Proprietà meccaniche del legno: resistenza agli urti, resistenza e durezza. Applicazione del legno

Per diversi millenni, l'uomo ha usato il legno per molti scopi. Agisce, prima di tutto, come combustibile, e dopo come materiale da costruzione. Vari strumenti, pezzi unici di mobili e armi ne sono fatti. A causa di fluttuazioni stagionali e nel processo di crescita del tronco si formano anelli annuali, che consentono di determinare con precisione il luogo di crescita del legno, così come l'anno di taglio.

struttura

Quando si studia la questione del legno, è indispensabile familiarizzare con la sua composizione. Contiene materia organica, che include:

· Azoto;

· Idrogeno;

· Carbonio;

· Ossigeno.

La composizione chimica elementare di razze diverse rimane quasi la stessa. Il materiale assolutamente secco conterrà carbonio nella quantità del 49,5%, 6,3% di idrogeno e 44,2% di ossigeno con azoto. Quest'ultimo è contenuto nel materiale nella quantità dello 0,12%. La composizione chimica elementare del legno nell'area dei rami e del tronco è quasi la stessa. Anche le condizioni di crescita non influenzano il contenuto degli elementi principali.

Oltre alle sostanze organiche, nel legno ci sono composti minerali che danno cenere quando vengono bruciati. La quantità dell'elemento menzionato raggiunge l'1,7%. Nelle singole rocce, il volume di ceneri può essere più alto e ammonta al 3,5%. Nella stessa roccia, la quantità di cenere dipenderà dalla parte dell'albero, dalle condizioni di crescita e dall'età e dalla posizione nel tronco.

Si ottiene più ceneri bruciando le foglie e la corteccia, e il legno di quercia dà circa lo 0,35%. Il legno dei rami contiene più cenere del legno del tronco. Nella composizione del sale di cenere dei metalli alcalino-terrosi. Se parliamo di legno di pino, le ceneri e le ceneri di betulla e abete rosso contengono sali di calcio del 40%.

La composizione chimica del legno precoce e tardivo è quasi la stessa, si riferisce al contenuto di emicellulosa, lignina e cellulosa. Il legno precoce contiene più sostanze che si dissolvono in etere e acqua. Questo è particolarmente caratteristico del larice.

L'altezza della composizione chimica varia poco. Nella composizione della quercia non sono state trovate differenze significative di altezza. Un leggero aumento del contenuto di cellulosa è stato trovato in pioppo tremolo, abete rosso e pino all'età della maturazione.

Proprietà meccaniche

Considerando le proprietà meccaniche del legno, si evidenziano non solo la durezza, la resistenza e la resistenza, ma anche l'umidità. Quest'ultimo può essere relativo o assoluto. Ai fini pratici, l'umidità relativa è di particolare importanza. Mostra il grado di idoneità del materiale all'operazione di processo.

Per l'incollaggio è meglio usare un materiale con un contenuto di umidità fino al 6%. Le proprietà meccaniche del legno indicano che può essere classificato in base all'umidità relativa in categorie. Materiale succede:

· Raw

· Aria secca;

· Semi-secco;

· Secco.

Legno bagnato umidità assoluta che supera il 100%, è formato dalla permanenza a lungo termine in acqua. Asciugare all'aria con umidità assoluta che va dal 15 al 20% si forma durante lo stoccaggio a lungo termine in aria. Con l'aumentare dell'umidità, il materiale diventa difficile da utilizzare in produzione. Gli spazi bagnati si uniscono e peggiorano e, quando si asciuga, si possono verificare incrinature e crepe nei prodotti. Per evitare tali problemi, il legno viene pre-essiccato.

Tra le proprietà meccaniche del legno dovrebbe essere assegnata l'igroscopicità. Rappresenta la capacità di assorbire l'umidità dall'ambiente esterno. Per ridurre il tasso di assorbimento dell'umidità, la superficie è coperta con vernici, smalti e colori ad olio. L'umidità massima raggiungibile con l'assorbimento dell'umidità è del 30% a 20 ° C. Questo valore non dipende dalla razza.

Per non parlare della porosità. Per le diverse specie, questo parametro avrà il proprio valore, ma il rincaro medio è del 34-80%. Se consideriamo la densità, possiamo distinguere densità del legno e materia legnosa. In quest'ultimo caso, la media è 1,54 g / cm3.

