Содержание

Какие бывают пороки древесины

Пороки древесины — это специфические свойства и изъяны древесины, которые ухудшают ее сортность и ограничивают хозяйственное использование.

Природные пороки появляются при созревании дерева из-за ухудшения условий роста (климат, почва), случайных изъянов, естественного увядания, а так же жизнедеятельности микробов и бактерий, жуков-древоточцев и птиц.

При определении качества деревянных сортиментов учитывают следующие характеристики дефекта:

  • Тип
  • Размер и степень поражения
  • Размещение на сортиментах или круглых лесоматериалах

Исходя из особенностей порока, его могут не учитывать, а также снижать или повышать качество материала (желательные пороки, которые используют в декорировании деревянных изделий).

Безусловными пороками считают те изъяны, которые существенно уменьшают крепость древесины (гниение, крупные трещины, нарушение целостности ствола при столкновении с посторонними предметами или обламывании и др. ).

Для определения типа и степени проявления порока наряду с визуальным осмотром используют электрические, магнитные и звуковые методики дефектоскопии.

ТИПЫ ПОРОКОВ

Пороки классифицируют на основе международного стандарта ISO и актуального ГОСТ2140-81.

ПРИРОДНЫЕ ПОРОКИ

В эту категорию входят сучки и дефекты структуры древесины (всего государственный стандарт предусматривает более 180 видов природных пороков древесины).

Сучки

Сучок — это фрагмент ветки, заключенный в стволовые древесные ткани. По структуре, состоянию и положению относительно ствола выделяют светлые и темные сучки, не полностью сросшиеся, несросшиеся и сросшиеся. Отдельными категориями являются табачные, рыхлые и выпадающие сучки.

Заросшие сучки на кругляке образуют характерные бугры.

Сучки выявляют в древесине любой сортности. Они существенно влияют на качество и возможные области использования пиломатериалов. Во время распиловки и сушки сучки отсоединяются от окаймляющей древесины, создавая отверстия.

                         

Сучок здоровый                                                                          Сучок с дефектом                                                                       Групповой сучок

ТРЕЩИНЫ СРУБЛЕННОЙ ДРЕВЕСИНЫ

Трещины — это поперечный или продольный относительно направления волокон разрыв древесных тканей. В мелких деталях их оценивают как один дефект. В крупных пиломатериалах различают несколько разновидностей трещин.

Трещины усушки. Поверхностные разрывы древесины, которые уходят вглубь сортимента. Возникают во время сушки. Повышают вероятность поражения грибами.

Трещины распиловки. Следствие внутренних напряжений пиломатериала, которые возникают при распиловке.

Трещины пропарки, пропитки. Следствие уменьшения прочности деталей в сочетании с усилением внутренних напряжений.

                              

Морозобойная трещина                                                                      Трещина усушке

Метик — радиальный разрыв древесины внутри ствола, который появляется в ядровой древесине во время роста и не доходит до внешних слоев.

Различают следующие типы метика:

  • Шильфер — множество метиков внутри ствола.
  • Ветренница — внутренняя трещина, которая расширяется между ядром и внешними слоями древесины, а не в центральной части ствола.
  • Отлуп — разрыв между годовых слоев, образовавшийся в середине ствола. На торцевом срезе проявляется как дуговидная пустота.
  • Морозобоина — дефект растущего дерева, который появляется из-за сильного и быстрого снижения температуры. Согласно принятой стандартизации к морозобоинам относят громобоину — трещину, которая появилась из-за попадания молнии.
  • Трещина сжатия — стволовое повреждение растущего дерева, которое возникает из-за избыточного давления.
  • Отщеп — сквозной боковой разрыв ствола, который отходит от торцевого сечения.
  • Трещина усушки — внешняя трещина, появляющаяся при сушке, которая проникает внутрь деревянного сортимента.

В отдельную категорию относят трещины, которые возникли во время распиловки, пропарки и сушке древесины.

ДЕФЕКТЫ ОБРАБОТКИ

В данную категорию относят пороки древесины, которые возникли из-за механических повреждений при валке, транспортировке или резке леса.

Инородное включение — чужеродное тело в дереве (стекло, железный обломок, кусок камня и т.д.). Образует вздутие на коре. Усложняет переработку материала и может привести к поломке оборудования.

Механические повреждения ствола

Обдир коры — часть сортимента без коры. В естественных условиях возникает из-за порчи дерева грызунами или копытными животными. Является косвенной причиной заражения дерева грибами или паразитами.

Разновидности:

  • Ожог коры — нарушение целостности коры из-за резкого весеннего потепления или в результате лесного пожара.
  • Ошмыг — повреждение или удаление части коры при падении во время урагана или промышленной валки окружающих деревьев. Облегчает проникновение в ствол паразитов и спор грибов, ослабляет дерево и может стать причиной усыхания.

Обугленность — сильно обгоревшие зоны коры.

Карра — нарушение стволовой целостности (засмоленный участок) на месте засечек для получения живицы из хвойных деревьев. Этот дефект способствует проникновению грибных спор в живое дерево или в заготовленные материалы.

Заруб — локальный дефект поверхности сортимента после повреждения топором. Делает материал уязвимым перед грибным заражением, увеличивает объем отходов. Разновидность заруба — 

затеска — плоское повреждение ствола, которое захватывает кору и внешние слои заболони.

Запил — локальный дефект ствола после обработки инструментами во время заготовки (пилой, лебедкой и др.).

Отщеп — проникающая трещина, которая отходит от торцевой части сортимента, постепенно сужаясь.

Скол — торцевая часть ствола с отсутствующей древесиной, которая откололась при заготовке.

Вырыв — выемка на детали (вплоть до отсутствия ее части) с рубчатым неравномерным дном. Появляется при воздействии специальным инструментом (выкалывание).

Накол — локальное повреждение сортиментов острым инструментом (багром). Имеет вид отверстий глубиной до 2 см (или сквозных — для шпона). Снижает качество материала, ухудшает декоративные свойства изделий и может стать косвенной причиной поражения грибами.

Облом — неровный торец от переламывания ствола (например, во время сильного ветра).

ДЕФЕКТЫ ПЕРЕРАБОТКИ ДРЕВЕСИНЫ

Дефекты распиловки

Обзол — кора с поверхности ствола, которая осталась на кромке пиломатериалов. Снижает полезный выход материалов, ограничивает сферы применения полученных деталей.

Обзол

Риски — ряд отметин на пиломатериалах от режущих инструментов после пиления, строжки или фрезеровки.

Волнистость — углубления и возвышения на пиломатериале, которые возникли из-за скошенного пиления или неправильной сушки.

Ворсистость — торчащие неотделенные волокна на плоских гранях пиломатериалов, которые делают его шершавым. Возникает при пилении незаостренными инструментами, ошибках при заточке/разводе зубьев пилы, недостаточном натяжении полотна пилы (блуждающее пиление) и др.

Мшистость — большое количество ворса и множество неотделенных древесных волокон на плоских гранях пиломатериала.

Бахрома — непрерывная либо рваная полоса из множества неотделенных волокон на кромках доски или бруса. Возникает во время пиления в теплое время года, при обрабатывании косослойной, свилеватой или сучковатой древесины или из-за нарушений при настройке и применении инструментов деревообработки.

Другие дефекты обработки

Скос пропила — скошенная плоскость спила на кругляке.

Рваный торец — ребристые выемки и возвышения, а также пучки и волокна на торцевой плоскости.

Козырек — выходящая за торцевую плоскость древесина, появившаяся из-за неполного пропиливания сортимента.

Закорина — часть коры, которая сохранилась на шпоне (может выпадать, оставляя отверстия и выемки).

Заусенец — заостренный выступ, который примыкает к кромке пиломатериала.

Задир — не отсоединившийся после строжки кусок древесины с острыми краями.

Выщербины — неглубокие выемки в местах отрывания клочков волокон.

Рябь шпона — густо размещенные неглубокие выемки, параллельные продольной оси волокон.

Вмятина — выемка на пиломатериале, которая возникла из-за локальной деформации при ударе кувалдой (или другим инструментом) и при валке дерева.

Царапина — отметина на пиломатериале (углубление) после контакта с острым предметом.

Выхват — выемка на всю ширину поверхности обработки, которое возникло при удалении во время фрезеровки или обработки электрорубанком части сортимента ниже расчетного уровня.

Непрофрезеровка — необработанный участок детали.

Гребешок — необработанная зона пиломатериала, которая поднимается над профрезерованной частью (следствие неправильной настройки фрезы).

Прошлифовка — вырезание сортимента ниже требуемого уровня во время шлифования.

Недошлифовка — необработанная зона поверхности сортимента, который уже шлифовали.

Ожог — почерневшая зона на поверхности сортимента, которая появилась при трении о дерево подвижных частей деревообрабатывающего инструмента.

ПОКОРОБЛЕННОСТИ

Покоробленность — деформирование обрезного пиломатериала во время выпиливания, высушивания или хранения.

Коробление во время сушки возникает из-за разницы высушивания материала в тангенциальной и радиальной ориентации. Коробление может быть косвенным признаком другого порока: косослоя, крени, сучков и др. Во время сушки быстрее теряет влагу заболонные участки. Их объем уменьшается быстрее участков детали, состоящих из древесины, которая была ближе расположена к ядру, поэтому она изгибается в сторону заболони. Степень проявления порока меняется при изменении влажности древесины.

Коробление может быть следствием остаточного напряжения в древесине при распиловке (проявляется при фрезеровке и распиловке доски).

Этот порок усложняет использование пиломатериалов. При высокой степени проявления приводит к полной непригодности деталей. Усложняет заготовку, уменьшает выход полезной древесины.

Для предотвращения покоробленности доски сушат сжатыми в соответствии со специально подобранном режимом, который не приводит к появлению сильных напряжений внутри детали. Оставшееся напряжение снимают с помощью дополнительной тепло- и влагообработки.

Возможность коробления учитывают при склейке деревянных деталей.

Замер коробления
  • Продольное коробление — замеряют по соотношению наиболее длинной стрелы прогиба и длины коробления (выражают в процентах).
  • Поперечное коробление — замеряют по соотношению максимальной стрелы прогиба и ширины пиломатериала (выражают в процентах).
  • Крыловатость — замеряют по максимальному отклонению поверхности детали от требуемой плоскости.

Коробление клееной фанеры измеряют с помощью линейки, которую прикладывают к листу по диагонали (выражают в сантиметрах в отношении к 1 погонному метру диагональной длины).

Типы коробления
  • Продольное (по пласту). Доски
     загибаются в сторону широкой плоскости. Различают простое продольное (1 изгиб) и сложное продольное (более 1-го изгиба) коробление.
  • Продольное по кромке. Загибание доски в сторону кромки.
  • Поперечное. Деформирование материала в поперечном сечении, которое зависит от места выпиловки детали: края досок загибаются в сторону заболони; сечение брусков, годовые слои в которых расположены диагонально, принимает форму ромба; у пиломатериалов, которые выпилены из ядровой древесины, края сужаются и становятся тоньше центральной части детали.
  • Крыловатость (винтовое коробление). Спиралевидное коробление по длине пиломатериала. Возникает при ускоренной сушке из-за разной скорости выхода влаги в разных частях детали. Крыловатостью называют кручение круглых лесоматериалов, которое является следствием другого порока (например, косослоя).

ПОРОКИ ДРЕВЕСИНЫ Строительные материалы и технологии

Содержание
3.3. ПОРОКИ ДРЕВЕСИНЫ
Пороками называют недостатки древесины, появляющиеся во время роста дерева и хранения пиломатериалов на складе. Степень влияния пороков на пригодность древесины в строительстве зависит от их вида, места расположения, размеров, а также от назначения древесной продукции. Один и тот же порок в некоторых видах продукции делает древесину непригодной, а в других понижает ее сортность или не имеет существенного значения. Поэтому в стандартах на конкретные виды лесопродукции имеются указания о допустимых пороках.

Пороки древесины можно разделить на несколько групп: пороки формы ствола, пороки строения древесины, сучки, трещины, химические окраски и грибковые поражения и покоробленности. Ниже рассмотрены основные виды пороков.


Рис. 3.3. Пороки формы ствола:
а — сбежистость; б, в — закомелистость округлая и ребристая; г, д — кривизна простая и сложная Пороки формы ствола легко определяются на растущем дереве, поэтому стволы таких деревьев могут быть отбракованы на лесосеке. К этой группе пороков относятся сбежистость, закомелистость и кривизна ствола (рис. 3.3).

Сбежистость — значительное уменьшение диаметра по длине ствола. Нормальным сбегом считается уменьшение диаметра на 1 см на 1 м длины ствола. Этот порок уменьшает выход обрезных пиломатериалов. Кроме того, в ма¬териале оказывается много перерезанных волокон, что снижает его прочность.

Закомелистость — резкое увеличение диаметра комлевой (нижней) части ствола. Закомелистость бывает круглой и ребристой. В любом случае она увеличивает количество отходов и искусственно вызывает косослой в готовой продукции.

Кривизна ствола — искривление ствола дерева в одном или нескольких местах. Сильная кривизна переводит древесину в разряд непригодной для строительных целей.

Пороки строения древесины представляют собой отклонения от нормального расположения волокон в стволе дерева: наклон волокон, свилеватость, крень, двойная сердцевина и др. (рис. 3.4).

Наклон волокон (косослой) — непараллельность волокон древесины продольной оси пиломатериала. Это явление (особенно при больших углах наклона волокон) вызывает резкое снижение прочности древесины и затрудняет ее обработку. Пиломатериал, имеющий косослой, обладает повышенной склонностью к короблению при изменении влажности.

Свилеватость — крайнее проявление косослоя, когда волокна древесины расположены в виде волн или завитков.

Свилеватость в некоторых породах (орех, карельская береза) придает красивую текстуру древесине; такие породы используются в отделочных работах.

Крень — изменение строения древесины, когда годовые кольца имеют разную толщину и плотность по разные стороны от сердцевины. Крень нарушает однородность древесины.


Рис. 3.4. Пороки сnроения древесины:
а — наклон волокон; 6 — свилеватость; в — крень; г — двойная сердцевина Сучки — самый распространенный и неизбежный порок древесины, представляющий собой основание ветвей, заключенные в древесине. Они нарушают однородность строения древесины, вызывают искривление волокон (свилеватость). Сучки уменьшают рабочее сечение пиломатериалов, снижая их прочность в 1,5. .2 раза (а в тонких досках и брусках и более).

По степени срастания сучков с древесиной ствола различают сучки сросшиеся, частично сросшиеся и несросшиеся (выпадающие). Особенно опасны сучки разветвленные (лапчатые) (рис. 3.5).


Рис. 3.5. Различные виды сучков:
а — сросшийся здоровый; 6 — выпадающий; в — сшивной; г — разветвленный (лапчатый) Здоровые сучки имеют древесину твердую и плотную без признаков гнили. Часто сучки загнивают вплоть до превращения в рыхлую порошкообразную массу — это так называемые табачные сучки.

Для изготовления несущих деревянных конструкций используется древесина, имеющая только здоровые сросшиеся сучки. Количество и размещение сучков определяют сортность материала.

Трещины могут появляться как на растущем дереве, так и при высыхании срубленного дерева и пиломатериалов. Они нарушают целостность лесоматериалов, уменьшают выход высокосортной продукции, снижают прочность и даже делают их непригодными для строительных целей. Кроме того, трещины способствуют гниению древесины.

Различают следующие типы трещин: метик, морозобоина и отлуп, образующиеся на растущем дереве, и трещины усушки, образующиеся на срубленной древесине (рис. 3.6).


Рис. 3.6. Виды трещин:
а, б— метиковая простая и сложная; в, г — морозобоина открытая и закрытая; д, е — отлуп кольцевой и частичный Метик — внутренние трещины, идущие вдоль ствола от центра к периферии; трещин может быть несколько как расположенных в одной плоскости, так и крестообразно.

Морозобоина — наружная открытая продольная трещина, сужающаяся к центру. Такие трещины возникают при замерзании влаги в стволе во время сильных морозов.

Отлуп — полное или частичное отделение центральной части ствола от периферийной в результате усушки первой. Такие трещины располагаются по годовым кольцам.

Трещины усушки встречаются очень часто в древесине всех пород; они возникают в результате напряжений, вызванных неравномерной усадкой при быстрой сушке древесины на воздухе. Эти трещины направлены от периферии к центру вдоль волокон древесины.

Грибные поражения и химические окраски вызываются простейшими живыми организмами — грибами, развивающимися из спор и использующими древесину в качестве питательной среды, или микроорганизмами. Для развития грибов необходим кислород воздуха, определенная влажность и положительная температура. Различают грибы, поражающие деревья, растущие в лесу, и свежесрубленную древесину, и грибы, развивающиеся на деревянных конструкциях.


Рис. 3.7. Продольная покороб-ленность:
а — простая; б— сложная; в— крыло-ватая На растущих деревьях могут развиваться деревоокрашивающие грибы. Они питаются содержимым клеток, не затрагивая их стенки. Поэтому прочность такой древесины изменяется незначительно, но на древесине появляются цветные пятна и полосы.

Изменение окраски древесины без изменения ее механических свойств может происходить из-за биохимического окисления дубильных веществ, провоцируемого микроорганизмами.

Значительно более опасны деревораз-рушающие грибы. Они питаются материалом стенок клеток — целлюлозой, разлагая ее с помощью ферментов до глюкозы:

(С6Н1005)n + nН2 O-> С6Н12Об

Это возможно только при достаточной влажности древесины. Глюкоза в теле гриба используется в процессе его жизнедеятельности и, в конце концов, превращается в углекислый газ и воду.

Известно большое число дереворазрушающих грибов. Среди них наиболее часто встречаются так называемые домовые грибы. При поражении такими грибами древесина делается трухлявой и легкой, а на ее поверхности появляется налет плесени в виде мягких подушечек. Домовый гриб может разрушить древесину очень быстро (в течение нескольких месяцев).

