Виды соединения древесины и их описание. Клеевые соединения дерева и его особенности

Все фото из статьи

В этой статье мы сделаем обзор того, какие возможны варианты соединения изделий из дерева. А таких способов превеликое множество, от простого соединения встык до сложнейшего соединения «ласточкин хвост». Важно помнить, что не все их можно выполнить самостоятельно, но лишней нижеизложенная информация точно не будет.

Надежная сцепка — залог прочности и надежности для любой конструкции

Перечисляем допустимые варианты

Все они отличаются своей прочностью и сложностью, к примеру, корпус шкафа собирают фальцевым или стыковым соединением, реже используют совмещение «в паз» или «в ус». А вот для изготовления дверной рамы или панели пригодится мастерство шипового соединения.

Ниже перечислены способы соединения деревянных деталей.

Соединение деталей «встык»

Стыковым совмещением называют закрепление краев. Для этого обыкновенно используют крепежные средства и клей. Но стыковое соединение не очень-то надежное, поэтому его следует упрочнять, что сделать не так уж и сложно.

Крепление «встык» желательно упрочнять металлическим креплением: уголками и саморезами

Такой способ обыкновенно применяют при сборке лицевой рамы шкафа, где прочность не играет важной роли, поскольку части рамы надежно прикрепляются к самому шкафу. Соединение деревянных конструкций «встык» обычно укрепляют ламелями или нагелями, которые способны совместить отдельные части во время склейки.

Скрепление деталей «в ус»

Это совмещение имеет некоторые отличия от предыдущего. При склейке поверхности детали скашиваются под углом 45° по отношению к оси . Соединение деревянных деталей «в ус» также необходимо упрочнять с помощью дополнительного крепежа.

К сведению! Обычно такой способ объединения применяют в том случае, когда необходимо соединить два отрезка молдинга в углу.

Упрочнение соединения деталей из древесины

Как уже говорилось выше, упрочнить можно с помощью обыкновенных деревянных нагелей. Нагельные укрепления обыкновенно совершают с помощью двух нагелей, вклеенных в один и в другой конец поперечины, в вертикальные стойки, в соответствующие им гнезда. Существует определенная инструкция выполнения таких соединений:

Размечаем гнезда для нагелей:

Для четкой разметки, необходимо подлежащие скреплению детали приложить друг к другу.
Провести линию карандашом, отмечая места для нагелей.

Продолжить линию на кромку каждой из заготовок, с помощью угольника.
Высверливаем гнезда для нагелей:

Для того чтобы гнездо расположилось ровно посредине деревянной детали, необходимо использовать кондуктор для сверления.
Чтобы гнездо получилось необходимой глубины, необходимо использовать муфту для стопора.

Совет! Если у вас нет стопорной муфты, можно заменить ее, надев на сверло маленький кусочек пленки.

Собираем детали:

Необходимо нанести на нагель клей и вставить его в соответствующее гнездо первой детали.
Соединяем детали вместе.
Зажимаем.
Оставляем на время, чтобы дать клею высохнуть.

Упрочнение соединения при помощи ламелей

Если сравнивать виды соединений деревянных конструкций, безусловно, выигрывает ламельное объединение. Пусть цена таких соединений будет чуточку выше, зато с ними очень легко и удобно работать.

Ламели – это спрессованное дерево в виде сплющенных шариков. Гнезда для таких шариков вырезают при помощи специальной ламельной машины. При этом отверстие получается идеальной формы. А из-за того, что ламели немного короче, нежели гнездо, совмещение деталей при склеивании получается более точным. Это очень не удобно.

К атегория: Резьба по дереву

Соединение деталей древесины

Соединение деревянных деталей гвоздями

Для соединения деталей простого изделия достаточно гвоздей. Номенклатура гвоздей очень велика, существуют, например, обойные, с уменьшенной головкой, ящичные (рис. 3). Длина гвоздя должна быть равна утроенной толщине соединяемой детали. Крайние гвозди забивают под некоторым углом, чтобы они не вылезали (рис. 4), столярным молотком, несколько отличающимся от слесарного (рис. 5). Для лучшего вхождения в. дерево гвозди смазывают мылом.

Соединение деревянных деталей шурупами

Соединение шурупами - более прочное, разборное. Шурупы (рис. 39) бывают стальные, латунные, из различных 11 сплавов. Их обозначение аналогично обозначению винтов (шуруп 2 X 20 означает шуруп диаметром 2 мм и длиной 20 мм).

Рис. 1. Рашпиль: а - плоский; б - полукруглый; 1 - тело рашпиля; 2 - ручка; 3 - насечка; 4 - хвостовик

Рис. 2. Брусок для шлифования древесины: 1 - стеклянная шкурка; 2 - деревянный брусок; 3 - пробка

Рис. 3. Гвозди: а - обойный; б - с уменьшенная головкой; в - ящичный

Рис. 4. Соединение деревянных деталей гвоздями

Рис. 6. Молотки: а - столярный; 1 - ручка; 2 - боек; з - вспомогательный боек; 4 - клин; б - слесарный

Рис. 7. Шурупы: а - с потайной головкой; б - с полукруглой головкой; в - с полупотайной головкой; г - с шестигранной головкой; д - с квадратной головкой

Рис. 8. Инструменты для подготовки к сверлению: 1 - шило; 2 - бурав

Рис. 9. Шуруп (и винт) с кре» стовым шлицем и соответствующая отвертка

Прежде чем ввернуть шуруп, в мягкой древесине достаточно сделать мелкое отверстие шилом, а в твердой - буравом (рис. 8).

