Деревина та дерев'яні матеріали

Размещено на http://allbest.ru

Размещено на http://allbest.ru

Національний авіаційний університет

Інститут аеропортів

Кафедра комп'ютерних технологій будівництва

РЕФЕРАТ

з дисципліни « МАТЕРІАЛОЗНАВСТВО»

на тему:

«Деревина та дерев'яні матеріали»

Виконав: студент групи АР-104

Баранова М.

еревірив: асистент кафедри КТБ

Гирич В.Ю.

Київ- 2010

Вступ

Деревина є дуже цінним будівельним матеріалом, який використовують у житловому і промисловому виробництві та залізничному транспорті, в суднобудуванні в сільському господарстві, для виробництва предметів широкого вжитку тощо. За універсальністю застосування з деревиною не може порівнятися жоден інший матеріал.

За допомогою хімічної технології з дерева одержують деревний спирт, скипидар, оцет, смоли, дубителі, кислоти, ліки, вітаміни, штучний шовк, папір -- загалом близько двадцяти тисяч різноманітних виробів і речовин.

Перевагами деревини, порівняно з іншими матеріалами, е порівняно проста й легка обробка, добра формоутворюваність, невелика вартість, відносна міцність і легкість, низька теплопровідність, гарний зовнішній вигляд обробленої поверхні.

Недоліками деревини є схильність до загнивання, займистість, гігроскопічність, розбухання, усихання тощо, проте за допомогою спеціальної обробки, натурального і штучного сушіння, просочування антисептиками їм можна запобігти.

деревина тесляр гігроскопічність

1. Світова дерев'яна архітектура

Світова архітектура багата різноманітністю історичних періодів, стилів, модних в той або інший час напрямів. Проте незважаючи на безперервний розвиток архітектури упродовж тисячоліть історії людства незмінну чарівливість має дерев'яна архітектура.

Її самобутність і природна привабливість викликає у людей незмінний інтерес до її історії і бажання залучитися до життя первинного, традиційного яка і символізована сьогодні дерев'яною архітектурою в кращих традиціях староруських теслярів.

1.1 Приклади архітектури

Успенська церква у Варзуге Мурманської області

22-глава Преображенська церква

Дрогобицький храм св. Юра

Шелестівська церква - храм, збудований без жодного цвяха

Троїцька церква кінця 18 ст. ( Жовкла)

2. Породи деревини та її використання

Породи дерев поділяються на хвойні і листяні. Хвойні дерева становлять переважну частину лісових багатств нашої країни.

Найпоширенішими хвойними породами є сосна, ялина, модрина, кедр і ялиця. Деревина сосни завдяки її фізичним, механічним і технічним властивостям широко застосовується в будівництві та меблевій промисловості.

Ялина менш поширена і займає після сосни друге місце. Своїми якостями поступається перед сосною; з неї виготовляють маловідповідальні вироби.

Деревина модрини червоно-бурого кольору, стійка проти загнивання, довговічна, але має схильність до розтріскування. У віці 150-160 років сягає 40 м висоти і 40-50 см у діаметрі. Застосовують її у відповідальних спорудах, в місцях, де вона росте, - і в житловому будівництві.

Деревина кедра досить міцна, порівняно легка, м'яка, має гарний колір і текстуру, добре обробляється. Найкращий вік для використання 200-250 років. Застосовується в столярно-будівельному і меблевому виробництвах, а в місцях зростання і як домобудівний матеріал.

Деревина ялиці білого кольору з слабким кремовим відтінком. У ній немає смоляних ходів і смолистих речовин, тому вона малостійка проти загнивання, порівняно швидко втрачає свою, міцність і малопридатна як будівельний матеріал. З неї виготовляють ящики, продуктову тару, виробляють папір тощо. Найкращий вік для використання 100-120 років.

Своїми якостями, особливостями і різноманітністю застосування деревина листяних порід значно перевищує деревину хвойних порід.

До листяних порід, що застосовуються в столярно-будівельному і меблевому виробництві, належать дуб, бук, береза, вільха, осика, липа, тополя.

Деревина дуба відзначається великою міцністю, твердістю і стійкістю проти загнивання, має гарну текстуру і колір. Застосовують її для відповідальних деталей споруд, у меблевому виробництві тощо. Найкращий вік дуба для використання - 80-100.

Деревина бука має білий колір з жовтувато-червоним відтінком, високу міцність, гарну текстуру, добре піддається гнуттю й обробці. Застосовується в меблевому виробництві, в машино- і приладобудуванні, у виробництві паркету, шевських колодок, креслярського приладдя та ін. Кращий вік для використання - 100-150 років.