Maggiori informazioni sulle proprietà meccaniche: tenacità

La forza d'impatto del legno è la capacità di un materiale di assorbire energia sotto carico. La proprietà è assicurata dalla duttilità e dalla durezza. Quando i test vengono eseguiti secondo questo metodo standardizzato, viene utilizzato un driver per pile a pendolo. Fornisce il movimento dell'attaccante, la cui velocità è di 6 m al secondo. Ciò consente di determinare il rapporto tra il lavoro sulla frattura del campione e l'area della sezione trasversale.

Se si confrontano i legni duri con le conifere, i primi hanno una resistenza all'urto 1,5 volte maggiore, mentre quelli in legno duro hanno una resistenza all'urto 2,5 volte maggiore. Quindi, per pine, il parametro descritto è 41, per hornbeam - 99, per Linden - 58 kJ / m2. Se aumenti la velocità del carico, la resistenza alla flessione aumenterà. A volte la proprietà descritta è determinata con un aumento dell'altezza della caduta del martello. Se sottoposto a flessione di legno modificato, avrà una resistenza ridotta.

forza

La forza del legno è la capacità di un materiale di resistere alla distruzione sotto l'influenza di carichi. Questa proprietà è una delle principali meccaniche. Dipende dalle condizioni fisiche e dalla struttura del materiale. Quando si verifica la resistenza del legno è determinato dallo sforzo massimo che il materiale può sopportare senza distruzione.

In diverse razze, la caratteristica descritta è diversa. Ad esempio, in larice quando compresso lungo le fibre, la resistenza massima è 64,5 MPa. Pino e abete rosso - 48,5 MPa e 44,5 MPa, rispettivamente. Se si verificano scheggiature lungo le fibre, la forza del larice sarà pari a 9,9, per pino - 7,5, per abete rosso - 6,9 MPa.

Comprimi legno

La compressione del legno può essere diretta lungo o attraverso le fibre. Nel primo caso, la deformazione è espressa nell'accorciamento del campione. La distruzione inizia con l'instabilità delle fibre, che in campioni umidi di rocce viscose e morbide si manifesta come rigonfiamento dei lati e schiacciamento delle estremità.

media limite di forza se compresso lungo le fibre di legno è di 500 kg / cm2. Se la compressione avviene attraverso le fibre, la forza è 8 volte inferiore. In questo caso, non è sempre possibile stabilire il momento di distruzione del materiale e determinare il valore del carico distruttivo.

fermezza

Caratteristiche come la durezza dipenderanno dalla razza. Secondo questo parametro, il legno è classificato in gruppi separati, tra cui:

· Materiali di media durezza;

· Legno tenero;

· Molto morbido;

· Molto difficile;

· Firm;

· Difficile come un osso.

La durezza del legno è determinata in America e in Europa secondo diverse scale. In Russia, viene utilizzata la scala di Brinell. Nel pioppo tremulo, il parametro descritto è 4.1, in campo acero - 4.2. La più alta durezza tipica del paduk, in questo caso è 8.

L'essenza del metodo di determinazione della durezza è di spingere la palla in superficie con una forza di 100 kg. La durezza è determinata dal diametro del foro e dalla natura del danno. Se il legno ha un più alto coefficiente di durezza, allora sarà più forte e più affidabile delle rocce con un indice più basso.

Conoscendo le proprietà meccaniche del legno, è possibile capire che si verificheranno cambiamenti di durezza mentre si lavora con spazi vuoti. Ad esempio, la durezza varierà a seconda del taglio. Usando un taglio radiale, sentirai una maggiore durezza rispetto al trattamento tangenziale del materiale.

Maggiori informazioni sulla durezza

Questa proprietà indica la capacità di un materiale di resistere all'introduzione di un corpo di una certa forma. Alla fine la durezza è maggiore rispetto alle superfici laterali del legno duro del 30%, e delle conifere - del 40%.

Secondo il grado di durezza, tutte le specie arboree sono divise in morbide, dure e molto dure. In quest'ultimo caso, la durezza del viso supera gli 80 MPa. Questi includono:

· Betulla di ferro;

· Acacia bianca;

· Dogwood;

· Pistacchi;

· Bosso

La durezza è essenziale per il taglio con utensili da taglio. Questo vale anche per quei casi in cui il materiale è soggetto ad abrasione durante la costruzione di scale e pavimenti.

