г. Санкт-Петербург
Интернет-магазин:
8 (800) 555 80 12
Вход | Регистрация
0 В корзине пусто

Твердость древесины

Что такое твёрдость мы все интуитивно понимаем. Но, чтобы сравнивать между собой различные материалы по их твёрдости, необходимо определить твёрдость как понятие, как физическую величину, ввести единицы и разработать методы измерения твёрдости.

Твёрдость как понятие формулируется достаточно просто: это способность материала оказывать сопротивление внедрению в него более твёрдого тела.

А вот с единицами измерения твёрдости всё гораздо сложнее. Дело в том, что материалы настолько сильно различаются по своей твёрдости, что оказалось невозможным использовать единый метод и, соответственно, ввести единую единицу твёрдости для всех материалов.

В настоящее время применяются несколько различных методов измерения, и в каждом из них используется своя единица твёрдости. Поэтому, когда приводят численное значение твёрдости какого-либо материала, всегда указывают, каким методом оно определено.

Все существующие методы определения твёрдости основываются на внедрении в исследуемый образец какого-либо стандартного тела – индентора и на изучении отпечатка, остающегося после внедрения. Статические методы используют внедрение индентора под действием постоянной силы в течение определённого промежутка времени. Динамические методы используют либо выстреливание индентора в образец, либо падение индентора на образец с определённой высоты.

Среди статических методов наиболее распространёнными являются методы Бринелля, Виккерса и Роквелла, среди динамических – метод Шора.

По Бринеллю твёрдость определяется как отношение нагрузки к площади сферического сегмента – отпечатка в образце от действия шарика-индентора. Числа твёрдости HB по Бринеллю (ГОСТ 9012-59) соответствуют величине этого отношения, когда нагрузка выражена в килограммах силы (кгс), а площадь в квадратных миллиметрах. Иногда твёрдость по Бринеллю выражают в мегапаскалях (1 Мпа = 9,81 кгс/мм2).

Метод Виккерса (ГОСТ 2999-75) отличается использованием алмазного индентора в виде правильной четырехгранной пирамиды и тем, что при испытаниях определяется среднее арифметическое диагоналей оставляемого индентором следа. Числа твёрдости HV по Виккерсу имеют ту же размерность, что и числа твёрдости HB по Бринеллю. Более того, для материалов малой и средней твёрдости оба метода дают близкие результаты. И только у очень твёрдых материалов числа твёрдости HV по Виккерсу значительно превышают значения HB, полученные по методу Бринелля.

В методе Роквелла в качестве индентора используют алмазный конус или стальной шарик и измеряют глубину проникновения индентора в образец. Для оценки твёрдости по Роквеллу используют условную единицу HR, которая соответствует глубине проникновения 0,002 мм. Кроме того, в методе Роквелла используют различные шкалы, обозначаемые буквами латинского алфавита. Соответственно, числа твёрдости по Роквеллу имеют обозначения: HRA, HRB, HRC...

Для определения статической твёрдости древесины согласно ГОСТ-16483.17-81 используется методика, основанная на методе Бринелля. Однако, в ней имеются отличия от классического метода Бринелля. В качестве индентора используется пуансон с полусферическим наконечником радиуса r = 5,64 мм. Пуансон медленно нагружают до тех пор, пока полусферический наконечник не погрузится полностью в образец, и измеряют величину F нагрузки, которая для этого потребовалась. Твёрдость определяют как отношение величины F к площади основания полусферического наконечника, которая равна 100 квадратным миллиметрам. Согласно ГОСТ-16483.17-81 твёрдость древесины измеряют в ньютонах на квадратный миллиметр.

Т.к. древесина – не изотропный материал, твёрдость определяют на поверхностях тангентального, радиального и поперечного разрезов древесины.

ГОСТ-16483.17-81 предусматривает и такие случаи, когда образцы раскалываются при внедрении индентора. В случае раскалывания образцов наконечник пуансона погружают на половинную глубину (2,82 мм), а полученный результат умножают на 4/3.

Древесина – гигроскопичный материал, и её твердость существенно зависит от влажности. Поэтому согласно ГОСТ-16483.17-81 испытания на твёрдость обязательно сопровождаются определением влажности образцов. Твёрдость, определённую при влажности в момент испытаний, затем приводят к твёрдости при стандартной влажности 12% с помощью формулы приведения (ГОСТ-16483.17-81).

Пользование справочными данными о твёрдости различных пород древесины затруднено тем, что многие авторы используют разные единицы силы и площади. Несмотря на то, что ГОСТ-16483.17-81 однозначно устанавливает в качестве единицы твёрдости древесины Н/мм2, часто встречаются данные, где твёрдость измеряется в кгс/мм2 и даже в кгс/см2. Поэтому при пользовании справочными данными нужно внимательно относиться к тому, какие единицы использует автор, и не забывать об известных соотношениях: 1 кгс/мм2 = 9,81 Н/мм2 = 100 кгс/см2.