Které tvrdé dřevo má nejvyšší hustotu?

Hustota dřeva je fyzikální vlastnost, která charakterizuje poměr hmotnosti suchého materiálu k jeho objemu. Tento ukazatel se bere v úvahu při přepravě, zpracování a používání dřeva. Hustota dřeva se používá při provádění fyzikálních a matematických výpočtů při třídění řeziva.

Co je hustota dřeva

Jednotkou hustoty dřeva je gm/cm3 nebo kg/m3 (v soustavě SI). Tento ukazatel je určen vzorcem: p = mb/Vb. Symbol m označuje hmotnost materiálu, b je parametr vlhkosti, Vb je objem vlhké látky. Rozlišují se následující typy hustoty dřeva:

1. Měrná hmotnost (podmíněná nebo základní hustota): charakterizuje poměr hmotnosti suché dřevní hmoty k jejímu objemu.
2. Objemová hmotnost (průměrná hustota): určuje poměr hmotnosti strukturovaného fyzického tělesa v mokrém stavu k jeho objemu.

Dřevo obsahuje velké množství mezibuněčných prostor zvaných dutiny. Dřevěná hmota se získává lisováním dřeva. Výsledkem je, že dutiny zcela zmizí. Hustota stlačeného dřeva je menší než měrná hmotnost dřevěné hmoty. Čím vyšší je hodnota tohoto ukazatele, tím je materiál pevnější. Dřevo s vysokou měrnou hmotností se obtížněji zpracovává a není impregnováno antiseptiky.

Měření hustoty se provádí podle následujícího algoritmu:

1. Udržujte měřený vzorek na vlhkosti alespoň 11 %.
2. Výpočet rozměrových charakteristik a hmotnosti dřevěného obrobku.
3. Na základě provedených měření se vypočítá objem dřeva. Obrobek se navlhčí v destilované vodě po dobu 3 dnů, dokud se jeho tloušťka nezvětší o 0,1 mm.
4. Velikost a hmotnost navlhčeného dřeva se přeměří. Na základě nových dat se vypočítá maximální objem.
5. Obrobek se vysuší a znovu zváží. Hmotnost suchého vzorku se vydělí maximálním objemem. Výsledkem výpočtů bude plošná hustota.
6. Znovu se změří hmotnost suchého obrobku. Na základě těchto hodnot se vypočítá měrná hmotnost dřeva.

Algoritmus pro výpočet tohoto indikátoru je uveden v GOST 16483.1-84. Doporučuje se provádět měření na polotovarech ve tvaru obdélníkové čočky. Délka základny měřeného vzorku by měla být 20 mm, šířka – 20 mm, výška – 30 mm. Před měřením hustoty dřeva musí být okraje obrobku pečlivě zpracovány.

GOST 16483.1-84 Dřevo. Metoda stanovení hustoty

Ve většině evropských zemí se místo hustoty dřeva používá rychlost růstu. Charakterizuje průměrnou mocnost růstových vrstev. Tento parametr se používá při výpočtu velikosti změny objemu stromu za určité časové období. Hlavní výhodou růstového parametru je snadnost výpočtu, která sníží náklady na matematická měření. Podle odborných odborníků tento parametr necharakterizuje fyzikální vlastnosti dřeva. Nesouvisí tedy s hustotou látky. V Ruské federaci je tempo růstu využíváno středisky pro zkoušení a standardizaci dřeva.

Vztah k ostatním parametrům

Hustota dřeva souvisí s následujícími fyzikálními vlastnostmi dřeva:

1. Pórovitost: Struktura dřevěných bloků má heterogenní strukturu a skládá se z velkého množství pórů. Čím více prázdných míst je v dřevěném kusu, tím nižší je hustota jeho materiálu.
2. Hmotnost: čím větší je hmotnost bloku, tím větší je jeho hmotnost. Tento indikátor přímo souvisí s hustotou látky. Čím je řezivo těžší, tím je hustší.
3. Vlhkost: Čím více kapaliny blok dřeva obsahuje, tím vyšší je poměr hmotnosti materiálu k jeho objemu. Tento indikátor závisí na okolní teplotě a automaticky se snižuje, když dřevo vyschne. Při odpařování vlhkosti je možná mechanická deformace dřevěného obrobku.
4. Absorpce: Tato vlastnost charakterizuje schopnost dřeva absorbovat vlhkost. Čím vyšší je savost materiálu, tím vyšší je jeho hustota. Pokud dřevo absorbuje velké množství kapaliny, bude na povrchu bloku přítomno malé množství pórů. Stupeň absorpce je vyšší na průřezu tyče, kde nejsou uzavřeny hlavní póry.
5. Tepelná vodivost: charakterizuje schopnost látky vést tepelnou energii. Materiály s nízkou hustotou vedou teplo s nižší intenzitou. To je způsobeno velkým množstvím pórů naplněných kyslíkem. Izolují povrch dřeva před teplem. V důsledku toho se materiál zahřívá po dlouhou dobu. Z tohoto důvodu se v místnostech, kde se provádí tepelné zpracování materiálů, používá řezivo s vysokou pevností.
6. Hořlavost: čím nižší je poměr hmoty k objemu dřeva, tím rychleji se vznítí. To je způsobeno velkým množstvím pórů naplněných kapalinou. Měkká dřeva hoří nejintenzivněji.
7. Pevnost: při nízké hustotě se materiál stává odolným vůči fyzické deformaci. Silné tyče se při kolizi s cizími předměty rychle rozdělí a změní svůj tvar.
8. Biologické faktory: řezivo s vysokou hustotou materiálu nehnije. To je způsobeno velkým množstvím pórů, které absorbují vlhkost. Uchováváním materiálu v destilované vodě lze zlepšit jeho odolnost vůči biologickým faktorům.