Процесс гниения прекращается при снижении влажности древесины до 18...20 % (сухая древесина не гниет), снижении температуры ниже 0° С или исключении поступления кислорода.

Повреждения насекомыми (червоточины) представляют собой ходы и отверстия, проделанные в древесине насекомыми (жуками-короедами, точильщиками). Они живут в древесине и ею же и питаются. Жуки-точильщики могут развиваться в сухой древесине и даже в мебели.

Поверхностные червоточины не влияют на механические свойства древесины, так как при распиловке уходят в горбыль. Глубокие червоточины нарушают целостность древесины и снижают ее прочность.

Покоробленности — нарушение формы пиломатериалов при изменении ее влажности при сушке и хранении или под действием внутренних напряжений при продольной распиловке крупных элементов на более мелкие. Покоробленность бывает поперечная, продольная (простая и сложная) и винтообразная (крыловатость) (рис. 3.7).

Пороки древесины

Как и любой другой материал, применяемый в строительстве, отделке и любой другой человеческой деятельности, древесина вместе с полезными качествами имеет и свои недостатки, которые могут ограничивать те или иные возможности ее применения. В древесине такие недостатки именуются пороками, и мы рассмотрим на главных их разновидностях.

1. Трещины.

Трещины могут появляться в массиве дерева еще во время его роста. Такие трещины бывают морозные, отлупные и метиковые.

Морозные трещины (рис. 2-а) как ясно уже из самого названия, появляются в стволе от больших морозов.

Рис.2 ->

а— морозобоина; метиковые; в-~ отлупные; г— усушки


Морозные трещины имеют вид внешних разрывов, которые идут в глубину ствола в радиальном направлении.

Отлупные трещины (рис. 2-е) — это уже внутренние трещины в стволе древесины, образующие отслоения отслоения по годичному слою, возникающие из-за разного рода внутренних напряжений.

Метиковые трещины (рис. 2-6) это тоже внутренний дефект древесины, такие трещины идут от комля вдоль ствола к вершине.

Трещины из-за усушки (рис. 2-г).

В уже заготовленной древесине также могут появляться трещины, уже в основном из-за внутренних напряжений в массиве при его сушке. Из за них появляются ограничения применения такой древесины в столярных работах.

2. Наклон волокон — так называемый "косослой" (рис. 3 фрагмент А). Данный порок является отклонением направления волокон от продольной оси дерева. Наклон волокон в такой древесине может быть радиальным или тангенциальным. Тангенциальный наклон - это настоящий природный дефект, причиной чему спиральное расположение волокон в растущем стволе дерева. Как правило, этот порок обнаруживают при отделении коры от ствола, но вообще косослой можно определить также по направлению трещин в коре.


Пороки строения древесины Рис. 3

А - косослой; Б - крень; 
В - прирость; Г - смоляной кармашек


Если узкая деревянная заготовка изготовлена из такого массива, то прочность, разумеется будет весьма низкая, что ясно, так как в таком случае неизбежно перерезаются основные несущие волокна, которые и образуют прочность древесины. Если же заготовка (например доска) достаточно широкая, то и прочность ее будет соответствовать норме, несмотря на косослой, правда тут есть другой минус - при сушке такая доска будет коробиться в спиральном направлении (этот нежелательный эффект называется «крыловатость»).

Радиальный наклон волокон уже не является природным дефектом. Причина его возникновения в перерезании волокон дерева закомелистых стволов. Чтобы постараться избежать данного порока, нужно заготовку (доску) раскроить так, чтобы направление пропилов от закомелистой части было параллельно кромкам заготовки. Доска из ствола с наклоном волокон при усушке обычно принимает форму желоба. В продольном же направлении коробления не происходит.

3. Крень (рис. 3 фрагмент Б) - это изменение строения древесины (касается хвойных пород) в сжатой зоне стволов. Из-за этой сжатости появляются специфические дугообразные участки из контрастной темной древесины. Древесина таких участков при изгибе и сжатии весьма повышает прочность, но при этом также увеличивается и вероятность появления трещин в массиве и дальнейшего его коробления при усушке. Из-за креня в древесине затруднено водопоглощение, что в свою очередь существенно уменьшает возможность правильной пропитки древесины. В технологическом плане дефект крени затрудняет обработку древесины, снижает такие важные показатели, как ударная вязкость и прочность при растяжении.

4. Прирость (рис. 3 фрагмент В) — это зажившее повреждение на поверхности дерева, которое заросло или же находится в процессе заживления. Данный дефект представляет собой полость, заполненную остатками коры. Негативное влияние данного порока в том, что он нарушает целостность массива древесины и в дальнейшем способствует появлению других пороков.

5. Смоляной кармашек (рис. 3 фрагмент Г) - это заполненная смолой (или же камедями) полость между годичных слоев. Данный дефект древесины затрудняет дальнейшую отделку, склеивание, да и в целом портит поверхность древесины.

6. Сучки — это всем понятный и самый распространенный порок древесины. По своей сути - сучки — это основание ветвей, которые заключены в массив древесины. Негативная роль сучков заключена прежде всего в том, что они нарушают однородность структуры древесины, и как следствие - снижение прочности древесины, затруднение обработки ее режущими инструментами (возможны даже поломки ножей), комплексное усложнение технологического процесса деревообработки.

7. Завитки. Сучок так или иначе вызывает локальное искривление годичных слоев (завитки). И даже если сучка нет, а есть всего лишь завиток, в любом случае обработка древесины затрудняется.

8. Глазки. В массиве березы и клена встречаются так называемые "глазки".

 

 

Пороки ствола

Пороки массива древесины в целом зависят от пороков ствола дерева, из которых была сделана заготовка (доска или же брус). На рис. 4 представим основные пороки.


1. Сбежистость (фрагмент А) - это превышение нормального сбега ствола (нормальным считается уменьшение диаметра ствола на 1 сантиметр через каждый метр длины дерева).

2. Круглая и звездчатая закомелистость (варианты Б и В) — это резкое увеличение комлевой части дерева. Диаметр комлевого торца в этом случае превышает диаметр дерева на расстоянии 1 метра от него в 1,2 раза.

3. Кривизна (вариант Г) — это искривление продольной оси дерева.

  

Пороки древесины - Промышленные материалы


Пороки древесины

Категория:

Промышленные материалы



Пороки древесины

К порокам древесины относятся отклонения от нормального строения, ухудшающие ее качества и оказывающие различные влияния на техническую пригодность. Насчитывается большое количество пороков древесины, которые вызываются нарушениями почвенных и климатических условий, действием бактерий, грибков, насекомых, механическими повреждениями и т. д. Механические повреждения, как правило, образуются в процессе заготовки, транспортирования, сортировки, штабелевки древесины или изделий из нее и называются дефектами.

Чем точнее, производится учет пороков при сортировке древесины, тем выше коэффициент ее использования.

Пороки в зависимости от вида, характера, расположения и размера приводят к снижению сорта древесины или делают ее совершенно непригодной для производственных целей.

Классификация пороков и дефектов. Пороки и дефекты делят на группы, виды и разновидности. Насчитывается девять групп пороков и дефектов — сучки, трещины, пороки формы ствола, пороки строения древесины, химические, окраски, грибковые поражения, повреждения насекомыми, инородные включения и дефекты, деформации.

Сучки —один из основных пороков лесных материалов. Они представляют собой заключенные в древесине ствола основания живых ветвей или ветвей, отмерших при жизни дерева. Сучки нарушают однородность строения древесины, вблизи их волокна искривляются, что снижает прочность, затрудняет обработку и уменьшает рабочее сечение материала. Прочность лесоматериалов в связи с наличием сучков может снижаться в несколько раз.

Сучки в зависимости от степени срастания их с древесиной ствола делят на сросшиеся, частично сросшиеся, несросшиеся и выпадающие несросшиеся. Сросшиеся сучки могут быть здоровыми, довольно прочно соединенными с древесиной ствола, а несросшиеся сучки — загнившими, гнилыми и табачными, которые образуют отверстия в материале.

По степени зарастания сучки подразделяются на открытые и заросшие; по форме разреза на поверхности — на круглые, овальные и продолговатые; по положению в сортименте — на пластовые, кромочные, ребровые, торцовые и сшивные; по взаимному расположению — на разбросанные, групповые и разветвленные; по выходу на поверхность — на односторонние и сквозные.

Сучки ухудшают внешний вид древесины, нарушают однородность ее строения, а иногда и целостность, вызывают искривление волокон и годичных слоев, затрудняют механическую обработку.

Несросшиеся, выпадающие несросшиеся, гнилые, табачные и другие сучки в деталях и изделиях, идущих под окраску или фанеровку облицовочной фанерой, высверливают, а образовавшиеся углубления заделывают пробками на клею. При производстве фанеры заделка сучков производится по специальной технологии.

Трещины — разрывы древесины вдоль волокон — встречаются на растущих деревьях и на заготовленных лесоматериалах и изделиях, в том числе в результате сушки. Трещины задерживают влагу, попадающую извне, что повышает влажность древесины и создает условия для развития грибков.

По типам трещины подразделяются на метиковые (простые и сложные), морозные, трещины усушки и отлупные. Метиковые трещины представляют собой одну или несколько широких внутренних продольных трещин, постепенно суживающихся от центра к периферии ствола. Простая метиковая трещина проходит по диаметру ствола, а сложная (лучистая) представляет собой две или несколько трещин, располагающихся по радиусам, под углом друг к другу.

Морозные трещины представляют собой наружные продольные трещины, более широкие по периферии ствола и сужающиеся к центру.

Трещины усушки — наружные радиальные трещины, возникающие при сушке лесоматериалов. Относятся они к дефектам; образовываются очень часто в древесине любых пород при высыхании ниже точки насыщения волокон.

Трещины усушки направлены от поверхности вглубь, отличаются от метиковых и морозных трещин меньшей длиной и глубиной. Размеры этих трещин зависят от влажности древесины, влажности и температуры окружающего воздуха.

Отлупные — это внутренние трещины, идущие по годичному слою и распространяющиеся на некоторую длину вдоль ствола.

По положению в сортименте трещины подразделяются на боковые, пластовые, кромочные и торцовые; по глубинам — на неглубокие, глубокие и сквозные; по ширине — на сомкнутые и разошедшиеся. Трещины, особенно сквозные, нарушают целостность лесоматериалов и в некоторых случаях снижают их механическую прочность.

Пороки формы ствола — сбежистость, закомелистость, нарост и кривизна.

Сбежистость заключается в постепенном уменьшении толщины круглых лесоматериалов или ширины необрезных пиломатериалов на всем их протяжении, превышающем величину нормального сбега (1 см на 1 м длины сортимента). Сбежистость приводит к увеличению количества отходов при распиловке и лущении круглых лесоматериалов и раскрое пиломатериалов и появлению в пило-продукции и шпоне радиального наклона волокон.

Закомелистость (округлая или ребристая) — резкое увеличение диаметра комлевой части круглых лесоматериалов или ширины необрезной пилопродукции. Диаметр (ширина) комлевого торца не менее чем в 1,2 раза превышает диаметр (ширину) сортимента, измеренный на расстоянии 1 м от этого торца. Закомелистость затрудняет использование круглых лесоматериалов по назначению, увеличивает количество отходов при распиловке и лущении лесоматериалов и раскрое пилопродукции, обусловливает появление в пилопродукции и шпоне радиального наклона волокон.

Нарост, или наплыв, — резкое местное утолщение ствола различной формы и размеров. Сопровождается свилеватостью древесины; встречается на всех породах, чаще на лиственных. Нарост затрудняет использование круглых лесоматериалов по назначению и осложняет их переработку.

Кривизна — искривление продольной оси ствола. Простая (односторонняя) Кривизна характеризуется только одним изгибом, а сложная (разносторонняя) несколькими.

Кривизна затрудняет использование круглых лесоматериалов по назначению, увеличивает количество отходов при распиловке и лущении круглых лесоматериалов и раскрое пилопродукции, обусловливает появление в пилопродукции и шпоне радиального наклона волокон.

Пороки строения древесины — наклон волокон, крень, тяговая древесина, свилеватость, завиток, глазки, смоляной кармашек, сердцевина, пасынок, сухобокость, прорость, рак, засмолок, ложное, ядро, пятнистость, внутренняя заболонь, водослой.

Наклон волокон, или косослой, — непараллельность волокон древесины продольной оси сортимента. Наклон волокон увеличивает прочность древесины при раскалывании (сопротивление раскалыванию), затрудняет строжку и теску, снижает способность к загибу, снижает прочность пилопродукции и шпона при растяжении вдоль волокон и изгибе и повышает способность к короблению.

Крень — местное изменение строения древесины хвойных пород в сжатой зоне стволов и ветвей, проявляющееся в виде кажущегося резкого уширения поздней древесины годичных слоев. Местная, или прожилковая, крень проявляется в виде узких дугообразных участков, захватывающих один или несколько годичных слоев, сплошная крень — в виде значительных сплошных участков, расположенных по одну сторону от сердцевины и захватывающих половину и более площади поперечного сечения ствола.

Крень повышает твердость древесины и прочность при сжатии и статическом изгибе, снижает ударную вязкость и прочность при растяжении, увеличивает усушку вдоль волокон и, как следствие, склонность пилопродукции к растрескиванию и продольному короблению, существенно уменьшает водопоглощение, затрудняя пропитку древесины, и ухудшает ее внешний вид.

Тяговая древесина — местное изменение строения древесины лиственных пород в растянутой зоне стволов и ветвей. Проявляется в резком увеличении ширины годичных слоев в растянутой зоне, их более светлой окраске, иногда с серебристо-матовым отблеском. Повышает прочность древесины при растяжении вдоль волокон и ударную вязкость при изгибе, снижает прочность при сжатии вдоль волокон и статическом изгибе, повышает усушку во всех направлениях, особенно вдоль волокон, что способствует короблению и появлению трещин, затрудняет обработку, приводя к образованию ворсистости и мшистости поверхности.

Свилеватость — извилистое или беспорядочное расположение волокон древесины. Волнистая свилеватость характеризуется более или менее правильным расположением волокон древесины, а путанная свилеватость — беспорядочным расположением волокон. Свилеватость снижает прочность древесины при растяжении, сжатии и изгибе, повышает прочность при раскалывании, при скалывании в продольном направлении, затрудняет строжку и теску.

Завиток — местное искривление годичных слоев, обусловленное влиянием сучков или проростей. Односторонний завиток выходит на одну или две смежные стороны сортимента, сквозной завиток выходит на две противоположные стороны. Завиток снижает прочность древесины при сжатии, растяжении вдоль волокон, статическом изгибе, ударную вязкость.

Смоляной кармашек — полость внутри годичного слоя, заполненная смолой. Односторонний смоляной кармашек выходит на одну или две смежные стороны сортимента, сквозной смоляной кар-машек_на две противоположные стороны.

Вытекающая из смоляных кармашков смола портит поверхность изделий, препятствует их лицевой отделке и склейке, в мелких деталях смоляные кармашки снижают прочность древесины.

Сердцевина, или сердцевинная трубка, — это узкая центральная часть ствола, состоящая из рыхлой ткани, она характеризуется цветом, отличным от цвета окружающей древесины. Сортименты с сердцевиной легко растрескиваются. Иногда встречается двойная сердцевина.

Пасынок — отставшая в росте или отмершая вторая вершина, пронизывающая сортимент под острым углом к его продольной оси на значительном расстоянии. Нарушает однородность строения древесины и целостность пилопродукции, снижает прочность древесины.

Сухобокость, или сухобочина, — омертвевший в растущем дереве участок поверхности ствола, обычно лишенный коры, возникающий в местах повреждений — ушибов, ожогов, зарубов и др. Нарушает правильность формы круглых лесоматериалов и целостность древесины.

Прорость — это обросший древесиной участок поверхности ствола с омертвевшими тканями, возникает при зарастании повреждений. Нарушает целостность древесины и сопровождается искривлением прилегающих годичных слоев.

Рак — рана, возникающая на поверхности ствола растущего дерева в результате деятельности грибков и бактерий. Открытый рак представляет собой незаросшую рану с плоским или углубленным дном, закрытый — заросшую рану с ненормальным утолщением тканей коры и древесины. Рак изменяет форму круглых сортиментов и строение древесины, у хвойных пород сопровождается сильным смолотечением и засмолением древесины, затрудняет механическую обработку древесины.

Засмолок — участок древесины, обильно пропитанный смолой, снижает некоторые механические свойства древесины, уменьшает водопроницаемость и затрудняет лицевую отделку.

Ложное ядро — темная окраска внутренней части ствола разных оттенков; портит внешний вид древесины, отличается пониженной прочностью при растяжении вдоль волокон и повышенной хрупкостью.

Пятнистость — местная окраска заболони в виде пятен и полос, не понижающая твердость древесины, близкая по цвету к окраске ядра. Возникает в растущем дереве. На механические свойства древесины влияния практически не оказывает.

Внутренняя заболонь — это группа смежных годичных слоев, расположенных в зоне ядра, окраска и свойства которых близки к окраске и свойствам заболони. По механическим свойствам не отличается от ядра, обладает повышенной водопроницаемостью и пониженной стойкостью к загниванию.

Водослой — участки ядра или спелой древесины ненормальной темной окраски, возникающие в растущем дереве в результате рез кого увеличения их влажности. Водослой повышает трещинообра-зование, снижает прочность и часто сопровождается гнилью.

Химическая окраска — это ненормальная окраска, возникающая в срубленной древесине в результате развития химических и биохимических процессов, связанных с окислением дубильных веществ. При высыхании древесины она часто в значительной степени выцветает. Химическая окраска на физико-механические свойства древесины не влияет, однако при интенсивной окраске портит внешний вид древесины.

