fachowo

ePodloga.pl / Artykuły

Sposoby pomiaru twardości drewna

Sposoby pomiaru twardości drewna

06-11-2009, opracowanie: ePodloga.pl

 

W artykule „twardość drewna. Co to takiego?” wyjaśniliśmy, czym jest twardość oraz pokazaliśmy jak się ona ma w odniesieniu do podłóg drewnianych. Zaprezentowaliśmy również poglądowe porównanie twardości podstawowych gatunków drewna na podstawie skali Brinell’a. W tym artykule opiszemy, czym jest owa skala. Omówimy również, w jaki sposób jest mierzona oraz zaprezentujemy drugą najbardziej znaną metodę pomiaru, czyli metodę Janki.

 

Określanie twardości drewna może być względne od dwóch czynników. Nie możliwym jest precyzyjne określenie współczynnika, gdyż zawsze minimalnie będzie się różnić na podstawie różnych próbek. Pomiar może być niedokładny przede wszystkim ze względu na różny wiek (wpływający na strukturę) i wilgotność drewna. Im starsze drewno lub im mniej wilgotne tym jest ono twardsze. Dlatego porównując dwa gatunki musielibyśmy dobrać je tak, aby miały tą samą długość życia i ten sam stopień wilgotności. Trzecim istotnym czynnikiem jest przekrój. Najtwardsze gatunki drewna mają przekrój poprzeczny. Współczynniki w zależności od rodzaju metody mogą być różne, dlatego analizując i zestawiając dwa gatunki musimy opierać się tylko na jednej metodzie oraz na tych samych parametrach przy niej dobranych. Metody, aby być bardziej obrazowe bazują zazwyczaj na wartościach średnich. Do najbardziej znanych metod pomiaru twardości drewna należą: metoda Janki oraz metoda Brinell’a.

 

Metoda Brinella

Szwedzki uczony Dr. J. A. Brinell jest uważany za pioniera w dziedzinie pomiaru twardości materiału. Wprowadzony przez niego w roku 1900 test jest najstarszą metodą używaną i popularną po dzień dzisiejszy. Brinell badał głównie odlewy metalowe posiadające zróżnicowaną strukturę. Badania te dały początki testom Rockwella i testom Vickersa.

 

Test Brinell’a bada duże powierzchnie. Poprzez różnicowanie siły i rozmiary kuli prawie wszystkie materiały mogą zostać poddane badaniu. Testowi Brinella poddawane są zazwyczaj metale, choć nadaję się on i jest często używany do pomiaru różnych gatunków drewna.

 

 

Testów dokonuje się zwykle z 3000Kg obciążeniem i karbidową (węglik wapnia) kulą o średnicy 10mm. W przypadku drewna i innych bardziej miękkich materiałów siła jest znacznie mniejsza, ok. 200-400kg. Średnica kuli również ulega zmniejszeniu. Nie rzadko można się spotkać z testami z kulką o średnicy 1mm i obciążeniem 1kg. Są to tzw. „baby Brinell test”, co w wolnym tłumaczeniu oznaczać może dziecinne testy Brinell’a.

 

Sam test Brinella odbywa się w kilku krokach. Karbidowa kulka wciskana jest za pomocą specjalnego urządzenia w próbkę materiału z określoną wcześniej odpowiednią testowi siłą. Siła ta jest utrzymywana przez okres czasu (zwany dwell time) ok. 10-15sek. Po tym czasie kula jest wyjmowana z zaokrąglonego dołka. Dołek ten jest mierzony optycznie poprzez dwie jego przekątne. Pomiar ten jest dokonywany albo przez specjalny przenośny mikroskop albo przez wbudowane do obciążnika odpowiednie urządzenie. Współczynnik Brinella określający twardość jest wynikiem funkcji siły podzielonej przez dwie zakrzywione powierzchnie. Wgniecenie mierzone jest w radianach równe połowie średnicy kuli. Współczynnik twardości wyraża się wzorem:

