Материаловедение и технология

Министерство образования и науки Российской Федерации 

НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ 

 
 
 
 
 
 
А.Ю. ПОПКОВ 
 
 
 
 
 
 
МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ  
И ТЕХНОЛОГИЯ 
 
Утверждено Редакционно-издательским советом университета 
в качестве учебного пособия 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
НОВОСИБИРСК 
2018 

 

УДК 691.11(075.8) 
         П 576 
 
 
 

Рецензенты: 

Е.А. Глухих, преподаватель, специалист по социальной работе  
Областного комплексного центра  
социальной реабилитации «Надежда» 

Г.В. Доагэ, преподаватель высшей квалификационной категории,  
зав. кафедрой декоративно-прикладного искусства ИСТР НГТУ 
 
 
 
Попков А.Ю. 
П 576   
Материаловедение и технология: учебное пособие / 
А.Ю. Попков. – Новосибирск: Из-во НГТУ, 2018. – 68 с. 

ISBN 978-5-7782-3623-3 

Данное учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по специальности 54.02.02. «Декоративно-прикладное искусство 
и народные промыслы (по видам)» (вид «Художественная резьба по 
дереву») и содержит необходимый объем знаний, обусловленный федеральным образовательным стандартом, по дисциплине «Материаловедение и технология». 
 
Работа подготовлена на кафедре 
декоративно-прикладного искусства ИСТР 
 
 
 
УДК 691.11(075.8) 
 
 
ISBN 978-5-7782-3623-3  
 
 
 
 
 
 
© Попков А.Ю., 2018 
© Новосибирский государственный 
    технический университет, 2018 

 

ОГЛАВЛЕНИЕ 

 

Введение ................................................................................................................... 4 

1. Строение древесины ............................................................................................ 5 

2. Физические свойства древесины ........................................................................ 9 

3. Механические свойства древесины .................................................................. 13 

4. Классификация древесных пород ..................................................................... 15 

5. Пороки древесины ............................................................................................. 22 

6. Способы получения пиломатериалов .............................................................. 28 

7. Сушка древесины ............................................................................................... 31 

8. Технология производства шпона ...................................................................... 36 

9. Искусственные древесные материалы ............................................................. 40 

10. Основные понятия технологического процесса ............................................ 43 

11. Разметка и разметочный инструмент ............................................................. 45 

12. Обработка древесины ручными инструментами. Резание древесины ........ 48 

13. Пиление древесины ......................................................................................... 52 

14. Строгание древесины ...................................................................................... 57 

15. Долбление и резание стамесками ................................................................... 62 

Библиографический список .................................................................................. 67 
 
 
 
 

 

ВВЕДЕНИЕ 

Основная цель курса «Материаловедение и технология» – изучение 

основных и вспомогательных материалов, технологического оборудования и инструментов, применяемых для изготовления художественных изделий из дерева в ручном и механизированном исполнении, а 
также технологических операций и техники безопасности при деревообработке. 

Материаловедение – это наука, изучающая взаимосвязь состава, 

строения и свойств материалов. 

Под технологией понимают совокупность приемов и способов по
лучения, обработки или переработки сырья, материалов или изделий, 
применяемых в процессе производства продукции. 
Учебное пособие содержит теоретический материал по учебной 

дисциплине «Материаловедение и технология» и разработано для методического обеспечения лекционных занятий, а также для внеаудиторной самостоятельной работы студентов. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

1. СТРОЕНИЕ ДРЕВЕСИНЫ 

Технические и декоративные свойства и качество древесины как 

поделочного материала зависят от ее строения. Как любой художник 
должен знать анатомию человека, так и любой мастер работ по дереву 
обязан знать строение древесины. 

Все деревья, растущие на земле, можно разделить на два вида: 

лиственные (покрытосеменные) и хвойные (голосеменные) – с листьями в виде иголок. К хвойным породам относятся сосна, кедр, ель, пихта, 
лиственница, можжевельник, тис. Лиственные деревья очень распространены и представлены множеством пород (береза, липа, дуб, орех, 
бук, ясень, клен, яблоня, вяз, ива и т. д.) 

