«Материаловедение. Технология конструкционных материалов»
|
Скачать 1.86 Mb.
|
По дисциплине «Материаловедение. Технология конструкционных материалов»Для специальности 270102.65 «Промышленное и гражданское строительство»Форма подготовки очная/заочнаяг. Петропавловск-Камчатский 2011 год Практическая работа № 1 Тема: Применение древесины в оформлении интерьера помещений различного назначения 1. Лесоматериалы и изделия из древесины. 2. Столярные изделия строительного назначения. 3. Материалы и изделия из отходов древесины. 4. Использование резных изделий из древесины в интерьере. Литература: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10. Индивидуальные задания 1. Подготовьте сообщение на тему «Из истории использования древесины в строительстве и интерьере». 2. Проведите анализ использования элементов резного декора в работах русского зодчества. Материалы к практической работе 1. Древесные породы
Древесина состоит из элементарных клеток, разнообразных по размерам, и форме. Они прочно связаны между собой. Полости клеток могут быть заполнены смолами, камедями, тиллами, водой. Из клеток образуются сосуды, сердцевинные лучи, создается древесная масса. Взрослое дерево имеет ствол, крону и корни. Ствол. Ствол связывает корневую систему с кроной дерева. Он проводит воду с растворенными минеральными веществами вверх (восходящий ток), а с органическими веществами – вниз к корням (нисходящий ток); хранит запасные питательные вещества; служит для размещения и поддержания кроны. Ствол дает основную массу древесины (от 50 до 90% объема всего дерева) и имеет главное промышленное значение. Камбий – это живая образовательная ткань, функционирующая у древесных растений. В умеренном климатическом поясе наибольшая активность его наблюдается весной и летом. Зимой камбий бездействует. Этим обуславливается слоистое строение ствола дерева. Основные анатомические части ствола легко обнаружить на его поперечном разрезе. Наружная часть – кора резко отличается по внешнему виду от внутренней части – древесины, занимающей наибольший объем ствола. Древесина окружает небольшую центральную зону - сердцевину. Расположенный между древесиной и корой слой камбия для простого глаза незаметен. Сердцевина редко находится в геометрическом центре сечения ствола, обычно она более или менее смещена в сторону. У одних пород она имеет овальную или округлую форму, у других – треугольную (ольха), четырех- и пятиугольную (ясень и тополь) и звездчатую (дуб). Древесина занимает наибольшую часть объема ствола. Диаметр ствола изменяется в широких пределах, примерно от 6-8 до 100 см. Кора покрывает снаружи камбий и древесину. В толстой коре взрослых деревьев различают два слоя с постепенным или резким переходом от одного к другому: наружный – корку (его назначение предохранять живые ткани ствола от резких колебаний температуры, испарения влаги, проникновения грибов, бактерий и механических повреждений) и внутренний слой – луб, непосредственно прилегающий к камбию. Назначение луба – проводить вниз по стволу образующиеся в листьях органические питательные вещества. По характеру поверхности кора может быть гладкой (пихта), бороздчатой (дуб), чешуйчатой (сосна), волокнистой (можжевельник) и бородавчатой (бересклет). Цвет коры снаружи изменяется в широких пределах: от белого (береза), светло-серого (пихта), зеленовато-серого (осина) до серого (ясень), темно-серого (дуб), или темно-бурого (ель). С каждым годом толщина коры увеличивается. Крона и корни. Корни представлены целой системой, которая включает мелкие корешки, всасывающие воду с растворенными в ней минеральными веществами, и толстые корни, которые удерживают дерево в вертикальном положении, проводят воду к стволу и хранят запасы питательных веществ. В промышленности корни используются в качестве второсортного топлива и для получения технологической щепы. Крупные корни (пни) хвойных деревьев, оставленные на лесосеке на 10-15 лет, обогащаются смолой и служат сырьем для получения скипидара и канифоли. Крона – совокупность ветвей, одетых листьями. В зеленых листьях из углерода, поглощаемого из воздуха в виде углекислоты, и воды, поступающей из почвы, образуются сложные органические вещества, необходимые для жизни дерева. Промышленное использование кроны невелико. Из листьев (хвои) получают витаминную муку, лекарственные препараты, пихтовое масло; из ветвей – технологическую щепу для производства тарного картона, древесностружечных и древесноволокнистых плит. 1.2. Макроскопическое строение древесины Древесина наших лесных пород окрашена обычно в светлый цвет. При этом у отдельных пород вся масса древесины окрашена в один цвет (ольха, береза, граб), у других центральная часть имеет более темную окраску (дуб, лиственница, сосна). Темноокрашенная часть ствола называется ядром, а светлая периферическая – заболонью. В том случае, когда центральная часть ствола отличается меньшим содержанием воды, т.