Выбор древесины для художественных работ обусловлен целым рядом особенностей. В зависимости от характеристики материала и вида предстоящих работ резчик определяет, какое дерево ему требуется.

Плотность пород древесины:
Выбор древесины для художественных работ обусловлен целым рядом особенностей. В зависимости от характеристики материала и вида предстоящих работ резчик определяет, какое дерево ему требуется.

Все деревья и кустарники делятся на хвойные и лиственные. Как определить породу древисины? Хвойные породы обладают чешуйчатыми или пластинчатыми хвоинками, их древесина (кроме можжевельника, ели и тиса) пронизана смоляными ходами. Практически все хвойные породы меняют хвою один раз в три года, и только лиственница делает это каждый год.

Лиственные породы (кроме субтропических вечнозеленых) ежегодно сбрасывают листву – пластинчатые листья разнообразной формы.

У древесины лиственных пород нет смоляных ходов, зато имеются сосуды, являющиеся частью сокопроводящей системы. Есть деревья, у которых на защищенном торце четко видны эти сосуды. Такие породы называют крупнососудистыми. Их разделяют на кольцесосудистые (вяз, дуб, каштан съедобный, ясень, ильм и др.) и рассеянно-сосудистые (хурма, грецкий орех).
Большинство произрастающих в средней полосе пород деревьев являются мелкососудистыми. Это береза, осина, тополь, ива, яблоня, рябина, ольха, клен и др.

Среди лиственных особо выделяются породы с твердой древесиной: груша, клен, бук, граб, орех. К твердым мелкососудистым относятся также породы, произрастающие в южной зоне: лимон, самшит, белая акация, тис, мандарин.

Чтобы выбрать нужный материал, узнать, будет ли он пригоден для данного вида работы, необходимо знать, какими свойствами обладает та или иная порода. Например, для рельефной и мелкой плоскорельефной резьбы мягкие хвойные породы не подойдут. Изящная резьба на фоне красочной текстуры, которая и сама по себе является украшением, просто «потеряется».

Кроме того, у хвойных пород плотность ранних и поздних слоев древесины разнится, и ровно вести резец не так-то просто. Мешает обработке и смолистость древесины. Чаще всего хвойные породы используются для создания монументальных работ.
Рассмотрим структуру дерева.
1 - кора
2 - луб
3 - камбий
4 - заболонь
5 - ядро
6 - сердцевина

Кора состоит из наружной кожицы, пробкового слоя и внутреннего слоя - луба.
Камбий -состоит из живых клеток. Деление клеток камбия начинается весною, а заканчивается осенью. Поэтому древесина ствола состоит из годичных колец.
Заболонь - живая часть древесины участвующая в физиологических процессах.
Ядро - мертвая часть древесины или спелая древесина. Движение влаги по этой части прекращено. У хвойных пород стенки клеток ядра пропитаны смолою.
Сердцевина - рыхлая первичная ткань, которая имеет малую прочность и легко загнивает.
У всех деревьев в раннем возрасте древесина состоит только из заболони и лишь спустя определенное время, происходит отмирание центральной части древесины. При этом у одних деревьев происходит интенсивное потемнение центральной части - образуется ядро. Такие породы называются ядровыми. Породы с однородной окраской древесины называются безъядровыми. К ядровым породам относятся - лиственница, сосна, кедр. К безъядровым - ель и пихта.
Часто, очень часто слышим следующее неграмотное утверждение: "заболонь является защитным слоем древесины". Так вот - заболонь состоит из колец более молодой древесины, окружающее ядро или спелую древесину. По клеткам заболони перемещается влага с растворенными в ней питательными веществами. Поэтому древесина заболони имеет большую влажность, чем ядровая древесина, легко загнивает, и вследствие значительной усушки усиливает коробление.
Т.е. утверждение: "заболонь является защитным слоем древесины" - ложное на все 100% и скорее относятся к анекдотичным ситуациям, когда один сказал, остальные, не являясь специалистами, подхватили. Немного отойду от темы. В 1998 году создавался мой первый сайт, с вебмастером я общался по телефону, и в предложении "сруб бани из плотной осины" была допущена ошибка: "сруб бани из болотной осины". Даже не являясь специалистом можно понять, что на болоте не может расти строевая осина. Ошибку я заметил только в 2000 году, конечно, исправил, но попробуйте набрать в Яндексе фразу "сруб бани из болотной осины" результат поиска Вас удивит. Результат поиска: страниц - 2 646, сайтов - не менее 543. т.е. господа не слишком себя затрудняют, копируют друг у друга, а затем будут утверждать, что на болоте растет самая лучшая осина для бани!
Так какая же часть древесины самая ценная? Ответ - ядро!
Ядро - спелая древесина. Движения влаги по клеткам ядра нет - поэтому древесина ядровой части ствола обладает большей прочностью и стойкостью к загниванию, чем заболонная часть древесины.
Большое внимание необходимо уделять и лесу, из которого будет изготовлен сруб Вашего дома. Условно лес можно разделить на 3 категории: пиловочник, строевой лес и подтоварник.
Строевой лес (фотография 1)- лес большой высоты с маленькой конусностью и небольшим количеством сучьев.Строевое дерево, как правило, имеет высоту не менее 24 метров, растет на песчаных почвах и окружен ельником, ельник заглушает нижние сучки сосны и заставляет сосну тянуться вверх. Строевой лес используется при изготовлении срубов домов и бань. СНиП II-25-80 пункт 2.4 гласит: "Величину сбега круглых лесоматериалов при расчете элементов конструкций следует принимать равной 0,8 см на 1 м длины, а для лиственницы - 1 см на 1 м длины". Я считаю, чтобы получить красивый сруб, необходимо использовать лес, сбег которого не превышает 0,5 - 0,6 см. на 1 метр Пиловочник - лес средней высоты до 24 метров, конусность у такого леса большая, большое количествои сучьев, такой лес используется для изготовления пил. материала. Пиловочник использовать для изготовления сруба не рекомендуется. На фотографии 2 и 3 изображены дома, срубы которых изготовлены не из строевого леса, а из пиловочника. Плотники такой лес называют "морковками".
Подтоварник - лес высотой до 15 - 18 метров с небольшой конусностью и максимальным диаметром 11 - 20 см, из такого леса, его еще называют тонкомером, изготавливают профилированный брус, оцилиндрованное бревно, качественную вагонку и половую рейку, погонаж. Из такого леса можно изготовить небольшой сруб дома или бани.
В зависимости от качества древесины круглый лесоматериал делится на 4 сорта. (ГОСТ 9463-72) В строительстве применяется лес 2 и 3 сорта. Доски и бруски выпускаются 6 сортов, а брус 5 сортов. (ГОСТ 8486-66, СНиП II - 2 - 80) Если Вам интересно, то можно полистать ГОСТы, там представлены основные параметры и размеры лесоматериалов, нормы ограничения пороков и правила.
К положительным свойствам древесины относятся:
Небольшая плотность при высокой механической прочности. см Таблицу 3
Высокая удельная прочность, близкая к значению удельной прочности стали и выше у. п. бетона, кирпичной кладке
Высокая жесткость, опять же сопоставимая показателю жесткости малоуглеродистой стали.
Как я говорил выше - низкий К теплопроводности.
Низкий К - линейного расширения, т.е.даже в конструкциях большой протяженности можно не делать температурных швов.
Стойкость к вибрациям.
Радиопрозрачность.
Высокая долговечность при соблюдении мер защиты от поражения биологическими вредителями и пожарной опасности.
К отрицательным свойствам древесины относятся
Гигроскопичность и ее последствия - усушка, разбухание, коробление, растрескивание.
Неоднородность строения
Подверженность атмосферному, биологическому поражению и необходимость обработки огнезащитными средствами, последняя полностью устраняется современными методами защиты.
Таблица