 

,gdzie:

 

·         F – siła obciążająca kulę

·         D – Średnica kulki

·         D – Średnica odcisku

 

Liczba Brinella wyraża się w HB i może ona przyjmować wartości od 3 do 600. Wyniki dla różnych próbek mają sens tylko wtedy, gdy wszystkie parametry dobrane podczas testu były takie same. Plusy testu to szerokie zastosowanie i to, że próbka nie ulega zniszczeniu i może być ponownie użyta. Minusem jest czas wykonania i mierzenie optyczne rozmiaru wgniecenia.

 

Metoda Janki

Metoda ta polega na mierzeniu siły, jaka jest potrzebna do osadzenia w próbce kulki o średnicy 11.28 milimetrów (0.44 cala) do połowy jej średnicy. Próbki używane do testów mają powierzchnie 10 centymetrów kwadratowych. Jest to jeden z najlepszych sposobów określania podatności na ścisk i stawianie oporu. Jednakże wadą tej metody jest duża zależność od struktury i słojów w drewnie. Może to sprawić duże rozbieżności w przypadku drzewa iglastego charakteryzującego się różnorodnością budowy. Dlatego poszczególne wyniki mogą się bardzo różnić. W przypadku, gdy testowana jest powierzchnia deski mierzona twardość nazywana jest „twardością boczną” (side hardness). W przypadku, gdy testowana jest wycięta częściowa powierzchnia drzewa, mierzona twardość nazywana jest „twardością końcową” (end hardness). Przykładowo wartość boczna Teaku wacha się w granicach 3730 – 4800 Niutonów. Natomiast wartość jego twardości końcowej wynosi ok. 4150 – 4500 Niutonów.


Rezultat testu może być prezentowany w różny sposób w zależności od kraju, co może być przyczyną częstych pomyłek. W Stanach Zjednoczonych współczynnik twardości wyrażany jest w funtach-siła (lbf), w większości krajów europejskich wyrażany jest w kilogramach-siła (kgf, jeden kilogram-siła odpowiada 9.8 niutonom). Można też spotkać wyrażenie w niutonach lub kiloniutonach. Często rezultaty wyrażone są w jednostkach Janka. Np. 720 Janka. Aby zamienić funt-siła na kilogram-siła wystarczy przemnożyć go przez 0.453 592 37. Chcąc uzyskać z tego niutony należy pomnożyć kilogram-siła razy 9.8. Metoda Janki jest drugą po metodzie Brinell’a najczęstszą metodą do określania twardości i przeznaczenia podłogi drewnianej.

 

Inną znaną, choć mniej popularną metodą pomiaru może być metoda Vickersa. Jako ciekawostkę podać można, że pionierem pomiaru twardości nie jest niejaki „Bugsen” jak to uważa większość powszechnie szanowanych serwisów internetowych i setki innych, którzy teksty z nich po prostu kopiowali. Bugsen tak naprawdę w istocie jest tworem Internetu, co potwierdza tylko fakt, że Internet nie zawsze jest źródłem wiedzy naukowej.

 

Tagi: sposoby,pomiaru,twardosci,twardosc,janki,brinella,drewno,podlogi,drewniane,deski,parkiety,wlasciwosci

drukuj Drukuj | pobierz Pobierz | polecanie Poleć znajomemu | ulubione Ulubione | dyskusja Forum
Ocena: ocena 1 ocena 2 ocena 3 ocena 4 ocena 5

Wszystkie artykuły


| 1 | 2 | 3 | Pokaż wszystkie


Deska Barlinecka


Statystyki





O nas / Kontakt / Regulamin / Banery / Linki / Wszystkie artykuły / Mapa serwisu
Interesuje Cie współpraca? Zajrzyj do działu Reklama
Projekt i realizacja: iTools
2010, ePodloga.pl , wszystkie prawa zastrzeżone.