SPRAWOZDANIE Z NAUKI O SUROWCU DRZEWNYM
Wykonali:
Damian Korzybski
Tomasz Haładaj
Gr. IV
Drewno ma duże znaczenie w życiu ludzkim. Różne gatunki drewna wykazują odmienne właściwości. Produkuje się z niego wiele przedmiotów, począwszy od zabawek poprzez beczki do warzenia piwa kończąc na meblach i samolotach. Pomijając takie cechy jak estetyka i piękno narzędzi czy mebli, drewno jest najbardziej zdrowym i ekologicznym materiałem w którym może przebywać człowiek. Warto wiec jest poznać właściwości tak cennego materiału. Dzięki wykonywanym na ćwiczeniach badaniom próbek drewna różnych gatunków poznaliśmy wiele cech fizycznych drewna.
Cel
Celem naszych badań jest poznanie właściwości mechaniczno fizycznych takich jak : wytrzymałość statyczną i dynamiczną drewna, wytrzymałość na ściskanie wzdłuż włókien, wilgotności maksymalnej drewna, pęcznienia liniowego i objętościowego, skurczu liniowego i objętościowego gatunków sosny pospolitej z normalnym przebiegiem słojów rocznych, sosny pospolitej wąskosłoistej, buka, brzozy, topoli, oraz jodły.
Badaliśmy sześć gatunków drewna: So; Jd; Bk; Db; Brz; Tp oraz dodatkowo badaliśmy sosnę o wąskim przebiegu słojów rocznych. Próbki na których prowadziliśmy badania mają wymiary zgodne z polską normą i wynoszą : 20 x 20 x 30mm.
Na drewnie powietrznie suchym wykonaliśmy pomiary w kierunkach : promieniowym, stycznym oraz podłużnym. Pomiary dokonaliśmy suwmiarką z dokładnością do 0,1mm. Następnie próbki zostały zważone na wadze laboratoryjnej z dokładnością do 0,001g. W wyniku tych obliczeń uzyskaliśmy wartości które pozwoliły nam obliczyć objętość i gęstość. Objętość obliczyliśmy z iloczynu wymiarów stycznego, promieniowego i podłużnego, gęstość z ilorazu wagi do objętości. W czterech próbkach ( So, So wąskosłoista, Jd, Db) za pomocą średnicomierza pomierzyliśmy szerokość słoji przyrostu rocznego, w przypadku próbek Tp, Bk, Brz szerokość słoja obliczyliśmy z ilorazu wymiary promieniowego i liczby słoji.
Następnie próbki drewna zostały poddane suszeniu w wysokiej temperaturze przez sześć dni Na drewnie absolutnie suchym wykonaliśmy następujące pomiary : promieniowy, styczny, oraz podłużny. Pomiary zostały wykonane suwmiarką z dokładnością do 0,1mm.oraz zostały zważone z dokładnością 0,001g. W wyniku tych badań i poprzednich obliczyliśmy: skurcz jednostkowy na poszczególnych wymiarach próbki, skurcz całkowity, objętość, skurcz objętościowy, gęstość, porowatość, udział substancji drzewnej, wilgotność bezwzględną drewna powietrznie suchego, wilgotność względną drewna powietrznie suchego.
Następnie próbki zostały namoczone w wodzie. W stanie maksymalnego uwilgotnienia analogicznie wykonaliśmy pomiary. Obliczyliśmy liniowe pęcznienie jednostkowe i całkowite, objętość, pęcznienie objętościowe, wilgotność bezwzględną drewna maksymalnie uwilgotnionego, wilgotność względną drewna maksymalnie uwilgotnionego.
Przy badaniu właściwości mechanicznych zajęliśmy się określaniem : wytrzymałości na ściskanie wzdłuż włókien, wytrzymałość na ściskanie wzdłuż włókien oraz na zginanie statyczne i udarność.
