CC BY
43
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОБОБЩЕННОГО ПОКАЗАТЕЛЯ СТАТИЧЕСКОЙ ТВЕРДОСТИ НАТУРАЛЬНОЙ И МОДИФИЦИРОВАННОЙ ДРЕВЕСИНЫ
Шевелева Е.В. (БГИТА, г.Брянск, РФ)
Way of definition of the generalised indicator of static hardness of the natural and modified wood.
Одним из важных механических свойств натуральной и модифицированной древесины является твердость.
Для оценки статической твердости древесины используется способ, сущность которого состоит в определении величины нагрузки при внедрении пуансона в древесину на заданную глубину. Твердость древесины определяют раздельно на поверхностях тангенциального, радиального и поперечного разрезов образца древесины, имеющего форму прямоугольной призмы. Вычисляется статическая твердость как отношение величины нагрузки к площади проекции отпечатка.
Статическую твердость модифицированной древесины определяют тоже раздельно на поверхностях тангенциального, радиального и торцового разрезов образца древесины, для чего после плавного приложения нагрузки до 250 Н измеряют глубину отпечатка и по ее величине определяют статическую твердость.
Используя эти способы, можно получить порознь набор из трех значений твердости (радиальной, тангенциальной, торцовой поверхностей), по которым осуществляется сравнение показателей твердости различных пород древесины или оценки влияния на твердость способа модификации древесины. При этом сложно получить сопоставимые данные, поскольку сравнение показателей твердости приходится осуществлять по трем показателям, объединение которых представляет определенную сложность. Это приводит к снижению точности оценки свойств натуральной и модифицированной древесины.
Кроме того, при использовании в качестве образцов прямоугольной призмы вносится погрешность оценки показателей твердости на тангенциальной поверхности, а также для интегрированной оценки твердости необходимо проведение не менее 12 измерений в каждом направлении, что является достаточно трудоемким процессом.
В настоящее время отсутствует методология получения обобщенного интегрированного показателя твердости, который мог бы характеризовать эффективность способов и режимов модификации древесины в части получения показателей твердости в различных направлениях внедрения индентора по отношению к годичным слоям.
Для обеспечения возможности получения обобщенного показателя твердости, представляющего собой интегрированное значение твердости с учетом анизотропии древесины, способов и режимов ее модификации, а также снижения трудоемкости и повышения точности определения статической твердости
натуральной и модифицированной древесины предлагается изготавливать образцы в форме тетраэдра.
Испытуемый образец для замера твердости (тетраэдр) вырезается из исходного образца (рисунок 1). Исходный образец вырезается из древесины и представляет собой четырехгранную призму трапецеидального сечения. Боковые грани такой призмы должны четко соответствовать торцовому 1, тангенциальному 2 и радиальному 4 срезам древесины.
1
Рисунок 1 - Исходный образец для изготовления испытуемого образца для замера твердости
Диагонали трех смежных граней призмы образуют основание испытуемого образца 3, а вершина тетраэдра находится в точке пересечения этих граней.
В качестве плоскости измерения глубины отпечатка используется основание полученного тетраэдра, при этом зона измерения ограничивается окружностью 5, центр которой находится в точке пересечения биссектрис основания тетраэдра. Обобщенный показатель твердости вычисляется по глубине отпечатка только в плоскости замера, при этом выполняется только один замер.
В результате использования таких образцов для испытаний снижается трудоемкость. Это достигается тем, что сокращается количество замеров и упрощается определение обобщенного показателя статической твердости древесины.
Кроме этого повышается точность исследований. Это достигается тем, что в качестве плоскости измерения глубины отпечатка используется основание образца, имеющего форму тетраэдра, в пределах окружности диаметром, например, 12-15 мм, центром которой является геометрический центр основания тетраэдра. При таком диаметре окружности, ограничивающей зону замера, обеспечивается устойчивость образцов в процессе измерений и наличие достаточного для обеспечения точности слоя древесного материала под получаемым отпечатком.
Полученные таким образом образцы для обеспечения устойчивости в процессе внедрения индентора закрепляются в оправке. После этого проводится измерение твердости образца в зоне замера 5.
Сравнительный анализ условий реализации предлагаемого и известного способов показывает, что трудоемкость (время) определения твердости по
предлагаемому способу ниже, чем по известному на 70-80 %, а точность выше на 10-20 %.
Литература
1 Способ определения статической твердости древесины: Пат. 2323428 МПК 00Ш 3/42 / Памфилов Е.А., Шевелева Е.В., Комиссаров А.П.. БГИТА.- Заяв. 09.08.2006. Опубл. 27.04.2008.- Бюл. № 12.
