Зачем знать твердость по Бринеллю

26.07.2019 730
Шведский инженер металлургии Август Бринелль умер почти 100 лет назад, но придуманный им метод определения твердости металлов применяется до сих пор. Рассказываем, что за изобретение и при чем тут паркет.

Аппарат Бринелля

Бринелль изобрел способ определения твердости материалов: шарик из закаленной стали диаметром 10 мм при большой нагрузке — до 3000 кг — вдавливается в испытательную поверхность. Для этого используется специальный аппарат. Сначала на нем исследовали только металлы, но потом стали применять и для других материалов.

 

Впервые инженер представил свое изобретение в 1900 году на Парижской выставке, где завоевал гран-при. К слову, на той же выставке Рудольф Дизель впервые показал публике свой двигатель, а Дмитрий Менделеев — оборудование по ректификации спирта и получению русской водки.

Показатель твердости по Бринеллю измеряется в кг / мм² и рассчитывается по формуле: нагрузка / площадь вдавливания. Диаметр, материал шарика и нагрузку рассчитывают исходя из состава материала. Для образцов из дерева используют стальной шарик диаметром 10 мм и нагрузку в 100 кг.

Результат записывают так:

  • Твердость стекла — 1550 HBW
  • Твердость сосны — 1.6 HBS

«HBW» означает, что использовался шариковый индентор из карбида вольфрама,

«HBS» — шарик из закаленной стали.

 
Анна Екимова
Дизайнер
«Чем выше твердость дерева по Бринеллю, тем прочнее паркет из него».
 
Карточка Августа Юхана Бринелля в Шведской портретной галерее и рисунок его аппарата для определения твердости металлов
Аппарат для определения твердости осовременили с помощью цифровых технологий, но сам метод Бринелля по существу не изменился
 

Твердость паркета

Иногда в характеристиках паркетной доски можно встретить указание твердости верхнего слоя — или всей доски, если она сделана из цельного массива — по Бринеллю или по шкале Янка. Чем выше этот показатель, тем тверже древесина — значит ее будет сложнее продавить, например, каблуками, ножками мебели или упавшим предметом.

 

Шкалу Янка используют в США, а в Европе и России традиционно пишут твердость по Бринеллю. У редких экзотических пород вроде венге или ятобы она гораздо выше, чем у традиционных: дуба, ясеня, ореха. Тем не менее, даже привычный дуб намного тверже быстрорастущих хвойных пород, поэтому лицевой слой паркетной доски делают из него, а не из сосны или ели. Для сравнения: твердость дуба 3,8, твердость сосны — 1,6.

 
Ятоба —
дерево с самой твердой древесиной
(7,7 по Бринеллю)
 
Чем тверже древесина, тем сложнее ее продавить, а значит доска дольше сохранит эстетичный внешний вид

Твердость древесины зависит от ее влажности. Заявленная в характеристиках твердость соответствует влажности 12%. Недосушенное на производстве дерево мягче. А еще у одной и той же породы твердость может быть разной в зависимости от условий, в которых дерево росло. К примеру, твердость дуба по Бринеллю варьируется от от 2,9 до 3,7, ясеня — от 3,3 до 4,1.

Твердость пород нужно учитывать при выборе массивной доски и инженерного паркета с верхним слоем больше 2,5 мм. Чем тоньше верхний слой, тем меньше твердость породы влияет на прочность всей доски. Когда производитель использует лишь тонкий слой — то есть шпон — ценной породы, нагрузку от предметов на полу и хождения берут на себя нижние слои: важным становится их характеристики. Поэтому шпонированный паркет делают на основе ХДФ-плиты. Ее твердость по Бринеллю высокая — около 6.

 

Твердость бамбука

Бамбуковый паркет относительно недорогой, но при этом прочный и выносливый. Сам бамбук — это трава, ее твердость не измеряют. Но при изготовлении паркета бамбук прессуют под высоким давлением и с горячим паром. На выходе получается сверхтвердый материал — бамбук hi-tech, твердость которого достигает 14,8.

Но есть и другие способы изготовления бамбукового паркета — когда его склеивают из отдельный брусков спрессованного бамбука. В зависимости от технологии твердость по Бринеллю такой «древесины» — от 3,8 до 4,7.

 
Прочнее стали
Прочность на растяжение у бамбука выше, чем у стали. Поэтому из него делают даже велосипедные рамы
 
Склеенный из брусков и цельный бамбуковый паркет. Цельный — тверже

Итоги

  • 1. Твердость по Бринеллю — приблизительная оценка прочности паркета. Ее важно учитывать, когда выбираете массивную или классическую паркетную доску.
  • 2. У экзотических пород твердость выше, но и доска из них дороже.
  • 3. У шпонированного и бамбукового паркета твердость в среднем выше, чем у «обычного». Шпонированный паркет сделан на основе сверхпрочной плиты HDF, а бамбук прессуют под высоким давлением.