Твёрдость Янка
Твёрдость ЯнкаТвёрдость древесины – это свойство характеризует её способность сопротивляться вдавливанию более твёрдого тела. Твёрдость Янка – это мера твёрдости древесины, выражается в силе, которую нужно приложить к металлическому шарику диаметром 11,28 мм, чтобы вдавить его в древесину на половину диаметра (5,64 мм). При этом испытании измеряется усилие при вдавливании. В разных странах результаты экспериментов выражаются в различных единицах. Например, в нашей стране – в ньютонах (Н, N) или килоньютонах (кН, kN), тогда как в США измерения производятся в фунт-силах (lbf), а в Швеции это делается в килограмм-силах (кгс, kgf).
Тест твёрдости изобрёл австриец Габриэль Янка, который исследовал проблемы упругости и твёрдости разных пород древесины. При испытании древесины в виде пиломатериалов тест Янки всегда проводится на древесине из ствола дерева, известной как сердцевина дерева. Стандартный образец (согласно ASTM D143) имеет влажность 12% и без сучков.
Испытания на статическую твёрдость проводят на торцевой, радиальной и тангенциальной, поверхностях образца древесины путём вдавливания стального пуансона. Образцы изготовляют в форме прямоугольного параллелепипеда сечением 50×50 мм и длиной волокон не менее 50 мм.
Твёрдость древесины обычно изменяется в зависимости от направления волокон. В основном, испытания производится на поверхности (пласти) доски, и такие испытания называется испытанием на боковую твёрдость. Результаты таких испытаний являются основными, и указываются как справочные. Боковая твёрдость может быть далее разделена ещё на радиальную твёрдость
и тангенциальную твёрдость
, и так как различия незначительны они часто игнорируются. Иногда также производятся испытания на торце (торцевая твёрдость
). Статическая твёрдость торцевой поверхности выше, чем боковых поверхностей, у хвойных пород в среднем на 40%, а у лиственных – на 30%.
Все отечественные породы по твёрдости торцевой поверхности древесины можно разделить на 3 группы:
| 1. | Мягкие | ≤ 40 Н/мм² | ≤ 4 кН |
| 2. | Твёрдые | 41…80 Н/мм² | 4,1…8 кН |
| 3. | Очень твёрдые | > 80 Н/мм² | > 8 кН |
“Древесиноведение и лесное товароведение” Б.Н. Уголев, Москва, Academa, 2004
Пересчёт единиц измерения (пример): 40 Н/мм² × 100 мм² = 4 000 Н = 4 кН
| Порода | Поверхность | ||
|---|---|---|---|
| радиаль |
тангенци |
торцевая | |
| Мягкие | ≤ 4,00 кН | ||
| Кедр | 1,48 | 1,54 | 2,16 |
| Липа | 1,67 | 1,74 | 2,50 |
| Ель | 1,75 | 1,78 | 2,53 |
| Осина | 1,87 | 1,96 | 2,58 |
| Тополь | 1,85 | – | 2,67 |
| Пихта сибирская | 1,51 | 1,42 | 2,74 |
| Сосна | 2,25 | 2,32 | 2,84 |
| Ольха | 2,65 | 2,82 | 3,92 |
| Твёрдые | 4,01 – 8,00 кН | ||
| Лиственница | 3,15 | 3,34 | 4,20 |
| Берёза | 3,59 | 3,21 | 4,63 |
| Вяз | 4,12 | 4,11 | 5,47 |
| Бук | 5,32 | 4,95 | 6,51 |
| Дуб | 5,45 | 4,75 | 6,65 |
| Клён | 5,41 | 5,74 | 7,38 |
| Груша | 5,77 | 5,87 | 7,70 |
| Ясень | 5,71 | 6,51 | 7,83 |
| Очень твёрдые | ≥ 8,01 кН | ||
| Граб | 7,59 | 7,81 | 8,84 |
| Акация белая | 5,89 | 7,59 | 9,42 |
Практическое значение твёрдости Янка необходимо в основном для двух моментов:
- Чтобы оценить, хотя бы косвенно, сложность обработки древесины, которая не всегда прямо пропорциональна показателю по шкале Янка. Например, маслянистую древесину с высоким показателем твёрдости обрабатывать значительно легче, чем менее твёрдую сухую древесину.
- Чтобы оценить, устойчивость древесины к вмятинам и износу, то есть подходит ли тот или иной вид древесины для использования в качестве напольного покрытия, например.
В иностранной литературе можно встретить различные оценки твёрдости по стандарту Янка. Некоторые авторы различают 8 групп:
| 1. | Очень мягкая | Very soft | ≤ 2,89 кН | |
| 2. | Мягкая | Soft | 2,90 | – 4,99 кН |
| 3. | Плотная | Firm | 5,00 | – 5,89 кН |
| 4. | Довольно твёрдая | Rather hard | 5,90 | – 7,89 кН |
| 5. | Твёрдая | Hard | 7,90 | – 8,55 кН |
| 6. | Очень твёрдая | Very hard | 8,56 | – 14,29 кН |
| 7. | Чрезвычайно твёрдая | Extremely hard | 14,30 | – 16,41 кН |
| 8. | Исключительно твёрдая | Exceedingly hard | ≥ 16,42 | кН |
Другие – различают 9 групп:
| 1. | Чрезвычайно низкая | Extremely low | ≤ 2,04 кН | |
| 2. | Очень низкая | Very low | 2,05 | – 3,14 кН |
| 3. | Низкая | Low | 3,15 | – 4,47 кН |
| 4. | Средне-низкая | Medium-low | 4,48 | – 6,27 кН |
| 5. | Средняя | Medium | 6,28 | – 8,37 кН |
| 6. | Средне-высокая | Medium-high | 8,38 | – 11,07 кН |
| 7. | Высокий | High | 11,08 | – 13,99 кН |
| 8. | Очень высокая | Very high | 14,00 | – 17,44 кН |
| 9. | Чрезвычайно высокая | Extremely high | ≥ 17,45 | кН |