е. является более сухой, ее называют спелой древесиной, а породы – спелодревесными. Породы, имеющие ядро, называют ядровыми. Остальные породы, у которых нет различия между центральной и периферической частью ствола ни по цвету, ни по содержанию воды, называют заболонными (безъядровыми). Из древесных пород ядро имеют: хвойные – сосна, лиственница, кедр; лиственные – дуб, ясень, ильм, тополь. Спелодревесными породами являются из хвойных ель и пихта, из лиственных бук и осина. К заболонным породам относятся лиственные: береза, клен, граб, самшит. Однако у некоторых безъядровых пород (береза, бук, осина) наблюдается потемнение центральной части ствола. В этом случае темная центральная зона называется ложным ядром. Ядро образуется за счет отмирания живых клеток древесины, закупорки водопроводящих путей, отложения дубильных, красящих веществ, смолы, углекислого кальция. В результате этого изменяются цвет древесины, ее масса и показатели механических свойств. Переход от заболони к ядру может быть резким (лиственница, тис) или плавным (орех грецкий, кедр). В растущем дереве заболонь служит для проведения воды с минеральными веществами от корней к листьям, а ядро выполняет механическую функцию. Древесина заболони легко пропускает воду, менее стойка против загнивания, поэтому при изготовлении тары под жидкие товары использовать заболонь следует ограниченно. Годичные слои, ранняя и поздняя древесина. На поперечном разрезе видны концентрические слои, расположенные вокруг сердцевины. Эти образования представляют собой ежегодный прирост древесины. Называются они годичными слоями. Годичные слои нарастают ежегодно от центра к периферии и самым молодым слоем является наружный. По числу годичных слоев на торцевом разрезе на комле можно определить возраст дерева. Каждый годичный слой состоит из двух частей – ранней и поздней древесины: ранняя древесина (внутренняя) обращена к сердцевине, светлая и мягкая; поздняя древесина (наружная) обращена к коре, темная и твердая. Ранняя древесина образуется в начале лета и служит для проведения воды вверх по стволу; поздняя древесина откладывается к концу лета и выполняет в основном механическую функцию. Сердцевинные лучи. На поперечном разрезе некоторых пород хорошо видны невооруженным глазом светлые, часто блестящие, направленные от сердцевины к коре линии – сердцевинные лучи. Сердцевинные лучи в срубленной древесине создают красивый рисунок (на радиальном разрезе), что имеет значение при выборе древесины в качестве декоративного материала. В растущем дереве сердцевинные лучи служат для проведения воды в горизонтальном направлении и для хранения запасных питательных веществ. Сосуды. На поперечном (торцевом) разрезе лиственных пород видны отверстия, представляющие сечения сосудов – трубок, каналов разной величины, предназначенных для проведения воды. Сосуды понижают прочность древесины, так как являются слабыми элементами. Они облегчают проницаемость древесины жидкостями и газами в продольном направлении. Смоляные ходы. Характерная особенность строения древесины хвойных пород – смоляные ходы. Различают смоляные ходы вертикальные и горизонтальные. Смоляные ходы занимают небольшой объем древесины ствола (0,2-0,7%) и поэтому не оказывают существенного влияния на свойства древесины. Они имеют значение при подсочке, когда из растущих деревьев получают смолу (живицу). По количеству смоляных ходов на первом месте стоит сосна, далее следует кедр, затем лиственница и ель. 1.3. Микроскопическое строение древесины Исследование древесины под микроскопом показывает, что она состоит из мельчайших частичек - клеток, преимущественно (до 98%) мертвых. Растительная клетка имеет тончайшую прозрачную