§ 4. Основи матеріалознавства

Актуалізація знань
  1. Що називають конструкційними матеріалами?
  2. Які конструкційні матеріали ви знаєте і з якими з них ви працювали?
  3. Які властивості мають конструкційні матеріали, із яких вам доводилося щось виготовляти?

Завдання 1

Деревина та матеріали з деревини

Деревина — матеріал, який людина опанувала одним із перших завдяки доступності та легкості в обробці  (мал. 4.1). 

Її використовують для виготовлення знарядь праці, посуду та кухонного приладдя, будівельного або оздоблювального матеріалу вже впродовж багатьох тисяч років. Адже деревина в інтер’єрі завжди виглядає затишно, екологічно й благородно, а сам матеріал славиться своєю довговічністю  (мал. 4.2).

Пригадаймо основні листові матеріали з деревини, які вивчали в 5 класі. Серед них шпон, фанера, деревинностружкові плити (ДСП; мал. 4.3) та деревинноволокнисті плити (ДВП).

Для створення конкретного виробу недостатньо знати, що таке деревина. Вона буває різних видів, і всі вони відрізняються один від одного властивостями й характеристиками.

Перш за все на вибір деревини для виготовлення виробу впливає порода. Подивіться навколо себе. Які дерева ростуть на вашому шкільному подвір’ї? А які дерева ростуть біля вашого будинку? А які ще породи дерев ви знаєте? Скільки різних видів дерев ви нарахували?

Завдання 2

Різні породи мають різні властивості. Хвойні породи деревини зазвичай мають вищий опір матеріалу порівняно з листяними породами. Це пов’язано зі структурою та складом деревини. Хвойні дерева мають довгі та тонкі волокна, які надають їм більшу жорсткість та міцність. Окрім того, хвойні породи мають більш високий уміст смол, що забезпечує захист від шкідників та гниття.

Породу деревини поділяють на тверду або м’яку залежно від її щільності. До твердих порід відносять граб, дуб, ясен, бук тощо, а до м’яких — сосну, вільху, липу, тополю та ін. Тверді породи деревини надійні, але складніші в обробці. М’які породи доступніші за ціною й простіші в обробці.

Завдання 3

Перегляньте навчальний відеоролик про те, де, як і для чого використовуються рослини. Поміркуйте, чому важливо берегти світ рослин.

Через різні властивості листяних і хвойних порід деревини сфери їхнього застосування й технологія обробки різняться. М’які породи доцільно використовувати, наприклад, для виготовлення виробів, оздоблених геометричним різьбленням. Тверда деревина використовується для виробів, які зазнаватимуть постійних механічних навантажень (ідеться про кухонну дошку, паркет, ручку для дверей тощо).

В Україні найпоширенішими є такі породи: дуб, ясен, акація, бук, груша, волоський горіх, клен, сосна.

Пиломатеріали

Для виготовлення виробів із деревини найчастіше використовують різні пиломатеріали. Первинною сировиною для виготовлення пиломатеріалів служать очищені від кори і гілок стовбури будь-яких дерев. Їх розпилюють на різних деревообробних верстатах: стрічкових, дискових і рамних. Найбільш поширені серед них — стрічкові деревообробні верстати   (мал. 4.4).

Спиляна колода транспортується з ділянки заготовки на деревообробне підприємство. Потім його за допомогою верстатів розпилюють на пиломатеріал відповідно до розміру кряжа та призначення.

Коли колода розпиляна, пиломатеріал відправляють до сушильної камери, де він за певних температурних умов набуває необхідної вологості. Така технологія в десятки разів прискорює отримання якісної столярної дошки. І саме з такої дошки майстер чи майстриня створюють свої неповторні шедеври.

Деревина має свою будову, колір, запах. До того ж для кожної породи дерева характерна своя унікальна текстура, малюнок, за яким, як за відбитком пальця, можна легко її ідентифікувати. Тож за текстурою досить легко визначити породу дерева: чи це сосна, чи липа, чи черешня, чи клен, чи ще якась інша порода  (мал. 4.5).

Пиломатеріали — бруси, дошки, рейки, планки тощо — отримують шляхом розпилювання колод.

Завдання 4

Види пиломатеріалів

Розрізняють такі види пиломатеріалів.

  • Брус — це обтесана чи обпиляна чотиригранна колода. Його використовують для спорудження будинків і виготовлення великих елементів сходів та вікон, а також інших конструкцій. Товщина бруса складає 100 мм.
  • Дошка виготовляється з колод і брусів. Дошки діляться на необрізні, обрізні (мал. 4.6) з одного боку і повністю обрізні (мають гладку крайку). Вони бувають каліброваними, бо мають строго задані розміри.
  • Обапіл — це пиломатеріал, який виготовляється з бічної частини колоди і має всього одну плоску сторону.
  • Рейка — плаский брусок або тонка, вузька обрізна дошка.
  • Планка — дошка невеликого перерізу з відшліфованими гранями.

Завдання 5

Основні переваги й недоліки пиломатеріалів

Які ж основні переваги пиломатеріалів?

  • Матеріал відносно легко піддається різним видам обробки (розпилюванню, фрезеруванню, свердлінню, створенню штроб і борозен). І водночас деревина досить міцна.
  • Можливість створення з деревини фігурних виробів та елементів споруд.
  • Екологічність і безпека матеріалу для здоров’я людини і тварин, а також для навколишнього середовища.
  • Зазвичай не викликає алергії.
  • Привабливий зовнішній вигляд.
  • Приємний запах, завдяки якому в приміщенні створюється корисний для здоров’я мікроклімат. 
  • Зручне транспортування  (мал. 4.7).
  • Широкий асортимент форм і розмірів пиломатеріалів.
  • Порівняно низька ціна.
  • Точність геометричних параметрів.

Однак пиломатеріали мають також низку недоліків.

  • За умов постійного впливу води або у вологому середовищі починається гниття деревини (крім дуба, який від вологи стає «залізним»).
  • Під дією цвілевих грибів, а також різних видів комах деревина руйнується.
  • Легкозаймисті  (мал. 4.8).

Завдання 6

Цікавий факт

Одиниці вимірювання деревини

Під час закупівлі деревини можна натрапити на різні одиниці для її вимірювання. Найчастіше — це кубометр щільної маси, складометр та насипний кубометр. 
Один кубометр щільної маси дорівнює точно одному кубометру твердої деревини. Тобто деревини без проміжків, які завжди є між дровами, складеними в колоду. Кубометр щільної маси застосовується при купівлі круглого лісоматеріалу. Також використовують інші одиниці виміру щільної маси. Це «кубометр запасу щільної маси», «кубометр урожаю сухої маси» та «складальний кубометр сухої маси».
Перший із них вимірює запас деревини в дереві, включно з його корою. Наприклад, дошка має довжину 4,5 м, ширину 0,2 м, а товщину 0,05 м. Перемноживши всі дані, отримаємо показник у кубічних метрах: 4,5 × 0,2 × 0,05 = 0,045 м3. Суму множимо на ціну кубічного метра і дізнаємось вартість дошки. Віднявши від цього 20 відсотків, ми отримаємо «кубометр урожаю».
Натомість «складальний кубометр сухої маси» відповідає 1 м3 деревного палива, підготовленого до спалювання та складеного у штабелі з мінімально можливими проміжками повітря між окремими колодами.
Найбільш поширеною одиницею виміру деревини є так званий складометр. Це об’єм дров, акуратно складених у ящик об’ємом 1 м3  (мал. 4.9).
Одиниця вимірювання шаруватої і насипної деревини, загальний об’єм якої разом із повітряними проміжками складає один кубічний метр.
Оскільки в торгівлі недоцільно складати колоди обережно в штабель, то застосовують таку одиницю виміру, як насипний кубометр (мал. 4.10).
Деревина насипана в куб зі стороною 1 м, при цьому між дровами є набагато більше повітряних прошарків, ніж при зберіганні в рівно укладеному штабелі.

Щоб підвищити зносостійкість задля тривалого терміну експлуатації, деревину обробляють за допомогою спеціальних захисних речовин — антипіретиків і антисептиків (мал. 4.11).

Деревина легко обробляється як ручним, так і механічним способом та дуже добре декорується. За це вона отримала широке застосування в житті людини.

Підсумуємо!
 

 Ключові слова: деревина, ДСП, ДВП, шпон, фанера, пиломатеріали.
 

 Контрольні ­запитання
 

 Робота в парах / групах

Ви вже знаєте, які параметри має дошка. Тепер ви легко зможете розрахувати, скільки її потрібно для виготовлення різних виробів. 

  1. Розрахуйте кількість дошки для виготовлення собачої будки відповідно до розмірів, поданих на малюнку.
  2. Відшукайте в інтернет-джерелах вартість пиломатеріалів та розрахуйте їхню вартість відповідно до розрахованої кількості.