Грибковые поражения — грибковые ядровые пятна и полосы, ядровая гниль, плесень, заболонные грибковые окраски, побурение, заболонная гниль, наружная трухлявая гниль.

Поражение древесины грибами характеризуется большим разнообразием— от незначительных изменений в результате воздействия плесени до почти полного разрушения древесины. Грибки, как правило, развиваются при влажности древесины более 20% и благоприятной температуре (20—35 °С), однако при очень высокой влажности, например при нахождении древесины под водой, или при температуре ниже 0 °С и выше 60 °С жизнедеятельность грибков замирает.

Дереворазрушающие грибки вызывают деструктивную гниль, выделяют ферменты, превращающие целлюлозу в глюкозу, служащую для питания и дальнейшего развития грибков.

Масса пораженной грибком древесины уменьшается, она покрывается сетью трещин и разрушается. Некоторые виды грибков могут развиваться только на растущем дереве, другие —на срубленном, а отдельные виды и на растущем и на срубленном, в связи с чем их подразделяют на лесные и складские.

К числу наиболее распространенных складских грибков относятся грибок столбовой и грибок складской, а также некоторые виды окрашивающих древесину грибков.

На сыром лесе и плохо проветриваемых конструкциях появляется разновидность грибов — плесень, портящая внешний вид древесины.

Для деревянных частей зданий опасны домовые грибки, поражающие также древесноволокнистые плиты и другие материалы органического происхождения.

Особенно опасны в этом отношении жуки — мебельный точильщик и домовой точильщик. В Черном и Охотском морях встречается шашень, очень быстро разрушающий подводные части деревянных портовых и других сооружений. В Закавказье и Средней Азии встречаются термиты, поражающие мебель и древесину жилых построек.

Червоточина подразделяется на поверхностную, неглубокую, глубокую, сквозную, некрупную и крупную. Поверхностная червоточина не влияет на механические свойства древесины. Неглубокая и глубокая червоточины нарушают целостность древесины и снижают ее механические свойства.

Инородные включения и дефекты. К инородным включениям относятся находящиеся в древесине посторонние тела недревесного происхождения (камни, песок, проволока, гвозди, осколки металла и др.).

К дефектам относятся механические повреждения инструментами и механизмами, обугленность (повреждение огнем), скос пропила (неперпендикулярность торца), обзол (участок боковой поверхности, сохранившийся на обрезном пиломатериале), закорина (участок коры на поверхности шпона), дефекты обработки резанием.

Инородные включения и дефекты затрудняют обработку древесины, иногда являются причиной выхода из строя дереворежущего инструмента и аварий, снижают стойкость крупных лесоматериалов к грибковым поражениям и растрескиванию, увеличивают количество отходов, уменьшают фактическую длину и ширину сортимента.

К деформациям относится продольная, поперечная, сложная покоробленность и крыловатость (винтовая покоробленность). Деформации изменяют форму пилопродукции, затрудняют ее использование и раскрой.

На лесоматериалы всех назначений соответствующими стандартами установлены общие нормы допускаемых пороков для каждого сорта.

Недостатки древесины, снижающие ее качество, а в ряде случаев ограничивающие применение ее в строительстве, называются пороками.

К порокам древесины относятся: сучки, трещины, изменения формы ствола и строения древесины, ненормальные окраски и гнили, заражение грибками, повреждение насекомыми.

Некоторые пороки древесины появляются при росте дерева, другие — после среза дерева с корня, в процессе заготовки, транспортирования, хранения древесины, а также при эксплуатации деревянных частей и конструкций зданий.

Сучки

Наличие сучков — нормальное явление у всякого растущего Дерева.

Если же рассматривать древесину как строительный материал, то наличие сучков в ней является одним из существенных недостатков. Сучки нарушают однородность строения древесины, значительно ослабляют ее прочность, затрудняют обработку.

Сучки по высоте ствола располагаются неравномерно. В комлевой части ствола их немного, так как по мере роста дерева, ввиду недостатка света, они отмирают и отпадают. В средней части ствола сучков значительно больше, при этом они крупнее, в вершине ствола сучки располагаются наиболее часто. Сучки в зависимости от состояния бывают трех видов: твердые, сросшиеся с древесиной; твердые, частично сросшиеся и несросшиеся, выпадающие; рыхлые, черные смолевые и табачные. Твердые здоровые сучки несколько темнее по цвету, чем окружающая их древесина, и прочно связаны с годичными слоями. Частично сросшиеся твердые сучки — это сучки, отмершие при жизни дерева; они обросли древесиной, но неполностью с ней срослись. Эти сучки могут быть роговыми и окрашенными, находящимися в стадии загнивания.

Несросшиеся сучки, образующие в древесине отверстия или гнилые участки, сильно ослабляют древесину. Поэтому наличие несросшихся сучков в древесине особенно опасно.

В пиленых материалах в зависимости от направления распила ствола различают, кроме того, сшивные и лапчатые сучки, а также сквозные и несковозные (односторонние).

Сшивные сучки получаются в доске, выпиленной вдоль направления сучка; лапчатые сучки, парные или групповые, видны на поверхности доски в виде симметричных вытянутых овалов.

Древесина, предназначенная для изготовления несущих строительных конструкций, а также столярных изделий, в отношении величины, количества и расположения сучков должна отвечать требованиям ГОСТ и Технических условий.

Трещины

Трещины в древесине по своему происхождению разделяются на две группы: трещины растущего дерева и трещины усушки. Трещины растущего дерева бывают наружные и внутренние. К наружным трещинам относятся морозобоины, к внутренним — метики и отлупы.

Рис. 1. Сучки:

Рис. 2. Сучки:
а – сшивной; б — лапчатые

Морозобоины представляют собой наружные продольные трещины длиной до 1,5 м, суживающиеся от поверхности ствола дерева к центру. Они бывают открытые и закрытые— заросшие в виде валика. Появляются морозобоины при очень сильных морозах в результате разрыва волокон древесины. Весной морозобоина затягивается новой древесиной, а с наступлением морозов может вновь раскрыться. При вторичном нарастании древесины морозобоина на поверхности ствола может совсем закрыться за счет образования нароста, но внутри ствола трещина сохраняется. Нередко с морозобоины начинается загнивание ствола.

Рис. 3. Морозобоины:
а — открытая; б — закрытая

Рис. 4. Метик

Метики представляют собой внутренние продольные трещины, постепенно суживающиеся от центра поперечного сечения ствола к поверхности. Эти трещины можно видеть на торце свежесрубленного дерева. Они идут от комля к вершине на значительную длину. Метики бывают простые, когда трещины идут по диаметру сечения ствола, и лучистые, расположенные по радиусам под углом друг к другу. При сушке древесины метики возникают в бревнах и в пиленых лесоматериалах (досках и брусьях) в процессе высыхания древесины. Количество таких трещин и их размер зависят от режима сушки древесины, а также от размера поперечного сечения материала и породы древесины. В бревнах и брусьях трещины усушки прежде всего появляются на торцах (где легко испаряется влага), а затем распространяются дальше по стволу. Обычно трещины эти идут по сердцевинным лучам. Пиломатериалы, высыхающие более равномерно, растрескиваются меньше, чем круглый лес.

Рис. 5. Отлуп

Рис. 6. Трещины усушки:
а — досок; б — бревен

Сильнее других пород растрескивается древесина дуба, бука, чинары, имеющих много сердцевинных лучей.

Наличие в древесине трещин различного происхождения является большим пороком и при их значительном количестве снижает сортность древесины.

Изменение формы ствола и пороки строения древесины

К порокам изменения формы ствола деревьев относятся: кривизна, закомелистость и сбежистость. Эти пороки являются следствием неправильных условий роста дерева.

Кривизна ствола — искривление его по длине. Кривизна может быть односторонней при изгибе ствола только в одну сторону и двусторонней при изгибе его в разные стороны.

Рис. 7. Кривизна ствола

Рис. 8. Закомелистость

Рис. 9. Сбежистость

В зависимости от величины и вида кривизна ствола снижает качество деловой древесины, вплоть до перевода ее в категорию дровяной.

Закомелистость представляет собой резкое утолщение комля по сравнению с остальной частью ствола.

Закомелистость в бревнах сильно снижает выход из них деловой древесины при распиловке.

Сбежистость — ненормальное уменьшение толщины ствола на всем протяжении от комля к вершине. Деревья считаются сбежистыми, если толщина ствола на 1 м длины уменьшается более чем на 2 см. Сбежистость так же, как закомелистость, увеличивает отход древесины при распиловке бревен и является причиной наклона годичных слоев в пиленых материалах.

К порокам строения древесины относятся: косослой, завиток, свилеватость, крень, двойная сердцевина.

Косослой — винтовое, спиральное направление волокон древесины от комля к вершине. При распиловке сильно косослойных бревен на доски волокна древесины оказываются перерезанными, и такие пиломатериалы легко ломаются. Поэтому косослойную древесину не следует использовать в строительных конструкциях. Косослойность древесины затрудняет также ее обработку.

Рис. 10. Косослой:
а — в бревне; б — в доске

Рис. 11. Завиток

Рис. 12. Свилеватость

Рис. 13. Крень

Свилеватость древесины выражается в путаном или резко волнистом расположении волокон. Такую древесину очень трудно обрабатывать потому, что на ее поверхности получаются неровности, задиры, отколы и защепы.

Завиток, или присучковый косослой, является местным искривлением годичных слоев древесины ствола из-за наличия сучков. На поверхности досок в месте завитка волокна древесины перерезаны. Завиток может резко снизить прочность пиломатериалов, особенно при их работе на изгиб. Это вызывается действием ветра и искривлением ствола. В поперечном сечении ствола видно, что сердцевина расположена не в центре, а смещена в одну сторону. Крень нарушает однородность строения древесины и при ее сушке вызывает значительное коробление.

Двойная сердцевина образуется в стволе растущего дерева в связи с наличием у него двух вершин. В поперечном сечении такого дерева имеется две сердцевины, каждая из которых окружена годичными кольцами. Двойная сердцевина, как правило, образуется в верхней части ствола. Такая древесина непригодна для распиловки на доски.

Рис. 14. Двойная сердцевина

Ненормальные окраски и гнили

Ненормальная окраска возникает на древесине вследствие ее поражения особого вида грибами, появляющимися как на живом, растущем, так и на срубленном дереве. Зачастую возникновение ненормальной окраски на древесине является предвестником ее загнивания.

Древесные грибы отличаются большим разнообразием. Есть грибы почти безвредные, не разрушающие древесину, а лишь изменяющие ее цвет, но есть и такие, которые разрушают древесину в короткий срок. Гриб состоит из тонких, часто бесцветных нитей, образующих своим сплетением грибницу, имеющую вид паутины, шнура и т. д. Грибы размножаются посредством спор, причем размножению их способствует повышенная влажность древесины и благоприятная (положительная) температура воздуха.

Грибы питаются клетчаткой древесины. В начальный период заражения грибами древесина только изменяет свой первоначальный цвет, а затем нарушается связь между волокнами и образуется гниль, скорость распространения которой бывает различная и зависит от вида гриба.

Различают следующие окраски и гнили: наружные, на срубленном дереве; внутренние (ядровые, сердцевинные) в растущем дереве; смешанные, появляющиеся на древесине, долго хранящейся на складе или находящейся в эксплуатации.

Грибы, вызывающие ненормальные окраски и гнили древесины, бывают: лесные, поражающие только растущий лес; складские, поражающие срубленную древесину при ее хранении; домовые, разрушающие деревянные части и конструкции зданий. Домовые грибы наиболее опасны.

Рассмотрим некоторые виды ненормальных окрасок и гнилей.

Плесень появляется на влажной древесине в виде пушистых налетов различного цвета: зеленого, серого, розового, красного и т. д. Плесень не приносит большого вреда древесине, она не проникает внутрь и при просушке древесины исчезает.

Синева в бревнах развивается главным образом в заболонной части, но она может проникнуть по сердцевинным лучам и в ядро. В зависимости от этого различают поверхностную синеву, проникающую на глубину до 2 мм, и глубокую синеву, проникающую в древесину более глубоко. При просушке древесины синева уменьшается, но совсем не исчезает.

Плесень и синева не ухудшают технических свойств древесины, но портят ее вид и свидетельствуют о возможности последующего загнивания материала. Мерами предохранения и борьбы с ними являются соблюдение установленных правил хранения древесины на складах и ее сушка.

Наружная трухлявая гниль является следствием поражения древесины домовыми грибами. Она первоначально охватывает поверхностные слои древесины, но затем проникает и внутрь, быстро разрушая всю древесину. Зараженная древесина как распространитель гнили опасна для окружающей здоровой древесины.

Древесину, пораженную домовыми грибами, необходимо удалять от окружающей здоровой древесины и уничтожать (сжигать).

Повреждение древесины насекомыми

Рис. 15. Древесные вредители:
а — жук короед; б — мебельный точильщик

Существует много видов насекомых-вредителей, которые, поселившись в древесине, повреждают и разрушают ее. К таким насекомым относятся жуки-короеды, усачи, жуки-точильщики.

Особый вред древесине приносят личинки насекомых. Они, питаясь веществом древесины, просверливают в ней многочисленные ходы, превращая ее в конечном счете в труху.

По глубине различают три вида червоточины: поверхностную — неглубокую, глубокую и трухлявую.

Поверхностная червоточина часто наблюдается на боковых поверхностях бревна, а также на кромках необрезных досок. Она имеет вид неглубоких борозд неправильной формы, которые часто заполнены бурой порошкообразной массой. Глубина поверхностной червоточины составляет 1—3 мм,

Неглубокая червоточина проникает в массу древесины на глубину до 50 мм. В каналах ее также наблюдается древесная труха.

Глубокая червоточина распространяется в древесине на глубину более 50 мм.

Рис. 16. Червоточина:
а — поверхностная; б — глубокая

Трухлявая червоточина характерна значительной глубиной проникновения в древесину и очень большим содержанием древесной трухи. Пораженная ею древесина непригодна для применения в строительстве.

Червоточина наносит очень большой вред древесине, но с распространением ее можно бороться, о чем будет сказано ниже.


Реклама:

Читать далее:
Основные требования к качеству древесины, применяемой в плотничных и столярных работах

Статьи по теме:

"Пороки древесины" - Технология (мальчики) - Презентации

Пороки древесины 6класс

Презентацию подготовил

учитель технологии

МОУ Прямухинская СОШ Антонов Сергей Николаевич

Тема урока:

апсотрвохкти

здврыечваемсгифнуы

05.12.2017

Тема: Пороки древесины

Цели урока:

  • Выяснить что такое порок древесины
  • Ознакомиться с видами пороков древесины
  • Применение пороков
  • Личностные УУД:

- проявление познавательных интересов и активности;

- организация рабочего места;

- уверенность во взаимоотношениях со сверстниками;

- самостоятельно приобретать новые знания и практические умения.  

Регулятивные УУД:

- осознание учебной задачи;

- постановка целей;

- мотивация учебной деятельности;

- развитие самостоятельности в учебной деятельности.

Коммуникативные УУД:

- умение задавать и отвечать на вопросы;

- умение слышать собеседника и вставать на его точку зрения;

- планирование учебного сотрудничества с учителем и сверстниками;

Познавательные УУД:

- Сформировать умения анализировать, сравнивать,

 

 

Для чего нужно распознавать основные пороки древесины по внешнему виду

Пороки

отклонения древесины от её нормального строения, внешнего вида и формы, а также её повреждения .

ВИДЫ ПОРОКОВ ДРЕВЕСИНЫ

  • Двойная сердцевина
  • Смоляные кармашки

Лабораторно-практическая работа. Пороки древесины.

Образец

Название порока

Образец № 1

Основные признаки

 

Образец №2

Образец № 3

1 Сучки

Сучки -это основания ветвей, выросших из древесины ствола. Они всегда темнее и прочнее древесины ствола. Имеют вокруг себя кривые волокна, отмершие сучки могут выпадать из древесины.

2 Косослой

представляет собой винтообразное расположение волокон. При высушивании косослойной древесины происходит её коробление (искривление). Резать косослойную древесину трудно, так как она скалывается в сторону направления волокон

3 Свилеватость

  • это волнистое расположение волокон, наблюдаемое в основном в комлевой части дерева, особенно у берёзы, а также на наростах. Свилеватость придаёт красоту древесине, но затрудняет её обработку.

волнистая

Свилеватость струйчатая

4 Двойная сердцевина

Двойная сердцевина — явление, объясняемое, скорее всего, наличием в семени двойного ростового центра, не разделившегося при произрастании стебля и сохранившегося при дальнейшем развитии. Очень часто такие деревья раздваиваются в комлевой части, очень близко к земле.

Ложным ядром называется темно- окрашенная внутренняя зона древесины безъядровых лиственных пород (бука, березы, клена, граба, ольхи, осины и др.). От настоящего ядра она отличается неоднородным строением и менее правильной формой.

5 Ложное ядро

6 Трещины

  • образуются при разрыве древесины вдоль волокон от морозов, жары, при сушке.

7 Смоляные кармашки

полости в древесине хвойных пород, заполненные смолой. Смола заволакивает поверхность древесины и режущий инструмент, ухудшает обработку. Сильно пропитанная смолой значительная часть древесины называется засмолком. Образуется засмолок в местах ранения хвойных деревьев.

8 Рак

  • рана на вершине ствола дерева, заражённая паразитическими грибами и бактериями. На хвойных породах в таких местах сильно выделяется смола. Древесина с раковым заболеванием рыхлая, засмоленная и хрупкая.

9 Гниль древесины

  • образуется под действием дереворазрушающих грибов. В начальной стадии появления гнили древесина имеет ненормальную окраску. С течением времени она превращается в труху.