Il legno ha anche un certo livello di resistenza all'usura. Questo indica la capacità di resistere all'usura e alla graduale distruzione delle superfici. Questo può accadere con l'attrito. I test hanno dimostrato che l'usura delle superfici laterali è maggiore rispetto alla base della sezione terminale. Con l'aumento della durezza e della densità, l'usura diminuisce. In legno bagnato è più che asciutto.

Capacità di contenere elementi di fissaggio in metallo

Una proprietà piuttosto importante è la capacità di un materiale di tenere fermi secondo il tipo di graffette, viti e chiodi. Quando si guida un chiodo, si verificano deformazioni elastiche, fornendo una forza di attrito che impedisce la trazione. La forza in relazione all'unghia alla fine è inferiore a quella applicata al chiodo martellato attraverso le fibre.

Ambito di utilizzo

Considerando l'uso del legno, si evidenzia il fatto che il materiale descritto è stato il primo tipo di combustibile, che ha scoperto le persone più antiche. Oggi, le materie prime descritte sono utilizzate per ottenere:

· Carbone di legna;

· Chips;

· Legno;

· Pellet di legno;

· Polvere di legno;

· Bricchette

Il materiale compresso e frantumato ha una densità maggiore, che aumenta la sua efficienza. Tale biocarburante si confronta favorevolmente con la legna da ardere perché è razionale trasportarlo, ma non è sempre conveniente e può essere pericoloso, poiché si infiamma e si sgretola.

Il legno prezioso è usato nella costruzione, nella produzione di mobili, negli aerei e nella costruzione navale, così come nella produzione di carta. Questo materiale costituisce la base di:

· Scaffolding;

· Sovrapposizioni;

· Soffitti;

· Log cabin;

· Cassaforma;

· Fattorie;

· Pareti;

· Porte;

· Windows.

Il legno è anche usato come materiale di finitura. Arriva al mercato sotto forma di:

· Fodera;

· Plinti;

· Parquet;

· Compensato;

· Angoli;

· Filetti;

· Parquet.

lavorazione

La lavorazione del legno può essere eseguita in diversi modi, tra cui:

· Chimico-meccanico;

· Meccanico;

· Chimico.

La tecnologia di lavorazione meccanica comporta il cambiamento della forma di piallatura, segatura, sbucciatura, fresatura, tornitura, foratura, scissione, intaglio e rettifica. Quando la lavorazione è un'opportunità per ottenere beni di consumo e uso industriale.

Il legno può essere sottoposto all'abrasione meccanica, che consente di ottenere prodotti semilavorati fibrosi. La lavorazione del legno può essere effettuata con la tecnologia chimico-meccanica. Ciò rende possibile ottenere un prodotto intermedio da un materiale che è uniforme per dimensioni e composizione. La superficie è coperta con un legante.

Sotto l'influenza della pressione e della temperatura si verifica reazione di polimerizzazione legante, come risultato di questo prodotto intermedio in legno è incollato. Con tale elaborazione si ottengono:

· Pannelli di particelle di cemento;

· Materiali per trucioli di legno;

· Falegnameria;

· Fibra di legno;

· Arbolit.

La lavorazione chimica viene effettuata con il metodo di decomposizione termica e l'esposizione a: acidi solventi, alcali, sali acidi, acido solforico. Questa tecnologia è chiamata pirolisi o decomposizione termica. Le materie prime vengono riscaldate ad alte temperature senza ossigeno. Questo ti consente di ottenere prodotti in diversi stati, tra cui:

· Gassoso;

· Liquido;

· Solido.

Il più grande valore pratico di loro è il carbone.

Utilizzare nella produzione di pasta e carta

Se sei interessato alla domanda su cosa sia fatto di legno, puoi dare un'occhiata più da vicino all'industria della cellulosa e della carta. Si tratta della produzione di cartone e carta con prodotti semilavorati fibrosi. Sono rappresentati da cellulosa e polpa di legno.

Circa il 93% di cellulosa viene utilizzato per questa produzione. Il resto è materia prima per la lavorazione chimica in acetato o fibra viscosa artificiale, polvere senza fumo, plastica, film, cellophane e altri prodotti.

