Duritatea Janka împarte speciile de lemn în dure sau moi și ne ajută să alegem lemnul rezistent la imprimare și uzură

Duritatea este proprietatea care împarte speciile de lemn în tari (dure) și moi. Cu ajutorul ei aflăm cât de ușor se prelucrează o anumită specie, cât de rezistentă este la imprimare și uzură, cum se comportă la șlefuire, la frezare sau la pătrunderea/smulgerea cuielor și șuruburilor. Cea mai cunoscută metoda pentru determinarea durității lemnului este testul Janka. Duritatea Janka, ca și densitatea, sunt valori relative, determinate în anumite condiții. Lemnul nu este un material omogen, proprietățile lui fiind influențate de structură, modul de tăiere, direcția fibrei, conținutul de apă, etc. Chiar și relativă, duritatea Janka ne ajută să alegem lemnul corect astfel încât să reziste cât mai bine solicitărilor. Este cea mai importantă proprietate când este ales lemnul pentru pardoseli.

Testul Janka determină rezistența lemnului la imprimare și uzură

Testul Janka a fost creat în 1906 de cercetătorul american de origine austriacă Gabriel Janka. Este de fapt o adaptare pentru lemn a testului de duritate pentru metale, dezvoltat în 1900 de inginerul suedez Johan August Brinell. Testul Brinell consta în împingerea unei bile metalice cu o anumită forță pe suprafața unei probe de metal. După încetarea forței, este măsurată urma lăsată de bilă pe suprafață. Duritatea materialului era calculată în funcție de diametrul urmei, forța aplicată și timpul cât forța a acționat.

Gabriel Janka a gândit un test special pentru lemn, cu mai puține variabile. A folosit o bilă de metal cu diametrul de 11,28 mm care era împinsă să intre în lemn până la jumătate (jumătatea bilei). Diametrul bilei a fost astfel ales încât urma lăsată în lemn după pătrunderea până la jumătate să fie un cerc cu suprafața de 1 cm² (100 mm²). Este eliminată astfel ca variabilă urma lăsată de bilă, fiind aceeași indiferent de specie. Duritatea lemnului este dată de forța necesară pentru a împinge bile în lemn.

În 1927 metoda a fost standardizată în SUA devenind principala metodă de determinare a durității lemnului (ASTM D1037). Între timp, metoda a fost adoptată în mai toată lumea, cu specificarea că unitatea de măsură în care este exprimată diferă de la continent la continent, ceea ce de multe ori creează confuzii. În SUA duritatea Janka este exprimată în pounds-force (lbf), în Europa în kilograme-forță (kgf), în Australia și Noua Zeelenda, în Newton (N) sau kiloNewton (kN). Pentru a face transformările se folosesc următoarele echivalențe: 1 kg=2,2 lb, iar 1 kgf=9,81 N.

Uneori se întâlnesc și exprimări ale durității raportate la suprafață (kgf/cm², lbf/cm²). Asta pentru că inițial duritatea a fost exprimată ca presiunea exercitată asupra mostrei de lemn și s-au folosit unitățile de măsură pentru presiune. La standardizare s-a renunțat la exprimarea ca presiune și s-a trecut la cea ca forță aplicată pentru ca bila să intre în lemn, unitățile de măsură fiind cele pentru forță.

Scala de duritate Janka împarte lemnul în moale, mediu și dur

Făcând testul pe mostre similare s-a determinat duritatea relativă a speciilor. Mostrele au avut dimensiuni egale, cu fibra dreaptă și fără noduri, luate din duramenul lemnului, iar forța s-a aplicat perpendicular pe fibră. Umiditatea mostrelor de lemn a fost aleasă 12%. Testele efectuate în condiții controlate oferă măsurători cuantificabile care permit o comparație precisă a durității lemnului în funcție de specia și chiar zona de creștere. Rezultatele au dus la întocmirea unor liste care prezintă duritatea Janka pentru specii de lemn din toată lumea.

Conform acestei clasificări cel mai moale lemn este cel de balsa, cu o duritate relativă 220 kgf, iar cel mai dur Australian buloke, un stejar specific și rar cu duritatea 11.200 kgf. O listă destul de bogată cu specii de lemn și durități exprimate în lbf și N găsiți aici.

Cu ajutorul scalei Janka se pot clasifica speciile de lemn în funcție de duritate. Cu cât numărul este mai mare, cu atât duritatea speciei este mai mare. O clasificare destul de relativă și câteva exemple de lemn autohton, mai jos:

• lemn moale și foarte moale – sub 250 kgf (plop, tei, brad, molid)
• lemn mediu moale – între 250 și 500 kgf (salcie, arin, tei, ulm, pin negru, lariță)
• lemn mediu dur – între 500 și 650 kgf (stejar, gorun, cireș, nuc)
• lemn dur – între 650 și 1000 kgf (fag, frasin, prun, măr, păr, carpen, sorb, tisă)
• lemn foarte dur – peste 1000 kgf (salcâm)

Duritatea lemnului scade odată cu creșterea umidității. Cu cât lemnul este mai ud, cu atât este mai puțin rezistent la imprimare și uzură. De asemenea, duritatea este influențată de defectele de creștere, densitate, direcția fibrei, modul de tăiere. Testul Janka poate fi determinat pe mostre debitate în lungul fibrei sau pe capete de fibră. În general, duritatea este mai mare pe capetele de fibră. În cazul celei în lungul fibrei, determinările pot fi făcute pe tăiere radială sau tangențială, dar diferența dintre cele două este nesemnificativă.

Testul Janka, un mod rapid de evaluare și comparare a durității lemnului folosit la pardoseli

Duritatea Janka este foarte utilă pentru că ajută la alegerea speciei potrivite când este vorba de utilizări sau prelucrări dificile. Cu cât lemnul va avea duritatea mai mare, cu atât va fi mai rezistent la lovituri, imprimări și uzură. Într-un lemn foarte dur cuiele și șuruburile intră mai greu, dar se și smulg foarte greu. De asemenea, un lemn dur poate fi dificil de șlefuit și de prelucrat mecanic. Un tâmplar poate spune cât de greu este să prelucrezi lemnul de salcâm. Este atât de dur încât poate rupe sculele.

Un domeniu unde cunoașterea durității lemnului este foarte utilă este cel al pardoselilor. Tocurile pantofilor, mobila grea, traficul intens sunt încercări la care trebuie să reziste o pardoseală bună. Cu cât lemnul este mai dur, cu atât pardoseala va fi mai rezistentă. Parchetul sau treptele de scară din fag sau frasin vor fi mult mai rezistente decât cele de stejar, nuc sau brad.

Tâmplarii obișnuiesc să testeze duritatea lemnului cu unghia. Dacă reușesc să-l zgârie, nu este bun nici pentru pardoseli, nici pentru blaturi de masă.

Sper să considerați utile informațiile. Ca de obicei, completările sunt binevenite. Iar dacă aveți întrebări sau neclarități, lăsați-le mai jos, în spațiul dedicat. Sigur voi răspunde.