Podczas badania wytrzymałości na ściskanie wzdłuż włókien umieszczamy próbki pomiędzy przegubami ułożyskowanej prasy w taki sposób aby siła ściskania była równoległa do podłużnej osi próbki. Próbkę ściskamy do momentu jej zniszczenia, siłę potrzebną na zniszczenie próbki odczytujemy ze wskaźnika.
W celu zbadania wytrzymałości drewna na zgniatanie umieszczamy próbki (20mm.x20mmx300mm.) pozbawione wad w czterotonowej uniwersalnej maszynie do badania drewna przy rozstawie podpór 24 cm.. Przy badaniu ustawiamy siłomierz na 400 KG, lub zbliżonym do tej wartości. Przyrost siły zgniatającej powinien wynosić od 400 do 600 KG/min. Nacisk zwiększamy aż do chwili złamania próbki. Następnie uzyskany wynik odczytujemy ze skali.
Przy badaniu udarności wykorzystujemy również próbki o wymiarach 20x20x300mm. Do badania wykorzystujemy młot udarowy. Próbkę układamy na podporach o rozstawie 24 cm. Młot uderza próbkę w połowie długości pomiarowej w kierunku stycznym i łamie ją, następnie nadmiar energii kinetycznej zużywa na wychylenie się w przeciwną stronę; powrót do poziomu równowagi powoduje przesunięcie wskaźnika, odczytujemy to z dokładnością do 0,1 kGM. Przy badaniu tym założyliśmy, że wilgotność próbek jest taka sama.
Badanie gęstości wykazało, że największą gęstość spośród powietrznie suchych próbek mają Db i Brz. Gęstość dla dębu obliczona przez nas na ćwiczeniach jest wyższa niż podaje Krzysik (różnica ok. 0.052g/cm3). Gęstość buka (0,670 g/cm3) jest porównywalna z wynikami Krzysika (0,690g/cm3). Najmniejszą gęstość ma drewno topoli 0,414g/cm3 (u Krzysika 0,400g/cm3)
Według Krzysika „w drewnie iglastym w miarę zmniejszania się szerokości słojów gęstość drewna rośnie do pewnej granicy. Dalsze zmniejszanie się szerokości słoju powoduje spadek gęstości drewna”. Próba sosny wąskosłoistej, którą otrzymaliśmy nie przekroczyła wyżej wymienionej granicy, gdyż jej gęstość jest o 0,06g/cm3wiksza od sosny zwyczajnej.
O gęstości drewna decyduje między innymi udział substancji drzewnej. Nasze badania potwierdziły tą tezę, i tak największym udziałem substancji drzewnej charakteryzuje się Db (46,7%) i Brz (46,7%), natomiast najmniejszym topola (26,7%).
Porowatość drewna również ma wpływ na gęstość, im większa porowatość tym mniejsza gęstość, i zgodnie z tym twierdzeniem największą porowatość ma Tp(73,3%), a najmniejszą Db (53,3%), oraz Brz (53,3%).
Drewno absolutnie suche uległo skurczowi względem drewna powietrznie suchego. Rozróżniamy dwa typy skurczów : całkowity i jednostkowy. Skurcz całkowity jest wyrażany w milimetrach, natomiast jednostkowy w procentach zmiany wymiaru, dlatego też lepszy do porównywania jest skurcz jednostkowy. Na przekroju stycznym występują największe skurcze. Na przekroju promieniowym skurcze są znacznie (nawet dwukrotnie) mniejsze niż na przekroju stycznym, natomiast na przekroju podłużnym skurcze są minimalne.
W stanie absolutnie suchym wilgotność bezwzględna drewna waha się w granicach 8-10%, wilgotność względna 7-9%, natomiast w stanie maksymalnego uwilgotnienia wilgotności wynoszą odpowiednio 88-211% i 50-70%. Największą wilgotność zarówno bezwzględną jak i względną ma Tp (183,43% ; 64,72%). Dość dużą wilgotnością charakteryzuje się również So (zarówno szerokosłoista (159,10% ; 61.41%) jak i wąskosłoista (142,32% ; 58,75%)), Jd (163,98% ; 62,12%). Najmniejszą wilgotność ma Db (103,39% ; 50,83%).
