mechaniczne właściwości drewna

Mechaniczne właściwości drewna — zdolność przeciwstawiania się działaniu sił zewnętrznych (statycznych i dynamicznych).

Drewno jest surowcem uzyskiwanym ze ściętych drzew, który następnie w wyniku obróbki formowany jest w różne sortymenty (rodzaje drewna spełniającego odpowiednie normy jakościowe, o określonych wymiarach i przeznaczeniu).

Cechy drewna:

• jest materiałem niejednorodnym, o porowatej strukturze i systemie przestrzeni kapilarnych;
• składa się głównie z celulozy, hemicelulozy i ligniny oraz innych substancji, takich jak żywice, woski, tłuszcze, barwniki, garbniki, alkaloidy i substancje mineralne;
• charakteryzuje się dużą łatwością obróbki (drewno miękkie), małą przewodnością cieplną i elektryczną, jest odporne na działanie wielu związków chemicznych;
• do właściwości niepożądanych zalicza się m.in. dużą higroskopijność, małą trwałość, pęcznienie i kurczenie się drewna (przy sorpcji i resorpcji pary wodnej lub wody), pękanie (pęknięcia skurczowe podczas wysychania).

Właściwości mechaniczne drewna, czyli odporność na działanie czynników zewnętrznych, warunkowane są takimi czynnikami, jak:

• gęstość drewna – zależy od wilgotności i gatunku drzewa, z którego pochodzi drewno;
• wilgotność drewna – zależy od warunków, w jakich znajduje się drewno;
• udział drewna wczesnego (wiosennego) i późnego (letniego);
• wady drewna (np. sęki, pęknięcia).

Do podstawowych właściwości mechanicznych, decydujących o możliwości zastosowania drewna w budownictwie i przemyśle, zalicza się:

• wytrzymałość na ściskanie, rozciąganie i zginanie statyczne;
• wytrzymałość na zmęczenie;
• twardość;
• łupliwość;
• ścieralność.

Wytrzymałość drewna na ściskanie, rozciąganie i zginanie statyczne

Wytrzymałość drewna w głównej mierze zależy od kierunku działania sił (ściskających, rozciągających oraz od obciążenia statycznego) w stosunku do włókien. Drewno wykazuje największą wytrzymałość wzdłuż włókien; w przypadku sił działających prostopadle do włókien (kierunek styczny i promieniowy) wytrzymałość jest wielokrotnie niższa.

Wytrzymałość drewna na ściskanie w kierunku prostopadłym do przekroju promieniowego jest przeważnie większa od wytrzymałości w kierunku prostopadłym do przekroju stycznego (np. w drewnie dębów i drzew iglastych).Wytrzymałość drewna na rozciąganie w kierunku prostopadłym do przekroju stycznego jest większa od wytrzymałości w kierunku prostopadłym do przekroju promieniowego.Wytrzymałość drewna na zginanie statyczne rośnie wraz ze wzrostem gęstości drewna oraz równoległego układu włókien. Jest większa niż wytrzymałość na ściskanie i mniejsza niż wytrzymałość na rozciąganie. W drewnie drzew iglastych wytrzymałość na zginanie statyczne w kierunku prostopadłym do przekroju stycznego jest nieco wyższa niż w przypadku przekroju promieniowego.

Wytrzymałość drewna na zmęczenie

Wytrzymałość drewna na zmęczenie jest to odporność drewna na długotrwałe działanie zmiennych obciążeń – jednostronnych lub obustronnych (ściskających, rozciągających, zginających lub skręcających). Wytrzymałość na zmęczenie jest przeważnie większa w przypadku obciążeń jednostronnych i wzrasta w miarę wzrostu gęstości drewna.

Twardość drewna

Twardość drewna jest to opór stawiany przez drewno ciałom wciskanym w jego powierzchnię. Zależy w dużym stopniu od rodzaju przekroju, gęstości, a także od gatunku drzewa, z którego pochodzi drewno. Największą twardość drewno wykazuje na przekroju poprzecznym (równolegle do przebiegu włókien); właściwość ta wzrasta wraz ze wzrostem gęstości drewna. Drewno późne (letnie) ma większą twardość i większą wytrzymałość niż drewno wczesne (wiosenne)

Drewno, w zależności od stopnia twardości, dzieli się na:

• drewno bardzo miękkie, np. osika, topola, wierzba, świerk, jodła;
• drewno miękkie, np. brzoza, olcha, jawor, lipa, sosna, modrzew, daglezja;
• drewno średnio twarde, np. wiąz, orzech;
• drewno twarde, np. dąb szypułkowy, jesion, grusza, jabłoń;
• drewno bardzo twarde, np. buk, grab, dąb bezszypułkowy.

Łupliwość

Łupliwość drewna jest właściwością polegającą na rozłupaniu drewna z użyciem narzędzi o kształcie zbliżonym do klina. Łupliwość drewna zależy od rodzaju i budowy drewna, a także od kierunku działania sił łupiących. Drewno z wadami, takimi jak skręt i falisty przebieg włókien, posiadające liczne sęki i skupienia żywiczne, wykazuje mniejszą łupliwość niż drewno o budowie równomiernej.

Łupliwość drewna maleje w miarę wzrostu jego gęstości.

Ścieralność drewna

Ścieralność drewna to zmiany zachodzące na powierzchni drewna polegające na ubytku drewna i jego masy na skutek tarcia. Ścieralność zależy od rodzaju, twardości, gęstości właściwej, a także od budowy anatomicznej i rodzaju przekroju drewna.

Drewno późne (letnie) ze względu na większą twardość i wytrzymałość charakteryzuje się większą odpornością na ścieranie niż drewno wczesne (wiosenne). Styczny przekrój drewna wykazuje najmniejszą odporność na ścieranie, łatwo rozwłóknia się i łuszczy; przekrój promieniowy wykazuje ok. dwukrotnie większą odporność na ścieranie.