оболочку, внутри которой находится протопласт, состоящий из цитоплазмы и ядра. Клеточная оболочка состоит из органического вещества – клетчатки, или целлюлозы. Наиболее частым видом изменения клеточных оболочек является их одревеснение и опробкование. Одревеснение клеточной оболочки происходит при жизни клеток в результате образования в них особого органического вещества – лигнина. Одревесневшие клетки или совсем прекращают рост, или увеличивают размеры в значительно меньшей степени, чем клетки с целлюлозными оболочками. Целлюлоза в клеточной оболочке представлена в виде волоконец, которые называются микрофибриллами. Промежутки между микрофибриллами заполнены в основном лигнином, гемицеллюлозами и связанной влагой. Виды клеток древесины. Различают два основных вида клеток: клетки, имеющие длину волокон с заостренными концами – прозенхимные и клетки меньших размеров, имеющие вид многогранной призмы с примерно одинаковыми размерами сторон – паренхимные. Паренхимные клетки служат для отложения запасных питательных веществ. Органические питательные вещества в виде крахмала, жиров и других веществ накапливаются и хранятся в этих клетках до весны, а весной они направляются в крону дерева для образования листьев. Основная масса древесины всех пород состоит из клеток прозенхимных, которые в зависимости от выполняемых ими жизненных функций разделяются на проводящие и опорные или механические. Проводящие клетки у растущего дерева служат для проведения из почвы в крону воды с растворами минеральных веществ, опорные создают механическую прочность древесины. Ткани древесины. Клетки одинакового строения, выполняющие одни и те же функции, образуют ткани древесины. В соответствии с назначением и видом клеток, из которых состоят ткани, различают: запасающие, проводящие, механические (опорные) и покровные ткани. Запасающие ткани состоят из коротких запасающих клеток и служат для накопления и хранения питательных веществ. Запасающие ткани находятся в стволе и корнях. Проводящие ткани состоят из вытянутых тонкостенных клеток (сосудов, трубок), через которые влага, впитанная корнями, проходит к листьям. Механические ткани (опорные) находятся в стволе. Эти ткани придают устойчивость растущему дереву. Чем больше этой ткани, тем древесина плотнее, тверже, прочнее. Механические ткани называют либриформом. Покровные ткани находятся в коре и выполняют защитную роль. 1.4. Химические свойства древесины Химические элементы образуют сложные органические соединения. Главные из них - целлюлоза, лигнин, гемицеллюлоза, входящие в состав клеточных стенок древесины. Остальные вещества называются экстрактивными. Это смолы, дубильные и красящие вещества. Кора по элементарному составу мало отличается от древесины, но в ней больше минеральных веществ. Целлюлоза представляет собой линейный полимер - полисахарид. Целлюлоза очень стойкое вещество, не растворяется в воде, спирте, эфире, ацетоне. На этом свойстве основаны промышленные способы получения целлюлозы из древесины. Лигнин – высокомолекулярное соединение ароматической природы. Лигнин по сравнению с целлюлозой содержит большее количество углерода и меньше кислорода. Лигнин менее стойкое вещество, при нагревании растворяется в щелочах и кислотах, находит применение в виде пылевидного топлива, в производстве крепителей формовочных земель в литейном деле, пластических масс, ванилина, активированного угля и др. В группу гемицеллюлоз входят пентозаны и гексозаны. По сравнению с целлюлозой у гемицеллюлоз невысокая степень полимеризации, чем и объясняется повышенная растворимость их в разбавленных щелочах и легкая гидролизуемость. Экстрактивные вещества получают путем экстракции водой и органическими растворителями. Водой извлекаются из древесины дубильные вещества, камеди и красящие вещества. Дубильные вещества растворимы в воде и спирте, легко окисляются в присутствии щелочей. Дубильные вещества используются в кожевенной промышленности при выделке кож из сырых шкур животных. Это придает коже стойкость против гниения, эластичность, способность не разбухать. Камеди представляют собой водорастворимые смолы. Красящие вещества желтого, коричневого, красного и синего цвета содержатся в полостях клеток древесины (больше в ядре) и коры. Суберин. Это смесь веществ, включающая органические кислоты и их метиловые эфиры. Суберин находится только в коре и вызывает опробковение клеточных стенок корки. 