Твердость древесины имеет значение при обработке режущими инструментами (пилении, строгании, лущении), а также в тех случаях, когда древесина с поверхности подвергается истиранию (полы, деревянные мостовые) или толчкам и ударам. Для древесины различают твердость торцовую, радиальную и тангенциальную в зависимости от поверхности, на которой она определяется. Испытания проводятся на образцах в виде куба со стороной 50 мм. Торцовая твердость определяется путем вдавливания в древесину стального пуансона с полусферическим концом, диаметр которого равен 11,28 мм.
Пуансон вдавливается на глубину радиуса (5,64 мм) с равномерной скоростью в течение 2 мин (площадь проекции отпечатка 1 см2); по шкале машины отсчитывается с точностью до 5 кГ нагрузка в конце погружения пуансона; эта нагрузка является характеристикой твердости. Торцовая твердость, определенная по этому методу, превышает боковую у хвойных пород в среднем на 40%, а у лиственных в среднем на 30% (для твердых на 33%, для мягких на 26%). Из двух видов боковой твердости тантенциальная твердость древесины пород с хорошо развитыми сердцевинными лучами (дуба, бука, ильма) несколько выше, чем радиальная, однако различие это невелико (5 — 10%); у большинства пород оба вида боковой твердости практически надо считать одинаковым.
В табл. 40 приведены показатели твердости для главных лесных пород. На основании имеющихся данных наши породы по торцовой твердости древесины можно разделить на следующие три группы: I — породы мягкие (твердость 350 кГ/см2 и менее); II — породы твердые (твердость от 351 до 750 кГ/см2); III— породы очень твердые (твердость более 750 кГ/см2). Описанный выше метод определения твердости дает характеристику статической твердости. Наряду с этим может быть определена твердость и при ударном взаимодействии тел.Соответствующий метод заключается в следующем: на испытуемую поверхность древесины с высоты 0,5 м падает стальной шарик диаметром 25 мм; ударяясь о древесину, шарик оставляет на поверхности отпечаток, величина которого будет тем больше, чем меньше твердость древесины. Разделив работу, затраченную на удар (произведение из веса шарика на высоту его падения), на площадь отпечатка в квадратных миллиметрах, получим характеристику ударной твердости (Г мм/мм2). Благодаря простоте определения ударная твердость могла бы быть использована для предварительной оценки качества древесины в полевых условиях. Ударную твердость рекомендуется определять на поверхности радиального разреза древесины, так как в этом случае получаются лучшие результаты.
Таблица 40. Твердость древесины.
Порода | Твердость, кГ/см2 | |||||
торцовая при влажности | радиальная при влажности | тангенциальная при влажности | ||||
15 % | 30% и выше | 15 % | 30% и выше | 15% | 30% и выше | |
Лиственница | 395 | 205 | 265 | 135 | 265 | 140 |
Сосна | 260 | 135 | 215 | 110 | 225 | 115 |
Пихта сибирская | 255 | 130 | 155 | 80 | — | — |
Ель | 235 | 120 | 165 | 85 | 165 | 85 |
Кедр | 200 | 105 | — | — | — | — |
Акация белая | 880 | 515 | 020 | 405 | 710 | 465 |
Граб | 825 | 540 | 700 | 455 | 715 | 470 |
Ясень | 730 | 480 | 535 | 350 | 610 | 395 |
Груша | 720 | 470 | 540 | 350 | 550 | 360 |
Клен | 690 | 450 | 505 | 330 | 535 | 350 |
Дуб | 615 | 400 | 510 | 335 | 445 | 290 |
Бук | 555 | 365 | 395 | 255 | 405 | 205 |
Вяз | 510 | 335 | 385 | 250 | 385 | 250 |
Береза | 425 | 275 | 335 | 220 | 300 | 195 |
Ольха | 365 | 240 | 250 | 160 | 265 | 170 |
Осина | 240 | 155 | 175 | 115 | 185 | 120 |
Тополь | 240 | 155 | 170 | 115 | — | — |
Липа | 235 | 155 | 155 | 100 | 105 | 105 |