10 Червоточина

  • повреждение древесины в виде отверстий, прогрызаемых личинками и жучками. Особенно поражается насекомыми древесина с корой. Червоточина может располагаться как на поверхности стволов под корой, так и внутри древесины.

Физкультминутка

  • Физкультминутка
  • Наиболее ценные узоры получаются из капов орехового дерева, карельской березы, тополя, ясеня, черешни, березы обыкновенной, клена, груши и др. Рисунок «птичий глаз» образуется за счет нераспустившихся почек у маньчжурского ясеня, белого клена, карельской березы. Особенно красивой текстура капов бывает при разрезе. Не нужно забывать, что текстура ценится лишь в случае прозрачной отделки.

Тест. Пороки древесины

1-а;

2-в;

3-б;

4-а;

5-в;

6-б.

  • Что называют пороками древесины?
  • Назовите виды пороков древесины.
  • Как влияют пороки древесины на качество изделий из неё?

Рефлексия

  • На уроке я работал…
  • сегодня я узнал…
  • было интересно…
  • теперь я могу…
  • я научился…
  • у меня получилось …
  • урок дал мне для жизни…
  • Домашнее задание

Записи в тетради

  • Подготовить (или сфотографировать) участок древесины с ярко выраженным пороком.

Пороки в древесине

Пороки древесины - отклонения от стандартов и нормы, дефекты, которые ухудшают качество дерева, портят внешний вид и ограничивают использование натурального материала. Они возникают в результате влияния негативных естественных факторов и в процессе механической обработки сырья. Образуются как в растущем, так и в срубленном дереве. Всего выделяют свыше двухсот пороков. Для удобства дефекты разделили на несколько групп.

Основные виды пороков

  • Сучки - распространенный дефект, который разрушает однородность строения дерева и усложняет обработку пиломатериалов, снижает прочность и сортность сырья;
  • Трещины нарушают целостность и иногда понижают прочность изделия. Они бывают различными по глубине и ширине, образуются при росте дерева и после обработки, при усадке и высыхании. Чтобы снизить растрескивания бревна, в изделии делают специальный продольный паз. Кроме того, пиломатериалы сушат конденсационным методом;
  • Червоточины - борозды на поверхности, отверстиях, внутренних ходах и другие подобные повреждения, которые возникают из-за воздействия насекомых. Чтобы избежать этого влияния, древесину обрабатывают специальными защитными средствами;
  • Покоробленность - дефекты и брак, которые образуются при распиливании или во время сушки пиломатериалов. Такие изделия уже нельзя использовать;
  • Механические повреждения включают сколы, вырывы и отщепы, что тоже затрудняет применение древесины.

Неправильная окраска дерева и гниль

  • Гниль - участки древесины, отличающиеся по цвету. Они понижают твердость и прочность, постепенно разрушают дерево;
  • Грибок возникает из-за повышенной влажности и влияния сырости. Из-за грибкового поражения древесина темнеет, покрывается плесенью и постепенно гниет. Дерево может деформироваться и даже разрушиться. От грибка эффективно защищают антисептики;
  • Пятнистость - пятна или полосы на торцах пиломатериалов, которые отличаются по цвету от цвета основного ствола. Не понижают и не оказывают негативного влияния на твердость и прочность древесины, но могут испортить внешний вид изделия;
  • Засмолок свойственен для сосны, пихты и других хвойных пород. Он представляет участок с более темным цветом, пропитанный смолой. Обработка и отделка такого сырья становится более трудоемкой и сложной. Но дефект не влияет на эксплуатационные свойства дерева. Кроме того, засмолки менее подвержены гниению;
  • Химическая окраска - неестественное равномерное окрашивание пиломатериалов, которое возникло из-за химических или биохимических процессов. При высыхании изделия выцветают;
  • Водослой - зона древесины, которая обильно пропитана водой. На этом участке часто образуются очаги гнили. Такая древесина быстро высыхает и разбухает, из-за чего появляются трещины;
  • Ядро ложное - зона внутри ствола, для которой характерен темный окрас в разных оттенках и формах. Нарушает общую фактуру материала, но не влияет на эксплуатационные свойства.

Дефекты строения и формы ствола

  • Кармашек - полость, которая заполнена смолой. Она ухудшает прочность древесины, портит поверхность и внешний вид. Изделия со смоляными кармашками нельзя склеивать. Они трудно поддаются обработке и отделке;
  • Косослой - наклон волокон, при котором они располагаются по спирали или в виде винта, а не лежат правильно параллельно оси ствола. Это снижает предел прочности древесины, вызывает скручивание и коробление материала;
  • Крень - резкое утолщение в области ветвей и сжатых участков ствола. При распиле сердцевина дерева смещается, что ухудшает прочность материала, вызывает скручивание и коробление. Кроме того, крень нарушает однородность структуры сырья. Свойственна для хвойных пород;
  • Свилеватость - неправильное строение дерева в виде путанных волн либо беспорядочного расположения волокон. Это снижает прочность изделий во время сжатия, растяжения и изгибов. Но, наоборот, делает изделие прочнее при скалывании. Поэтому такое сырье используют в качестве отделочных материалов. Свилеватость характерна для клена, осины, дуба и других лиственных пород;
  • Закомелистость — увеличение в два раза и более диаметра комлевой части. После распиловки получается некачественный и ненадежный материал, который нельзя использовать в дальнейшем;
  • Кривизна - искривление ствола по длине. Выделяют простой дефект с одним изгибом и сложный с несколькими изгибами;
  • Двойная сердцевина наблюдается при поперечном спиле бревна, где ствол в пораженном месте имеет овальную форму. Между сердцевинами образуется заросшая кора, которая осложняет обработку пиломатериала и увеличивает отходы древесины.

Качественные и надежные пиломатериалы без пороков

Фирма “МариСруб” предлагает и выполняет строительство деревянных домов только из прочных и надежных пиломатериалов. Мы самостоятельно изготавливаем бревно и брус, тщательно отбираем древесину и контролируем каждый этап производства. Соблюдаем требования ГОСТ! Собственное производство гарантирует высокое качество пиломатериалов и низкие цены. Вам не нужно переплачивать посредникам!

При изготовлении пиломатериалов используем конденсационную сушку и обработку защитными средствами. Это предотвращает гниение и рассыхание дерева, сводит количество производственного брака к нулю. Делаем антисептирование уже собранного сруба и выполняем процедуру во время отделки дома.

Правильно обработанные бревно и брус получаются без дефектов и пороков. Изделия не гниют, не трескаются, не темнеют, не теряют цвет и привлекательный внешний вид. Они прослужат долгое время! А собствественное производство “МариСруб” и работа без посредников позволяют предлагать самые низкие цены на пиломатериалы. Сколько стоит построить загородный деревянный дом, подробнее читайте в блоге компании.

Выполняем полный комплекс работ по строительству и отделке деревянных домов из бруса или бревна. Предложение “под ключ” включает индивидуальное проектирование или доработку уже готового проекта, изготовление пиломатериалов и монтаж сруба, установку фундамента и кровли.

Проводим защитную обработку и утепление дома, наружную и внутреннюю отделку. Устанавливаем и подключаем инженерные сети. Гарантируем качество и своевременность строительства!

Основные пороки древесины осины и березы и их влияние на выход деловой древесины Текст научной статьи по специальности «Сельское хозяйство, лесное хозяйство, рыбное хозяйство»

ОСНОВНЫЕ ПОРОКИ ДРЕВЕСИНЫ ОСИНЫ И БЕРЕЗЫ И ИХ ВЛИЯНИЕ НА ВЫХОД ДЕЛОВОЙ ДРЕВЕСИНЫ

A.Ф. ГУРОВ, к. с.-х. н„ ВНИИХЛесхоз,

B.Н. ФОКИН, директор ГУ Специализированный лесхоз «Юго-Восточный»

Одним из основных факторов, определяющих товарные свойства того или иного древостоя, является степень его поражения различными видами пороков древесины стволов.

По своей биологической сущности и условиям возникновения все пороки древесины стволов следует разделить на две группы: образующиеся в процессе роста дерева и возникающие в процессе заготовки, транспортировки, обработки и хранения лесоматериалов. Пороки первой группы (сучки, гниль внутренняя, кривизна, ложное ядро и другие) - результат биологической особенности древесины стволов, который возникает в процессе жизнедеятельности дерева в определенных условиях роста. Они не зависят от деятельности человека, но знание закономерностей появления и развития этого типа пороков позволяет системой хозяйственных мероприятий довести их воздействие до минимума и обеспечить выращивание хозяйственно ценных древостоев.

Данные, изложенные в настоящей статье, получены по результатам экспериментальных работ в насаждениях зоны хвойно-широколиственных лесов. Исполнители: А.Ф. Гуров - по березе; В.Н. Фокин -по осине.

Известно, что появление и развитие пороков древесины лиственных пород зависит от ряда факторов, основными из которых являются: возраст древостоя, условия их местопроизрастания и происхождение. Наиболее распространены пороки древесины лиственных пород - сучки, гниль внутренняя, кривизна и ложное ядро (для безъядровых пород). На долю остальных видов пороков приходится от 1,1 до 5 % всего числа различных стволов (Леонтьев Н. Л., Акиндинов М. В., 1967).

В настоящей статье приведены данные, характеризующие динамику развития

двух из перечисленных пороков: сучков и гнили внутренней, так как они в наибольшей степени определяют сортиментносортную структуру древостоев осины и березы.

Сучки - биологически неизбежный порок древесины. Согласно действующему стандарту (ГОСТ 9462 - «Лесоматериалы круглые лиственных пород. Размеры и технические требования») размеры сучков и их число на 1 пог. м. лесоматериала регламентируется в зависимости от назначения сортимента, его размера (диаметра в верхнем струбе) и сорта.

В основу качественных требований к сортиментам положены биологические и технические свойства древесины с учетом естественного разделения ствола дерева на три зоны качества:

- нижняя (комлевая) бессучковая часть ствола с глубоким залеганием заросших сучков;

- средняя часть ствола - зона мертвых (открытых) сучков с наличием рыхлых, гнилых и «табачных» сучков;

- верхняя часть (вершина), включающая крону с крупными живыми сучьями и вторичными вершинами.

Наибольшее значение при заготовке деловых сортиментов имеет нижняя бессучковая зона ствола. Образование этой зоны происходит в процессе естественного роста деревьев при их самоочищаемости от сучьев. Интенсивность очищения стволов от сучьев зависит от многих факторов, в том числе от состава насаждения, полноты (густоты), положения дерева в древостое. Исследования показали (Гуров А. Ф., Михайлов Л. Е., 1980), что в березовых и осиновых молодняках 20-25-летнего возраста при полноте 0,9-1,0 со вторым еловым ярусом стволы очищаются на высоту 7-12 м, тогда как в чистых березняках и осинниках

при той же полноте очищение происходит только до 3-5 м.

Установлено, что абсолютная величина протяженности бессучковой части ствола для древостоев одного и того же состава зависит от возраста. Зависимость эта выражается уравнением:

У = Ах + В,

где У - высота до первого мертвого сучка (протяженность бессучковой зоны), м; А -возраст, лет; х - диаметр на 1,3 м высоты ствола, см.

При этом зависимость во всех исследуемых случаях очень тесная и определяется коэффициентом корреляции: г = 0,98 ±0,16.

С такой же закономерностью связано изменение протяженности бессучковой зоны ствола в пределах одновозрастного древостоя с увеличением диаметра. Для березняков I и II класса бонитета эта связь определяется уравнением:

У - 3,24 + 0,21х, при г = 0,94 ± 0,036, где У - протяженность бессучковой зоны, м; х - диаметр на 1,3 м высоты ствола, см.

По данным наблюдений на 40 пробных площадях аналогичная закономерность зависимости протяженности бессучковой зоны стволов от возраста (в пределах одной ступени толщины) и от диаметра (в пределах одного возраста) выявлена для древостоев осины. При этом установлено, что с наибольшей интенсивностью очищаются от сучьев стволы осины I и II класса роста (по Крафту).

На основании исследований мы можем утверждать, что в возрасте технической спелости 40-50 % бессучковой зоны ствола могут быть использованы для заготовки сортиментов I сорта, 55-60 % бессучковой зоны

- для сортиментов 2 и 3-го сорта (при браковке только по сучкам).

В связи с этим, при формировании древостоев следует применять систему хозяйственных мероприятий, обеспечивающую повышенную интенсивность очищения стволов от сучьев и быстрое зарастание отмерших сучков. К таким мероприятиям в первую очередь следует отнести создание березовых и осиновых древостоев с наличи-

ем второго яруса из ели и своевременное проведение изреживания древостоев, обеспечивающего увеличения прироста по диаметру.

Внутренняя гниль - один из наиболее распространенных пороков древесины лиственных пород, оказывающий значительное влияние на количественные показатели выхода деловой древесины. В большей степени поражению внутренней гнилью подвержена древесина осины. Проведенные исследования в зоне хвойно-широколиственных лесов показали, что начальная стадия появления обнаруживается уже во втором классе возраста, достигая к 70-75 годам 100 % поражаемое™.

Следует отметить, что развитие внутренней гнили во многом зависит от условий местопроизрастания и происхождения насаждений. Так, исследования показали, что древесина осины, выросшей в пойменных условиях, имеет пониженные гнилоустойчивые свойства по сравнению с осиной, выросшей на повышенных дренированных почвах. Значительно увеличивается количество стволов с гнилью и объем гнили у корней отпрысковой осины 2 и 3 генераций и у березняков порослевого происхождения (табл. 1).

При этом степень поражения стволов (в % от общего объема для осины и по средним размерам гнили - для березы) зависит также, прежде всего от условий местопроизрастания и происхождения древостоя, закономерно увеличиваясь с возрастом (табл. 2).

Исследования показали, что древостой березы более стойки по отношению к гнили и заметное ее влияние сказывается лишь с У1-УН классов возраста. Для осины сильное увеличение поражаемостью гнилью характерно с 30 лет. Если деревья I и II класса роста более устойчивы к поражению, то у деревьев IV класса роста наблюдается 100 % поражений. Указанные обстоятельства определяют необходимые сроки проведения ухода на стадии осветлений и прочисток с максимальным удалением деревьев IV и, особенно, V классов роста.

Таблица 1

Пораженные гнилью деревья, % от общего числа, по классам возраста в осиновых и березовых насаждениях различного типа леса

Тип леса, класс бонитета, происхождение Класс возраста

III IV V VI

Осинник-кисличник, I кл. бонитета вегетативного происхождения, 1 генерации Осинник снытьево-хвощевой, II кл. бонитета вегетативного происхождения, 1 генерации Березняк черничный, II бонитет семенного 59 56 59 69

73 78 89 69

0,6 1,0 2,2

происхождения Березняк черничный, II бонитет порослевого 0,4 1,0 2,2 3,6

происхождения

Таблица 2

Размеры поражения гнилью древесины стволов с возрастом*

Тип леса, класс бонитета, происхождение Класс возраста

III IV V VI

Осинник-кисличник, I кл. бонитета вегетативного 1,1 1,9 2,8 3,4

происхождения, 1 генерации (в %)

Осинник снытьево-хвощевой, И кл. бонитета, вегетативного происхождения, 1 генерации (в %) Березняк кисличный, I бонитет семенного 5,7 3,1 3,6 3,9

происхождения: диаметр, см - - 2,19 ±0,27 1,36 ±0,59

длина, м - 2,85 ± 0,50 3,60 + 0,48

Березняк черничный, II бонитет семенного происхождения: диаметр, см 2,14 ±0,40 2,39 ± 0,72

длина, м - 3,10 ±0,64 3,58 ± 0,60

Березняк черничный, II бонитет порослевого происхождения: диаметр, см 2.85 ± 0,45 3,15 ±0,98 3,45 ± 0,66

длина, м 4,30 ± 0,66 5,00 ± 1,01 6,35 ±0,55

* Для березы приведены средний диаметр гнили на пне и средняя протяженность по стволу, м.

Исследования показали, что древостой березы более стойки по отношению к гнили и заметное ее влияние сказывается лишь с У1-УП классов возраста. Для осины сильное увеличение поражаемостью гнилью характерно с 30 лет. Если деревья I и II класса роста более устойчивы к поражению, то у деревьев IV класса роста наблюдается 100 % поражений. Указанные обстоятельства определяют необходимые сроки проведения ухода на стадии осветлений и прочисток с максимальным удалением деревьев IV и, особенно, V классов роста.

Проведенные расчеты показали, что предлагаемые схемы выращивания древо-стоев осины и березы позволят сократить

сроки выращивания по березе до 51-60 лет и по осине до 31-40 лет. При этом в указанные возрасты будет достигнут максимальный выход деловой древесины в 60-70 % при наиболее высоком участии ценных сортиментов: фанерного и спичечного кряжа до 45-50 % от всей деловой, а также пиловочника и баланса.

Литература

1. Леонтьев Н. Л., Акиндинов М. В. Стандартизация

круглых лесоматериалов в СССР // Труды ЦНИИМЭ.- 1967.-84 с.

2. Гуров А. Ф., Михайлов Л. Е. Выращивание высокотоварных древостоев осины и березы. Рубки и восстановление леса: Сб. науч. трудов ВННИЛМ,-1980. - С.41-51.

Понимание и работа с дефектами древесины

Нет идеального дерева. Он подвержен дефектам с момента появления всходов до последних стадий приправы. Дефект - это просто аномалия или неровность, обнаруженная в древесине. Есть много разных типов дефектов, возникающих по разным причинам. Например, есть естественные и приобретенные дефекты, вызванные переломом конечности или другой травмой, поражением насекомых и грибков или быстрым ростом дерева.