Береза має білу з блідо-рожевим відтінком деревину, досить однорідну і міцну, яка добре піддається обробці та оздобленню під цінні породи. Істотний недолік берези - швидке загнивання у вологому середовищі.

Застосовується для виготовлення фанери, токарних виробів, спортивного приладдя. Для художніх виробів використовують карельську березу. Найкращий вік для використання - 50-70 років.

У вільхи деревина біла (вона швидко червоніє на повітрі), м'яка й легка, стійка проти вологи. З неї виробляють тару, фанеру тощо. Промисловий вік - 50 років.

Деревина осики білого кольору з зеленуватим відтінком, легка і м'яка, швидко загниває в вологому середовищі. Застосовується у виробництві сірників, фанери, тари, драні тощо. Промисловий вік - 40-60 років.

Деревина липи білого кольору з легким блідо-рожевим відтінком, м'яка, легка, однорідної будови.

Добре розколюється, ріжеться, майже не тріскається і не жолобиться. Йде на виготовлення тари під харчові продукти, ливарних моделей, креслярських дощок, олівців, дитячих іграшок і багатьох інших виробів. Промисловий вік - 40-50 років, сягає віку 300-400 років і більше.

Тополя має заболонь білого кольору, а ядро ясно-буре, іноді з жовтуватим відливом.

Деревина м'яка, легка, мало усихає і мало жолобиться. Найбільше промислове значення має чорна тополя - осокір і біла-срібляста. Деревину осокора застосовують у меблевому виробництві під фанерування, а сріблястої - у меблевому виробництві як у масиві, так і у вигляді облицювальної фанери. Після обробки срібляста тополя набуває гарного сріблясто-переливчастого кольору.

Серед великої кількості деревних порід, крім промислових, розрізняють ще такі цінні, як горіх, червоне дерево, амарант, палісандр та ін., що йдуть на виготовлення художніх виробів, музичних інструментів і оздоблення високоякісних меблів.

3. Властивості деревини

Властивість - сторона предмету, яка обумовлює його різність чи подібність з іншими предметами і спостерігається в його відношенні до них.

Властивості деревини, для визначення яких не треба руйнувати-досліджуваний зразок або змінювати його хімічний склад, називаються фізичними.

3.1 Фізичні властивості

До фізичних властивостей належать: колір, блиск, запах, текстура, щільність, вага, тепло-, звуко- та електропровідність, гігроскопічність, вологопоглинання, розбухання, усушування, жолоблення, розтріскування.

Колір деревини залежить від породи дерева і клімату, в якому воно росло. Кожна порода має характерне забарвлення деревини. У помірних поясах деревина порівняно блідого кольору, в тропіках вона яскрава. Деревина деяких порід має природний блиск. Добрий блиск мають у радіальному розрізі дуб, клен, бук, біла акація.

Запах деревини визначається вмістом у ній смолистих, ефірних і дубильних речовин. Цю властивість треба враховувати, коли збираються виготовити тару для харчових продуктів та інших виробів, в яких запах матеріалу має значення.

Текстурою називається природний рисунок на обробленій поверхні деревини, який утворюється в результаті перерізання волокон, річних шарів, серцевинних променів та ін. Щоб мати текстурний матеріал і облицювальну фанеру, застосовують спеціальні способи зрізання деревини.

Розрізняють абсолютну й відносну щільності деревини. Абсолютна щільність визначається кількістю деревинної речовини в одиниці об'єму і виражається об'ємною вагою. Відносна щільність характеризується рівномірністю будови деревини. Деревина, що має високу відносну щільність (яблуня, груша, горіх, самшит), в результаті обробки дає рівну, гарну поверхню, яка добре полірується і лакується.

Розрізняють вагу деревини питому і об'ємну. Питомою називається вага в грамах 1 см3 деревинної речовини в абсолютно щільному стані, тобто без пор, порожнин та інших сторонніх включень. Для всіх порід деревини питома вага практично однакова, виражається безрозмірною величиною і становить 1,54-1,56.

Малюнок 2 - Розбухання й усихання деревини в різних напрямах неоднакові

Об'ємною вагою називається вага одиниці об'єму деревини в її природному стані. Вимірюється об'ємна вага грамами на кубічний сантиметр.

Теплопровідність. Серед інших матеріалів деревина має дуже низьку теплопровідність і тому використовується для рукояток різних нагрівальних приладів і навіть як теплоізоляційний матеріал. Теплопровідність деревини вздовж волокон помітно більша, ніж упоперек.