Резьбу крупных шурупов смазывают мылом. Шурупы ввертнвают отверткой с лопаткой по форме паза в шурупе. Даже при самом аккуратном отношении отвертка с лопаткой часто срывается с головки (особенно у шурупов из сплавов) и царапает деталь. В связи с этим целесообразнее применять шурупы с крестовым шлицем (рис. 9).

Соединение деревянных деталей сращиванием

При необходимости соединения планок в прочную раму отрезают четыре строганых детали и укладывают их в виде прямоугольника по вычерченному эскизу. На верхней и нижней сторонах планок карандашом отмечают ширину прилегающих деталей, а затем угольником переносят отметку на весь контур. После этого с помощью рейсмуса (рис. 11) наносят риски для снятия материала. При отрезании необходимо учесть толщину пильного полотна (рис. 10). После этого собирают раму, промазывая клеем, иногда соединяя штифтами.

Рис. 10. Угловое ступенчатое соединение

Рис. 11. Рейсмус

Рис. 12. Детали шипового соединения: 1 - проушина; 2 - шип

Шиповое соединение деревянных деталей

Для изготовления рамы, которая должна быть прочнее сращенной рамы, применяют одинарное шиповое соединение. Две противоположные детали рамы (называемые обвязкой) имеют проушины или шипы (рис. 12). Если на обвязке большей длины сохранилась часть коры, в ней делают шип, на меньшей - проушины. Торцы обвязок размечают на три равных части и выпиливают надрезы: для шипа - с внешней стороны риски, для проушины - с внутренней. Проушину выдалбливают долотом до середины, затем обвязку переворачивают и доделывают проушину до конца. После этого проушины и шипы зачищают рашпилем или стеклянной шкуркой и собирают раму (рис. 13).

Еще прочнее соединение с многократными шипами, применяемое для соединений углов рам несущих конструкций столов, кресел, ящиков и т. п. Вручную такие шипы изготавливают следующим образом: наносят точную разметку карандашом, пилой делают надрезы с обеих сторон, узким долотом вначале с одной, а затем с другой стороны срубают материал, зачищают рашпилем или стеклянной шкуркой. Готовые обвязки соединяют, устраняют дефекты и проверяют размеры и перпендикулярность соединения. После этого готовят эпоксидный или другой клей, кисточкой или щепкой аккуратно наносят его на все стыковочные поверхности и, легко постукивая, собирают изделие. После этого счищают выступивший клей, измеряют прямоугольность, стягивают под нагрузкой и выдерживают на воздухе для сушки. Еще более сложным является соединение в шип «ласточкин хвост» (рис. 14).

Рис. 13. Шиповое соединение: 1 - проушина; 2 - шип

Рис. 14. Соединение в шип «ласточкин хвост»

Клеевое соединение

Для соединения деревянных деталей применяют столярный клей, казеин, эпоксидный клей различных марок, При использовании синтетических клеев следует руководствоваться инструкциями по их применению.

Столярный клей. Клей продается в виде плиток, гранул или порошка. Плитки дробят, заливают водой (в массовом отношении 1: 1) и выдерживают 12-24 ч: крошки- 90 мин, а порошок - 20 мин. После того как клей разбухнет, его нагревают в водяной бане (рис. 15) до 60°С, непрерывно перемешивая. Клей ни в коем случае нельзя доводить до кипения.Правильно приготовленный клей стекает с палочки или щепки медленно и равномерно.

Рис. 15. Водяная баня для столярного клея

Клей наносят на соединяемые поверхности (перед соединением их нужно нагреть хотя бы до комнатной температуры, чтобы клей не остывал слишком быстро, не затвердевал и не терял своих свойств) и зажимают изделие струбцинами. После выдержки в течение 24 ч клей высыхает и соединение приобретает прочность. Склеивание необходимо выполнять в помещении при температуре не ниже 20 °С. Клей готовят в количестве, необходимом для соединения деталей.

Недостатком столярного клея является то, что во влажной среде соединение теряет прочность, поэтому он непригоден для влагостойких соединений.

Казеиновый клей. Казеин - белый порошок, который растворяют в воде в стеклянной или керамической посуде в соотношении, указанном в инструкции по применению. Недостаток казеинового клея заключается в необходимости использования его сразу же после прип> товления, так как он быстро теряет свои свойства. Однако клей дешев и влагостоек. Порошок медленно при непрерывном перемешивании засыпают в воду до получения кашицы; через 30 мин клей размешивают, и он готов к применению. Густой клей наносят большим слоем, чем столярный. Склеиваемые детали зажимают струбциной и выдерживают не менее 8 ч. На следующий день клей затвердевает, и соединение готово к дальнейшей обработке.

