§ 6. Виды конструкционных материалов.

Рабочее место. Древесина.

Организация рабочего места

         В помещении школьной мастерской установлено оборудова­ние, предназначенное для выполнения определенного вида ра­бот. Каждое из них размещено на определенной площади, удоб­ной и безопасной для работы.

        Рабочее место – это участок мастерской с необходимым обо­рудованием, инструментами и материалами, на котором выпол­няются практические работы. Основное оборудование рабочего места – верстак с установленными на нем тисками или зажим­ными устройствами. Для обработки древесины в мастерской устанавливают столярные верстаки, для обработки металлов – слесарные, а для обработки разного вида материалов – комбини­рованные (рис.1).

Рис. 1. Верстаки: а – столярный; б – слесарный; в – комбинированный

Столярный верстак — это стол, который имеет приспособления для работы с древесиной и листовыми древесными материалами. На столешнице верстака имеются передний и задний зажимы и отверстия (гнёзда) прямоугольной формы, в которые вставляются деревянные бруски клиновидной формы (клинья). Эти приспособления служат для закрепления заготовок при их обработке. Кроме того, в крышке верстака есть углубление (лоток), в который кладут инструменты, необходимые для работы.

         Результаты труда, его производительность, качество выпол­ненных работ, а также затраты физических усилий работающего в большой степени зависят от конструкции, размеров и высоты верстаков. Они должны соответствовать росту работающего, что­бы он мог свободно вставать и садиться, выбирать удобное для работы положение и т. п.

          Соответствие высоты столярного или комбинированного вер­стака для обработки древесных материалов росту ученика опреде­ляют так: нужно стать около верстака, положить на его крышку руку ладонью вниз. Если ладонь выпрямленной руки плотно со­прикасается с поверхностью верстака без наклона туловища, то его высота соответствует росту работающего (рис. 2). Если это требование не выполняется, следует отрегулировать высоту верстака.

Рис.  2. Определение соответствия высоты столярного верстака росту работающего

       Оборудуя рабочее место столяр­ным верстаком, его укомплектовывают деревянной ростовой под­ставкой (рис. 3).

Рис. 3. Ростовая подставка

        Благодаря ей верстак можно подстраивать под рост каждого ученика. В комбини­рованных верстаках такое регули­рование осуществляется перемеще­нием крышки верстака вверх или вниз с последующей фиксацией в нужном положении.

          Высокая производительность труда при наименьшей усталости работающего достигается правильной организацией рабочего ме­ста, спланированным режимом труда и отдыха и соблюдением правил безопасного труда.

           Под правильной, рациональной организацией рабочего места подразумевают такое его содержание, когда все инструменты, приспособления, материалы раз­мещены в удобных для использо­вания местах, которые называют­ся рабочими зонами.

         Рабочая зона – это пространство, в пределах которого при удоб­ном положении частей тела (туло­вища, рук, ног, головы) можно достать нужный инструмент или материал.

        На рабочем месте размещают лишь инструменты, необходимые для выполнения конкретной рабо­ты. Инструмент, который берут правой рукой, размещают справа, тот, который берут левой, – слева; который берут чаще, размещают ближе к себе, а тот, что использу­ют реже, – дальше.

         Все движения на рабочем месте выполняют в пределах досягаемо­сти рук. Эту зону называют макси­мальной зоной досягаемости на ра­бочем месте. В горизонтальной плоскости ее учитывают при работе сидя (рис. 4), а в вертикальной – при работе стоя (рис. 5).

Рис. 4. Рабочие зоны в горизонтальной плоскости

Рис. 5. Рабочие зоны в вертикальной плоскости

Основные правила пользования столярным верстаком

1. Во время работы необходимо беречь крышку столешницы от повреждений режущими инструментами, попадания клея, краски, лака. Для этого нужно пользоваться подкладной доской.

2. Нельзя сильно закручивать зажимы верстака!

3. В лотке верстака следует хранить только те инструменты и заготовки, которые необходимы на данном уроке.

4. Стружку и пыль с верстака нужно периодически убирать щёткой-смёткой.

        Древесина

      Развитие современной техники и технологий зависит от про­изводства и использования разнообразных конструкционных ма­териалов: древесины, металла, пластичных масс, стекла и т.п.

      Большое распространение получило использование древесины. Изделия из нее применяют практически во всех сферах нашей жизни. Из этого материала изготавливают бумагу, картон, искус­ственный шелк, пластмассу, мебель, элементы зданий, музыкаль­ные инструменты и сувениры и много других нужных вещей.

Древесина — это природный конструкционный материал, который получают из стволов срубленных деревьев различных пород. Древесная порода — это вид многолетнего древесного растения. В природе существует огромное количество различных деревьев. Различают следующие породы деревьев: лиственные, у которых на ветках растут листья (дуб, берёза, липа, осина, бук и др.), и хвойные, имеющие листья в виде иголок (ель, сосна, кедр, лиственница и др.).