Звукопровідність. Швидкість поширення звуку вздовж волокон у 15-18 раз і впоперек волокон у 3-5 раз більша, ніж у повітрі. Звукопровідність вологої деренивини нижча, ніж сухої. Звукопровідність використовують для визначення якості стовбурів на корені, хлистів і кряжів. Якщо звук від удару по одному кінцю стовбура добре передається до другого кінця, то це свідчить про добру якість деревини. Якщо звук глухий або зовсім переривається, то це означає, що є порожнини або гнилі місця.

Електропровідність. Дерево є поганим провідником електричного струму і тому суху деревину нерідко застосовують як ізоляційний матеріал.

Гігроскопічність -- властивість деревини поглинати вологу з повітря. Водопоглинання -- властивість деревини вбирати воду при безпосередньому контакті з нею. Інтенсивність водопоглинання залежить від породи дерева, виду деревини, ступеня її вологості і відносного положення до поверхні води. Тверда й щільна деревина поглинає вологу менше і повільніше, ніж м'яка і легка, ядрова -- менше, ніж заболонна, суха -- більше, ніж волога, з бічних поверхонь -- менше, ніж з торців.

Внаслідок поглинання вологи і насичування нею стінок клітин і міжклітинних просторів збільшуються розміри і вага зразка. Ця властивість називається розбуханням деревини. Коли її висушують, вага і розміри зменшуються. Ця властивість називається усиханням деревини.

Розбухання й усихання деревини в різних напрямах неоднакові: в тангентальному напрямі - 6-10%. в радіальному - 3-5% і вздовж волокон - до 0,1%. Ці дані наведені для повного усихання, тобто при доведенні деревини до абсолютно сухого стану.

Розмір усихання деревини в основному залежить від її щільності. Щільна деревина усихає більш, ніж м'яка. Сильно усихають граб, бук, модрина, береза, груша, акація. Менше усихають сосна, ялина, кедр, дуб, в'яз, волоський горіх, осика, клен. До дерев, що мало усихають, належать яловець, вільха, тополя, каштан, тис.

Властивість деревини деформуватися внаслідок різного усихання в різних частинах перерізу стовбура називається жолобленням. Чим далі розташований елемент деревини від серцевини, тим більше він деформується.

Тому пожолоблена дошка завжди має опуклість у бік серцевини. Крім поперечного, є ще поздовжнє жолоблення (мал. 5-3) внаслідок неоднорідності будови деревини.

При великому і нерівномірному усиханні деревина розтріскується. Тріщини здебільшого спрямовані вздовж серцевинних променів, а іноді і вздовж річних шарів. При повільному висиханні деревини волога випаровується рівномірніше і матеріал не розтріскується.

3.2 Механічні властивості

Механічні властивості - відмінні сторони матеріалів, які проявляються в здатності чинити опір дії зовнішніх механічних зусиль.

До основних механічних властивостей деревини належать: міцність, твердість, пружність, крихкість, в'язкість, розколюваність і гвоздимість.

Міцністю називається властивість матеріалу чинити опір руйнівній дії зовнішніх сил. Залежно від характеру дії сили поділяються на розтягувальні, стискальні, згинальні, сколюючі, перерізуючі і скручувальні.

Характерною особливістю деревини є чітко виявлена анізотропія -- відмінність механічних та інших властивостей матеріалу в різних напрямах. Опір розтягування вздовж волокон для деревини сосни при 15% вологості становить, в середньому, близько 1100-1150 кГ/см2, а впоперек - у 30-50 раз менше. Опірність деревини розривові впоперек волокон у радіальному напрямі в півтора рази більша, ніж у тангентальному.

Дерев'яні деталі найчастіше бувають навантажені на стискання. При цьому найвищу міцність має деревина вздовж волокон. Наприклад, деревина сосни витримує до 440 кГ/см2, а деревина модрини і дуба - 520 кГ/см2.

Коли навантажувати на стискання упоперек волокон, міцність деревини знижується в 5-10 раз. Деформація згину зовні виражається прогином зразка. При цьому на його опуклому боці волокна розтягуються, а на угнутому стискаються. Руйнування починається на угнутому боці і виражається в появі своєрідних складок, лише після цього починають розриватися або відщеплюватись елементи деревини на опуклому боці. Зсування елементів деревини в напрямі волокон без перерізання їх називається сколюванням, а впоперек волокон з перерізанням - зрізуванням.

У сучасній практиці дуже рідко зустрічаються дерев'яні деталі, навантажені скручувальними силами, бо опірність деревини невелика. Проте серед основних порід найкраще такі зусилля витримує береза.

