Голоднова Ю. В., Иванова Е. П., к. т. н. Майдан Д. А.

ГОУВПО «Самарский государственный технический университет», Самара

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЧНОСТИ ДРЕВЕСИНЫ,
ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА МЕБЕЛИ

Цель работы — выявление древесины с наилучшими механическими свойствами для производства мебели.

Объект исследования — образцы древесины, получаемой одной из мебельных фабрик города Самары от различных поставщиков из различных регионов Российской Федерации.

При использовании древесины в качестве конструкционного материала и разработке режимов технологических процессов переработки необходимо учитывать ее механические свойства. К ним относят прочность, деформативность, а также некоторые технологические свойства. Прочность древесины характеризует ее способность сопротивляться разрушениям под действием внешних нагрузок. Показателем этого механического свойства является предел прочности, т. е. максимальная величина напряжения, которое древесина выдерживает без разрушения. Предел прочности устанавливают в результате испытаний образцов на сжатие, растяжение, изгиб и сдвиг. Испытания проводят на малых образцах, в которых не допускаются пороки.

Различают сжатие вдоль, поперек волокон и местное смятие. При первых двух видах испытаний нагрузку прикладывают равномерно по всей поверхности образца, а при третьем — по всей ширине образца, но лишь на части его длин. Схемы испытаний и размеры образцов представлены в источнике [1]. Предел прочности определяют в МПа по формуле

,

где P_max — максимальная разрушающая нагрузка, Н; a и b — ширина и толщина образца, м.

Предел прочности древесины при сжатии вдоль волокон в значительной мере зависит от влажности. Прочность комнатно-сухой древесины 2—2,5 раза выше, чем свежесрубленной. В целом древесина имеет высокую прочность при сжатии вдоль волокон, поэтому элементы многих конструкций и изделий из древесины работают на сжатие именно в этом направлении. У хвойных пород предел прочности при сжатии вдоль волокон в 10—12 раз больше, чем поперек, а у лиственных — в 5—8 раз. При местном смятии прочность выше на 20—25 %, так как в данном случае необходимо дополнительно изгибать те волокна древесины, к которым внешняя нагрузка не прикладывается (у ребер прессующего штампа).

В настоящей работе исследовались механические свойства (предел прочности при сжатии) заготовок из сосны и березы. Сосна используется для изготовления каркасов мягкой мебели, которые подвергаются интенсивным нагрузкам, береза — подлокотников, ножек и других внешних элементов мягкой мебели. Образцы сосны были подготовлены из древесины, произрастающей в разных регионах Российской Федерации (Ульяновская и Челябинская области), и, соответственно, в различных климатических условиях. Все образцы были подвержены сушке. Сосна в течение 7 дней, береза — 21 дня. Влажность образцов 8—12 %. Древесина складировалась в сухом, проветриваемом помещении.

Результаты испытаний.

Образцы древесины	Предел прочности, МПа
	при сжатии вдоль волокон	при сжатии поперек волокон	при местном смятии
Сосна, Ульяновская область	43…44	4,3…4,4	5,4…5,5
Сосна, Челябинская область	54…55	5,4…5,5	6,8…6,9
Береза	44…45	6,3…6,4	7,9…8,0

Выводы. Испытания показали, что наивысшей прочностью при сжатии вдоль волокон обладает сосна, произрастающая в Челябинской области. Мебельная фабрика, предоставившая образцы древесины для исследования, использует в производстве мебели сосну, произрастающую в Ульяновской области, прочностные свойства которой оказались ниже. Можно было бы порекомендовать использовать в производстве сосну, произрастающую в Челябинской области, но стоит она дороже, и здесь необходимо исходить из соотношения «цена — качество».

Испытания березовых образцов показали, что береза имеет не высокую прочность при сжатии вдоль волокон. Прочность при сжатии поперек волокон оказалась несколько выше, чем у исследуемых хвойных пород древесины. Береза имеет высокие эстетические характеристики (древесина не гнилая, с минимальным количеством дефектов), и поэтому используется во внешних декоративных деталях мебели.

Литература

1. Барташевич, А. А. Материаловедение [Текст]: Учеб. пособие / А. А. Барташевич, Л. М. Бахар. — Ростов-на-Дону: Феникс, 2005. — 348 с.: ил. — ISBN 5-222-07477-3.