Następnym określanym elementem jest współczynnik pęcznienia jednostkowego. Największe wartości przyjmuje on na przekroju stycznym i podobnie jak w przypadku kurczenia na przekroju promieniowym άLo jest znacznie mniejszy, natomiast na przekroju podłużnym jest minimalny. Największą wartość w kierunku stycznym άLo ma w przypadku Db, natomiast w kierunku promieniowym Bk.
Badając wytrzymałość drewna na ściskanie wzdłuż włókien okazało się, że najbardziej wytrzymałym gatunkiem jest Brz, nieco gorsze parametry ma So oraz Bk, a najgorsze So i Tp. Według Wanina najbardziej wytrzymałym gatunkiem jest Db a zaraz po nim So. Różnice te mogą wynikać z różnej jakości próbek, drewno wolne od wad ma większą wytrzymałość od drewna wadliwego, próbki które otrzymaliśmy nie były „jednowiekowe”, co również miało wpływ na ich wytrzymałość.
Podczas badania udarności wykazaliśmy, że najbardziej odpornym na łamanie gatunkiem jest Brz, dużą wytrzymałością podczas tego badania wykazały się również Sow oraz Tp, która wbrew ogólnemu przekonaniu o jej „słabości” okazała się o wiele mocniejsza od „silnego” dęba.
Powyższe badania dały nam ogólny pogląd na właściwości fizyczno-mechaniczne podstawowych gatunków drewna dostępnych na polskim rynku. Wyniki badań przeprowadzonych na ćwiczeniach powinniśmy wziąć pod uwagę przy projektowaniu wszelkich rzeczy wykonywanych z drewna.
Ze względu na różnorodne właściwości poszczególnych gatunków drewna stosujemy je w różnych dziedzinach życia.
Drewno sosnowe – najczęściej występującego gatunku w Polsce– może być stosowane w przemyśle papierniczym i meblarskim. Jest również najczęściej używanym drewnem opałowym.
Drewno dębowe jest cenione za swój wygląd i dlatego często stosowane jest do produkcji mebli, ze względu na dużą zawartość garbników używa się go również do wytwarzania beczek, w których warzone jest wyśmienite piwo, o wiele lepsze niż warzone w nowoczesnych miedzianych kadziach.( prof. Paschalis ) Nie powinno się z drewna dębowego poszycia dachowego, innych konstrukcji wiszących oraz konstrukcji podporowych zważając na dość dużą masę drewna tego gatunku oraz wyniki badania udarności – okazało się, iż jest to najbardziej łamliwe drewno spośród badanych.
Ze względu na dużą odporność drewna bukowego na zginanie statyczne można z niego wytwarzać meble gięte oraz wyroby frezowane i toczone.
Drewno brzozowe jest drewnem najbardziej odpornym na działania mechaniczne, dlatego też można wyrabiać z niej okleiny i panele podłogowe, drewno brzozowe jest tzw. drewnem lotniczym z którego produkuje się szybowce. Można też z niej robić ślizgi, oraz łożyska drewniane ( w przypadku niemożności zastąpienia ich metalowymi.)
Drewno topolowe jest bardzo miękkie nie nadaje się do wytwarzania przedmiotów, które będą narażone na ciągłe ścieranie, najczęściej drewno topolowe jest przetwarzane na zapałki, oraz używane do budowy szalunków.
UWAGI DOTYCZĄCE PRZEDMIOTU
Według nas na przedmiocie za mało uwagi poświęcono zagadnieniu związanemu z wadami drewna, nieodzowną pomocą z tego zakresu materiału byłyby slajdy obrazujące poszczególne wady.
6
rotheden