Параграф: Виды и свойства конструкционных материалов. Древесина.

Конструкционные материалы — это материалы, предназначенные для изготовления несущих элементов, деталей машин и строительных конструкций, воспринимающих механические нагрузки. Их выбор определяет прочность, долговечность, стоимость и даже экологичность конечного изделия.

Виды конструкционных материалов

1. Металлы и сплавы: Наиболее широко используемая группа.

   · Черные металлы: Стали (высокая прочность) и чугуны (хорошее литье).

   · Цветные металлы: Алюминий (легкий), медь (пластичная, с высокой электропроводностью), титан (прочный и коррозионно-стойкий).

2. Полимеры (пластмассы): Искусственные материалы на основе органических соединений.

   · Термопласты (полиэтилен, полипропилен, ABS-пластик): Пластятся при нагреве, поддаются переработке.

   · Реактопласты (эпоксидные смолы, текстолит): После отверждения не плавятся, обладают высокой твердостью.

3. Композиты (композиционные материалы): Сочетают несколько разнородных компонентов для получения новых свойств.

   · Пример: Стеклопластик (стекловолокно + полимерная смола), углепластик (углеродное волокно + смола). Обладают высокой удельной прочностью и жесткостью.

4. Керамика: Получается спеканием минерального сырья.

   · Свойства: Высокая твердость, теплостойкость, хрупкость.

   · Применение: Огнеупоры, режущий инструмент, изоляторы.

5. Древесина: Традиционный природный конструкционный материал.

Древесина как конструкционный материал

Древесина — это волокнистый материал, образующий ствол, корни и ветви деревьев. Она является классическим примером природного композита, где длинные целлюлозные волокна (арматура) связаны лигнином (матрицей).

Классификация древесины:

· По породе:

  · Хвойные (сосна, ель, лиственница, кедр): Имеют смоляные ходы, часто более прямые волокна. Широко используются в строительстве, производстве пиломатериалов.

  · Лиственные (дуб, бук, ясень, береза, осина): Разнообразная текстура и свойства. Применяются в мебели, отделке, ответственных конструкциях.

Свойства древесины:

Физические свойства:

· Пористость и гигроскопичность: Древесина способна впитывать и отдавать влагу из воздуха. Это ее ключевая особенность, влияющая на все остальные свойства.

· Влажность: Основной показатель. Различают:

  · Естественная (транспортная) влажность — 20-25%.

  · Воздушно-сухая — 12-18%.

  · Комнатно-сухая — 8-12%.

  · Абсолютно сухая — 0%.

· Разбухание и усушка: При увеличении влажности древесина разбухает, при уменьшении — усыхает. Это может приводить к деформациям и растрескиванию.

· Плотность: Зависит от породы (от 100–150 кг/м³ у бальсы до 800–1000 кг/м³ у дуба). Чем плотнее древесина, тем она прочнее и тяжелее.

· Тепло- и звукоизоляция: Древесина обладает низкой теплопроводностью и хорошо поглощает звук.

· Эстетические свойства: Текстура (рисок на срезе), цвет, блеск — важные декоративные параметры.

Механические свойства (зависят от направления нагрузки относительно волокон):

· Прочность на сжатие и растяжение: Высокая вдоль волокон, значительно ниже поперек волокон.

· Прочность на изгиб: Древесина хорошо сопротивляется изгибу, что позволяет использовать ее в балках.

· Твердость: Способность сопротивляться вдавливанию. Различают мягкие (сосна, липа), твердые (дуб, бук) и очень твердые породы (граб, акация).

· Упругость и пластичность: Способность восстанавливать форму после нагрузки или сохранять новую форму.

Технологические свойства:

· Обрабатываемость режущим инструментом: Древесина относительно легко пилится, строгается, сверлится, шлифуется.

· Способность удерживать крепеж: Гвозди, шурупы, скобы хорошо держатся в волокнистой структуре.

· Клеимость: Легко склеивается различными клеями (столярный, ПВА, эпоксидный).

· Гибкость: Некоторые породы (ясень, дуб) хорошо гнутся после пропарки.

Недостатки древесины:

· Анизотропия: Свойства резко различаются вдоль и поперек волокон.

· Горючесть: Легко воспламеняется.

· Подверженность биоповреждениям: Может разрушаться грибами (гниль), плесенью, насекомыми (древоточцы).

· Гигроскопичность и связанные с ней деформации.

Для защиты от недостатков применяют:

· Сушку до эксплуатационной влажности.

· Пропитку антисептиками и антипиренами.

· Покрытие лаками, красками, восками.

· Модификацию (прессование, термообработку).

Вывод: Древесина, несмотря на появление современных синтетических материалов, остается востребованным конструкционным материалом благодаря уникальному сочетанию прочности, легкости, простоты обработки, экологичности и эстетики. Понимание ее видов и свойств позволяет эффективно и грамотно использовать этот бесценный дар природы в строительстве, дизайне и техническом творчестве.

СОДЕРЖАНИЕ

1. Бумага и ее свойства https://tehnologiya-111.blogspot.com/2026/01/blog-post_12.html
2. Виды и свойства конструкционных материалов. Древесина https://tehnologiya-111.blogspot.com/2026/01/blog-post_19.html
3. Индивидуальный творческий (учебный) проект «Изделие из древесины» https://tehnologiya-111.blogspot.com/2026/01/5.html