3. Плотность пород древесины.

№п/п        Порода древесины          Плотность

1                Пихта сибирская                0,39
2                         Ель                           0,45              

3                       Кедр                           0,49

4                     Сосна                            0,52

5                 Лиственница                       0,66

К механическим свойствам относятся прочность и дефор—мативность древесины, а также некоторые технологические свойства. Прочность древесины – это способность ее сопротивляться разрушениям под воздействием внешних нагрузок. Предел прочности древесины определяется путем испытания образцов на сжатие, растяжение, изгиб, сдвиг.

При испытании древесины на сжатие нагрузку производят вдоль волокон, затем поперек и в одном месте. Предел прочности определяют в МПа по формуле:

бсж = Рmax / a × b,

где Pmax – максимальная разрушающая нагрузка, Н;

а и b – размеры образца древесины, мм.

По данным испытаний установлено, что при растяжении древесины поперек волокон прочность составляет примерно 1/20 прочности при растяжении вдоль волокон. Поэтому при конструировании изделий и устройстве различных строительных конструкций не допускают случаев, чтобы растягивающие нагрузки были направлены поперек волокон.

На практике в большинстве случаев изделия из древесины работают с нагрузками на изгиб. Поэтому образцы древесины обязательно испытывают на изгиб, при этом определяют предел прочности в МПа по формуле:

биз = 3Рmax × l/2 × b × h2,

где l – расстояние между опорами, мм;

b – ширина образца в радиальном направлении, мм;

h – высота образца в тангенциальном направлении, мм.

При изгибании образца с выпуклой стороны возникают напряжения растяжения, а с вогнутой – сжатия. При нагрузках выше предельной величины разрушение древесины происходит в виде разрыва растянутых волокон на выпуклой стороне излома образца.

Большое значение имеет показатель прочности при сдвиге. Этот показатель определяют при испытаниях трех видов сдвига: на скалывание вдоль и поперек волокон; на перерезание древесины поперек волокон. При этом предел прочности древесины на скалывание – бск, МПа определяют по формуле:

бск = Рmax / b × l,

где P max – максимальная нагрузка, Н;

b, l – толщина и длина образца в плоскости скалывания, мм. Испытания на перерезание древесины поперек волокон проводят на образцах с применением подвижного ножа. При этом предел прочности в МПа определяют по формуле:

τ = Рmax / 2 × a × b,

где Pmax – максимальная нагрузка, Н;

а и b – размеры сечения образца, мм (поперечные). Как показывают результаты испытаний, прочность древесины при перерезании поперек волокон в 4 раза больше, чем при скалывании вдоль волокон.

Как показали испытания, модули упругости при сжатии и растяжении древесины примерно одинаковы и составляют для сосны – 12,3 ГПа, для дуба – 14,6 ГПа и для березы – 16,4 ГПа при влажности 12 %. Модуль упругости поперек волокон примерно в 20–25 раз меньше, чем вдоль, а в радиальном направлении выше, чем в тангенциальном, примерно на 20–50 %.

При испытаниях древесины также определяют модуль упругости:

Е = 3 × Р × l / (64b × h3 × f),

где Р – нагрузка, равная разности между верхними и нижними пределами измерения, Н;

l – расстояние между опорами (на которых располагается образец древесины), мм;

b и h – ширина и высота образца, мм;

f — прогиб, равный разности среднеарифметических значений прогиба при верхнем и нижнем пределах нагружения, мм.