Своеобразное и практически очень ценное свойство древесины — способность удерживать металлические крепления: гвозди, шурупы, костыли, скобы и т. д. Волокна отчасти перерезаются, отчасти изгибаются, когда гвоздь входит в древесину перпендикулярно им. Разделенные части древесины оказывают при этом на боковую поверхность гвоздя давление, которое вызывает трение, удерживающее гвоздь. Сопротивление, которое древесина оказывает выдергиванию гвоздя или шурупа, определяют следующим образом.
В образец древесины, имеющей форму короткого бруска с прямоугольным сечением (размеры образца определяются величиной гвоздя или шурупа), вбивают гвоздь или ввертывают шуруп. Образец закладывают в хомут с отверстием наверху, в которое должен проходить гвоздь. Хомут с образцом зажимают в нижней головке разрывной машины. В верхней головке зажимают захват, имеющий форму клещей; в щель этого захвата вводят головку гвоздя или шурупа.
Мера сопротивления — усилие в килограммах (кг), потребное для выдергивания гвоздя или шурупа данных размеров, или усилие, приходящееся на 1 см2 площади соприкосновения гвоздя с древесиной (удельное усилие в кг/см2). Это усилие прежде всего зависит от направления: для гвоздя, забитого в торец для древесины дуба, сосны, осины, ольхи и ели оно на 10—50% меньше усилия, прилагаемого к гвоздю, забитому поперек волокон. Сопротивление выдергиванию гвоздей, забитых в радиальном и тангенциальном направлении, практически одинаково.
Сопротивление сухой древесины вдавливанию гвоздя больше, чем выдергиванию; для влажной же древесины заметного различия не наблюдается. В табл. 48 приведены полученные величины удельных усилий (кг/см2) при вдавливании и выдергивании гвоздей диаметром 3,5; 3; 2,5 мм из комнатно-сухой и влажной древесины сосны и граба; все гвозди вдавливались на глубину 40 мм в радиальном и тангенциальном направлении. Как видно, удельное усилие для сухой древесины убывает с уменьшением диаметра гвоздя.
Способность удерживать гвозди и шурупы зависит от породы, плотности и влажности древесины. С повышением плотности сопротивления древесины выдергиванию гвоздя или шурупа увеличивается; так, по данным табл. 48, вдавливание и выдергивание гвоздей из древесины граба (плотность 0,73 г/см3) требует примерно в 4 раза больших усилий, чем для древесины сосны (плотность 0,44 г/см3). Во влажную древесину гвоздь входит легче; при высыхании способность удерживать гвоздь снижается. Во влажной древесине железные гвозди ржавеют и по мере их коррозии сила, удерживающая гвоздь, также ослабевает. Сопротивление древесины выдергиванию шурупов, естественно, при прочих равных условиях больше, чем для гвоздей, так как в этом случае к трению присоединяется еще сопротивление волокон разрыву и перерезанию. В табл. 49 приведены данные, подтверждающие сказанное.
Таблица 48. Удельные усилия при вдавливании или выдергивании гвоздей
Порода | Диаметр гвоздя, мм | Вдавливание | Выдергивание | ||
радиальное | тангенциальное | радиальное | тангенциальное | ||
Сосна | 3,5 | 25,2 | 24,7 | 20,2 | 19,7 |
15,5 | 15,0 | 16,9 | 16,0 | ||
3,0 | 24,8 | 23,6 | 22,6 | 21,4 | |
16,7 | 15,6 | 18,6 | 17,2 | ||
2,5 | 20,0 | 19.5 | 14.8 | 14,3 | |
14,3 | 13,5 | 16,2 | 14,8 | ||
Граб | 3,5 | 88,7 | 99,0 | 59,3 | 69.1 |
63,0 | 71,7 | 60,0 | 67,7 | ||
2,5 | 77,1 | 78,6 | 55,4 | 54,1 | |
56,1 | 67,2 | 54,8 | 56,9 |
Примечание. В числителе данные для комнатно-сухой, в знаменателе — для влажной древесины.
Таблица, 49. Сопротивление древесины выдергиванию шурупов и гвоздей.
Размеры гвоздя или шурупа, мм | Порода и направление | |||||
сосна | дуб | липа | ||||
радиальное | тангенциальное | радиальное | тангенциальное. | радиальное | тангенциальное | |
2,6X40 | 32 | 29 | 67 | 68 | 29 | 23 |
2,6X22 | 74 | 75 | 121 | 108 | 51 | 47 |
Примечание. Верхняя строчка—сопротивление выдергиванию (кг) для гвоздей (неоцинкованных), нижняя — для шурупов. Как видно, усилие для выдергивания шурупа в среднем в 2 раза больше, чем для выдергивания гвоздя того же диаметра, введенного в древесину на глубину вдвое большую.