Синтетические клеи. В специализированных магазинах можно приобрести различные синтетические клеи на основе фенолформальдегидных, мочевиноформальдегидных, эпоксидных и других смол.

Выбранный в зависимости от назначения клей готовят в помещении с температурой примерно 20 °С, оборудованном приточно-вытяжной вентиляцией.
Клей смешивают в стеклянной, фарфоровой, керамической или эмалированной посуде. Приготавливать клей в запас нельзя, так как жизнеспособность синтетических клеев обычно не превышает 4-6, редко - 20 ч.

Клей наносят кистью или шпателем на одну из соединяемых поверхностей. Расход клея равен 0,15-0,2 кг/м2. При горячем склеивании расход клея несколько меньше; отвердевает он при этом быстрее - уже через несколько минут. Склеиваемые поверхности сжимают с усилием 0,2-1 МПа до полного отверждения клея и образования прочного соединения.

Добавляя пигменты (в количестве 3-10 % массы смолы) или растворимые в спирте и ацетоне красители, клей можно окрасить в нужный цвет.
Для приготовления клея на основе мочевиноформаль-дегидных смол (М-60, М-70, СФК-70) в качестве отверди-теля применяют хлористый аммоний, 40 %-ную молочную или щавелевую кислоту.

Для соединения древесины, целлулоида, пробки, кожи, бумаги, тканей, ПВХ, пенополистирола, слоистых пластиков с успехом применяют поливинилацетатную (ПВА) дисперсию. После отверждения соединение обладает влагостойкостью, правда кратковременной. Дисперсия дает бесцветную пленку, невидимую при вытекании клея в зазорах. При необходимости дисперсию можно окрасить пигментами.

Клеи на основе эпоксидных смол продаются в комплекте из двух компонентов - смолы и отвердителя (диэтилентриамина). Эти клеи обладают высокой прочностью. Сразу же после смешивания обоих компонентов, т. е. 100 массовых частей смолы и б-9 массовых частей отвердителя, жидкую смесь следует использовать для получения соединения. При комнатной температуре склеивание следует выполнять не позже чем через 90 мин после смешивания клея. Эпоксидные клеи типа В К (например ВК-3, В К-13 и т. п.) применяют для склеивания древесины, стекла, фарфора, полиэфирных стеклопластиков, а также не очень мягких пластмасс.

Для приклеивания керамических и пластмассовых облицовочных плиток к бетону, штукатурке, асбоцементу применяют клеи марок «Бустилат», «Стилит», а также различные мастики (например, ПС-Б, «Гумилакс»).

Клеи на основе полиэфирных смол (обычно применяемые для слоистых стеклопластиков) пригодны и для склеивания древесины, особенно при необходимости получения влагостойких соединений. Прочность этих клеев ниже, чем клеев на основе эпоксидных смол.

Во избежание вытекания клея из вертикальных соединений его можно загустить отмученным мелом, цементом, каолином, целесообразнее - коллоидным кремнеземом. Такие добавки одновременно несколько уменьшают усадку.

При изготовлении клея тщательно перемешивают смолу и ускоритель, а затем при непрерывном перемешивании добавляют катализатор. При комнатной температуре клей отверждается через 2 ч. Клеи на основе полиэфирных смол обладают влаго-, нефте-, бензино- и кислотостойкостью, причем даже при температуре 80 °С.

Для склеивания резины и каучуков между собой и с металлами, стеклом используют резиновый клей марки 88НП, представляющий собой раствор резиновой смеси 31-НП и бутилфенолформальдегидной смолы. Клей обладает водостойкостью, не вызывает коррозии некоторых цветных металлов (алюминия, магния, меди). Аналогичным назначением и свойствами обладают клеи «Термо-прен», «Лейконат», ВКР-15.

Большой популярностью пользуются клеи БФ-2, БФ-б, обеспечивающие герметичные и прочные соединения металлов и неметаллов. Клей БФ-б применяют в медицине для склеивания порезов, царапин, небольших ран.

Для соединений изделий из органического стекла используют клеи В31-Ф9, BC-1GTM, ВК-14.

Нитроцеллюлозный клей АК-20 предназначен для соединения тканей между собой и приклеивания их к древесине и металлам.

- Соединение деталей древесины

Урок технологии

Тема: Виды и способы соединений деталей в изделиях из древесины. Угловые, серединные и ящичные шиповые соединение, их элементы и конструктивные особенности.

Раздел программы: «Технологии создания изделий из древесных и поделочных материалов на основе конструкторской и технологической документации».

Класс: 7.

Цели урока:

1) Образовательная: сформировать знания о шиповых соединениях и соединениях на шкантах и нагелях.

2) Развивающая: способствовать развитию у учащихся умению выбора соединения.

3) Воспитывающая: продолжить формирование осознанной потребности в труде.

Задачи урока:

1) Рассказать учащимся о способы соединения деталей.