Есть врожденные дефекты, вызванные естественной способностью древесины сжиматься или расширяться под действием водяного пара в воздухе.Кроме того, существуют искусственные и механические дефекты, вызванные неправильной распиловкой или механической обработкой (переделкой), неправильной сушкой (добавлением приправ) или неправильным обращением и хранением.

Дефекты могут приводить к снижению экономической ценности древесины, снижению ее прочности, долговечности и полезности, ухудшению ее внешнего вида, а в некоторых случаях - к ее гниению.

Дефекты натурального дерева

В течение своей жизни дерево подвергается воздействию многих природных сил, которые вызывают дефекты древесины.Мастерам по дереву хорошо известны эти дефекты - сучки, трещины, некрасивые темные полосы или пятна, червоточины и даже гниль. Некоторые из наиболее распространенных дефектов древесины, с которыми сталкиваются все плотники, включают:

Карманы коры - Образуются, когда небольшой кусок коры выступает в пиломатериале. Эта область обычно считается неблагополучной.

Клевание птиц - Вызывается птицами, особенно дятлами, которые клюют деревья в основном для того, чтобы вызвать панику у насекомых, живущих в или под корой и в древесине дерева.Это заставляет насекомых выходить наружу, позволяя птицам есть их. Клевание птиц может вызвать небольшие травмы дерева, что приведет к изменению текстуры дерева, которое позже проявляется в виде различных фигур на дереве (рисунок - это «внешний вид» или внешний вид куска дерева).

Берлс - Берлс - это деформированный нарост, образовавшийся при ударе или травме дерева в молодом возрасте. Из-за травмы дерево полностью нарушается, и на его теле появляются неровные выступы.

Продолжающийся рост дерева повторяет контур первоначальной деформации капа, вызывая всевозможные изгибы, завихрения и сучки в древесном волокне. Обычно это приводит к эффектным узорам на дереве, которые можно использовать с большим эффектом при обработке дерева. Древесина капа обычно темнее, чем остальная часть дерева, а в некоторых случаях может быть совсем другого цвета.

Крупное зерно - Если дерево растет быстро, годовые кольца расширяются. Он известен как грубозернистая древесина и обладает меньшей прочностью.

Грибковые повреждения - Грибки обычно повреждают древесину или древесину в результате обесцвечивания и / или гниения. В результате получается древесина, как правило, более слабая или другого цвета, чем это типично для этой породы. К наиболее частым последствиям поражения грибком относятся:
Синяя окраска - Синяя окраска сосны, клена и многих других пород древесины (также называемая «сапстин») вызывается грибком, который питается соком. На живых деревьях не обитает из-за недостатка кислорода. Голубоватый цвет (иногда серый или темно-серый) - это сам гриб, а не цвет заболони.Цвет не ухудшает ячеистую структуру и не учитывается при сортировке древесины.
Коричневая гниль - Форма гниения древесины, встречающаяся только в хвойных породах, которая разрушает целлюлозу древесины, что в конечном итоге приводит к образованию трещин по всему волокну. В результате развитой коричневой гнили древесина становится более коричневой, чем обычно. Это предшественник сухой гнили.
Сухая гниль - После высыхания древесины, пораженной коричневой гнилью, клеточные стенки оставшейся древесины при раздавливании превращаются в сухой порошок.Это называется сухой гнилью.
Гниль сердца - Образуется, когда из дерева выходит ветка. Древесина сердца подвергается атаке атмосферных агентов. В конечном итоге дерево становится слабым и при ударе молотком издает глухой звук.
Мокрая гниль - Некоторые виды грибов вызывают химическое разложение древесины и при этом превращают древесину в серовато-коричневый порошок, известный как мокрая гниль. Альтернативные влажные и сухие условия способствуют развитию влажной гнили.Если несезонная или неправильно выдержанная древесина подвергается воздействию дождя и ветра, она легко становится уязвимой для атаки мокрой гнили.
Белая гниль - Это полная противоположность коричневой гнили. При этом типе поражения грибами лигнин древесины и сама древесина приобретают вид белой массы, состоящей из соединений целлюлозы. Некоторые из белых гнилей на ранних стадиях развития образуют то, что в коммерческих целях называется «обрезками древесины». Это дерево имеет уникальный цвет и рисунок, и некоторые мастера его высоко ценят.

Дефекты насекомых - Существует ряд насекомых, которые поедают древесину. Многие другие насекомые используют древесину в качестве места гнездования своих личинок, что приводит к образованию отверстий и туннелей в древесине. Ущерб, который они наносят, варьируется от незначительного до катастрофического. Некоторые из наиболее распространенных насекомых включают:
● Жуки-бурильщики - Жуки-бурильщики, такие как бупрестид, пороховой столб, амброзия, мебельный и усачий, прокладывают туннели через древесину, чтобы откладывать свои личинки. Некоторые личинки поедают крахмалистую часть древесных волокон.Многие виды нападают на живые, но обычно испытывающие стресс деревья, в то время как другие предпочитают недавно умерших хозяев.
Буровые коронки - Они повреждают свежесрубленные бревна и необработанные пиломатериалы, но также поражают ослабленные, подверженные стрессу, умирающие деревья и здоровые деревья с повреждениями коры.
Термиты - Термиты не только туннелируют сквозь древесину в разных направлениях, но и разъедают древесину из поперечного сечения ядра. Обычно они не трогают внешнюю оболочку или покрытие. Фактически, кусок дерева, на который нападают термиты, может выглядеть здоровым, пока полностью не сломается.

Узлы - Узел - это основание ветви или ветви, которая была сломана или отрезана от дерева. Часть оставшейся ветви получает питание от стебля в течение некоторого времени, что в конечном итоге приводит к образованию темных твердых колец, известных как узлы. Поскольку сплошность древесных волокон нарушается узлами, они становятся источником слабости. Есть несколько видов узлов:

Прочные (или тугие сучки ) твердые, и их нельзя выбить, потому что они фиксируются ростом или положением в структуре древесины.Они частично или полностью срослись с годичными кольцами.
Сучки ненадежные (или незакрепленные) - это сучки, которые выпадают из пиломатериалов при толкании или уже выпали. Они вызваны мертвой веткой, которая не была полностью интегрирована в дерево до того, как его срубили.
Сучки в оболочке - это сучки, не сросшиеся с окружающей древесиной.
Узел - это отверстие, оставшееся там, где был выбит узел.
Колючие узлы - это конечности, разрезанные поперек или продольно, показывая продольный или конец конечности или узла.Эти сучки обычно имеют рядом с собой трещины и сильные отклонения зерна.

Рельефная текстура - Все, что придает дереву ощущение волнистости. Обычно это вызвано тем, что более твердая летняя древесина поднимается над более мягкой весенней древесиной в годичном кольце. Годичные кольца не разделяются.

Shake - Продольная трещина или разделение древесины между годичными кольцами, часто простирающаяся вдоль лицевой стороны доски, а иногда и ниже ее поверхности. Встряхивание может частично или полностью разделить древесные волокна.Разделения делают дерево нежелательным, когда важен внешний вид. Хотя это естественный дефект, возможно, вызванный морозом или ветровой нагрузкой, сотрясения также могут возникать при ударе во время валки и из-за усадки бревна перед переоборудованием.

Существует два типа встряхивания:
Встряска звезды: Группа трещин, исходящих из сердцевины или центра дерева в форме звезды. Он шире на внешних концах и уже на внутренних.Звездные дрожи обычно образуются из-за сильной жары или сильных морозов во время роста дерева. Также называется сердечным трепетом.
Ring Shake: Этот разрыв, также известный как «встряска чашки» или «встряска ветра», проходит параллельно годичным кольцам. Кольцевое сотрясение нелегко обнаружить в сырых бревнах и пиломатериалах, но становится очевидным только после высыхания. Это вызвано одним из многих факторов, включая бактерии, раны деревьев, возраст дерева и условия окружающей среды, такие как чрезмерное воздействие мороза на сок, когда дерево молодое.

Раскол - Раскол - это разрыв или расслоение волокон древесины, которое снижает внешний вид, прочность или полезность доски. Один из наиболее типичных разрывов такого типа называется кольцевым дрожанием. При встряхивании кольца (также известном как встряхивание чашки или ветряное дрожание) разрыв проходит параллельно годичным кольцам. Его нелегко обнаружить в бревнах и пиломатериалах, но становится очевидным только после высыхания. Это вызвано одним из множества факторов, включая бактерии, раны деревьев, возраст дерева и условия окружающей среды.

Пятна - Пятна - это изменение цвета, проникающее через древесное волокно. Они вызваны целым рядом условий и могут быть любого цвета, кроме естественного цвета древесины. Ряд грибков, не разрушающих древесину, может вызывать пятна или обесцвечивание. Некоторые пятна могут указывать на гниение или присутствие бактерий.

Spalting - Изменение цвета древесины в любой форме, вызванное грибком. Обычно он находится в мертвых деревьях, поэтому, если дерево не стабилизировать в нужное время, оно в конечном итоге превратится в гнилое дерево.

Существует три типа расщепления, которые обычно используются в деревообработке в качестве элементов дизайна: пигментация («sapstain»), белая гниль и зональные линии.

Скрученные волокна - Они известны как блуждающие сердца и возникают из-за скручивания молодых деревьев быстрым ветром. Пиломатериалы со скрученными волокнами непригодны для распиловки.

Дефекты древесины в результате переработки

Конверсия - это процесс преобразования необработанной древесины в формы, подходящие для деревообрабатывающих или строительных проектов.Во время этого процесса могут возникнуть следующие дефекты:

Отметка о стружке - Неглубокие углубления или вмятины на поверхности плиты, вызванные стружкой или стружкой, застрявшей в поверхности в процессе правки. Они могут быть сформированы строгальным или фуганочным станком.

Диагональная текстура - Древесина, у которой годичные кольца роста расположены под углом к ​​оси детали в результате распиловки под углом. Другими словами, вместо того, чтобы идти параллельно длинному краю доски, например, волокна идут под углом к ​​нему.Такая древесина не разрешена для использования в конструкциях в соответствии с рекомендациями Американской лесной ассоциации, поскольку она не обладает такой же структурной прочностью, как кусок такого же размера с волокнами, идущими параллельно краю.

Рваное зерно - Неровность на поверхности плиты, на которой древесные волокна ниже уровня обработанной поверхности были порваны или вырваны строгальным станком.

Оболочка - Наличие коры или отсутствие древесины по углам или по длине куска пиломатериала.Обвал в виде коры чаще ассоциируется с необработанными пиломатериалами. В случае строительных пиломатериалов (например, 2х4) это может быть кора или отсутствующая древесина.

Машинный ожог - Потемнение древесины из-за перегрева машинными ножами или валками, когда детали останавливаются в машине.

Машинный прикус - вдавленный разрез машинных ножей на конце детали.

Машинная строжка - Канавка, прорезанная машиной ниже желаемой линии.

Дефекты древесины из-за выдержки

Приправа - это процесс сушки пиломатериалов (в печи или на воздухе) до необходимого уровня влажности для деревообработки и других коммерческих целей. Во время этого процесса доска может покоробиться.

Термин «деформированная» - это неспецифический термин, относящийся к деформированной или деформированной плате. Более конкретные термины для деформации включают в себя купирование, скручивание, изгиб, изгиб и пружина. К распространенным дефектам приправы, включая типы коробления, относятся:

Изгиб - Кривизна, образованная в направлении длины древесины.Изогнутая доска плоская, но изогнутая, как дорога, ведущая через холм.

Чек - Чек - это трещина, разделяющая волокна древесины. Он не простирается от одного конца до другого. Это происходит через годичные кольца и обычно вызвано неправильным или неправильным процессом сушки.

Crook - Где доска остается плоской, но концы отходят от центра. Другой вид перекоса.

Скручивание - Там, где доска изгибается по длине и ширине, как пропеллер.

Купирование - В тех случаях, когда поверхность доски искривляется по ширине так, что если посмотреть на край доски, она будет выглядеть как неглубокая буква «U». Распространен на пиломатериалы.

Весна - Происходит, когда доска остается плоской по ширине, но изгибается по длине, как река, огибающая изгиб.

Цементная закалка - Когда пиломатериалы или древесина сушатся слишком быстро, древесина сильно сжимается на поверхности, сжимая влажную внутреннюю часть.Это приводит к не снимаемому стрессу. Цементированная древесина может значительно и опасно деформироваться при снятии напряжения при распиловке. В крайних случаях поверхностное упрочнение приводит к образованию сот.

Соты - Во время высыхания внутренние напряжения вызывают образование различных радиальных и круглых трещин во внутренней части древесины, напоминающих структуру сот. Соты - один из худших дефектов высыхания, потому что они необратимы и обычно не могут быть обнаружены, глядя на лицевую часть пиломатериала.

Устранение дефектов

Многие плотники предпочитают избегать древесины с дефектами, поскольку они умаляют красоту или ценность готового продукта. Для других же дефекты в их работах часто высоко ценятся.

Возьмем, к примеру, производителя деревянных микрофонов Грега Хьюмана из Гейерсвилля, Калифорния, и скульптора по дереву Сесила Росс с острова Бейнбридж, штат Вашингтон. Они часто ищут древесину с определенными дефектами, потому что считают, что они придают дереву характер и, в конечном итоге, их конечному продукту.

«Мне нравится дерево с вариациями цвета, сучками и отверстиями от насекомых, потому что они делают каждый микрофон уникальным», - говорит Хойманн. «Если нет угрозы прочности конструкции микрофона, я обычно оставляю их как есть».
Росс также ищет древесину с пятнами, сучками и дырами. «Они составляют основу дизайна моей скульптуры», - отмечает он.

С другой стороны, производитель мандолин Остин Кларк из Бойсе, штат Айдахо, намеренно избегает всех дефектов ели и клена, которые он использует для создания своих мандолин.
«Мои покупатели мандолин довольно традиционны, поэтому они хотят, чтобы дерево в их инструментах было простым. Это означает, что они не должны иметь каких-либо дефектов », - говорит он.

Многие плотники полагаются на поставщиков, которые доставят им нужную древесину. Большинство поставщиков имеют хорошую репутацию и стараются отправлять своим клиентам древесину, которая обычно не содержит деформированной или неправильной древесины.

С другой стороны, плотники, которые покупают древесину на лесном складе или в большом ящичном магазине, должны тщательно проверять древесину и выбирать только те части, которые можно использовать.Возможно, им придется получить разрешение на сортировку пиломатериалов, а также пообещать заново все укладывать, когда это будет сделано.

Однако не все плотники хотят разбирать штабеля пиломатериалов. Вместо этого они могут выбрать самый дорогой из доступных сортов, независимо от того, нужен он или нет.

Конечно, бывают случаи, когда лучший сорт является лучшим выбором, особенно для производителей мебели премиум-класса, но чаще столяры могут сэкономить деньги и получить хорошую древесину для своих проектов, используя более низкие сорта.Часто доски более низкого качества демонстрируют более красивую фигуру и характер, чем доски более высокого качества. Однако загвоздка в поиске этих частей состоит в том, чтобы знать основы покупки пиломатериалов.

Некоторые плотники могут даже добывать древесину из рядов заборов и полей, а также, возможно, из старых заброшенных сараев или других построек. Но им нужно опасаться дерева, которое может содержать пули, гвозди или колючую проволоку, которые могут повредить пильный диск.

Для большинства плотников самый простой способ справиться с естественными дефектами - просто отказаться от древесины.Другой вариант - скрыть дефект. Производитель мебели Джон Лэндис из Уорминстера, штат Пенсильвания, говорит: «Иногда я использую узел на столешнице, если я могу держать его под ним, и это не создает структурных проблем. Я не пожертвую красивой стороной доски, которую можно использовать для изготовления столешницы, если узел находится внизу, не виден и не является структурной проблемой ».

Дефекты также могут играть вспомогательную роль - при условии, что они усиливают красоту изделия. Например, когда Лэндис сталкивается с деревом с привлекательными капами, он редко использует его как плиту, потому что древесина обычно нестабильна.Вместо этого он разрезает его на кусочки толщиной в четверть дюйма и прикрепляет к устойчивой основе внутри дверных панелей или использует в качестве фанеры для мебели.

Скульптор по дереву Хосе Ривера из Сан-Антонио, штат Техас, работает с различными видами дерева, особенно с мескитом. Он часто сталкивается с мескитовым деревом с сучками и отверстиями усачей, но научился включать их в свои готовые изделия.

«Сучки обычны для мескитового дерева. На мой взгляд, они добавляют красоту и характерные черты дереву », - говорит Ривера.«Что касается ямок от насекомых, я предпочитаю их не иметь. Но они действительно появляются в некоторых моих произведениях. На самом деле отверстия приемлемы для моих клиентов, потому что большинство из них знают, что такое мескитовое дерево ».

Дефекты, связанные с влажностью

Дерево - гигроскопичный материал. Это означает, что он естественным образом поглощает и выделяет воду (влагу), чтобы сбалансировать внутреннюю влажность с окружающей средой.

Поскольку древесина сохраняет гигроскопичность после использования, она подвергается колебаниям влажности.При изменении влажности и температуры древесина может вздуваться и набухать. В конечном итоге это может привести к трещинам, зазорам и слабым соединениям.

Одной из основных проблем, возникающих при сушке древесины, является тенденция ее внешних слоев высыхать быстрее, чем внутренних. Если этим слоям дать высохнуть намного ниже точки насыщения волокна, в то время как внутренняя часть все еще насыщена, возникают напряжения при высыхании, поскольку усадка внешнего слоя ограничивается влажной внутренней частью.В тканях древесины происходит разрыв и, как следствие, трещины и трещины, если эти напряжения по волокнам превышают прочность по волокнам.

Поскольку древесина сжимается и меняет форму по мере высыхания, основная часть этой усадки и изменения формы должна произойти до того, как плотник начнет с ней работать.