Дерево имеет три части: корень, ствол и крону (рис. 1). Резчики по 

дереву используют в основном ствол, в котором заключена основная 
масса древесины. Остальные части дерева также могут использоваться 
для производства различных изделий. Например, крону используют в 
качестве сырья для производства древесно-волокнистых плит, из ветвей ивы делают корзины и плетеную мебель, корни используются в 
декоративно-прикладном искусстве (корнепластика). Место перехода 
ствола в корень называют комлевой частью или комлем. Древесина в 
комлевой части имеет красивую текстуру и переливчатый блеск, что 
очень ценится в производстве художественных изделий из дерева. 

Чтобы лучше понять свойства древесины, нужно хорошо представ
лять себе ее строение. Удобнее всего строение древесины рассматривать на трех основных разрезах ствола (рис. 2 и 3): 

1) поперечном, или торцевом, когда плоскость разреза проходит 

перпендикулярно (поперек) стволу; 

2) радиальном, когда плоскость разреза проходит вдоль оси ствола 

(параллельно волокнам древесины) через центр; 

3) тангенциальном, когда плоскость разреза проходит вдоль оси 

ствола, но на некотором расстоянии от центра и по касательной к годичным кольцам. 

Рис. 1. Части дерева 
Рис. 2. Разрезы ствола 

 

Рис. 3. Строение древесины 

В самом центре ствола расположена сердцевина, состоящая из 

рыхлых, непрочных тканей, образованных в первые годы жизни дерева. Сердцевину окружают годичные кольца – слои прироста древесины за один год жизни дерева. На радиальном разрезе годичные слои 
видны в виде параллельных полос, а на тангенциальном – в виде извилистых линий. В годичном кольце различают внутренние слои из 
крупных светлых клеток, которые появляются весной, и наружные 
слои из мелких темных клеток – это область поздней, летней и осенней 
древесины. 
У некоторых пород деревьев на поперечном (торцевом) разрезе 
можно увидеть более темную центральную часть – ядро и более светлую часть вокруг ядра – заболонь. Ядро отличается большей плотностью, твердостью и меньшим содержанием влаги, так как это самая 
старая по возрасту древесина, состоящая из омертвевших клеток, не 
принимающих участия в обмене питательных веществ. Заболонь – самая молодая часть древесины, она служит для проведения воды и других питательных веществ по стволу из корней в крону. Древесина заболони менее прочная, чем ядровая, она сильнее усыхает и растрескивается, поэтому резчики не используют в работе заболонь некоторых 
пород деревьев, а используют только ядро. 

В зависимости от наличия ядра, заболони и спелой древесины по
роды деревьев подразделяются на следующие виды. 

Ядровые – такие породы имеют и ядро, и заболонь. К ядровым породам относятся сосна, кедр, лиственница, можжевельник, дуб, ясень, 
яблоня и другие. 

Спелодревесные – у этой группы деревьев древесина в центральной части ствола почти полностью отмирает, но не отличается от заболони по цвету. Такую древесину называют спелой. К спелодревесным 
породам относятся ель и осина. 

Заболонные – это породы деревьев, у которых между центральной и 

остальной частью ствола нет разницы ни в цвете, ни в содержании влаги. К заболонным породам относятся береза, липа, клен, груша и др. 
На границе между древесиной и корой находится камбий – тонкий 
слой, состоящий из живых клеток, которые, развиваясь, каждый год 
образуют новый слой древесины. 
Кора состоит из двух слоев – пробкового и лубяного. Расположенный снаружи пробковый слой защищает древесину ствола от морозов, 
солнечных лучей и механических повреждений. Лубяной слой коры 

(луб) проводит воду и выработанные в листьях органические вещества 
по стволу. 
На торцовой поверхности древесного ствола у некоторых пород 
деревьев хорошо видны светлые блестящие полоски, направленные от 
сердцевины к коре, – это сердцевинные лучи. Они проводят в стволе 
воду в горизонтальном направлении, а также запасают питательные 
вещества. У всех хвойных деревьев и у таких лиственных, как береза, 
осина и груша, сердцевинные лучи настолько узкие, что почти не заметны; у дуба и бука, наоборот, лучи широкие и хорошо видны на всех 
разрезах. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

2. ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ДРЕВЕСИНЫ 

К физическим свойствам древесины относятся свойства, которые 
определяют ее внешний вид: текстура, цвет, блеск, влажность, усушка, 
разбухание и плотность. 
Текстура древесины – это рисунок, образующийся на ее поверхности при разрезе. Чем сложнее строение древесины, там богаче, интереснее текстура. На характер текстуры влияет следующее: 
1) направление разреза (радиальное или тангенциальное); 
2) часть дерева, попавшая в разрез (ствол, комель, наплыв, кап); 
3) строение древесины (расположение волокон и сердцевинных 
лучей, ширина и форма годичных колец). 
Текстура определяет декоративную ценность древесины. Лиственные породы деревьев имеют более богатую текстуру, чем хвойные. 
Особо красивую текстуру имеют дуб, ясень, орех. 
Цвет древесины зависит от ее породы, возраста, климата и условий, при которых росло дерево. Цвет определяют находящиеся в древесине красящие и дубильные вещества и смолы. По цвету и текстуре 
древесины можно определить породу дерева. Чаще всего встречаются 
желтовато-бурые и красновато-коричневые тона древесины, но бывают 
породы с почти белой древесиной (береза, осина, граб, пихта) и древесиной черного цвета (эбеновое дерево). 
Блеск древесины – это свойство ее поверхности отражать свет. 
Особенно хорошо блеск виден на радиальном разрезе. Блеск у разных 
пород различается по своему характеру: 
 матовый (сатиновый) блеск имеют тополь, липа, осина, рябина, 
груша; 
 шелковистый – кедр, сосна, вяз, ясень, черемуха. 
 муаровый (переливающийся) – береза, серый клен, лавровишня. 
Влажностью древесины называется отношение массы влаги, 
находящейся в данном объеме древесины, к массе абсолютно сухой 
древесины, выраженное в процентах. Влажность оказывает большое 

влияние на свойства древесины как поделочного материала. Изделия, 
изготовленные из сырой древесины, легко поражаются плесенью и загнивают, при сушке изменяют размеры и форму, коробятся и растрескиваются. Влажность измеряется специальным прибором – влагомером. 
По степени влажности древесину подразделяют на следующие виды: 
 мокрая – долгое время пробывшая в воде (100 %); 
 свежесрубленная (50…100 %); 
 воздушно-сухая – долгое время пролежавшая на воздухе 
(15…20 %); 
 комнатно-сухая – (8…12 %); 
 абсолютно сухая – (около 0 %). 
Влажность, при которой эксплуатируется изделие, называют эксплуатационной, или рабочей влажностью древесины. Так, эксплуатационная влажность древесины, из которой будет изготавливаться мебель для помещений (интерьера), должна составлять 6…12 %; влажность изделий из древесины, которые будут эксплуатироваться на улице (деревянные скамейки, ступеньки, перила), должна составлять 
15…20 %. Важно, чтобы влажность древесины соответствовала влажности окружающей ее среды. 
Усушка и разбухание – свойства, связанные с изменением влажности древесины. 
Усушка древесины  – это уменьшение линейных размеров и объема 
древесины при ее высыхании, т. е. при испарении из нее влаги. Уменьшение размеров при высыхании не одинаково по разным направлениям, 
например, в тангенциальном направлении усушка сильнее, чем в радиальном. Неравномерность усушки в разных направлениях приводит к 
деформациям древесины и даже к ее растрескиванию (рис. 4). 
Деформации древесины, связанные с ее усушкой, называются короблением (рис. 5). Коробление также может возникать из-за неправильной механической обработки сухой древесины, например, несимметричного строгания или неправильного хранения пиломатериалов. 
Различают поперечную и продольную покоробленность. Для предупреждения появления коробления необходимо правильно укладывать, 
сушить и хранить древесину. 
Разбухание древесины – свойство, обратное усушке. Разбуханием 
называют увеличение линейных размеров и объема древесины при повышении содержания в ней влаги. Разбухание происходит из-за способности древесины поглощать, впитывать влагу из окружающего ее 

воздуха. Так же, как и усушка, разбухание происходит неравномерно в 
разных направлениях. 

 
Рис. 4. Усушка древесины в различных частях ствола 

 
                    а                            б                                 в                           г 

Рис. 5. Усушка и коробление граней: 

I – грани древесины, не подвергавшиеся сушке; II – грани высушенной древесины; 
 а, б, в, г – схемы усушки граней древесины в зависимости от их места в стволе 

Плотность древесины характеризуется отношением массы древесины к ее объему и имеет размерность 
3
[кг/м ]  или 
3
[г/см ]. Плотность 
древесины зависит от ее породы и влажности. С уменьшением влажно