Деревина з давніх часів використовується як конструкційний матеріал в різних галузях промисловості і застосовується як в натуральному вигляді, так і у вигляді різноманітних деревних матеріалів.
До переваг деревини як конструкційного матеріалу відносять-ся досить висока механічна міцність і невелика об'ємна маса і, отже, висока питома міцність, хороше опору-ня ударних і вібраційних навантажень. Теплофізичні властивості деревини характеризуються малою теплопровідністю і в 2 - 3 рази мен-шим, ніж у сталі, температурним коефіцієнтом лінійного розширення. Деревина має високу хімічну стійкість до ряду кислот, солей, масел, газів. Важливими властивостями деревини є її здатність до склеювання, можливість швидкого з'єднання цвяхами, шурупами, легкість механічної обробки і гнуття.
Поряд із зазначеними достоїнствами деревина має низку недо-статки, що обмежують її застосування як конструкційний матеріал. Можна відзначити наступні недоліки. гігроскопічність, яка є причиною відсутності у деталей з деревних матеріалів стабільності форми, розмірів і міцності властивостей, мінливих зі зміною вологості; схильність до ураження грибковими захворюваннями; відсутність вогнестійкості; низький модуль пружності; анізотропія механічних властивостей, які в силу волокнистої будови деревини різні в різних напрямках дії сил; неоднорідність будови, в результаті якої властивості матеріалу різні не тільки в межах однієї породи; але в межах одного стовбура.
Будова деревини. Деревина складається з органічних речовин: 43 - 45% целюлози, 19 - 29% лігніну, решта - низькомолекулярні вуглеводи та інші компоненти. Властивості деревини обумовлюються її будовою. Так як деревина є волокнистим матеріалом, її будова вивчають за трьома розрізами: торця (поперечному), перпендикулярному до волок-нам; радіальному, що проходить через вісь стовбура, тангентального, що йдуть-му уздовж стовбура на деякій відстані від нього.
Вадами деревини називаються відхилення від нормальної будови, а також пошкодження микологического і механічного характеру. Пороки знижують фізико-механічні властивості деревини. На меха-нічних властивості здорової дереві-Сіни впливають сучки, тріщини, нак-лон волокон (косослой).
До паразитних порокам відно-сятся грибкові (микологические) пошкодження деревини. Для розвитку грибів потрібні певні умови; найбільш сприятливі для них температура 2-40С, вологість 30 - 60% і наявність повітря, без якого розвиток гриба неможливо. У ре-док грибкового ураження деревина руйнується, перетворюючись на потерть, гниль. При неправильному зберіганні деревини часто виникає синява, яка швидко поширюється і проникає в глиб матеріалу. Синьова істотного впливу на фізико-механічні властивості деревини не робить, проте при сильному розвитку може викликати ураження більш небезпечними грибами.
Пошкодження комахами (червоточина) зустрічаються в деревині всіх порід. Наявність червоточини впливає на сортність деревини.
Фізичні властивості. Для деревини як конструкційного матеріалу ос-новное значення мають вологість, змінність розмірів, форми, обсяг-ва маса.
Вологістю деревини називається кількість води, що полягає в ній, виражене у відсотках. Вологість визначається за формулою
де m - маса вологого зразка при даній вологості в г; m0 - маса зразка в абсолютно сухому стані в г (за m0 приймається маса зразка, висушеного при 100 + 5 ° С).
Вода, що міститься в деревині, буває двох видів: вільна (капілярна) вода, що заповнює внутрішні порожнечі, і пов'язана (гигро-скопічну), що знаходиться в клітинних оболонках. Таким чином, вологість-ність деревини складається з вологи зв'язаною і вільною. При виси-Ханії дерево втрачає спочатку вільну воду, а потім починає втрачати зв'язану воду.
Стан деревини, при якому в ній є тільки зв'язана волога, називається точкою насичення волокон. Для різних деревних порід максимальну кількість зв'язаної вологи коливається від 23 до 30%. Свіжозрубаної деревині відповідає вологість 50 - 100%; в деревини визна-ні, пролежала довгий час на повітрі (повітряно-сухої), встановлюється-ється вологість 10 - 20%, в кімнатних умовах (кімнатний-суха деревина) - вологість 7 -10%, а для абсолютно сухої деревини вологість нульова. Вологість, що відповідає умовам виробничого приміщення, носить назву виробничої вологості. За стандартну вологість деревини прийнята вологість 15%, що дає середню вологість повітряно-сухої деревини. Всі властивості деревини для воз-можности порівняння встановлюються при стандартній вологості 15%. Виробнича, вологість повинна бути дорівнює експлуатаційної або на 2% нижче (інакше деревина буде всихати).
Зміна розмірів і форми деревини пов'язано зі зміною її вологості. Ці зміни виражаються в усушку, розбуханні і коробля-ванні. При висиханні деревини з неї спочатку віддаляється вільна волога, при цьому розміри клітин не змінюються (зменшується тільки маса); з моменту точки насичення волокна стінки волокон деревини втрачають пов'язану вологу і скорочуються в розмірах.