Твердістю називається властивість матеріалу чинити опір проникненню в нього інших тіл. Твердість деревини визначають удавлюванням в неї стальної загартованої кульки з площею поперечного перерізу 1 см2. Сила в кілограмах, потрібна для вдавлювання кульки на глибину, що дорівнює її радіусу, називається коефіцієнтом твердості. Практично встановлено зв'язок між об'ємною вагою і твердістю: чим більша об'ємна вага, тим вища твердість деревини. В свою чергу твердість є характеристикою зносостійкості. Чим вища твердість і об'ємна вага, тим вища зносостійкість, тим краще деревина працює на стирання.

Пружністю називається властивість матеріалу відновлювати свою форму і об'єм після припинення дії зовнішніх сил. Деревина - досить пружний матеріал, що нерідко застосовується для виготовлення деталей, до яких ставляться вимоги пружності. Такими є рукоятки різних інструментів, рушничні ложа, підкладки під залізничні рейки тощо.

Пластичність - властивість матеріалу під впливом сил змінювати свою форму без ознак руйнування і зберігати цю форму після припинення дії сил. Пластичність деревини підвищується з підвищенням вологості і при нагріванні. З цією метою в деяких виробництвах перед гнуттям деталей застосовують пропарювання і проварювання заготовок.

Крихкість - властивість матеріалу руйнуватися під дією зовнішніх сил без помітних слідів пластичної деформації. Прикладом дуже крихких матеріалів можуть бути скло, загартована сталь, чавун. Будова деревини волокниста, тому цей матеріал має порівняно невелику крихкість.

Властивість, протилежну крихкості, називають в'язкістю. В'язкість тим вища, чим більші залишкові деформації зразка, який піддали руйнуванню. У техніці оцінка крихкості і в'язкості матеріалу ототожнюється з ударною в'язкістю, яку визначають на спеціальному приладі - маятниковому копрі і оцінюють роботою руйнування внаслідок удару, віднесеною до одиниці площі поперечного перерізу зразка. Вимірюється ударна в'язкість у кілограмах на квадратний сантиметр.

Розколюваність - властивість деревини розчленовуватися вздовж волокон. Розколюваність залежить від ступеня зчеплення волокон. Встановлено, що пружна деревина розколюється краще, а в'язка - гірше. Коли підвищується вологість (але тільки до певної межі), розколюваність деревини поліпшується.

Наявність сучків та інших вад погіршує розколюваність деревини. Добру розколюваність мають усі хвойні породи, бук, каштан, осика, липа, а в радіальному напрямі - дуб. Розколюваність деревини має значення в бондарному виробництві, будівельній справі, зокрема виготовленні штукатурної драні.

Гвоздимість - властивість деревини тримати в собі цвяхи, нагелі, шурупи, скоби та ін. Забитий у деревину цвях ніби розсуває волокна, які, намагаючись випростатись, тиснуть на бічні поверхні цвяха і за рахунок тертя створюють зусилля, що не дають йому випасти.

Шурупи чинять опір витяганню значно сильніше, ніж цвяхи, бо доводиться долати не тільки сили тертя, а й опір зруйнуванню волокон, між якими проходить різьба.

Опір деревини забиванню і витяганню цвяхів залежить від щільності, вологості, особливостей будови і напряму забивання цвяха. Цвяхи, забиті в торець деревини, тримаються значно слабкіше, ніж забиті перпендикулярно до волокон у радіальному або тангентальному напрямах. Цвяхи квадратного або багатогранного перерізу тримаються в деревині краще, ніж круглі.

Механічні властивості враховуються при обробці матеріалів та їх практичному застосуванні.

Показники механічних властивостей - межа міцності при розтягуванні (тимчасовий опір), відносне видовження (або звуження) та ін.

3.3 Хімічні властивості деревини

4. Застосування деревини

Дерево- цінний матеріал, кожна частина якого має велику ціну і широке використання.

Крона деревних рослин має різноманітне промислове використання. Гілля крони йде на виготовлення технологічної тріски, на паливо і на технологічні дрова для хімічної промисловості; зелена хвоя і листя - на виготовлення лікарських препаратів, хвойно-вітамінного борошна різного призначення і сировини хімічної промисловості.

Коріння складається із дрібних кореневих волосків, що виконують функцію всмоктування мінеральних поживних речовин і води із грунту і грубих коренів, які утримують деревний стовбур. Коренева система має вирішальне значення при забезпеченні надземної частини рослини водою.

Використання коріння обмежене. Здебільшого деревина пнів і коріння не має практичного застосування. Це пояснюється тим що перегнивання залишених пнів на лісосіці збагачує грунт органічними сполуками. Пні і коріння деяких деревних порід використовувться в промисловості. Цінної сировиною є пні сосни, що простояли 3-5 років після рубки. Вони збагачуються смолистими продуктами і використовуються для добування каніфолі та скипидару.

Стовбур служить зв'язувчою артерією між кроною і кореневою системою. На ньому розміщена крона з органами розмноження. По деревині стовбура переміщується вода із кореневої системи вверх аж до крони. Стовбур являє собою основну частину дерева і займає 60%-90%. Його використання є найбільшим.

Матеріали і вироби з деревини дуже різноманітні. Після розпилювання на пилорамі колод одержують бруси, бруски, дошки, пластини, тощо. При будівництві та ремонту застосовують конструктивні вироби та матеріали з деревини:

1) плитоматеріали та заготовки

2) матеріали для підлоги (плінтуси, дошки шпунтовані)

3) плити столярні

4) фанеру

5) столярні вироби (віконні рами, дверні коробки)

6) клейні конструкції (балки, форми)

7) ДСП

8) Арболіт

9) Фіброліт

4.1 Виробництво панелей з МДФ

Визначення: Виробництво напівфабрикату з дерев'яних чіпів (маленьких кубиків неправильної форми), що забезпечують відмінне зчеплення волокон і компактність.

Переваги: Застосування цього матеріалу у виготовленні міжкімнатних дверей дозволяє останнім набувати властивостей відмінної планарності поверхонь полотна, поверхневій твердості і опірності ударам. Окрім цього, досягаються чудові естетичні результати з відмінними можливостями по фарбуванню. Даний матеріал щонайширшим чином застосовується для виготовлення шпонірованних і ламінованих наличників, доборів, стійок коробів, пантографованних полотен під фарбування і різних накладок для вхідних дверей.

4.2 Виробництво ламельної деревини

Визначення: Проводиться шляхом склеювання брусків з висушеної деревини хвойних порід.

Переваги: Використовується для виготовлення міжкімнатних дверей, які демонструють привабливість дверей з масиву дерева. Характеризується особливою стійкістю до деформацій, тріщин і висихання із зменшенням розмірів. Незамінна при виробництві шпонірованних стійок коробів і шпонірованних обв'язов стійок полотен. По своїх властивостях і престижності не поступається масивній деревині.

4.3 Виробництво ДСП (деревно-стружкової плити)

Визначення: Виробництво напівфабрикату, що складається із стружечних фрагментів деревини, замішаних на компоненті, який пов'язаний, з синтетичних смол і підданих пресуванню і спеканню.

Переваги: Застосування даного матеріалу у виробництві міжкімнатних дверей дозволяє досягти значних результатів по планарності і стабільності геометричних розмірів дверей. Носить також шумопоглинаючі функції.

4.4 Виробництво фанери

Визначення: складається з безлічі листів деревини різної товщини, склеєних між собою спеціальними клеями, найчастіше, на основі синтетичних смол. Для підвищення стабільності листи деревини склеюються з різноспрямованими волокнами.

Переваги: Застосування даного матеріалу при виробництві міжкімнатних дверей дозволяє досягти добрих результатів міцності і стабільності в часі. Найчастіше фанерні листи використовуються при виробництві шпонірованних цінними породами деревини наличників, коробів і їх розширювачів (доборів). Фанерні листи застосовуються також для виготовлення пантографованих полотен і декоративних накладок для вхідних дверей.

Види фанер :

Лицювальна фанера являє собою звичайну клеєну фанеру, що має одну або дві сорочки з деревини цінних порід, наприклад, дуба, горіха, груші. Лицювальну фанеру випускають двох марок: ФОБ і ФОС, з них перша виконана на білкових клеях, а друга -- на смоляних. За якістю деревини і виготовлення лицювальна фанера ділиться на три сорти -- 1, 2 і 3-й.

Лакована фанера -- березова, вкрита нітролаком за спеціальною технологією, що забезпечує створення гарної, водостійкої і значною мірою вогнестійкої плівки. Застосовується в електроприладах, радіоапаратурі, для внутрішнього оздоблення залізничних вагонів та пароплавних кают.

Бакелізована фанера -- листовий матеріал, утворений з кількох шарів березового шпона, вкритих тонким шаром термореактивної смоли і склеєних між собою. Така фанера дуже міцна, водо- і вогнестійка, має високі діелектричні властивості. Промисловість випускає бакелізовану фанеру трьох марок: ВФС, БФВ-1, і БФВ-2.

Размещено на Allbest.ru