2) Объяснить и продемонстрировать область применения шипового и шкантового соединения деталей.

3) Объяснить, как рассчитывается соединение.

Оснащение урока:

1) Материально-техническая база: Образцы соединения деталей шипами и шкантами.

2) Дидактическое обеспечение урока:

Технология 7 класс. Тищенко А.Т., Самородский А.Т., Симоненко В.Д. – Брянск 1996 г.

Методы обучения:

Словесные методы (объяснение, беседа);

Наглядные методы (демонстрация наглядных пособий).

Тип урока: урок объяснения нового материала.

Структура урока:

Организационные моменты (2 мин);

Актуализация опорных знаний (6 мин);

Изложение учебного материала (30 мин);

Постановка домашнего задания (2 мин).

Ход урока:

1) Организационные моменты:

Приветствие учащихся;

Проверки явки учащихся;

Настройка учащихся на работу;

Сообщение темы и цели урока.

2) Актуализация опорных знаний:

Давайте вспомним, какими способами можно соединить детали из древесины (шурупами, гвоздями, болтами, склейкой). Где можно встретить данные виды соединений?

3) Изложение учебного материала:

Тема нашего урока: «Виды и способы соединений деталей в изделиях из древесины. Угловые, серединные и ящичные шиповые соединение, их элементы и конструктивные особенности».

Простейшее столярное соединение можно представить как соединение шипа в гнездо илив проушину (рисунок 11). Шип - это выступ на торце бруска (рисунок 11), гнездо - отверстие, в которое заходит шип. Шиповые соединения делятся на угловые концевые, угловые серединные и угловые ящичные.

В практике столяров-любителей очень часто встречаются угловые концевые соединения. Для расчета элементов угловых концевых (рисунок 13) и угловых серединных соединений (рисунок 14) используют данные таблицы 4.

Пусть необходимо рассчитать соединение на «ус» со вставным сквозным плоским шипом (УК-11). Толщина соединяемого бруска известна (пусть s 0 = 25 мм). Тогда, взяв этот размер за основу, определяем размер s 1 . Согласно данным таблицы 3, s 1 =0,4 мм, s 0 = 10 мм.

Возьмем соединение УК-8. Пусть диаметр нагеля будет 6 мм, тогда l (выбираем среднее значение - 4d) составляет 24 мм, а l 1 = 27 мм. Соединения нагелями делают симметрично друг к другу и по отношению к плоскости детали, поэтому, согласно (рисунок 14, з), расстояние от центра отверстия под нижний нагель до центра отверстия под верхний нагель будет не менее 2d, или 12 мм; такое же расстояние и от центра отверстия нагеля до конца соединяемой детали.

На рисунке 14 показаны схемы угловых серединных (тавровых) соединений , для которых при расчете необходимо соблюдать следующие основные размеры шипов и других элементов:

В соединениях УС-1 и УС-2 допускается применение двойного шипа, при этом

s 1 = 0,2s 0 , (3)

где s 1 - ширина шипа, в мм;

s 0 – ширина детали, в мм.

l 1 = (0,3…0,8) B, (4)

где l 1 – глубина шипа, в мм;

В – высота детали, в мм.

l 2 = (0,2…0,3) В 1 , (5)

где l 2 – глубина шипа, в мм;

В 2 – высота детали, в мм.

В соединении УС-3

s 1 = 0,4s 0 , (6)

где s 1 - ширина шипа, в мм;

s 0 – ширина детали, в мм.

s 2 = 0,5 (s 0 - s 1). (7)

где s 1 - ширина шипа, в мм;

s 0 – ширина детали, в мм.

В соединении УС-4

s 1 = s 3 = 0,2s 0 , (8)

где s 1 - ширина шипа, в мм;

s 3 - ширина проушины, в мм;

s 0 – ширина детали, в мм.

s 2 = 0,5 Х [ s 0 - (2s 1 + s 3)], (9)

где s 1 - ширина шипа, в мм;

s 3 - ширина проушины, в мм;

s 0 – ширина детали, в мм.

В соединении УС-5

s 1 = (0,4…0,5)s 0 , (10)

где s 1 - ширина шипа, в мм;

s 0 – ширина детали, в мм.

l = (0,3… 0,8)s 0 , (11)

где l – глубина шипа, в мм;

s 0 – ширина детали, в мм.

s 2 = 0,5 (s 0 -s 1), (12)

где s 2 - ширина проушины, в мм;

s 1 - ширина шипа, в мм;

s 0 – ширина детали, в мм.

В соединении УС-6

l = (0,3… 0,5)s 0 , (13)

где l – глубина шипа, в мм;

s 0 – ширина детали, в мм.

В соединении УС-7

d = 0,4 при l 1 l на 2… 3 мм;

В соединении УС-8

l = (0,3…0,5) B 1 , s 1 = 0,85s 0 .

Таблица 4 – Размеры шипов и других элементов угловых концевых

соединений

Соединения

Окончание таблицы 4









Соединения







	l1 l на 2…3 мм
	l1 l на 2…3 мм

Примечание. Размеры s 0 , B и B 1 , известны в каждом конкретном случае.