1.5. Физические свойства древесины Физическими свойствами древесины называются такие, которые определяют без нарушения целостности испытываемого образца и изменения ее химического состава, т.е. выявляют путем осмотра, взвешивания, измерения, высушивания. К физическим свойствам древесины относятся: внешний вид и запах, плотность, влажность и связанные с ней изменения – усушка, разбухание, растрескивание и коробление. К физическим свойствам древесины относится также ее электро-, звуко- и теплопроводность, показатели макроструктуры. Внешний вид древесины определяется ее цветом, блеском, текстурой и макроструктурой. Цвет древесине придают находящейся в ней дубильные, смолистые и красящие вещества, которые находятся в полостях клеток. Древесина пород, произрастающих в различных климатических условиях, имеет различный цвет: от белого (осина, ель, липа) до черного (черное дерево). Древесина пород, произрастающих в жарких и южных районах, имеет более яркую окраску по сравнению с древесиной пород умеренного пояса. Блеск древесины зависит от ее плотности, количества, размеров и расположения сердцевинных лучей. Блеск - способность направленно отражать световой поток. Особым блеском отличается древесина бука, клена, ильма, платана, Текстура - рисунок, который получается на разрезах древесины при перерезании ее волокон, годичных слоев и серцевинных лучей. Она зависит от ее породы и строения. Хвойные породы имеют сравнительно простое строение, и текстура у них довольно однообразная; у лиственных пород текстура значительно богаче. Текстура определяется шириной годичных слоев, разницей в окраске ранней и поздней древесины, наличием сердцевинных лучей, крупных сосудов, неправильным расположением волокон (волнистое или путанное). Запах древесины зависит от находящихся в ней смол, эфирных масел, дубильных и других веществ. Характерный запах скипидара имеют хвойные породы - сосна, ель. Дуб имеет запах дубильных веществ, бакаут и палисандр – ванили. По запаху древесины можно определить отдельные породы. Макроструктура. Для характеристики качества древесины иногда достаточно определить следующие показатели макроструктуры: ширину годичных слоев и содержание поздней древесины в годичных слоях. Влажность древесины. В растущем дереве вода необходима для его жизни и роста, в срубленной древесине наличие воды нежелательно, так как приводит к ряду отрицательных явлений. Усушкой называется уменьшение линейных размеров и объема древесины при высыхании. Она начинается после полного удаления из древесины свободной влаги и с начала удаления связанной влаги, т.е. когда ее влажность снизится за предел насыщения клеточных стенок. Влагопоглощением древесины называется ее способность поглощать воду из окружающего воздуха, при этом увеличивается в древесине содержание связанной воды. Влагопоглощение зависит от температуры и относительной упругости пара воздуха. Влагопоглощение древесины относится к ее отрицательным свойствам. Разбухание – это свойство древесины обратное усушке и подчиняется тем же закономерностям. Разбуханием называется увеличение линейных размеров и объема древесины при повышении содержания связанной воды. Водопоглощение - способность древесины поглощать капельножидкую воду. Водопоглощение происходит при непосредственном контакте древесины с водой. Водопоглощение зависит от породы древесины, от ее плотности; чем больше плотность древесины, тем меньше объем полостей, которые могут быть заполнены свободной водой, и, следовательно, водопоглощение будет меньше. Плотность древесины. Плотность материала характеризуется отношением его массы к объему. Между плотностью и прочность древесины существует тесная связь. Чем больше толщина клеточных стенок, тем больше плотность и, следовательно, прочность древесины. Древесину с высокой плотностью (самшит, граб, бук, клен, груша) особенно ценят на производстве за ее прочность и хорошую обрабатываемость. Теплоемкостью называется способность древесины поглощать тепло при нагреве. Теплопроводностью называется способность древесины проводить тепло. Теплопроводность зависит от влажности, плотности, температуры и направления теплового потока. При увеличении всех этих показателей теплопроводность