Очень ценное качество древесины - возможность и простота внедрения в детали и изделия из нее металлических креплений (гвоздей, костылей, скоб, шурупов и т. д.) и их способность удерживаться в древесине при значительных нагрузках. Когда гвоздь (костыль, шуруп) внедряется в древесину, волокна раздвигаются, перерезаются, изгибаются или сжимаются. При этом на боковую поверхность гвоздя оказывается давление, вызывающее трение и удерживающее гвоздь. Мерой сопротивления является усилие (в кгс), потребное для выдергивания гвоздя или шурупа.
Способность удерживать гвозди и шурупы зависит от направления внедрения их в образец, породы, плотности и влажности древесины. Основной вид соединения - внедрение гвоздя и шурупа в изделие в тангенциальном и радиальном направлениях.
Сопротивление выдергиванию гвоздей у лиственницы, как и у других хвойных пород, большее в радиальном направлении, чем в тангенциальном. Разница у лиственницы составляет 20-30%, в то время как у других хвойных не превышает 5-15%. Сопротивление выдергиванию гвоздей у лиственницы выше в среднем на 25-30%. По сравнению с буком лиственница имеет несколько более низкие показатели и занимает по сопротивлению выдергиванию гвоздей промежуточное положение между хвойными и твердыми лиственными породами.
Это же можно сказать о сопротивлении выдергиванию шурупов. По сравнению с показателями других хвойных пород показатели у лиственницы выше на 10-30%.
Показатели сопротивления выдергиванию шурупов в торцовом направлении для лиственницы и дуба на 28-33% ниже, чем в радиальном направлении. У сосновой древесины показатели ниже на 36-43%. Следовательно, в торцовом направлении сопротивление выдергиванию шурупов у лиственницы выше, чем у сосны, на 25-40%.
При поисках решений по дальнейшему усилению соединений этого вида следует учитывать преимущества гвоздей четырехгранного профиля, которые в настоящее время широко используются в Финляндии, Франции.
Интересные данные о гвоздимости лиственницы получены в результате исследований ее раскалываемости при забивании гвоздей в тангенциальном и радиальном направлениях на малых образцах.
При длине образцов 30 мм и небольших сечениях только очень тонкие гвозди (0,9-1,4 мм) могут быть забиты без раскалывания древесины, и лиственница в этом случае наименее желательна из всех сравниваемых пород. При длине образцов 40 мм данные для всех хвойных пород и дуба становятся практически одинаковыми; размер гвоздя, который вбивается без растрескивания древесины, достигает 2,3 мм.
Раскалываемость древесины гвоздями может быть уменьшена предварительной засверловкой гнезд. Разница между диаметром гвоздя и сверла, обеспечивающая целостность образцов самых малых размеров и исключающая раскалывание при забивании гвоздей основных размерных групп. При увеличении размеров образцов возможно дальнейшее увеличение разности между диаметрами гвоздя и сверла.
Уменьшение сопротивления выдергиванию гвоздей в результате предварительной засверловки гнезд невелико и не всегда оно есть. Анализ данных показывает, что сопротивление выдергиванию гвоздей разных размеров из лиственничных образцов в большинстве случаев увеличивается при предварительной засверловке.
Общее для большинства наблюдений - несколько большие диаметры гнезд под шурупы в деталях из лиственницы, чем из сосны и липы.
В сопоставимых условиях сопротивление выдергиванию шурупов из древесины лиственницы на 10-20% выше, чем из древесины сосны, и в 2- 2,5 раза выше, чем из липы.
Ввертывание шурупов на полную глубину больше увеличивает сопротивление выдергиванию их из древесины лиственницы, чем для других пород. Следовательно, во всех случаях для обеспечения одинаковой прочности соединений из лиственницы можно использовать шурупы на один стандартный размер меньше (вместо шурупов диаметром 4,0 мм применять шурупы диаметром 3,5 мм и т. д.).
Возможность применения более тонких гвоздей для соединений из лиственницы подтверждается материалами исследований прочности гвоздевых соединений. Полученные данные позволяют по-новому рассматривать вопрос о трудности применения гвоздей и шурупов при изготовлении изделий из лиственницы. При использовании древесины лиственницы следует выполнять технологию соединений на шурупах и гвоздях; применять рекомендуемые более тонкие шурупы и гвозди.
Соблюдение этих условий позволит изготовлять изделия, равные по прочности с сосновыми, при меньших затратах металла и уменьшении случаев раскалывания древесины. Механизированная забивка гвоздей полностью снимает вопрос о трудоемкости внедрения гвоздей в детали.