Часто пользуются способом соединения в шкант (нагель). Шкант - это цилиндрическая палочка из березы, дуба и т. д. Она ровно выточена и забивается в заранее просверленные отверстия - каналы, предварительно смазанные клеем. Отверстия под шканты делают в обеих деталях сразу. Шкант должен входить в отверстие туго, при помощи ударов киянки. Сверло для подготовки отверстий должно соответствовать размерам шканта. Для уменьшения диаметра шканта применяют шлифование наждачной бумагой или драчевым напильником (риски делают не поперек, а вдоль шканта).

При выборе соединения необходимо учитывать, характер и величину нагрузки, а также то, как соединение будет сопротивляться нагрузке.

а - в гнездо; б - в проушину; 1 - шип; 2 - гнездо, проушина

Рисунок 11 - Простейшие шиповые соединения

Вугловых ящичных соединениях шипы повторяются многократно. В основном применяются три вида таких соединений: на шип прямой открытый (рисунок 12, а); на шип открытый «ласточкин хвост» (рисунок 12, д); на открытый круглый вставной шип - нагель (рисунок 12, з).

Из сравнения сопротивлений двух соединений (в полдерева с шурупом и в «ласточкин хвост») видно, что соединение в «ласточкин хвост» выдерживает нагрузку в три раза большую, чем соединение в полдерева с шурупом. Исходя из этого и ряда других примеров, можно сделать следующие выводы о целесообразности применения тех или иных соединений: столярная вязка должна быть выбрана в соответствии с величиной и направлением нагрузки на соединение;

а - одинарный; б - двойной; в - многократный;

г - круглый; д - «ласточкин хвост»; е - односторонний «ласточкин хвост»; ж, з - зубчатые.

Рисунок 12 - Виды шипов

нагрузка должна восприниматься непосредственно самой конструкцией изделия (дополнительными креплениями могут быть шуруп, металлический угольник, шкант и т. д.); вязка с зазорами не допускается.

Склеивание следует производить только подготовленными поверхностями: чем шероховатее, например, поверхность шканта, тем надежнее он склеится с массивом.

а - на шип открытый сквозной одинарный - УК-1; б - на шил открытый сквозной двойной - УК-2; в - на шил открытый сквозной тройной - УК-3; г - на шил с полупотемном насквозной - УК-4; д - на шил с полупотемном сквозной УК-5; е - на шил с потомком несквозной - УК-6; ж - на шип с потомком сквозной - УК-7; з - на шипы круглые вставные, несквозные и сквозные - УК-8; и - на «ус» со вставным несквозмым круглым шипом - УК-9; к - на «ус» со вставным носкаоэным плоским шипом - УК-10; л - на «ус» со вставным сквозным плоским шипом - УК-11.

Рисунок 13 - Угловые концевые соединения

а - на шип одинарный несквозной - УС-1; б - на шил одинарный несквозной в паз - УС-2; в - на шип одинарный сквозной - УС-3; г - на шип двойной сквозной - УС-4; д - в паз и гребень несквозной - УС-5;

е - в паз несквозной - УС-6; ж - на шипы круглые вставные несквозные - УС-7; з - на шип «ласточкин хвост» несквозной - УС-8.

Рисунок 14 - Угловые серединные соединения

Более простым, чем шиповое, но менее прочным является соединение деревянных деталей шкантами (рисунок 15). Шканты - это круглые, вставляемые в отверстия двух соединяемых деталей круглые вставки.

Соединяемые шкантами поверхности двух деталей должны быть точно подогнаны друг к другу, а отверстия под шипы просверлены точно друг напротив друга, т.е. соосно.

Рисунок 15 - Соединение деталей шкантами

Диаметр шканта должен составлять 0,4 толщины соединяемых деталей. Под шканты сверлят отверстия сверлами того же диаметра, что и диаметр шканта на глубину 0,5 длины шканта плюс 2...3 мм.

Расстояние от торца детали до центра отверстия под шканты должно быть не менее двух диаметров шканта.

Самой ответственной операцией является сверление отверстий под шканты в двух деталях. Центры отверстий под шканты обычно размечают с помощью рейсмуса и столярного угольника. На рисунке 16 представлена последовательность сборки деталей шкантами.

а - разметка; б - высверливание отверстий на торце; в - разметка, высверливание отверстий на пласти и соединение

Рисунок 16 - Последовательность сборки деталей шкантами

Перед соединением деталей шканты намазывают клеем, вставляют их в отверстия и детали соединяют, прижав их на время склеивания, например, клиньями на крышке верстака.

Соединение деталей шурупами в нагель.

Чтобы соединить детали под углом шурупами, у торца в древесине просверливают отверстие и забивают в него нагель, намазанный клеем (рисунок 17). Сущность соединения состоит в том, что шурупы слабо соединяются в торец детали, но прочно ввинчиваются в нагель.