Jednou z hlavních vlastností spojených s hustotou je tvrdost dřeva. Charakterizuje schopnost stromu odolávat těžkým nákladům. Čím větší je objemová hmotnost dřevěného bloku, tím větší je jeho tvrdost. Měkké horniny mají vysokou tepelnou vodivost a nepodléhají mechanické deformaci. Masivní dřevo se vznítí s menší intenzitou.

Tvrdost se zjišťuje Brinellovým testem. K provedení výpočtů je nutná kovová koule o průměru 1 mm. Je vtlačen do povrchu dřevěného obrobku. Vytvořený otvor se měří pomocí pravítek a posuvných měřítek. Hloubka měřeného otvoru je Brinellův koeficient, který se používá k hodnocení tvrdosti materiálu.

Při nezávislém stanovení Brinellova koeficientu může docházet k chybám, které povedou k nepřesným měřením. Proto se pro posouzení stability materiálu používá tabulka tvrdosti různých druhů dřeva:

Brinellův koeficient dřevin

Tabulka tvrdosti se používá v průmyslových podnicích. Umožňuje pracovníkům vybrat si optimální materiály pro provádění fyzikálních a matematických měření.

Závislost na vlhkosti

Vlhkost dřeva je jedním z hlavních parametrů ovlivňujících hustotu tohoto materiálu. Pokud je velké množství vlhkosti, hmotnost tyče se zvyšuje. V důsledku toho se zvyšuje hmotnost obrobku. Proto je hustota dřeva tam, kde není vlhkost, nižší. Vlhké vzorky mají vysokou pevnost a tvrdost.

Existují 3 hlavní kategorie dřeva podle obsahu vlhkosti:

1. Absolutně suchý: hodnota vlhkosti je nižší než 25 %.
2. Suché na vzduchu (polosuché): vlhkost se pohybuje od 25 do 35 %.
3. Vlhkost: hodnota vlhkosti je vyšší než 35 %.

Vlhkost čerstvě nařezaného dřeva je minimálně 50 %. Suroviny jsou proto podrobeny přirozenému sušení pod přístřeškem. Tento postup umožňuje snížit množství vlhkosti až o 25 %. Pro další snížení tohoto ukazatele je nutné umístit dřevo do sušících komor. Měření lze provádět při vlhkosti nejvýše 12 %.

Měření tvrdosti

K určení tvrdosti se používají 3 hlavní metody:

1. Podle Brinellova koeficientu: koule z kovových materiálů je vražena do povrchu kulatiny nebo tyče. Průměr vloženého předmětu není větší než 1 cm Míra zatížení koule je určena následujícím vzorcem: F = K × D 2. K je poměr hmotnosti materiálu k jeho objemu, D je průměr koule. Změří se hloubka výsledného otvoru. Chcete-li určit tvrdost, musíte rozdělit délku vytvořeného otvoru a stupeň zatížení míče.
2. Podle stupnice Janka: ocelová koule o průměru 11,3 cm se zarazí do povrchu polena nebo špalku. Poté se vypočítá síla, kterou byl předmět vtlačen do povrchu dřeva. Je důležité, aby kulička pronikla 50 % svého průměru do obrobku.
3. Podle Rockwellovy stupnice: do povrchu dřeva je zaražen indentor, což je diamantový kužel. Měří se hloubka vytvořeného otvoru. Získaný výsledek je porovnán s tabulkovými hodnotami. Tvrdost se hodnotí pomocí jednotky HR 0,0002 mm.

Hlavní metody pro výpočet indexu tvrdosti jsou popsány v GOST 16483.17-81. V referenčních materiálech je hodnota tohoto ukazatele uvedena v 1 kgf/mm 2 = 9,81 N/mm 2.