Рис. 6. Породы деревьев: слева – хвойные; справа – лиственные

      Хвойные породы имеют листья в форме игл. К ним принадле­жат: ель, сосна, кедр, лиственница, пихта и т.п. Лиственными породами являются ольха, липа, дуб, бук, граб и другие (рис. 7). Деревья используют для изготовления конструкционных древес­ных материалов.

Рис. 7. Древесина различных пород деревьев: а – дуб; б – липа; в – береза; г – ольха; д – ель; е – сосна (слева-направо, сверху-вниз)

         Древесные материалы легко поддаются обработке различны­ми режущими инструментами: пилками, ножами, долотами, сверлами, напильниками и другими. Элементы конструкций из древесных материалов надежно и крепко соединяются гвоздями, шурупами, а также склеиванием.

        Деревья – самые высокие из всех растений, хотя есть среди них и карлики, до нескольких сантиметров высотой (рис. 8).

Рис. 8. Высокорослые (слева) и карликовые (справа) деревья

    Дерево  — многолетнее растение, состоящее из корней (подземная часть дерева), ствола и кроны (надземные части дерева) (рис. 9).

Рис. 9. Строение дерева

        Корень всасывает из почвы влагу и растворенные в ней пита­тельные вещества и проводит их к стволу.

        Ствол – это основная часть дерева. Он проводит воду с раство­ренными в ней питательными веществами от корня к веткам и листьям.

       Крона – верхняя часть дерева, состоящая из веток и листьев. Листья деревьев впитывают углекислый газ, а выделяют кисло­род, поэтому леса называют «легкими планеты». Они улучшают состояние окружающей среды, очищая воздух и воду, способ­ствуют развитию растительного и животного мира – всего живо­го на Земле.

           Если разрезать ствол поперёк, то можно на срезе увидеть годичные кольца (годовые слои) 4, которые образуются ежегодно при росте дерева. Они составляют основную толщину ствола. Годовой слой — это древесина, наросшая в течение года в результате жизнедеятельности камбия. Ширина годовых слоёв зависит от породы дерева, возраста и условий его роста. По годовым кольцам можно установить возраст дерева. По поперечному разрезу ствола и количеству колец, которые видны на нем, можно определить, сколько дереву лет, как бы­стро оно росло, как изменялась за время его роста погода и т.п. (рис. 10). На поперечном разрезе наблюдается чередование свет­лых и темных колец.

Рис. 10. Годовые кольца на поперечном разрезе ствола

         Подсчитав их, можно определить возраст дерева. На поперечном разрезе некоторых лиственных пород (например, дуба) отчётливо видны светлые, направленные от сердцевины к коре линии — сердцевинные лучи 5.

       Древесина имеет волокнистое строение.  Строение древесины хорошо видно на разрезах ствола дерева (рис. 11). Снаружи ствол покрыт корой 1. Под ней находится молодой слой древесины заболонь 7, а в середине ствола, по всей его длине — мягкая сердцевина 2. Пригодная для применения древесина находится между корой и сердцевиной. Луб 3 — это внутренний слой коры, который проводит по стволу от корней до листьев питательные вещества.

Рис. 11 Строение ствола: 1 — кора; 2 — сердцевина; 3 — луб; 4 — годичные кольца; 5 — сердцевинные лучи; 6 — ядро; 7 — заболонь

            От сердцевины к коре идут узкие длинные полоски  — сердцевинные лучи. У лиственных пород сердцевинных лучей в 2—3 раза больше, чем у хвойных. По этим лучам древесина растрескивается при высыхании и легко раскалывается.

       Древесина некоторых пород не одинаково окрашена (дуб, рябина, сосна, лиственница и др.) — вокруг сердцевины она более тёмная, чем у коры. Такую тёмную часть называют ядром 6.

           Из пиломатериалов изготавливают разнообразные изделия. Однако, чтобы изделие было надежным в использовании, имело привлекательный внешний вид и ряд других качественных при­знаков, необходимо учитывать при его изготовлении особенности строения древесины. Ее изучают по трем разрезам ствола: попе­речному (торцевому), радиальному и тангенциальному (рис. 12).

Рис. 12. Основные разрезы ствола дерева: 1 – тангенциальный; 2 – радиальный; 3 – поперечный (торцевой)

     Разрез древесины вдоль ствола через сердцевину называют ра­диальным. На нем видны продольные полосы, образовавшиеся в результате роста дерева. Разрезав ствол на некотором расстоянии от сердцевины, полу­чают тангенциальный разрез. На нем можно увидеть характер­ный для каждого дерева рисунок определенного цвета, который называют текстурой (рис. 13). Она зависит от особенностей стро­ения каждой породы древесины и направления разреза ствола. 