Рисунок 17 - Соединение деталей шурупами в нагель

4) Постановка домашнего задания:

Параграф §7, 8, 9 из учебника страница 37 – 47, прочитать и ответить на контрольные вопросы, в рабочей тетради. Написать в тетрадь, как минимум три изделия соединенные шкантами и шиповым соединением. Рассчитать размеры шипового соединения для досок сечением: 20*100 мм (1 вариант), 40*250 (2 вариант).

Деревянные детали используют во многих изделиях. И их соединение - важный процесс, от которого зависит прочность всей конструкции.

Для изготовления мебели и других изделий из дерева используют десятки различных соединений. Выбор способа соединения деталей из дерева зависит от того, каким изделие должно быть в итоге и какую нагрузку должно переносить.

Виды соединения

При соединении деревянных деталей нужно помнить важный момент - всегда тонкая деталь крепится к толстой, но не наоборот.

Согласно взаимному расположению элементов различают такие способы соединения деталей из дерева:

наращивание - увеличение детали по высоте;
сращивание - удлинение заготовки;
сплачивание - увеличение элемента по ширине;
вязка - соединение под углом.

Способы соединения деревянных деталей при изготовлении мебели чаще всего используют следующие:

склеивание;
"ласточкин хвост";
встык;
пазовое;
внахлест;
глухое на шипах;
сквозное шиповое.

Рассмотрим технологии некоторых соединений более детально.

Сращивание по длине

Такой деревянных деталей имеет некоторые нюансы. По своей сути это удлинение элементов в горизонтальном направлении. Сращивание может быть:

Впритык - срезы концов выполняются под прямым углом и совмещаются друг с другом. В оба бруса (бревна) забивают скобу.
Косой притык - срезы выполнены под углом, а концы скрепляют штырем или гвоздем.
Торцевой притык с гребнем.
Прямая накладка - длина вырубки в 1,5-2 раза больше, чем толщина бруса (бревна).
Косая накладка - концы срезают под углом и фиксируют болтами.
Накладка с косым прирубом - на концах деталей выполняют торцевые гребни, имеющие ширину и длину в одну треть толщины бруса.

Наращивание по высоте

Из названия понятно, что суть заключается в удлинении брусьев или бревен в вертикальном направлении. Оси элементов находятся на одной вертикальной прямой. Виды наращивания такие:

Наращивание впритык. Для восприятия случайных нагрузок по бокам вставляется заершенный штырь.
Наращивание с одним или двумя шипами. Ширина и высота одного шипа должны быть не меньше одной трети толщины бруса. Глубина гнезда - чуть больше высоты шипа.
Наращивание в полдерева. Концы обоих бревен нужно срезать на половину их толщины на 3-3,5 диаметра в длину.
Наращивание языком. В одном брусе нужно выпилить развилку, в которую нужно вставить соответственно срезанный конец другой заготовки. Само соединение необходимо обернуть жестью.

Сплачивание по ширине

Применяют для увеличения изделия по ширине. Используя способы сплачивания, важно обращать внимание на расположение годовых колец дерева. Важно чередовать доски в зависимости от их направления. Варианты сплачивания такие:

Впритык - детали нужно обтесать и прифуговать по угольнику.
В шпунт - высота и ширина гребня равняется 1/3 толщины доски.
В ножовку - кромки нужно обтесать под острым углом к широкой плоскости доски.
Гребнем с высотой от 1/3 до половины доски.
Четверть с уступом, равным половине толщины доски.
В шпунт с рейками - в каждой доске выбрать пазы, в которые нужно вставить рейку, имеющую ширину вдвое больше глубины паза.

Вязка

Вязку используют, когда возникает необходимость в соединении деталей под углом. Виды вязки такие:

вязка в полдерева с использованием потайного шипа;
вязка в полулапу;
одиночный и двойной прорезные шипы;
прорезная лапа.

в торец

Самый простой способ сплачивания двух деталей. Соединение деревянных деталей под прямым углом выполняется с использованием этого метода. Поверхности двух деталей тщательно подгоняют друг к другу и плотно прижимают. Происходит соединение деревянных деталей гвоздями или шурупами. Длина их должна быть такой, чтобы пройти через первую деталь и углубиться во вторую где-то на 1/3 длины.

Чтобы крепление было надежным, необходимо вбить не меньше двух гвоздей. Расположить их нужно по сторонам от осевой линии. Толщина гвоздя не должна вызвать растрескивание древесины. Поэтому рекомендуется заранее сделать отверстия в диаметре 0,7 от толщины используемого гвоздя.

Для усиления фиксации следует смазать поверхности, которые соединяются, клеем. Для помещений, которые не будут находиться под влиянием влаги, можно использовать столярный, казеиновый или мездровый клей. В случае использования изделия в условиях повышенной влажности лучше использовать влагостойкий клей, к примеру, эпоксидный.

Соединение Т-образное внакладку

Чтобы выполнить такое соединение деревянных деталей, нужно наложить одну заготовку на другую и скрепить их друг с другом, используя болты, шурупы или гвозди. Располагать деревянные заготовки можно как под определенным углом друг к другу, так и по одной линии.

