Информация

Износостойкость древесины определяют как се способность сопротивляться разрушению по­верхностных слоев в результате трения, воз­никающего при взаимодействии изделий из древеси­ны с другими твердыми телами или абразивными ма­териалами. Это свойство представляет особый инте­рес, в частности, потому, что древесина используется в качестве напольных покрытий, ступеней лестниц и т. д. Помимо этого древесину применяют в качестве недорогого материала для подшипников узлов тре­ния, правда, при этом ее подвергают специальной об­работке, но об этом ниже.

 

Испытания партий древесины на износостойкость проводятся в эксплуатационных или лабораторных (как правило, упрощенных) условиях. Для определе­ния этого показателя в случае, когда древесину пред­полагается использовать в строительстве (полы, сту­пени лестниц и т. п.), в ЦНИИМОД разработан стан­дартный метод испытаний (ГОСТ 16483-39-81). Бру­сок истирается в специальном устройстве с помо­щью шлифовальной бумаги, совершающей возврат­но-поступательное и одновременно вращательное движение. Показатель истирания определяют по разнице масс образца до и после испытаний. Не сле­дует путать этот метод с так называемым Табер-тестом, который предназначен для испытаний износо­стойкости защитно-декоративных покрытий по­верхности древесины и древесных плит.

Для испытаний древесины, применяемой в тру­щихся деталях машин, используется метод Н. Н. Суродейкина. Неподвижно закрепленный образец ис­тирается вращающейся втулкой из закаленной инст­рументальной стали, прижимаемой к образцу с опре­деленным усилием. Показателем износа в этом слу­чае служит объем получающейся в результате лунки.

Износостойкость зависит от таких свойств древеси­ны, как плотность, твердость и ударная твердость. Чем выше плотность и твердость древесины, тем выше ее износостойкость. И, напротив, она снижается при уве­личении влажности древесины и при ее нагревании.

Определяется износостойкость (как и многие дру­гие характеристики древесины) на поперечном и продольных (радиальном и тангенциальном) разре­зах. Торцевая истираемость древесины, как и следова­ло ожидать, существенно выше (у большинства пород в 1,5-2 раза). Причина ясна: торцевая твердость все­гда выше, чем радиальная или тангенциальная. Для поверхностей продольных разрезов эта разница практически неощутима. В некоторых случаях изно­состойкость определяют косвенным методом по зна­чению ударной твердости. Применяется стандартный способ ее измерения: на образец с определенной вы­соты сбрасывают стальной шарик. Ударную твердость рассчитывают по формуле, в которой участвуют вес шарика, высота, с которой его сбрасыва­ют, и диаметр отпечатка. Давно замечено, что значения ударной твердости имеют корреляционную связь со значениями из­носостойкости. В таблице представлены значения ударной твердости и износо­стойкости некоторых пород древесины при стандартной (12%) влажности.

 

Для повышения значений механиче­ских свойств и износостойкости древе­сины, применяемой в машиностроении, используют специальную обработку — модифицирование древесины.

Древесина модифицируется за счет вы­полнения операций ее уплотнения, тер­мообработки и пропитки определенны­ми веществами. Для модификации ис­пользуется древесина лиственных (реже хвойных) пород: ольхи, осины, березы, бука, клена и др. Физические методы мо­дифицирования заключаются в прессо­вании древесины поперек волокон и вве­дении в нее инертных материалов, непроникающих в клеточные стенки. Хи­мические методы вызывают изменения состава и свойств материала клеточных стенок за счет пропитки древесины мо­номерными, олигомерными и полимер­ными веществами. Часто эти методы со­четаются. Так, например, прессование древесины после предварительного пропаривания, нагревания и обработки ще­лочами увеличивает ее плотность до 1200-1300 кг/м', прочность, жесткость, твердость, ударную вязкость и, соответст­венно, износостойкость. В результате мо­дификации получается недорогой мате­риал с новыми технологическими свой­ствами, позволяющими использовать его в машиностроении для создания эффек­тивно работающих деталей и узлов.

Для изготовления антифрикционного слоя подшипников используются бруски модифицированной древесины одноосно­го прессования, содержащей до 20% ком­позиционного модификатора. Такие под­шипники допускают нагрузку до 20 МПа и скорость скольжения - до 5 м/с. После пропитки минеральными маслами с при­месью церезина подшипники из модифицированной древесины успешно работают на самосмазке и хорошо сохраняют фор­му. Еще одно преимущество древесины, используемой в машиностроении, — она хорошо поглощает абразивные частицы, образующиеся в процессе трения сопри­касающихся деталей.

На практике получается, что стоимость подшипников, в которых в качестве анти­фрикционного компонента использована модифицированная древесина, может быть на порядок меньше стоимости серий­но выпускаемых металлических подшип­ников. При этом их долговечность при ра­боте на самосмазке может превышать дол­говечность, например, роликовых.

К слову, модифицирование древесины проводится не только для повышения значений ее механических и эксплуата­ционных свойств. Обработка щелочами в присутствии воды улучшает ее декора­тивность, т. к. ее цвет меняется от светло до темно-коричневого (для отдельных пород — до черного).

Применение для этих целей уксусного ангидрида (ацетилирование) дает воз­можность одновременно повысить био­стойкость, снизить влаго- и водопоглощение, повысить стабильность формы изделия в условиях меняющейся влажно­сти. По внешнему виду ацетилированная древесина практически не отличается от натуральной и механические свойства тоже остаются прежними.

Модифицированная древесина приме­няется не только в машиностроении, но и в судостроении, строительстве и в других областях человеческой деятельности.