Степень усадки варьируется от породы к породе, но обычно древесина дает усадку на 8–10 процентов по касательной, от 4 до 5 процентов в радиальном и близкую к нулю процентов по длине.Другими словами, поверхность доски там, где волокна пересекают ее перпендикулярно или близко к перпендикулярно, сжимается больше всего. Это означает, что древесина разных форм будет по-разному сжиматься в зависимости от того, как они вырезаны из дерева.

Некоторое высушенное в печи дерево может иметь ширину от 1/8 дюйма до ¼ дюйма на каждый фут. Они могут показаться не такими уж большими, но если сложить их, можно увидеть, что стол шириной 4 фута может варьироваться по ширине на целый дюйм от сухого сезона к сезону дождей.

Изменения влажности и дефекты древесины

Таким образом, влага, безусловно, является наиболее важным фактором, влияющим на характеристики и срок службы древесины и изделий из нее.Поскольку влажность влияет на размерное движение древесины и изделий из дерева, при определенных условиях изменение влажности может привести к значительному изменению размеров.

По прибытии высушенной в печи древесины деревообработчики должны хранить ее в сарае или магазине с контролируемым климатом, чтобы избежать перемещения древесины. Сезонные изменения влажности могут вызвать усадку или набухание древесины.

Однако некоторые плотники предпочитают покупать зеленые пиломатериалы и сушить их самостоятельно - либо сушкой на воздухе, либо с помощью солнечной печи.Это может помочь компенсировать высокую цену на пиломатериалы, высушенные в печи.

В зависимости от того, где и в каких условиях хранится древесина, древесина может легко впитывать или выделять влагу. По этой причине за всей древесиной следует регулярно и обязательно перед использованием проверять, чтобы избежать проблем, связанных с влажностью.

Это одна из причин, по которой сегодня все больше деревообработчиков используют влагомеры для предотвращения таких проблем, как коробление, неплотные соединения или трещины на столешницах.

Изготовитель мандолин Кларк говорит: «Когда я работаю с деревом, влажность - большая проблема.Большая часть моей древесины поступает из региона Тихоокеанского побережья. Он становится более влажным, чем то, что оказывается здесь ».

Чтобы обеспечить содержание влаги в древесине до идеальных 7 процентов, Кларк всегда использует влагомер. «Я не буду работать с деревом, пока не уйдет влага», - добавляет он.

Скульптор по дереву Сесил Росс, который живет на северо-западе страны, где влажность постоянна, говорит, что всю свою карьеру он использовал бесштыревой измеритель влажности. «В нашем влажном климате лучшее, на что можно надеяться, - это работать с древесиной, которая стабильна и имеет постоянную влажность.”

Производитель деревянных микрофонов Хойманн говорит, что он усвоил трудный путь, когда впервые начал делать деревянные микрофоны. «Я не обращал внимания на влажность. Но у меня древесина меняла размер и деформировалась на 0,50 дюйма при диаметре 2,5 дюйма - и этого более чем достаточно, чтобы доставить мне неприятности. После нескольких неудач я начал обращать внимание », - добавляет он.

С тех пор компания Huemann приобрела измеритель влажности древесины Wagner MMC220. «Он не только измеряет влажность древесины всех пород древесины, включая редкие тропические породы, которые я использую, но и сообщает мне именно то, что мне нужно знать.Это стоило каждой потраченной мной копейки за сэкономленное время и повышение качества продукции », - говорит он.

Источник: Рон Смит является менеджером по продажам Wagner Meters и имеет более чем 30-летний опыт работы с контрольно-измерительными приборами и измерительными системами в различных отраслях промышленности. На предыдущих должностях он работал региональным менеджером по продажам, менеджером по продуктам и проектам, а также менеджером по продажам производителей, занимающихся измерительными приборами. Позвоните в Wagner Meters по телефону (800) 634-9961 и спросите Рона или посетите WagnerMeters.com.












Выявление дефектов древесины твердых пород - Лесопромышленный комплекс

В то время как объем является самым важным фактором при определении стоимости древостоя, качество деревьев не менее важно. В связи с этим ряд факторов может вызвать у деревьев «дефекты» и, следовательно, более низкие значения.

Распространенные дефекты древесины

Проще говоря, дефект можно определить как дефект в зоне плиты, зоне качества или сердечном центре, приводящий к снижению объема и качества здоровой древесины.Хотя часто разные дефекты могут выглядеть одинаково, степень влияния на стоимость может сильно отличаться.

Наиболее частый дефект, видимый на стоящем дереве, называется искажением коры. Деформации коры могут быть результатом механических ран, отверстий, вросшей коры, клевания птиц и заросших сучков.

Деформация коры бывает трех классов: легкая, средняя и тяжелая. Как правило, легкое искажение коры, состоящее из простого горизонтального разрыва, не является дефектом сортировки, так как оно находится глубоко внутри качественной или сердцевинной части древесины.Деформации средней и большой степени деформации являются дефектами сортировки и приводят к уменьшению объема высококачественных пиломатериалов. Распространенное заблуждение состоит в том, что конечности являются единственным существенным фактором, влияющим на сорта древесины на корню, однако деформации коры, а не сами конечности, часто столь же разрушительны.

Еще один частый дефект - птичий клев. Это вызвано различными видами дятлов, поедающих насекомых и личинок, обнаруженных в камбии многих лиственных пород деревьев.

В фанерованном кряже эпикормовые ветви считаются серьезным дефектом и не позволяют дереву подходить для большинства видов облицовки.
Важно различать свежую птичью клюшку и тяжелую птичью клюшку или птичью наложку, возникающую в течение нескольких сезонов. В то время как легкая птичья птичка не умаляет ценности дерева, тяжелая птичка вызывает пятна и нежелательные черты у большинства видов. Исключение составляют представители рода Hickory, у которых появляется отчетливое пурпурное пятно в результате даже легкой птичьей птички.

Последний дефект, который мы обсудим в этом блоге, - это эпикормовые ветки. Это скопления почек и небольших стеблей, которые выступают из основного ствола дерева.Этот дефект распространен среди многих представителей рода Дуб.

В основе эпикормального рубца ветки лежит узел, окруженный множеством крошечных узлов веток и, возможно, небольшими карманами коры. Сучок эпикормовой ветви не может глубоко проникать в древесину. Однако эти эпикормальные ветви вместе с гроздьями почек могут периодически развиваться в течение всего жизненного цикла дерева, а затем зарастать, так что вызываемые ими дефекты обнаруживаются в нескольких или многих местах внутри штамба. Придаточные скопления почек и надземные ветви могут развиваться независимо друг от друга.

В фанерном кряже эпикормовые ветви считаются серьезным дефектом и не позволяют дереву подходить для большинства видов облицовки.

В значительной степени влияние данного дефекта на ценность дерева во многом определяется тем, как долго дефект оставался на месте. Будь то шрамы, раны или птичий клюв, в общем, чем дольше дефект влияет на дерево, тем больше будет влияние на ценность дерева.

Позвоните Timber Works для бесплатной оценки вашей древесины сегодня.

Связанные

Какие три категории дефектов древесины?

Существуют различные типов из дефектов в древесине в качестве строительного материала. Эти дефекты в древесине могут быть вызваны естественными силами, грибками, насекомыми, а также во время выдержки и переработки.
  • Сухая гниль Древесина .
  • Влажная гниль Древесина .
  • Коричневая гниль Древесина .
  • Белая гниль в Древесина .
  • Blue Stain in Timber .
  • Сердечная гниль Древесина .
  • Пятно из сока в Древесина .

Нажмите, чтобы увидеть полный ответ


Еще спрашивают, а какие дефекты у древесины?

Естественный Дефекты в Древесина . В эту группу входят все те дефектов : (с инженерной точки зрения), которые развиваются в дереве во время его роста.Следовательно, их развитие не может контролироваться человеком. Наиболее распространенные естественные дефекты : сучки, встряски, поперечное зерно, кривизна, зазоры корки, заусенцы и завитки.

Кроме того, что такое лисица в древесине? На этот дефект указывает красный или желтый оттенок древесины или красновато-коричневые пятна или пятна вокруг сердцевины дерева, обесцвечивающие древесину ? это вызвано либо плохой вентиляцией при хранении, либо древесиной . ? РАЗРУШЕННЫЙ УЗЕЛ: - часто называют нездоровым сучком и образуются из-за воздействия грибков на древесину.

Аналогично спрашивается, какие породы древесины?

Породы древесины

  • Бамбук.
  • Береза.
  • Кедр.
  • Вишня.
  • Поперечно-клееный брус.
  • Искусственный бамбук.
  • Клееный брус.
  • Лес зеленый.

Что такое искусственные дефекты древесины?

A Дефектом считается любая неровность, встречающаяся в древесине или на ней, которая может снизить ее прочность, долговечность, полезность или ухудшить ее внешний вид. Дефекты могут быть «естественными», которые возникают во время роста дерева, или « искусственными » в результате плохой переработки, внесения приправ или обработки после валки.

ДЕРЕВЯННЫЕ ДЕФЕКТЫ

Дефектами древесины называются дефекты формы ствола (наросты, эскапизм, костяшки и т. Д.), Естественная неоднородность структуры древесины (сучки, сердцевина, щетина, рвота и т. Д.), Нарушения целостности ее тканей по разным причинам. (трещины, смоляные карманы, червоточины, гниль и т. д.). и др.), красители биологического химического происхождения (голубизна, шпон и др.), инородные включения, механические повреждения и дефекты обработки, снижающие качество древесины и ограничивающие ее использование.

В некоторых случаях использования древесины неоднородность ее структуры, называемая дефектом, считается достоинством древесины. Например, наросты с красивой текстурой - ценное сырье для художественных поделок.

Синий и подобные пороки начинают восприниматься как признак натурального дерева в условиях нехватки древесины и повсеместного использования пластмасс.Сучки считаются основными пороками, формирующими разнообразие, их наличие ограничивает стандарты и спецификации для определенных продуктов, однако здоровые сросшиеся сучки незаменимы в стилях кантри и эпохи Возрождения.

Узел - это основание ветки, прикрепленной к дереву ствола. По степени зарастания кругляк различают открытые сучки (появляются на боковой поверхности сортимента) и заросшие сучки (обнаруживаются на вздутии и других признаках разрастания на боковой поверхности сортимента).

Открытые узлы делятся на:

  1. По форме среза на поверхности ассортимента - круглая, овальная, продолговатая.
  2. По расположению в ассортименте - по формированию, выступу, кромке, торцу.
  3. По взаимному расположению - на рассеянные, групповые, разветвленные.
  4. По степени сцепления с окружающей древесиной - на оплавленные, частично оплавленные, не оплавленные, выпадающие.
  5. Что касается древесины - здоровая (древесина без гнили), светлая, темная, здоровая с трещинами, гнилая, гнилая, табачная.
  6. При выходе на поверхность - на одностороннем, сквозном.

Основные виды сук

  • круглая,
  • овальная,
  • удлиненная,
  • пластиковая,
  • кромочная,
  • ребристая,
  • петель,
  • группа,
  • разветвленная.

Трещины - это нарушение целостности древесины, вызванное внутренним напряжением. Их можно разделить:

  1. вид усадочных трещин, усадочных трещин, морозных трещин.
  2. по расположению в ассортименте - сбоку, пластик, кромка, конец. По глубине - мелкий, глубокий, поперечный
  3. по ширине, в закрытом и раздельном виде.

Дефекты структуры древесины

  • тангенциальный наклон волокна,
  • корень,
  • рвота,
  • завиток,
  • глазки,
  • ложная сердцевина.

Химическая окраска - аномально окрашенные участки в срубленной древесине, возникающие в результате химических и биохимических процессов, в большинстве случаев связанных с окислением дубильных веществ.

Биологические повреждения - червоточины - ходы и отверстия, проделанные в древесине насекомыми, в основном их личинками. Поверхность червоточины не влияет на механические свойства древесины. Мелкие и глубокие червоточины нарушают целостность древесины.

общих дефектов древесины | Tasstudent.com

Дефекты древесины относятся к дефектам деревянных досок. Дефекты могут возникать по ряду причин.

  • - раскалывает
  • - чеки
  • - коробление
  • - качает
  • - поклон
  • - узлы
  • - изгибы и ветры

В процессе сушки древесины, если древесина не сушится должным образом, в древесине могут возникать напряжения, затрудняющие работу или невозможность использования для определенного проекта.Перед тем, как использовать массивную древесину для проекта, всегда проверяйте поверхность на наличие очевидных дефектов, таких как:

  • Разделители
  • Узлов
  • Неровное зерно
  • Растрескивание

Проверьте секцию торцевых волокон, чтобы увидеть, как кусок был вырезан из бревна, и проверить наличие каких-либо искажений.

Прицел по длине для проверки на скручивание или искривление. Также ищите любые доказательства нападения насекомых.

Наиболее частые дефекты:

1) Проверка поверхности

Проверка поверхности обычно проводится по лучам дерева.Это вызвано слишком быстрым высыханием поверхности бруса.

2) Концевые разъемы

Такие трещины - очень частые дефекты, вызванные быстрым высыханием открытых концов. Этого можно избежать, заклеив концы уложенных досок водостойкой краской.

3) Сотовые решетки

Этот дефект возникает, когда внешняя поверхность древесины стабилизируется до того, как внутренняя часть высохнет. Внутренняя часть сжимается больше, чем внешняя, что приводит к разрыву внутренних волокон.

4) Качает

Это дефекты структуры древесины, вызванные дефектами роста или усадочными напряжениями. Тряски чашек или колец - это трещины, которые происходят между годичными кольцами роста.

5) Изгиб или перекос

Это вызвано плохой укладкой досок, диким зерном или напряжениями, вызванными плохой выдержкой древесины. Реакционная древесина также склонна к скручиванию или литью при резке или сушке.

6) Мертвые или закованные узлы

Это остатки мертвых пней, заросших новыми годичными кольцами.Как правило, древесина вокруг сучка имеет неравномерную структуру волокон и с ней очень трудно работать.

7) Вросшая кора

Это может испортить внешний вид древесины и ослабить ее структуру.

Крупномасштабный набор данных изображения поверхности дерева ...

Примечание к данным

[версия 1; экспертная оценка: ожидает экспертной оценки]

Павел Кодытек, Александра Бодзас

https://orcid.org/0000-0003-4173-7300

, Петр Билик Павел Кодытек, Александра Бодзас

https: // orcid.org / 0000-0003-4173-7300

, Петр Билик Сведения об авторе Сведения об авторе Кафедра кибернетики и биомедицинской инженерии, VSB-Технический университет Остравы, Острава, 70800, Чешская Республика

Павел Кодытек
Роли: концептуализация, исследования, методология, программное обеспечение , Проверка, написание - подготовка первоначального черновика

Александра Бодзас
Роли: программное обеспечение, написание - подготовка оригинального черновика, написание - рецензирование и редактирование

Петр Билик
Роли: привлечение финансирования, администрирование проекта, надзор

ОТКРЫТЫЙ ПЕРВОЙ ОБЗОР

РЕЦЕНЗЕНТ СТАТУС В ожидании экспертной оценки

Реферат

Перед деревообрабатывающей промышленностью стоит множество проблем.Высокая вариативность сырья и сложность производственных процессов приводят к появлению большого количества видимых дефектов структуры, которые должны контролироваться обученными специалистами. Эти ручные процессы не только утомительны и необъективны, но и менее эффективны. Чтобы преодолеть недостатки ручных процессов контроля качества, было предложено несколько автоматизированных систем технического зрения. Несмотря на то, что некоторые проведенные исследования показали более высокий уровень распознавания, чем обученные эксперты, исследователям приходится сталкиваться с нехваткой крупномасштабных баз данных и достоверных данных в этой области.Чтобы решить эту проблему, мы провели эксперимент по сбору данных в промышленной среде, в ходе которого нам удалось получить обширный набор достоверных данных с производственной линии. Для этого мы разработали и внедрили комплексное техническое решение, подходящее для высокоскоростного сбора данных в тяжелых производственных условиях. В этой записке с данными мы представляем крупномасштабный набор данных изображений поверхности пиломатериалов с высоким разрешением, содержащий более 43 000 отмеченных дефектов поверхности и охватывающий 10 типов наиболее распространенных дефектов древесины.Более того, для каждой записи изображения мы предоставляем два типа меток, позволяющих исследователям выполнять семантическую сегментацию, а также классификацию дефектов и локализацию.

Ключевые слова

Дефекты поверхности древесины, набор данных высокого разрешения, деревообрабатывающая промышленность, обработка древесины, процесс контроля качества древесины, набор данных о дефектах древесины

Автор, ответственный за переписку: Александра Бодзас Конкурирующие интересы: Конкурирующие интересы не были раскрыты.

Информация о гранте: Работа поддержана «Системой студенческих грантов» VSB-TU Ostrava, номер проекта SP2021 / 123.