Усиханням деревини називається зменшення лінійних розмірів і обсягів по-ма деревини при висиханні (виражається у відсотках). Усушка залежить від напрямку: так, найбільша усушка відбувається в тангентальном напрямку, найменша - уздовж волокон.
Усушка є негативне явище, по-перше, тому, що її необхідно враховувати при виготовленні деталей, і, по-друге, вона служить причиною появи в деревині внутрішньої напруги, викли-вающих тріщини і викривлення.
Деревина різних порід має однаковий хімічний склад, поет-му щільність речовини, що утворює стінки клітин, приймається рівною 1,54 г / см 3. Для практичних цілей важливо знати об'ємну масу, кото-раю залежить від вологості матеріалу і коефіцієнта об'ємної усушки. Значення у деревини становить 0,34-0,98 г / см3. Більш легкими по-родами є сосна, ялина, ялиця, липа, осика, вільха; дуже важкими: граб, груша, самшит. Чим більше об'ємна маса, тим щільніше деревина і тим краще вона чинить опір навантажень.
Захист деревини від зволоження, загнивання і запалення. За умов-вах експлуатації або зберігання деревини на відкритому повітрі її вологість-ність може значно збільшуватися і викликати загнивання дере-вянних елементів. Для боротьби з цим недоліком застосовують гідро-коізоляційні прокладки, лакофарбові покриття і антисептування.
Антисептики є водні розчини мінеральних солей (фтористого натрію, хлористого цинку, мідного купоросу і ін.) І спір-товие розчини оксидифенил і ртутноорганических з'єднань. Антісеп-тирование виробляють шляхом промазки, обприскування, просочення під тиском.
Деревина легко запалюється від вогню (точка займання 330-470 ° С). Для підвищення її вогнестійкості (хоча зробити деревину з-всім, що не згорає не можна) застосовують ряд способів. Перший і найбільш ефективний спосіб захисту - просочення хімічними речовинами - антипіренами, другий - забарвлення вогнезахисними фарбами. Як антипиренов використовують амонієві солі і солі фосфорної кислоти або бор-ної кислоти. Вогнезахисні фарби повинні бути негорючими і нетеплопровідного. До них відносяться силікатні фарби на основі жид-кого скла і перхлорвінілові лакофарбові покриття.
Різновиди деревних матеріалів. Матеріали з натуральної деревини застосовують у вигляді пиломатеріалів і заготовок. Залежно від розмірів поперечного перерізу розрізняють бруси, ширина і товщина яких понад 100 мм; бруски шириною не більше подвійної товщини; дошки при ширині більше подвійної товщини (тонкі вузькі дошки називаються планками).
Пиломатеріали хвойних порід застосовують більш широко, оскільки вони мають високу міцність, менше схильні до загнивання, осо-бенно сосна; з листяних порід дуб та ясен добре піддаються гнуттю; бук і береза служать їх замінниками. Хвойні і тверді листяні по-пологи застосовують для силових навантажених деталей. М'які породи (липа) є несиловими матеріалами. Хвойні пиломатеріали використовують у суднобудуванні, в автотранспорті (деталі вантажних автомобілів), в конструкціях вантажних залізничних вагонів, сільськогосподарських машин і т. Д. Заготовки з деревини використовуються для тих же цілей і моделей.
Шпон - широка рівна стружка деревини, що отримується шляхом луще-ня або стругання. Товщина листів шпону від 0,55 до 1,5 мм. Шпон є напівфабрикатом для виготовлення фанери, деревних шаруватих пластиків і виклейкі гнутих деталей. Шпон з красивою текстурою (дуб, бук і ін.) Використовується в якості облицювального матеріалу для виробів з деревини.
Фанера - листовий матеріал, що отримується шляхом склеювання шарів шпону. Товщина фанери від 1 до 12 мм, більш товсті матеріали називають пли-тами. Залежно від склеює шпон клею і ступеня водостійкості фанера випускається наступних марок: ФСФ на фенолоформальдегідні клеї з підвищеною водостійкістю, ФК - на карбамідних і ФБА на альбуміноказеіновом клеях з середньою водостійкістю і ФБ на білкових клеях обмеженою водостійкості.
Пресована деревина виходить при гарячому пресуванні брусків, дощок, заготовок, при цьому вона піддається спеціальній термообробці в ущільненому стані.
Пресована деревина має такі властивості: об'ємну масу 1,1-1,42 г / см 3. межа міцності вздовж волокон при розтягуванні 14-23 кгс / мм 2. при стисненні 9-13 кгс / мм 2. при вигині 15-20 кгс / мм 2. ударну в'язкість 60-80 кгс-см / см 2.
Пресована деревина є замінником чорних і кольорових ме-Таллі і пластмас. Вона широко застосовується для виготовлення деталей машин, що працюють при ударних навантаженнях (кулачки, сегменти зубчастих передач, підшипники, втулки і т. Д.). Вкладиші з деревини по порівняй-нію з бронзовими мають удвічі менший знос, знижується витрата смазоч-ного масла.
