены от коры и сучков. Обрезные материалы имеют спил параллельно друг другу. Это прямоугольная форма изделий. Строганные изделия хотя бы с одной поверхности не имеют шероховатости. Они обструганы.

Тип распила

По форме, которую приобретает изделие после обработки, различают несколько видов пиломатериалов. От их габаритов зависит область применения. Особенностями формы обладают как пиломатериалы хвойных пород, так и лиственной древесиной. Первым в представленной классификации идет брус. Его толщина превышает 100 мм. Это один из самых востребованных пиломатериалов. Доски же, наоборот, ограничены по толщине. Эта характеристика у них не превышает 100 мм. Брусок обладает толщиной не выше 100 мм. Но для этого изделия важен еще один параметр. Его ширина должна быть меньше двойной толщины. Обапол обладает спилом только с одной стороны. Ширина при этом может быть разной. Также в последнее время в декоративных целях начали применять такой тип пиломатериала, как горбыль. Это промежуточный вариант между обаполом и доской. Он имеет только одну ровную плоскость. С другой стороны его поверхность необработана и имеет правильную полукруглую форму. Также к различным видам распила относят вагонку, блок-хаус, планкен и лаги.

Дата добавления: 2018-02-28; просмотров: 1498; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 123 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!