Авторские права: © 2021 Kodytek P et al . Это статья в открытом доступе, распространяемая в соответствии с условиями лицензии Creative Commons Attribution License, которая разрешает неограниченное использование, распространение и воспроизведение на любом носителе при условии правильного цитирования оригинальной работы. Как цитировать: Kodytek P, Bodzas A and Bilik P. Крупномасштабный набор данных изображений дефектов поверхности древесины для автоматизированных процессов контроля качества на основе технического зрения [версия 1; экспертная оценка: ожидается экспертная оценка]. F1000Research 2021, 10 : 581 (https://doi.org/10.12688/f1000research.52903.1) Первая публикация: 16 июля 2021 года, 10 : 581 (https://doi.org/10.12688/ f1000research.52903.1) Последняя публикация: 16 июля 2021 г., 10 : 581 (https://doi.org/10.12688/f1000research.52903.1)

Введение

В деревообрабатывающей промышленности каждый этап производственного процесса влияет на материал использование и рентабельность. 1 Неоднородность древесного материала со сложностью этих производственных процессов может привести к различным дефектам, которые не только ухудшают механические свойства древесины, такие как прочность и жесткость, но также снижают ее эстетическую ценность. 2 Эти механические и эстетические дефекты, кроме того, имеют большое влияние на коммерческую ценность древесины и могут уменьшить использование таких материалов для дальнейшей обработки. Существует множество различных типов дефектов, возникающих по разным причинам. Основные дефекты древесины включают сучки, грибковые поражения, трещины, коробление, наклон, червоточины и дефекты смолы. Серьезность дефекта и, следовательно, сорт и стоимость материала в первую очередь определяются четырьмя критериями, включая размер, местоположение, тип дефекта и цель, для которой будет использоваться деревянное изделие. 3,4

Несмотря на то, что автоматизация в этом промышленном секторе растет, многие компании-лидеры рынка по-прежнему используют обученных экспертов в предметной области для обнаружения нежелательных функций и проведения оценки качества. 5 Помимо того, что ручная проверка утомительна и необъективна, было обнаружено, что эксперты в предметной области не могут проверять большие объемы производства. Более того, исследование, проведенное Urbonas et al . 6 заявил, что из-за таких факторов, как усталость глаз или отвлечение внимания, ручной осмотр редко обеспечивает 70% надежность.Чтобы преодолеть недостатки ручной проверки, исследователи пытаются разработать автоматизированные системы, которые были бы точными и не замедляли бы производственный процесс. Что касается повторяемости и качества проверки, исследование, проведенное Lycken 7 , уже доказало, что автоматические системы немного превзошли людей. Большинство этих систем были основаны на традиционных методах обработки изображений в сочетании с алгоритмами обучения с учителем, однако за последнее десятилетие глубокое обучение добилось значительных успехов в лесном хозяйстве и промышленности изделий из древесины. 8 Хотя исследователи в этой области смогли достичь удовлетворительных результатов со средней степенью распознавания выше 90%, 9 большинство авторов работали с мелкомасштабными наборами данных изображений, полученными в лабораторных условиях с использованием самостоятельно разработанных установок системы зрения. Проведение экспериментов в таких условиях обычно влечет за собой недостаток в ограниченном количестве доступных продуктов. В большинстве исследований 2,6,10,11 исследователей компенсируют отсутствие реальных продуктов с помощью методов увеличения данных, которые могут расширить набор данных до 10 раз по сравнению с исходным размером.С одной точки зрения, увеличение данных считается отличным инструментом для обобщения модели классификации и, следовательно, предотвращения переобучения. 12 Тем не менее, он не может гарантировать, что изменчивость наблюдаемого явления будет в достаточной мере отражена, особенно в случаях, когда изменчивость может быть безграничной.

Чтобы восполнить недостаток обширных баз данных в этой области, мы провели эксперимент с целью получения крупномасштабного набора данных о дефектах поверхности древесины.В отличие от других проведенных исследований, наш эксперимент был помещен в промышленную среду во время реального производства, что позволило нам получить большой объем достоверных данных с производственной линии. Чтобы справиться с проблемами, возникающими в процессе производства, такими как высокая скорость конвейерной ленты и сильные вибрации, мы разработали аппаратное и программное решение, которое позволило получать изображения с высоким разрешением с частотой сбора данных 66 кГц. В этом эксперименте мы получили 20 276 исходных образцов данных поверхности пиломатериалов, из которых 1 992 изображения были без каких-либо дефектов поверхности, а 18 284 изображения зафиксировали один или несколько дефектов, охватывающих всего 10 типов общих дефектов поверхности древесины.Наиболее частые дефекты включают живые сучки и мертвые сучки, общая встречаемость которых в наборе данных составляет 58,8% и 41,2% соответственно. Кроме того, чтобы предоставить более ценную информацию в этом дескрипторе данных, все образцы наборов данных были дополнены двумя типами меток: картой семантических меток для семантической сегментации и меткой ограничивающей рамки.

Методы

Из-за промышленной среды, в которой проводился эксперимент, наиболее сложной частью этой работы было получение набора данных.Выполнение сбора данных в такой среде повлекло за собой несколько негативных факторов. Одним из этих факторов было то, что производственная линия лесопилки, использованная для этого эксперимента, используется более 300 дней в году с минимальными перерывами, что максимизирует прибыль производителя. Также нам пришлось столкнуться с высокой скоростью конвейерной ленты пилорамы, которая на месте приобретения достигла значения 9,6 м с −1 . Эта высокая скорость конвейера вызывает постоянные сильные вибрации, которые на некоторых пиках могут привести к колебаниям, достигающим даже сантиметров в длину.Таким образом, основная цель технического решения заключалась в создании прочной и в то же время портативной конструкции, которую можно было бы легко реализовать на лесопилке.

Оборудование для съемки

Чтобы преодолеть ограничения этой среды, мы разработали механическую конструкцию для переноски камеры и источника света. Конечная конструкция, собранная из алюминиевых профилей ITEM, была на месте приобретения прикреплена к конструкции производственной линии и полу, что помогло избежать получения нечетких изображений.Хотя это решение не имело прямого отношения к сильным вибрациям, оно обеспечивало согласование колебаний конвейера с установленной камерой. Окончательное механическое решение, реализованное на лесопилке, показано на рисунке 1.

Рисунок 1. Механическая конструкция, включая установленную камеру и источник света.

Расстояние между камерой линейного сканирования и источником света от конвейерной ленты составляет 40 и 15 сантиметров соответственно.

Для получения качественного изображения на скорости 9.6 м с −1 была выбрана камера с трехлинейной разверткой SW-4000TL-PMCL производства JAI. Эта камера смогла получить 3 × 4096 пикселей на строку при скорости 66 кГц. Требуемая скорость получения изображения была достигнута путем подключения интерфейса камеры к высокопроизводительному фреймграбберу Camera Link с параметром скорости передачи, установленным в режим 10 касаний. Для этого приложения мы выбрали фрейм-граббер Silicon Software microEnable Five marathon VCLx с интерфейсом PCIe, который обеспечивает встроенную высокоскоростную обработку данных и высокую пропускную способность до 1800 МБ с -1 .Требуемое поле обзора, которое получает часть пиломатериала шириной 15 см и полной длиной 500 см, было достигнуто с помощью линзы камеры с линейной разверткой Kowa LM50LF. Выбранная камера вместе с объективом с фокусным расстоянием 50 мм, размещенным на расстоянии 40 см от измеряемого объекта, обеспечивала разрешение по горизонтали 16,66 пикселей на миллиметр. Вертикальное разрешение R v изображения было вычислено перед экспериментом по следующей формуле.

(1)
Rv = 1vw60 ∗ Lvc

, где v w - скорость конвейера, L - количество строк на изображение, а v c - линейная скорость камеры.Результирующее вертикальное разрешение 6,67 пикселей на миллиметр было впоследствии экспериментально подтверждено в процессе сбора данных.

Так как затвор камеры был установлен на 3 мкс для обеспечения высокой скорости получения изображения, нам пришлось использовать мощный источник света, который бы достаточно освещал желаемое поле зрения. Для этого мы выбрали один из самых мощных источников света на рынке - линейный светодиодный светильник Corona II от Chromasens с силой света 3.5 миллионов люкс. Для получения наилучшего изображения использовался белый спектр света.

Сбор данных

Вместо того, чтобы сохранять каждую строку во время процесса сбора данных, мы захватили блок из 1024 строк, что привело к разрешению изображения 1024 × 4096. Такое цветное изображение с высоким разрешением занимает примерно 12 МБ дискового пространства. Используемая частота дискретизации 66 кГц с общим количеством захваченных пикселей привела к скорости передачи данных 773 МБ с -1 , что означает, что мы смогли захватить 66.4 изображения в секунду. Несмотря на то, что мы использовали очень мощный компьютер, мы обнаружили, что процесс сохранения такого количества данных на такой высокой скорости довольно сложен. Чтобы решить эту сложную задачу, нам пришлось разделить получение изображений и сохранение изображений на два отдельных процесса. Хотя процесс получения заключался в захвате набора из 84 изображений с последующим сохранением в ОЗУ ПК, единственной задачей процесса сохранения была передача изображений из ОЗУ компьютера на локальный жесткий диск.Для этого эксперимента мы использовали два внешних жестких диска емкостью 1 ТБ. Чтобы сэкономить процессорное время во время процесса сбора и сохранения, онлайн-обработка не выполнялась.

Поскольку передача такого большого объема данных между различными программами отрицательно сказывается на загрузке ЦП и снижает частоту кадров, мы использовали оптимизированное программное обеспечение для захвата кадров, microDisplay X (версия среды выполнения 5.7) от Silicon Software. 13 Чтобы использовать это программное обеспечение в автоматическом режиме, мы разработали автоматический кликер с петлей обратной связи на основе захваченного экрана компьютера.Проще говоря, программное обеспечение считывает желаемую информацию с экрана и на основе этой информации решает, завершен ли уже процесс получения или сохранения. Кроме того, он автоматически назначает увеличивающееся имя файла для каждого захваченного изображения. В основном это было реализовано с помощью библиотеки Windows user32.dll, которая позволяет управлять различными аспектами движения мыши и нажатия кнопок. Поскольку процесс сохранения (цикл) почти в 10 раз медленнее, чем процесс сбора данных, цикл сбора данных приходилось временно останавливать в каждом цикле.Несмотря на то, что это приводит к потере непрерывности данных, это не влияет на валидность и надежность исследования. Мы предположили, что процесс сбора данных с другими подпрограммами поддержки занимает примерно 1,4 с, а процесс сохранения длится 7,5 с. Чтобы поддерживать предсказуемую скорость сбора данных, включая программные задержки, мы ввели синхронизацию, которая запускала новый цикл каждые 9 с.

Обработка данных

Всего за четыре часа съемки было получено 60 480 изображений.Из-за ограниченной функциональности стороннего программного обеспечения процесс сбора данных должен был выполняться в непрерывном режиме, без какой-либо опции запуска. Это привело к появлению большого количества изображений пустого конвейера или частично захваченной поверхности дерева. Чтобы отфильтровать эти бессмысленные данные из набора данных, был создан автономный алгоритм на основе гистограммы. Основная идея этого алгоритма - вычисление суммы гистограммы пространства зеленого цвета изображения. Это суммарное значение гистограммы может быть на следующем этапе разделено на любое число из диапазона от 5 до 10 (значения в диапазоне были выведены из размера изображений).Последний шаг алгоритма основан на простом пороге, когда все изображения с результирующим значением менее 10 были удалены. Использование этого значения порога гарантирует, что будут сохранены только изображения, которые содержат в горизонтальном направлении не менее 40% поверхности дерева. Поскольку этот подход к фильтрации оказался на 100% надежным при успешной фильтрации изображений без деревянной поверхности на 1500 случайно выбранных и отсортированных вручную образцах, мы применили этот алгоритм фильтрации ко всему набору данных. В процессе фильтрации набор данных сократился до 20 275 изображений.

Дополнительно, помимо фильтрации, мы выполняли обрезку изображений для удаления нежелательного фона с изображений. Эта операция не только уменьшила размер файла, но и уменьшила возможное время вычислений для будущего использования. Чтобы автоматически обрезать каждое изображение в наборе данных без какой-либо потери данных, мы использовали простую технику прямого обнаружения краев в вертикальном направлении. По сути, основной принцип алгоритма состоит в том, чтобы найти столько точек переднего края в желаемом направлении, сколько необходимо для построения линии.Затем была выполнена операция кадрирования для ограничивающего прямоугольника изображения, полученного по следующей формуле.

(2)
BBx1y1x2y2 = Lx1 + Lx22−150Ly1Lx1 + Lx22 + 2650Ly2

где BBx1y1x2y2 - обрезанный ограничивающий прямоугольник, а Lx1y2x1y2 - координаты изображения обнаруженной прямой границы. Обрезка изображения изменила разрешение изображения до 2800 × 1024 и уменьшила общий размер набора данных почти на 80 ГБ. Пример изображения после операции кадрирования показан на рисунке 2.

Рис. 2. Пример набора данных поверхности пиломатериалов с мертвыми сучками.

Наземная маркировка

Аннотации набора данных в этом исследовании были выполнены вручную обученным человеком. Чтобы ускорить этот трудоемкий процесс, мы разработали настраиваемый инструмент аннотации. По сравнению с другими доступными на рынке инструментами аннотации, которые не соответствовали нашим требованиям, мы создали универсальное приложение с возможностью одновременного управления метками ограничивающей рамки, а также метками для семантической сегментации. 14

Для каждого отдельного изображения мы создали файл BMP, представляющий семантическую карту помеченных дефектов. В процессе маркировки пользователь вручную закрашивал зоны на отображаемом изображении, где каждая зона, нарисованная выбранным цветом, представляет определенный дефект. Затем каждая нарисованная зона автоматически ограничивалась зоной с определенной меткой и ограничивающим прямоугольником. Из созданных зон инструмент автоматически генерирует координаты (левая, верхняя, правая, нижняя соответственно) в виде процента, деленного на 100, где находится определенный дефект.Поэтому для каждого обработанного изображения из набора данных инструмент аннотации создал текстовый файл, включающий метки и координаты ограничивающей рамки, а также карту семантической сегментации с настроенными цветовыми метками.

Записи данных

Набор данных, содержащий данные, полученные в этом эксперименте, является общедоступным. 15 Набор данных включает 1 992 изображения пиломатериалов без каких-либо дефектов и 18 283 изображений древесины с одним или несколькими дефектами поверхности. В среднем на изображение приходится 2,2 дефекта, тогда как всего 6.7% изображений содержат более трех дефектов. Наибольшее количество дефектов, зафиксированных в ходе эксперимента, составило 16 дефектов на изображение. В этом наборе данных мы представляем всего 10 типов дефектов поверхности древесины, включая несколько типов сучков, трещин, синих пятен, смол или кабачков. Общий обзор всех имеющихся дефектов поверхности древесины с указанием количества случаев представлен в Таблице 1.

Таблица 1. Дефекты поверхности древесины, включенные в базу данных, с указанием количества конкретных случаев и общего появления в наборе данных.

03
Тип дефекта Количество вхождений Количество изображений с дефектом Общая встречаемость в наборе данных [%]
Живой узел 21 224
Мертвый узел 11985 8350 41,2
Узел с трещиной 2276 1835 9,1
7.8
Смола 3455 2624 12,9
Костный мозг 1 181 1060 5,2
Узел отсутствует 503 478 2,4
Синяя окраска 96 77 0,4
Заросшие 10 10

Каждое цветное изображение с разрешением 2800 × 1024 предоставляется в формате BMP в 10 отдельных zip-папках, обозначенных как Изображения . 15 Кроме того, мы предоставляем два типа аннотаций, карты семантических меток и метки ограничивающих рамок. Обе этикетки находятся в отдельных zip-папках. Метки ограничивающей рамки расположены в папке Bounding_Boxes и названы как imagenumber_anno.txt , где номер изображения соответствует имени исходного изображения в наборе данных.Таким образом, каждому исходному изображению назначен один текстовый файл, в котором может быть несколько записей меток для каждого дефекта изображения. Все метки ограничивающей рамки имеют следующую структуру, где первая запись представляет метку объекта, а последующие значения соответствуют левому, верхнему, нижнему и правому абсолютным позициям дефекта в изображении, разделенным на 100.

Knot_OK0,4217860, 8193360,5714291,000000

Карты семантических меток, используемые для семантической сегментации, находятся в папке Semantic Maps. Для каждого изображения в наборе данных существует только одна семантическая карта в формате BMP с именем метки в форме imagenumber_segm.bmp , где номер изображения представляет соответствующее имя исходного изображения. По сравнению с метками ограничивающего прямоугольника, каждый пиксель изображения семантической карты имеет свою метку, которая определяется заданным цветом (см. Рисунок 3).

Рисунок 3. Пример метки семантической сегментации.

Красная метка обозначает мертвые сучки, зеленая метка - живые сучки, а темно-желтая - сучки с трещинами.

Чтобы увидеть точную спецификацию этикеток для предоставленного набора данных дефектов поверхности древесины, обратитесь к текстовому файлу Semantic Map Specification , 15 или таблице 2.

Таблица 2. Спецификация цвета аннотации для предоставленного набора данных с шестнадцатеричными цветовыми кодами .

9064 9064
Тип дефекта Цвет Цветовой код HEX
Живой узел Зеленый 00FF00
Мертвый узел Красный Трещина Темно-желтый FFAF00
Трещина Розовый FF0064
Смола Пурпурный FF00FF FF00FF
Кварцевый
Узел отсутствует Оранжевый FF6400
Голубое пятно Голубой 10FFFF
Разросшийся Технический 0040009 Технический 0040009 набор данных был обманут дается путем оценки качества присвоенных ярлыков с помощью классификации на основе глубокого обучения.Для этого мы использовали стандартный современный детектор нейронной сети Convolution на основе модели ResNet-50. 16 Выбранная архитектура нейронной сети была изменена путем добавления слоев Batch Normalization и ReLu после каждого сверточного слоя. Входной слой сети и, следовательно, все изображения набора данных были субдискретизированы до 1024 × 357. Для обучения нейронной сети мы использовали парадигму трансферного обучения с использованием предварительно обученных весов из набора данных COCO. 17 Кроме того, мы выполнили увеличение данных, включая горизонтальный, вертикальный переворот, перевод и масштабирование, и разделили набор данных на набор для обучения и тестирования в обычном соотношении 40/60.Чтобы увеличить обнаружение помеченных дефектов моделью ResNet-50, некоторые параметры были дополнительно изменены на основе процесса проб и ошибок. Они включали размеры, шаги, пропорции и шкалы (см. Таблицу 3).

Таблица 3. Подробная спецификация модифицированных параметров нейронной сети.