Riciclando per produrre fibra di legno

Se sei ancora interessato alla questione di cosa sia fatto di legno, allora dovresti sapere che nel processo di lavorazione si ottengono lastre che hanno trovato applicazione in edilizia abitativa standard a basso aumento, nella costruzione navale e nell'industria automobilistica, nella produzione di contenitori, mobili e scatole. Il legno grezzo viene pre-frantumato in piccoli trucioli, che consente di ottenere pannelli di fibre.

Descrizione delle principali varietà di conifere e loro applicazione

Il legno di conifera include il cedro, una cultura altamente decorativa. È utilizzato nella progettazione del paesaggio e le caratteristiche di questi legnami rendono il legno il più popolare nella costruzione. Il cedro è un antisettico naturale, quindi non ci saranno batteri nella casa costruita da questa materia prima.

Il larice è una conifera decidua, il più resistente dei più comuni prodotti di conifere. La resistenza alla trazione è di 105 N / mm2. Per questo motivo, le materie prime sono popolari nella produzione di pavimenti, assicelle e decking. È stato a lungo costruito da navi di larice. Ha un alto contenuto di resina, ha una forza impressionante, quindi mantiene le caratteristiche originali sotto l'influenza dell'umidità.

Resistenza del larice inferiore del pino - 100 N / mm ² . Ma a volte diventa un vantaggio, perché il materiale è più facile da elaborare. Il pino è una materia prima universale da cui è fatto il pavimento, l'imitazione del legno e l'eurolining.

La forza dell'abete sotto e 80 N / mm ² . Ma si distingue per l'alta plasticità, quindi è comune nella produzione di legname profilato. Pino e abete hanno un alto contenuto di resina, che svolge un ruolo protettivo. Il legno non è esposto a umidità, insetti e funghi. Questa materia prima ha un'elevata conformità ed è facilmente lavorabile.

Il legname di pino e abete rosso viene selezionato per la produzione di strutture complesse e piccole in base al tipo di balconi e ringhiere. La bassa densità consente di saturare il legno e le tavole con la composizione per aumentare resistenza e durata. Se costruisci una casa di campagna da abete rosso o pino, allora sarà pronto per resistere fino a 50 anni. Mentre se usi il cedro, la vita di servizio dell'edificio raddoppierà.

L'uso del legno chiaro

Il legno più leggero è la balsa. Appartiene alla famiglia delle Malvaceae e cresce in Sud America. Da questa materia prima è stata costruita una zattera di un viaggiatore norvegese, sulla quale si è fatto strada attraverso l'Oceano Pacifico. Il legno ultraleggero viene utilizzato nell'industria aeronautica come materiale per l'isolamento acustico e termico.

La balsa è utilizzata nella costruzione navale e nella modellazione navale. Le materie prime costituiscono la base delle tavole da surf. Usato per fare:

· Layouts;

· Scenario;

· Attrezzature per il soccorso in mare;

· Galleggianti.

Facilità dovuta alla rapida crescita. All'età di cinque anni, l'albero diventa adulto. Le grandi piante hanno un legno forte e leggero, che è considerato il più facile allo stato secco. Il legno appena tritato è pesante, poiché contiene fino al 95% di acqua. Il materiale si asciuga rapidamente e diventa denso, abbastanza forte e leggero. Se confrontato con la popolare struttura in pino della balsa ottenuta più durevole, resistente e leggera.

La balsa è facile da lavorare, ma richiede strumenti speciali per questo con un piccolo angolo di affilatura e una lama sottile. Le parti in legno sono scarsamente verniciate, specialmente nelle pitture e nelle vernici. È possibile utilizzare la miscela e l'acqua o le composizioni sotto forma di mordenti alcolici.

In conclusione

Nella vita di tutti i giorni, il legno è la parte interna dell'albero sotto la corteccia. Per il legno, le più importanti e fondamentali sono le proprietà meccaniche, fisiche e chimiche. Tra il fisico dovrebbe essere assegnato l'umidità e l'aspetto, così come le proprietà termiche e sonore. Il legno è un materiale con proprietà anisotropiche che non sono uguali nella direzione delle fibre. Quindi, il restringimento lungo le fibre è inferiore all'altra.