Деревостружкові плити виготовляють гарячим пресуванням дере-навесні стружки зі сполучною. Плити випускають одношаровими (ПС-1, ПТ-1), тришаровими (ПС-3, ПТ-3) і облицьованими шпоною, фанерою, бу-магой (ЕС, ЕМ).
Деревостружкові плити застосовують для підлоги і бортів вантажних машин і причепів, в ваго-ностроеніі, в будівництві, для виробництва меблів і т. Д.
Деревоволокнисті плити виготовляють з деревних волокон (раз-мельченной деревини), іноді з добавками сполучних складів. Під дей-наслідком високої температури і великого тиску деревні волокна спресовуються в равнопрочний матеріал. Плити підрозділяють на м'я-кі пористі (М-4, М-12, М-20), напівтверді (ПТ-100), тверді (Т-350 Т-400) і надтверді (СТ-500). У промисловості випускають також акустичні плити, що мають коефіцієнт звукопоглинання 0,2-0,3 при частоті колі-баний 300 Гц і 0,4-0,5 при 1000 Гц. Деревоволокнисті плити примі-няют для облицювання пасажирських вагонів, внутрішнього оздоблення автобусів в радіотехнічної промисловості, в будівництві і т.д.
Глава 1 ЗАГАЛЬНЕ ПРЕДСТАВЛЕННЯ Про БУДОВУ МЕТАЛІВ
Кристалічні структури металів і сплавів
1.2. Дефекти будови реальних кристалів
1.3. кристалізація металів
1.4. поліморфізм металів
1.5. Основні відомості про металевих сплавах
1.6. Діаграми стану подвійних сплавів
1.6.2. Діаграма стану для сплавів, компоненти яких необмежено розчиняються в твердому стані (II роду)
1.6.1. Діаграма стану для сплавів, компоненти яких нерозчинні в твердому стані (I роду)
1.6.3. Діаграма стану для сплавів, компоненти яких обмежено розчинні у твердому стані (III роду)
1.6.4. Діаграма стану для сплавів, компоненти яких утворюють стійке хімічна сполука (IV роду)
1.6.5. Зв'язок між властивостями сплавів і типом діаграми стану
Глава 2 ДІАГРАМА СТАНУ залізовуглецевих сплавів
2.1. Структурні складові сплавів заліза з вуглецем
2.2. Ділянка діаграми стану Fe-Fe3C з концентрацією вуглецю 0. 2,14%
2.3. Ділянка діаграми стану Fe-Fe3C з концентрацією вуглецю 2,14. 6,67%
Глава 3 термічна обробка
3.1. Основи термічної обробки стали
3.1.2. Перетворення аустеніту при охолодженні
3.1.1. Перетворення перліту в аустеніт і зростання зерна аустеніту при нагріванні
3.2. Основні види термічної обробки сталі
3.2.1. відпал сталей
3.2.2. загартування сталей
3.2.3. Закаливаемость і прокаліваемость стали
3.2.4. поверхневе загартування
3.2.5. відпустка сталей
3.3. Термомеханічна обробка стали
3.4. Термічна обробка чавуну
3.5. Дефекти термічної обробки стали
4.1. Основи хіміко-термічної обробки сталей
4.5. дифузійна металізація
Вуглецевих та легованих сталей
5.1. Вплив домішок на властивості сталей
5.2. Класифікація сталей
5.3. вуглецеві сталі
5.4. леговані стали
5.4.1. конструкційні стали
5.4.2. інструментальні стали
5.4.3. Стали спеціального призначення
КОЛЬОРОВІ МЕТАЛИ І СПЛАВИ
6.1. Загальне поняття про кольорові метали
6.2. Алюміній і його сплави
6.3. Магній і його сплави
6.4. Мідь і її сплави
6.5. Титан і його сплави
7.1. Класифікація композиційних матеріалів
7.2. Особливості отримання КМ Рідкофазний методами
7.4. Методи і умови отримання евтектичних КМ
7.3. Особливості отримання КМ твердофазна методам »
7.5. Технологія виготовлення дисперсно-зміцнених КМ
7.6. Технологія виготовлення шаруватих КМ
8.1. Виробництво металевих порошків
8.2. формування порошків
8.3. Спікання порошкових матеріалів
8.4. Властивості і галузі застосування порошкових матеріалів
8.5. Технічна кераміка
8.6. Кераміці-полімерні матеріали
9.1. Загальне поняття про неметалічних матеріалах
9.2.1. Будова і класифікація полімерів
9.2.2. властивості полімерів
9.3. Пластмаси та полімерні композиційні матеріали
9.3.1. Склад і класифікація пластмас
9.3.2. Технологія отримання виробів з пластмас і полімерних композиційних матеріалів
9.4. гумові матеріали
9.5. Бездротових мереж, панельні конструкції
3. Кнорозов Б.В. Технологія металів і матеріалознавство / Б.В. Кнор-зов, Л.Ф. Усова та ін. М. Металургія, 1987. 800 с.
4. Кузьмін Б.А. Технологія металів і конструкційні матеріали / Б.А. Кузьмін. М. Машинобудування, 1989. 494 с.
6. Металознавство і технологія металів / під ред. В.П. Солнцева. М. Металургія, 1988. 512 с.