]
Параметр Значения
Размеры [32, 64, 128, 256, 512]
Strides [8, 16, 327,
Коэффициенты [0.3, 0,55, 1, 2, 3,5]
Масштаб [0,6, 0,8, 1]

В начале обучения первые четыре уровня сети были заморожены. После замораживания слоев нейронная сеть была настроена путем размораживания слоев в обратном порядке, за исключением слоя Batch Normalization. Затем вся нейронная сеть была окончательно настроена на низкой скорости обучения. Общее количество эпох во время обучения составляло 30, а скорость обучения варьировалась от 10 -4 в начале до 10 -6 в конце обучения.

Обученная модель ResNet-50 дала точность 81%. Поскольку нейронная сеть выдает большое количество ложных срабатываний, набор данных был повторно оценен обученным человеком, который не участвовал в процессе маркировки первичного набора данных.

Доступность данных

Базовые данные

Zenodo: Базовые данные для крупномасштабного набора данных изображений дефектов поверхности древесины для автоматизированных процессов контроля качества на основе технического зрения. «Подходы на основе глубокого обучения и машинного зрения для автоматического обнаружения дефектов древесины и контроля качества».http://doi.org/10.5281/zenodo.4694695. 15

Этот проект содержит следующие базовые данные:

Данные доступны в соответствии с условиями Международной общественной лицензии Creative Commons Attribution 4.0 (CC-BY 4.0).

Доступность программного обеспечения

Zenodo: Программное обеспечение для маркировки дефектов поверхности древесины и управления изображениями. «Вспомогательные инструменты для управления и маркировки изображений дефектов необработанной древесины». http://doi.org/10.5281/zenodo.4

  • 6. 14

    Этот проект содержит следующие базовые данные:

    Инструмент этикетировщика:

    SubVI

    • • Labeler_software.vi

    • • Readme.txt

    • • Labeler.ini

    Утилиты поддержки:

    • • Cutter.vi

    • • Условия Sorter.vi

    • Доступны данные 9034 Международной общественной лицензии Creative Commons Attribution 4.0 (CC-BY 4.0).

      Ссылки

      • 1. Броман О., Фредрикссон М.: Особенности древесных материалов и технические дефекты, которые влияют на выход продукции в процессе производства шарнирных соединений. Wood Mater. Sci. Англ. 2012. Издатель Полный текст
      • 2. Дин Ф, Чжуанг З., Лю И, и др. : Обнаружение дефектов на панелях из массивной древесины на основе улучшенного алгоритма SSD. Датчики. 2020. Аннотация PubMed | Издатель Полный текст | Free Full Text
      • 3. Прохоров М: Большая Советская Энциклопедия: Перевод третьего издания . Нью-Йорк: издательство Collier Macmillan Publishers; 1973.
      • 4. Четинер И., Вар А.А., Четинер Х: Анализ поверхности древесины с помощью техники обработки изображений. 22-я конференция по приложениям обработки сигналов и связи (SIU). 2014. Publisher Full Text
      • 5. Gu IYH, Andersson H, Vicen R: Автоматическая классификация дефектов древесины с использованием опорных векторных машин. В: Bolc L, Kulikowski JL, Wojciechowski K, редакторы. Конспект лекций по информатике. Берлин: Springer Science + Business Media; 2009. с. 356–367.
      • 6. Урбонас А., Раудонис В., Маскелиунас Р., и др. : Автоматическая идентификация дефектов поверхности деревянного шпона с использованием более быстрой сверточной нейронной сети на основе областей с расширением данных и обучением с передачей данных. Прил. Sci. 2019. Publisher Full Text
      • 7. Lycken A: Сравнение автоматической и ручной оценки качества пиломатериалов хвойных пород. Forest Prod. J. 2006; 56 : 13–18.
      • 8. Лю З., Пэн С., Работа Т, и др. : Применение методов машинного обучения в экологии лесов: недавний прогресс и будущие задачи. Экологические обзоры. 2018; 26 . Издатель Полный текст
      • 9. Крыль М., Данис Л., Ярош Р., и др.: Системы распознавания древесины и визуализации качества. J. Sens. 2020; 2020 . Publisher Full Text
      • 10. He T, Liu Y, Xu C, et al. : Полностью сверточная нейронная сеть для обнаружения и идентификации дефектов древесины. Доступ IEEE. 2019. Издатель Полный текст
      • 11. Гао М., Чен Дж, Му Х, и др. : Передача остаточной нейронной сети на основе ResNet-34 для обнаружения дефектов деревянных узлов. Леса. 2021; 12 .Publisher Full Text
      • 12. Джексон ПТГ, Амир А-А, Боннер С: Увеличение стилей: увеличение данных с помощью рандомизации стилей. Труды конференции IEEE / CVF по компьютерному зрению и распознаванию образов. 2019.
      • 13. Basler AG: microDisplay X - надежный путь к вашему первому изображению: Basler. Basler AG. 2021, 28 мая. Справочный источник
      • 14. Кодытек П., Бодзас А. Вспомогательные инструменты для управления и маркировки изображений дефектов необработанной древесины. Zenodo. 2021. Издатель Полный текст
      • 15. Кодытек П., Бодзас А., Билик П. Вспомогательные данные для подходов, основанных на глубоком обучении и машинном зрении, для автоматического обнаружения дефектов древесины и контроля качества. Zenodo. Набор данных. 2021. Publisher Full Text
      • 16. He K, Zhang X, Ren S, et al. : Глубокое остаточное обучение для распознавания изображений. 2016 Конференция IEEE по компьютерному зрению и распознаванию образов (CVPR). 2016. Издатель Полный текст
      • 17.Lin T, Maire M, Belongie S, et al. : Microsoft COCO: общие объекты в контексте. ECCV. 2014.
      Сведения об авторе Сведения об авторе Кафедра кибернетики и биомедицинской инженерии, VSB-Технический университет Остравы, Острава, 70800, Чешская Республика

      Павел Кодытек
      Роли: концептуализация, исследование, методология, программное обеспечение, проверка, написание - подготовка оригинального проекта

      Александра Бодзас
      Роли: Программное обеспечение, Написание - Подготовка оригинального проекта, Написание - Рецензирование и редактирование

      Петр Билик
      Роли: Финансирование Приобретение, Управление проектом, Надзор

      Информация о гранте

      Эта работа была поддержана «Системой студенческих грантов» VSB-TU Ostrava, номер проекта SP2021 / 123.

      Авторские права © 2021 Kodytek P et al . Это статья в открытом доступе, распространяемая в соответствии с условиями лицензии Creative Commons Attribution License, которая разрешает неограниченное использование, распространение и воспроизведение на любом носителе при условии правильного цитирования оригинальной работы.

      Комментарии к статье Комментарии (0)

      Версия 1

      ВЕРСИЯ 1 ОПУБЛИКОВАНА 16 июля 2021 г.

      Комментарий

      Деформация древесины и способы ее предотвращения

      Деревянные изделия могут сыграть с вами злую шутку.Хотя сначала они могут выглядеть хорошо, деформация дерева может исказить то, что когда-то было идеально прекрасным. Но зная, как возникает деформация древесины, вы можете предпринять шаги, чтобы убедиться, что древесина не станет изуродованной и бесполезной.

      Представьте, что вы заказываете деревянную мебель на фабрике за границей, ожидаете завершения производства в течение трех месяцев, а затем обнаруживаете, что 25 процентов товаров, которые вы получаете, деформированы из-за деформации.

      Где возникла проблема? И как предотвратить деформацию дерева?

      Если вы производитель или импортер деревянных изделий, возможно, вы слышали, что влажность и влажность могут влиять на форму и целостность древесины.Деформированная древесина может быть серьезной проблемой для некоторых продуктов, что приводит к жалобам клиентов и возврату ( related: Как опытные импортеры ограничивают количество дефектов продукции на трех этапах, [электронная книга]). Что касается некоторых продуктов, таких как строительные материалы, треснувшая или деформированная древесина, влияющая на конструкцию, может быть опасной.

      Здесь вы узнаете об общих типах деформации древесины, потенциальных причинах и способах предотвращения деформации древесины в ваших собственных изделиях.

      Что такое деформация дерева?

      Деформация древесины - это деформация древесины, возникающая при неравномерном изменении влажности различных частей куска древесины .Например, когда одна часть деревянной доски сохнет быстрее, чем другая, более сухая часть сжимается быстрее и вызывает напряжение, которое изменяет форму древесины. Итак, доска, которая должна была лежать ровно, теперь имеет где-то изгиб.

      Деформация - это дефект продукта, который может повлиять на импортеров самых разнообразных товаров, от предметов интерьера, таких как мебель и изделия из дерева, до музыкальных инструментов, таких как гитары.

      Понимание равновесного содержания влаги

      Прежде чем изучать различные типы деформации древесины, важно понять, что вызывает изменение формы древесины.Основная причина набухания и усадки древесины - это соотношение между содержанием влаги и относительной влажностью окружающего воздуха.

      Когда древесина имеет относительно высокое содержание влаги, она дает усадку по мере высыхания до тех пор, пока не достигнет равновесия с относительной влажностью, иногда называемого равновесным содержанием влаги (EMC). И наоборот, древесина с относительно низким содержанием влаги будет набухать, поскольку она впитывает воду из окружающего воздуха до достижения EMC. Эта прямая взаимосвязь помогает предсказать, как древесина будет вести себя при адаптации к конкретным условиям.

      Факторы, влияющие на скорость изменения влажности

      Несмотря на то, что вся древесина обычно достигает EMC, процесс настройки может занять часы, дни, недели или месяцы. Факторы, влияющие на время, необходимое древесине для достижения ЭМС, включают:

      • Размер куска дерева (более толстые куски теряют или впитывают влагу дольше)
      • Покрытие (покрытая древесина требует больше времени)
      • Ориентация волокон (торцевое волокно древесины занимает меньше времени)
      • Температура окружающего воздуха (более теплый воздух ускоряет обработку древесины до EMC)

      Температура окружающего воздуха влияет на скорость изменения влажности древесины, но не оказывает значительного влияния на ЭМС.

      5 Виды основы дерева

      Древесина может деформироваться по-разному, в зависимости от причины. Понимание этих распространенных способов деформации древесины поможет вам диагностировать потенциальные проблемы, возникающие при производстве или хранении:

      Обратите внимание, что различные типы деформации древесины не исключают друг друга. Различная деформация одного и того же куска дерева может быть признаком множества проблем, связанных с содержанием влаги.

      Порода древесины и основа

      Некоторые породы дерева более устойчивы и менее подвержены деформации или растрескиванию, чем другие.Относительно устойчивы к короблению следующие виды:

      • Redwood не только имеет сравнительно прямую структуру волокон, но и содержит внутри натуральный химикат, который защищает от проникновения влаги.
      • Кедр - одна из самых плотных пород древесины, которая помогает предотвратить растрескивание из-за изменений влажности.
      • Пихта очень устойчива, если ее влажность достигает равновесия с относительной влажностью окружающего воздуха.В состоянии равновесия или когда древесина «выдержана», пихта будет претерпевать очень небольшую усадку или коробление.

      Чтобы узнать, подвержены ли используемые породы древесины деформации и какие породы больше подходят для определенных областей применения, ознакомьтесь с Справочником по древесине, бесплатным руководством Министерства сельского хозяйства США.

      Способы предотвращения коробления древесины

      На деформацию древесины влияет несколько факторов, некоторые из которых легче контролировать, чем другие. Различные типы коробления также могут быть вызваны разными факторами.Таким образом, возможность связать найденные типы деформации с конкретными причинами помогает предотвратить деформацию в будущем.

      Текстура древесины и техника распиловки

      Структура волокон может влиять на поведение древесины, поскольку она регулирует содержание влаги. Древесина, вырезанная из сердцевины дерева, обычно более устойчива к усадке и деформации. . Очень прямое волокно с промежутком всего лишь 1/32 дюйма (около 0,79 мм) между линиями волокон с меньшей вероятностью деформируется независимо от породы дерева.

      Методы распиловки, используемые при обработке пиломатериалов, также могут влиять на коробление.Понимание этого может помочь вам снизить риск производства деформированных деревянных изделий. Например, в доске, распиленной на четверть, где годичные кольца симметричны, усадка будет происходить равномерно, а деформация чашеобразного типа гораздо менее вероятна. С другой стороны, у плоской распиленной доски меньше шансов получить искривление, потому что оба края равноудалены от сердцевины дерева.

      Плохое обслуживание пилы и изменение скорости пилы может привести к тому, что доски будут тоньше на концах, чем на середине, что может вызвать деформацию дугообразного типа.Также не рекомендуется распиливать пиломатериалы под углом к ​​волокнам. Распиловка таким образом, чтобы волокна были параллельны краю доски, поможет предотвратить искривление.

      Надлежащие методы хранения для предотвращения деформации древесины

      Способ штабелирования и хранения пиломатериалов является основным фактором, влияющим на их изменение по мере адаптации к требованиям EMC. Некоторые передовые методы штабелирования и хранения древесины включают:

      • Все доски и наклейки, помещенные между ними в стопку, должны быть одинаковой толщины, особенно если они размещены в одном слое.
      • Наклейки должны лежать ровно и быть выровнены по вертикали.
      • Сваи из пиломатериалов должны опираться на ровный фундамент.

      Размещение тяжелых грузов на штабелированных штабелях пиломатериалов также может быть полезным для предотвращения коробления. Древесина также нуждается в надлежащей вентиляции, для чего лучше всего расположить материал таким образом, чтобы все поверхности были подвержены воздействию воздуха.

      Храните пиломатериалы в чистом, прохладном, затененном и сухом месте. Если вы храните древесину в помещении с высокой относительной влажностью - 80 процентов или более, - убедитесь, что она обернута паронепроницаемым материалом.Это предотвращает поглощение деревом значительного количества влаги из окружающего воздуха. Высокая влажность должна стать серьезным поводом для тех, кто производит мебель и другие изделия из дерева в Южном Китае и Юго-Восточной Азии.

      Правильная сушка или полимеризация древесины для предотвращения коробления

      Хотя процесс обработки древесины обычно не влияет на искривление, он важен для ограничения других типов деформации древесины.

      Сушка в печи часто используется на производстве, поскольку она дает производителю больше контроля над скоростью и степенью сушки.Но вся высушенная в печи древесина адаптируется к относительной влажности окружающей среды. Основные преимущества сушки в печи перед более пассивной естественной сушкой заключаются в том, что сушка в печи останавливает активность насекомых и затвердевает в смолистых хвойных породах, что особенно важно для древесины, используемой в качестве строительного материала.

      Эксперты рекомендуют определенные методы сушки древесины для предотвращения коробления, например:

      • Не позволяйте частично высушенному пиломатериалу быстро восстанавливать влагу
      • Не сушите пиломатериалы слишком медленно (это может ухудшить любой изгиб и другие деформации)
      • Не допускайте пересушивания пиломатериалов, это может привести к растрескиванию, расколу и торцевому волокну

      Уплотнение концов древесины также помогает предотвратить коробление из-за неравномерного высыхания.Влага уходит с концов древесины в десять-двенадцать раз быстрее, чем через другие поверхности. А без герметизации концов деревянных досок концы сжимаются быстрее, чем остальные, что приводит к чрезмерному напряжению, которое может вызвать коробление.

      Контроль содержания влаги и проверка на деформацию во время осмотра

      Производители, работающие с древесиной, должны внимательно следить как за относительной влажностью в своих складских и производственных помещениях, так и за содержанием влаги в древесном материале. Импортеры часто полагаются на местных сторонних инспекторов для посещения этих объектов от их имени.Но в зависимости от вашей ситуации и взаимоотношений с поставщиком, вы можете вместо этого полагаться на персонал завода или нанимать штатных сотрудников для проверки (по : 4 способа проведения инспекции продукции импортерами, [электронная книга]).

      На заводах, производящих деревянные изделия, должны быть установлены точные гигрометры для измерения относительной влажности в складских и производственных помещениях. Инспекторы должны отмечать влажность в каждой соответствующей зоне. Запись этих показаний помогает диагностировать причины деформации древесины, обнаруженной на изделии.

      Заводские рабочие места также должны быть оснащены калиброванными измерителями влажности с зубчатым наконечником для измерения содержания влаги в древесине на различных этапах производства. Следует использовать влагомеры зубчатого, а не поверхностного типа, поскольку содержание влаги на внутренней и внешней поверхности древесины может варьироваться от одного до двух процентов.

      Как проверить древесину на деформацию

      Проверка древесины на деформацию - простая процедура:

      1. Положите доску или кусок дерева на ровную поверхность.
      2. Проверьте край доски, чтобы убедиться, что она ровная по всей длине.
      3. Если одна часть или конец доски поднимается над остальными, вероятно, доска деформируется.
      Таким образом следует проверить каждую грань доски, чтобы убедиться, что она имеет однородную форму.

      Заключение

      Деформация дерева может быть обычной проблемой для тех, кто работает с этим натуральным, но сложным и универсальным материалом. И многие производители считают жизненно важным ограничить коробление, особенно когда структурная целостность или эстетика дизайна важны в готовом продукте.

      Существует множество факторов, влияющих на поведение древесины при адаптации к различным уровням влажности и окружающей среде. Но зная эти общие причины и способы предотвращения деформации, вы лучше подготовитесь к прогнозированию изменений древесного материала. Независимо от того, производите ли вы деревянный сайдинг, деревянную лепнину или деревянную мебель, вы можете быть уверены, что ваши изделия из дерева будут принимать форму.

      Примечание редактора. Этот пост был первоначально опубликован в июле 2016 года и был обновлен для обеспечения актуальности, точности и полноты.

      Сообщите нам, какие еще у вас есть советы по предотвращению деформации древесины в разделе комментариев ниже!

      .

      Добавить комментарий

      Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *