A fa keménysége

A természetben tett sétáim során gyakran elgondolkodom azon, hogy a fa mennyire fontos és pótolhatatlan az ember számára. Ebben a cikkben közelebbről megvizsgáljuk a fát, különösen annak legfontosabb tulajdonságát - a keménységét, és tanácsokat adunk a megmunkálásához szükséges megfelelő szerszámok kiválasztásához.

Jelenleg több mint 61.000 ismert fafaj van, és a botanikusok minden évben új fajokat fedeznek fel. Ebből a hatalmas számból kevesebb mint 100 faj terem hazánkban. Az éghajlati viszonyok, amelyek között a fafajok élnek, hatással vannak növekedési sebességükre, sejtszerkezetükre és faanyaguk mechanikai tulajdonságaira.

Ahogy a bevezetőben említettük, a fa egyik legfontosabb tulajdonsága a keménysége.

1. ábra. További feldolgozásra elkészített fa

Hogyan mérjük a fa keménységét

A fa keménységének mérésére többféle módszer létezik. A legelterjedtebb a Janka-módszer, amely Gabriel Janka kutatóról kapta a nevét.

A Janka-módszer egy 0,444 hüvelyk (11,28 mm) átmérőjű acélgolyót használ. A méretet nem véletlenszerűen választották meg - ha a golyót az átmérő feléig belenyomják a mérendő faanyagba, pontosan 1 cm² területű lenyomatot eredményez. Tehát az erő nagysága amely szükséges volt a golyónak a faszerkezetbe való benyomásához az a keménységi érték, amelyet MPa –ban vagy kg/cm²-ben adnak meg (1 MPa = 10 kg/cm²). Gyakran az eredő erőt fontokban - lbf-ben is kifejezik, különösen azokban az országokban, ahol angolszász mértékegységeket használnak.

A fa felhasználása

A puhafákat általában ott használják, ahol kevésbé tartós és könnyű anyagok is elegendőek: bútorgyártás, építőipar, játék- és művészeti termékek gyártására, tűzifa, papírgyártás. A puhafák közé tartozik például a lucfenyő és a borókafenyő.

A keményfa szilárdsága, tartóssága és esztétikus megjelenése miatt népszerű. Ezért elsősorban bútorok (2. ábra), padlóburkolatok (3. ábra), lépcsők, faszerkezetek stb. készítésére használják. Magasabb fűtőértéke miatt a keményfa alkalmas tüzelőanyagnak is. Európában a legelterjedtebb keményfa fajok a tölgy, a bükk, a kőris és a dió.

2. ábra. Bútor gyártása keményfából

3. ábra. Padlóburkolat gyártása keményfából

Ezeken az általánosan ismert keményfákon kívül vannak sokkal keményebb - száraz éghajlaton termő egzotikus fák is, mint például az ébenfa, mahagóni, amelyek fája akár 3x keményebb is lehet, mint a mi tölgyünk. Dél-Amerikában nő például a quebrache fa, amelyet a favágók "baltatörő fának" neveznek. A legkeményebb fának az ausztrál buloke fát tartják, amelyet vasfának is neveznek, és keménysége 3,3-szorosa a tölgyének. A keménységvizsgálat során az acélgolyóra 2,2 tonnás, erőt kell kifejteni, hogy az átmérőjének feléig besüllyedjen.

Az éghajlat és a növekedés gyorsasága

Egyazon fafajnak nem mindig ugyanolyan keménységű a faanyaga. Ez attól függ, hogy milyen éghajlaton és milyen időjárási viszonyok között nő a fa. Például az alföldi és a magas hegyvidéki területeken termő lucfenyő keménysége között különbség van. Bár ugyanarról a fafajról van szó, a lucfenyő lassabban nő a hideg éghajlaton, és fája keményebb. Végül, de nem utolsósorban a talaj termékenysége is befolyásolja a fák növekedési ütemét és ezáltal a faanyaguk keménységét.

Faanyagok csoportosítása keménység szerint

A múltban a fákat hat csoportra osztották: nagyon puha, puha, közepesen kemény, kemény, nagyon kemény és szokatlanul kemény. Manapság azonban inkább három csoportra - lágy, közepesen kemény és kemény -csoportra szokás osztani őket. A legkeményebb fa nálunk az akác (770 kg/cm²), a legpuhább pedig a fenyő (280 kg/cm²).

A jobb és részletesebb áttekintés érdekében lásd a következő táblázatot, amely hat csoportra bontva mutatja be a faanyagokat:

1. táblázat. A legismertebb fafajták keménységének áttekintése

4. ábra. A világ vegyes erdeiből származó 9 jól ismert fafajta keménysége kg/cm² egységben kifejezve

A megfelelő szerszámok kiválasztása a fa megmunkáláshoz

A fából (vagy fakompozitból) készült késztermék, mint például az asztal, amelyen most dolgozunk, egy összetett folyamat eredménye, amely az erdőben történő fakitermeléssel kezdődött. Pontosabban egy fa ültetésével kezdődött néhány évtizeddel ezelőtt. Napjainkban a fafeldolgozás kérdése olyan összetett és olyan gyorsan fejlődik, hogy egy egész könyv, nemhogy néhány sor ebben a cikkben, nem lenne elég ahhoz, hogy mindent lefedjen. Az építkezéseken és az asztalosműhelyekben a leggyakoribb "famegmunkálási" feladatok a fűrészelés és a fúrás.

Az építkezéseken főként puhafákkal, főként lucfenyővel találkozunk. A puhafa fűrészelése nem jelent problémát, de különösen az akkumulátoros körfűrész használata esetén ügyelni kell arra, hogy a vágás energiafogyasztása a lehető legalacsonyabb legyen - ezért a lehető legvékonyabb fogazású fűrészlapokat kell használni. Ha pedig biztosak vagyunk abban, hogy vágás közben nem fogunk szögekkel vagy acélkapcsokkal találkozni, akkor a HERMAN CW-20 Force az optimális választás. Keményebb fához és tiszta vágáshoz a HERMAN CW-40 Cool a jobb. Mindkettő átmérője 160 mm és ATB foggeometriával rendelkeznek, a különbség csak a fogak számában van - az elsőnek 16, a másodiknak 40 foga van.

A fűrészlapokkal szemben támasztott követelmények az építkezéseken a szablyafűrészekkel valamint az asztalosműhelyekben a szúrófűrészekkel végzett fűrészelés során meglehetősen eltérőek. Az építkezéseken az akkus szablyafűrészt (többek között) az építési faanyag durva fűrészelésére használjuk. Ezek ritkán precíziós vágások, és gyakran vannak szög- vagy fémmaradványok a vágott anyagban. A fűrészlapoknakteherbíróaknak kell lenniük, mivel a fűrészelés során gyakran különböző irányú igénybevételnek vannak kitéve. Tiszta fa fűrészeléséhez jó választás pl. a króm-vanádium acélból (Cr-V) készült RW-10 Demony, szögmaradványokkal rendelkező fa fűrészeléséhez pedig elengedhetetlen a bimetál fűrészlap (BiM), pl. az RX-20 Extensa.

Természetesen az építkezéseken is használnak szúrófűrészt, de ritkán milliméteres pontosságú vágásokhoz és a vágás tisztaságával szemben sincsenek magas követelmények. Különösen az asztalosnak vannak ilyen igényei - ő elsősorban tiszta vágást vár el a fűrészlapoktól, és többféle lehetőség közül választhat. Ritkán kell szögekkel vagy kapcsokkal szennyezett fát vágnia, ezért a Cr-V fűrészlapok jó választásnak bizonyulnak. A lényeg, hogy élesek legyenek. A tartósság azonban attól is függ, hogy milyen fát fog fűrészelni. Egy asztalos gyakrabban találkozik keményfával, mint egy ácsmester, ezért a hosszabb élettartam érdekében a BiM fűrészlap a jó választás.

Fa fúrásakor a fúrószárat elsősorban a rendeltetésszerű használat alapján választjuk ki. A fára való fúrószárak különböző anyagokból készülnek, bár a leggyakrabban Cr-V acélból. Kemény anyagok gyakori fúrásakor hamarabb tompulnak - előnyük, hogy általában újraélezhetők. Egy másik lehetőség, hogy keményebb faanyaggal szemben ellenállóbb anyagból, pl. HSS-ből készült fúrószárat válasszon.

Zárszó

Fontos megjegyezni, hogy a nyers fa több mint 50%-ban (néha akár 80%-ban is) vizet tartalmaz, és szárítás után deformálódhat (csavarodhat, meghajolhat, megrepedhet), vagy maga a szerkezete is sérülhet. A száraz fa kevésbé hajlamos a vetemedésre és a korhadásra, és alkalmasabb a végső feldolgozásra is.

A fa minőségének és tartósságának megőrzése érdekében fontos, hogy azt megfelelően kezeljük. Az olyan védőbevonatok, mint a lakk, az olaj vagy a viasz segíthetnek megvédeni a fát a nedvességtől, a rothadástól és a kártevőktől.

A keményfa értékes anyag. Nagy szilárdsága és tartóssága, valamint esztétikai tulajdonságai miatt sokoldalúan felhasználható. Megfelelő karbantartás mellett a belőle készült termékek évszázadokig is eltarthatnak.

Megjegyzés:
Az egyes fák keménységét a szövegben csak tájékoztató jelleggel adjuk meg, mivel egyazon fajnak több tucat fafajtája is létezhet, amelyek keménységi értékei eltérőek lehetnek! Pl. a karibfenyő 2-szer keményebb, mint a Szlovákiában termő erdeifenyő.

Kulcsszavak: keményfa, Janka keménységmérő módszer, faanyag tulajdonságai, fa felhasználása, keményfa összetétele, bútor, padlóburkolat, fa szerkezetek, lucfenyő, tölgy, bükk, akác

Források:
A HERMAN cég belső műszaki és oktató dokumentációi
https://cs.m.wikipedia.org/wiki/Tvrdost_dřeva
https://hardwoodfloorsmag.com/2018/01/05/scoop-wood-hardness-part-1-janka/

Norbert Eštvánčik

Miután elvégeztem az iparművészeti középiskolát fotográfia szakon, számítógépes grafikával kezdtem el foglalkozni, majd 10 évig webdizájnnal és programozással. A Herman cégnél a marketing osztályon dolgozom, ahol különböző nyomtatott anyagokat, grafikai terveket, blogokat készítek, és nem utolsósorban az online áruházunk termékfotózásáért felelek. Szabadidőmben a családommal töltöm az időt, a kertben dolgozom, zongorázom és basszusgitáron játszom.