       Древесина как конструкционный материал весит меньше, чем металлы, легко режется, хорошо склеивается и соединяется гвоздями и шурупами. Также достоинством древесины является её красивый внешний вид. Поэтому с давних времён человек широко применяет этот материал в строительстве, при изготовлении мебели, спортивного и садового инвентаря, музыкальных инструментов, художественных изделий и многого другого. Но у древесины есть и недостатки: она портится от сырости (плесневеет, гниёт), коробится (становится неровной) при высыхании, легко возгорается. Кроме того, древесина может иметь пороки: сучки, гниль, червоточину, трещины и др.

Текстурой называют рисунок на срезе древесины, получающийся при пересечении годичных колец, сердцевинных лучей и волокон (рис. 13, 14). Породы древесины различают по цвету, текстуре, запаху, твёрдости.

Рис. 13. Текстура некоторых пород древесины: а – дуб; б – береза; в – орех; г – граб

Лиственные породы (рис.14). Дуб имеет твёрдую древесину жёлтого цвета с желтовато-коричневыми прожилками. Дуб устойчив к загниванию, не боится влаги и не коробится. Из его древесины изготовляют мебель, двери, а также применяют в строительстве, вагоностроении, в декоративно-прикладном творчестве.

Рис.14. Текстура лиственных пород древесины

         У берёзы также древесина твёрдая, светлая (белая с желтоватым или красноватым оттенком). Из неё делают мебель, фанеру, топорища для топоров, ручки для столярных инструментов.

        Древесина липы мягкая, лёгкая, бело-жёлтого оттенка, хорошо режется. Из неё изготовляют рамки, шкатулки, полки, изделия с художественной резьбой.

       Древесина осины имеет волокнистую текстуру светлого тона. Она твёрже липы, режется с усилием. Из неё делают ручки для садового инвентаря, посуду, спички, применяют для отделки русских бань и др.

       Клён обладает текстурой с желтоватым или розовым оттенком и шелковистым блеском. Это — твёрдая порода, режется тяжело. Из клёна делают колодки для рубанков и фуганков.

        Хвойные породы (см. рис. 15). Ель имеет древесину бело-жёлтого цвета. В её разрезе видны мелкие сучки. Из древесины ели изготовляют мебель, музыкальные инструменты, её используют при производстве бумаги и др.

Рис. 15. Текстура хвойных пород древесины

         У сосны древесина мягкая, немного темнее, чем у ели, с красноватым оттенком. В текстуре отчётливо видны годичные кольца. Древесину сосны широко используют в строительстве, производстве мебели.

        Лиственница — единственное европейское хвойное дерево с опадающей на зиму хвоей. Древесина лиственницы твёрдая, трудно обрабатывается, устойчива к загниванию. Текстура похожа на текстуру сосны, но более яркая. Из лиственницы делают шпалы для железных дорог, столбы, плотины, причалы; её применяют в судостроении.

Древесину с красивой текстурой на радиальном разрезе дают произрастающие в нашей стране бук, клён, карагач, дуб, на тангенциальном разрезе  — ясень, каштан съедобный, орех грецкий и лиственница. Благодаря красивой текстуре такая древесина используется не только в столярном деле, например при изготовлении мебели, отделке помещений, но и в декоративно-художественных промыслах, например при изготовлении поделок, сувениров.

Особую группу составляют «иноземные» породы деревьев: красное дерево, палисандр, секвойя, чёрное дерево. Их отличает высокое качество и особенная красота древесины - тёмная текстура. Кроме того, эти деревья быстро растут. Поэтому они представляют значительный хозяйственный интерес.

В промышленности, строительстве, быту и художественном творчестве используются все части дерева. Основное промышленное значение имеет ствол, так как именно из него получают древесину.

Новые слова и понятия

Рабочее место, верстак (столярный, слесарный, комбинированный), рабочая зона, столярно-механическая мастерская, рабочая форма, столярный верстак, ростовая подставка; древесина, строение ствола (кора, сердцевина, луб, годичные кольца, сердцевинные лучи, ядро, заболонь); основные разрезы ствола дерева (тангенциальный, радиальный, торцевой); текстура.

Видео  "Основные сведения о древесине" можно посмотреть здесь.

Проверяем свои знания

1. Каково основное назначение столярного верстака?

2. Расскажите о назначении основных частей столярного верстака.

3. Как подбирается высота столярного верстака?

4.  Расскажите о правилах пользования столярным верстаком.

5.  Расскажите о строении ствола дерева. На каком срезе дерева можно легко это строение продемонстрировать?

6. Что такое годичные кольца? От каких условий зависит их ширина?

7. По каким основным признакам можно определить породу дерева?

8.  Что такое текстура древесины? Приведите примеры применения древесины с красивой текстурой.

       Задание 1

Найдите в Интернете информацию об оборудовании столярной мастерской производственного предприятия (мебельной фабрики). Сравните оснащение школьной и производственной столярных мастерских. Подумайте, почему их оснащение может различаться.

Задание 2

Найдите в Интернете информацию и подготовьте сообщение об «иноземных» деревьях, о свойствах их древесины и её использовании.