увеличивается. Температуропроводностью называется способность древесины выравнивать температуру при нагреве ил охлаждении. Она характеризуется коэффициентом температуропроводности. Он в большей степени зависит от влажности древесины: чем суше древесина, тем выше ее температуропроводность Электропроводность – это способность древесины проводить электрический ток. Электропроводность древесины зависит от породы, направления волокон и ее влажности. Электропроводность древесины имеет значение в случае ее применения для столбов линий электропередач, линий связи, рукояток электроинструментов. Электрическая прочность – способность древесины противостоять пробою, т.е. способность древесины снижать сопротивление при подведении к древесине тока высокого напряжения. Электрическая прочность древесины невысока и зависит от породы, влажности, температуры и направления волокон. С увеличением температуры и влажности электрическая прочность уменьшается Звукопроводность древесины характеризуется скоростью распространения звука. Скорость звука увеличивается с уменьшением плотности древесины и увеличением ее жесткости. К звукоизоляционным свойствам древесины относятся звукопроницаемость и звукопоглощение. Чем меньше звукопроводность, тем больше звукопоглощение. Резонансные свойства древесины. Древесина широко используется для изготовления дек музыкальных инструментов. Такая древесина называется резонансной. Резонансные свойства древесины характеризуются ее способностью усиливать звук без искажения тона. 1.6. Механические свойства древесины Механические свойства характеризуют способность древесины сопротивляться действию усилий. К механическим свойствам древесины относятся прочность и деформативность, а также некоторые эксплуатационные и технологические свойства. Прочность – способность древесины сопротивляться разрушения под действием механических усилий; характеристикой ее является предел прочности – максимальное напряжение, которое выдерживает древесина без разрушения. Деформативностью называется изменение формы и размеров древесины под действием внешних сил. Твердость – это свойство древесины сопротивляться внедрению тела определенной формы. По степени твердости все древесные породы можно разделить на три группы: - мягкие (сосна, ель, кедр, пихта, можжевельник, тополь, липа, осина, ольха, каштан); - твердые (лиственница, сибирская береза, бук, дуб, вяз, ильм, карагач, платан, рябина, клен, лещина, орех грецкий, хурма, яблоня, ясень); - очень твердые (акация белая, береза железная, граб, кизил, самшит, фисташки, тис). Износостойкость древесины – способность поверхностных слоев противостоять износу, т.е. разрушению в процессе трения. Износостойкость зависит от плотности и твердости, направления по отношению к волокнам, а также от влажности. С увеличением плотности износ и твердости с поверхности древесины уменьшается. Способность древесины гнуться. Более высокой способностью гнуться отличается древесина кольцесосудистых пород – дуба, ясеня и др., а из рассеянно-сосудистых – бука. Хвойные породы обладают меньшей способностью к загибу. Способность древесины раскалываться. Это древесины имеет практическое значение, так как некоторые сортименты ее заготовляют раскалыванием (клепка, обод, спицы, дрань и др.). Изменчивость свойств древесины. Древесина - материал живой природы и поэтому ее свойства меняются от различных факторов. Эти свойства неодинаковы для различных древесных пород, но и в пределах одной породы они различны. Свойства древесины изменяются от возраста, условий произрастания, времени, рубки и т.д. 1.7. Сырьевая база использования древесины в строительстве Россия обладает 40 % мировых запасов леса (80 млрд. м3). Основные ресурсы страны сосредоточены в Сибири и на Дальнем Востоке. Преобладающими породами являются хвойные: лиственница 37 %, сосна 19 %, ель и пихта 20 %, кедр 8 %. Важнейшей из лиственных пород является береза, запасы древесины которой составляют 14 %. Количество заготовляемой древесины обеспечивает потребности страны в строительстве и в других областях промышленности. Однако лесное хозяйство страны требует коренной перестройки, главным образом вследствие перерубов без последующего восстановления лесов. Наиболее высокими качествами отличается древесина сосны, обладающая прямослойностью и надлежащими прочностными свойствами при ограниченном содержании таких пороков, как сучки. Еловая древесина близка по качеству сосновой. Древесина лиственницы по прочности и по сопротивлению к загниванию превосходит древесину сосны. Однако вследствие высокой плотности сплав древесины лиственницы при ее заготовке вызывает затруднения. Кроме того, древесина лиственницы при сушке легко растрескивается. Повышенная сопротивляемость древесины хвойных пород к загниванию и увлажнению объясняется наличием в ней смолы. Хвойная древесина, как обладающая многими положительными свойствами, используется преимущественно в строительстве стационарных деревянных зданий и сооружений. Древесина лиственных пород, имеющая по сравнению с хвойной пониженную прочность и стойкость к загниванию, используется в строительстве временных зданий и сооружений. Древесина твердых лиственных пород (дуб, береза) используется для изготовления соединительных деталей строительных конструкций, например, для изготовления пластинчатых нагелей, а также в качестве подушек, прокладок и других ответственных деталей конструкций, расположенных в местах, где имеют место большие напряжения сжатия и смятия в направлении поперек или под углом к волокнам древесины. Березовая древесина служит основным сырьем для фанерной промышленности страны. Практическая работа № 2 |
Похожие:
 |
Отчет об учебной практике в механическом отделении учебных мастерских... Характеристика применяемого технологического оборудования в механическом отделении ум |
 |
Урок Тема: Общие правила поведения в школьной мастерской и личная... Раскрыть содержание и задачи раздела “Технология обработки конструкционных материалов и элементы машиноведения” |
|
Задания-вопросы для заочного отделения по дисциплине «Технология конструкционных материалов» Подготовить в виде трех рефератов: реферат 1: из пяти вопросов, реферат 2: из пяти вопросов, реферат 3: из 6 вопросов. Рефераты и... |
|
Образование, становление и основные этапы развития кафедры "Технологии... Секция «Технологии конструкционных материалов» (ткм) в филиале работала с 1959 г. В 1986 г., отделившись от кафедры «Технологии сварки»,... |
|
Научно-технической конференции Центральный научно-исследовательский институт конструкционных материалов «Прометей» |
|
Рабочая программа учебной дисциплины оп. 04 Материаловедение Рабочая программа учебной дисциплины оп. 04 Материаловедение разработана в соответствии с фгос по специальности спо 190631 «Техническое... |
|
Техническое задание на поставку карбидкремниевых электронагревателей Заказчик: Федеральное государственное унитарное предприятие «Центральный научно-исследовательский институт конструкционных материалов... |
|
Методические указания по каждой лабораторной работе включают в себя... Гбоу спо «пгк» по специальностям спо технического профиля в соответствии с требованиями фгос спо третьего поколения и рабочей программой... |
|
Методические указания по каждой лабораторной работе включают в себя... Гбоу спо «пгк» по специальностям спо технического профиля в соответствии с требованиями фгос спо третьего поколения и рабочей программой... |
|
1. Качество материалов и его оценка. Механические свойства материалов... Учебные планы и программы для подготовки и повышения квалификации рабочих на производстве по профессии «Оператор электронно-вычислительных... |
|
Техническое задание Предметом закупки является поставка фронтального погрузчика xcmg lw300F (далее Товар) для нужд Федерального государственного унитарного... |
|
Сведения об оборудовании, подлежащему среднему ремонту Токарный с чпу 1П732рфз (далее станок) предназначен для механической обработки деталей типа тел вращения из высоколегированных конструкционных... |
|
Инструкция: Отметьте знаком «+» один или все правильные ответы. Задание... Задание Для измерения оплачиваемого потребителем расхода электрической энергии используются |
|
Информация на сайт России на 2014-2020 годы» по теме: «Разработка технологии получения и обработки конструкционных наноструктурированных материалов... |
|
Рабочая программа учебной дисциплины оп. 04. «Материаловедение» по... Фгос по специальности среднего профессионального образования «Техническое обслуживание и ремонт автомобильного транспорта» квалификация... |
|
Техническое задание по оказанию услуг по техническому обслуживанию... ... |