Чтобы деталей не менялся, применяют не менее 4 гвоздей. В случае если есть всего два гвоздя, то их вбивают по диагонали. Чтобы фиксация была более прочной, гвозди должны пройти сквозь обе детали, а выступающие концы необходимо загнуть и углубить в дерево.

Соединение вполдерева

Чтобы выполнить такое соединение двух деревянных деталей, требуются определенные навыки и наличие опыта. Выполняется оно следующим образом. В обеих заготовках выполняются выборки глубиной, которая соответствует половине их толщины. Ширина выборки должна быть равна ширине детали.

Способ соединения деревянных деталей вполдерева можно выполнить под разными углами. В таком случае важно следить, чтобы угол был одинаковый на обеих деревянных заготовках, а ширина соответствовала ширине детали. Благодаря этому детали плотно прижимаются одна к другой, а их кромки расположены в одной плоскости.

Кроме того, такое соединение может быть полным или частичным. В случае частичного соединения конец одной заготовки срезают под определенным углом, а на конце другой делают соответствующую выборку. К таким соединениям относят угловое в ус вполдерева. Суть заключается в подрезке обоих шипов под углом в 45 о, вследствие чего шов между ними располагается по диагонали. При использовании этого способа нужно быть особо аккуратным, а угловые надрезы выполнять специальным инструментом - стуслом.

Соединение в шпунт

Такой деревянных деталей применяют для крепления досок обшивки или при настилке пола. Грань одной доски имеет шип, а грань другой - паз. Соответственно, крепление происходит, когда шип входит в паз. Такое соединение смотрится очень аккуратно, так как между досками нет щелей.

Выполнение шипов и пазов требует некоторого опыта. И кроме того, для изготовления потребуется специальный станок. Поэтому проще приобрести уже готовые детали.

Соединение "гнездо-шип"

Наиболее часто используемый способ соединения деревянных деталей. Такое сочленение прочное, жесткое и выглядит максимально аккуратно. Чтобы выполнить такое соединение, нужно иметь некие навыки и опыт, а также быть внимательным. Неправильно выполненное соединение "гнездо-шип" непрочное и выглядит некрасиво.

Суть его следующая. В конце одной заготовки высверливается или выдалбливается паз, а в конце другой - шип. Лучше, когда элементы имеют одинаковую ширину. Если толщина разная, то шип проделывают в тонкой детали, а паз, соответственно, в толстой.

Последовательность шипового соединения:

Используя рейсмус, прочертить две параллельные друг другу риски сбоку одной заготовки. Расстояние должно быть по ширине будущего шипа. Для его ровности следует сделать разметку с двух сторон.
Наиболее оптимальный инструмент для выполнения шипов - ножовка, имеющая узкое полотно и мелкие зубья, или лучковая пила. В процессе работы зубья инструмента должны проходить по внутренней кромке разметочной линии. Для удобства деталь лучше зажать в тисках. Лучше всего шип изготовить чуть больше требуемого размера. Тогда в случае необходимости можно убрать лишнее. А вот если шип окажется короче, то весь процесс потребуется повторить заново.
Используя долото или стамеску, во второй детали делают гнездо (паз). Естественно, размеры паза должны соответствовать размерам шипа. Лучше всего перед тем, как приступить к долблению, по всему периметру паза просверлить отверстия. Края аккуратно обрабатываются стамеской.

Если соединение деревянных деталей выполнено правильно, то поверхности кромок шипов прилегают плотно к стенкам гнезда. Это дает хорошее сцепление при склеивании. Чтобы посадка шипов была более тугой, их размеры должны быть на 0,2-0,3 мм больше размеров гнезда. При превышении этой величины может произойти раскол тетивы, при допуске меньше крепление потеряет свою прочность в процессе эксплуатации.

Кроме того, такое соединение предполагает еще склеивание и крепление шурупами, гвоздями или деревянными нагелями. Для упрощения работы перед ввинчиванием шурупов следует просверлить отверстия. Головки шурупов скрывают в потай (выполненный с помощью зенковки). Направляющее отверстие должно быть равно 2/3 диаметра винта и быть меньше на 6 мм (приблизительно) его длины.

Склеивание

Склеивание деревянных деталей проводят следующим образом:

Склеиваемые поверхности очищают тряпкой без ворса, а шероховатости зачищают мелким наждаком.
Используя картонную палочку, наносят столярный клей ровным тонким слоем по всем необходимым поверхностям.
Смазанные клеем поверхности нужно потереть друг о друга. Это обеспечит ровное соприкосновение и прочное склеивание.
Детали нужно стянуть друг с другом, чтобы на стыках удержание было надежным. Убедиться в прямоте углов позволит измерение диагоналей. Они должны быть равны. Если это не так, положение элементов нужно подправить.
Соединение укрепляется путем высверливания направляющих отверстий, в которые вбиваются отделочные гвозди или вворачиваются шурупы. Головки шурупов должны быть утоплены, для этого отверстия нужно расточить. Гвозди углубляют, используя пробойник.
Отверстия с гвоздями замазываются шпаклевкой для дерева. Отверстия, расточенные под шурупы, закрывают деревянными заглушками из твердых пород, смазанных клеем. Когда клей или шпаклевка высохнут, поверхность зачищают наждаком так, чтобы она была гладкой, и затем покрывают лаком.

Необходимые инструменты и приспособления

Инструменты для выполнения отличаются большим разнообразием. Выбирают их в зависимости от типа выполнения работ. Так как в плотничном деле обрабатываемые элементы более крупные, чем в столярном, соответственно, и инструмент должен быть подходящий.

Для соединения деревянных деталей используют следующее:

топор;
рубанок, прямые и кривые струги, медведка, шерхебель - более тщательная обработка поверхностей;
долото - долбление отверстий и гнезд;
стамеска - для подчистки врубок;
буры с различными наконечниками - для сквозных отверстий;
различные пилы - для распиловки вдоль и поперек;
молоток, молот, кувалда, киянка;
угольник, циркуль, уровень и другие вспомогательные инструменты;
гвозди, металлические скобы, болты с гайками, шурупы и другие изделия для крепления.

Заключение

На самом деле способов соединения деревянных деталей мебели или других конструкций существует гораздо больше. В статье описаны наиболее популярные методы и технологии выполнения. Важно помнить, что соединение деревянных деталей под покраску или покрытие лаком должно быть тщательно подготовлено, а все крепления должны быть прочными и выполненными на совесть.

Кроме обработки цельных кусков древесины, часто приходится соединять деревянные детали в узлы и конструкции. Соединения элементов деревянных конструкций называют посадками. Соединения в конструкциях деревянных деталей определяются пятью видами посадок: напряженная, плотная, скользящая, свободная и очень свободная посадка.

Узлы - это части конструкций в местах соединения деталей. Соединения деревянных конструкций подразделяются на виды: торцевые, боковые, угловые Т-образные, крестовидные, угловые L-образные и ящичные угловые соединения.

Столярные соединения имеют более 200 вариантов. Здесь рассмотрены только соединения, которыми пользуются на практике столяры и плотники.

Торцевое соединение (наращивание) - соединение деталей по длине, когда один элемент является продолжением другого. Такие соединения бывают гладкие, зубчатые с шипами. Дополнительно их закрепляют клеем, шурупами, накладками. Горизонтальные торцевые соединения выдерживают нагрузки на сжатие, растяжение и на изгиб (рис. 1 - 5). Пиломатериалы наращивают в длину, образуя на концах вертикальные и горизонтальные зубчатые соединения (клиновой замок) (рис. 6). Таким соединениям не нужно быть под давлением в течение всего процесса склеивания, так как здесь действуют значительные силы трения. Зубчатые соединения пиломатериалов, выполненные фрезерованием, отвечают первому классу точности.

Соединения деревянных конструкций должны быть изготовлены тщательно, в соответствии с тремя классами точности. Первый класс предназначен для измерительного инструмента высокого качества, второй класс - для изделий мебельного производства, а третий - для стройдеталей, сельскохозяйственного инвентаря и тары. Боковое соединение кромкой нескольких досок или реек называют сплачиванием (рис. 7). Такие соединения применяют в конструкциях полов, ворот, плотничных дверей и т. д. Дощатые, реечные щиты дополнительно укрепляют поперечинами и наконечниками. При обшивке потолков, стен верхние доски перекрывают нижние на 1/5 - 1/4 ширины. Наружные стены обшивают горизонтально уложенными досками внахлёст (рис. 7, ж). Верхняя доска перекрывает нижнюю на 1/5 - 1/4 ширины, что обеспечивает отвод атмосферных осадков. Соединение конца детали со средней частью другой образует Т-образное соединение деталей. Такие соединения имеют большое число вариантов, два из которых показаны на рис. 8. Эти соединения (вязки) применяют при сопряжении лаг перекрытий и перегородок с обвязкой дома. Соединение деталей под прямым или косым углом называют крестовидным соединением. Такое соединение имеет один или два паза (рис. 3.9). Крестообразные соединения применяют в конструкциях крыш и ферм.

Рис. 1. Торцевые соединения брусьев, сопротивляющиеся сжатию: а - с прямой накладкой вполдерева; б -с косой накладкой (на «ус»); в - с прямой накладкой вполдерева со стыком в тупой угол; г - с косой накладкой со стыком в шип.

Рис. 2. Торцевые соединения брусьев (наращивание), сопротивляющиеся растяжению: а - в прямой накладной замок; б - в косой накладной замок; в - с прямой накладкой вполдерева со стыком в косой шип (в ласточкин хвост).

Рис. 3. Торцевые соединения брусьев, сопротивляющиеся изгибу: а - с прямой накладкой вполдерева с косым стыком; б - с прямой накладкой вполдерева со ступенчатым стыком; в - в косой накладной замок с клиньями и со стыком в шип.

Рис. 4. Сращивание врубкой с усилением клиньями и болтами.

Рис. 5. Торцевые соединения брусьев, работающие на сжатие: а - впритык с потайным выдолбленным шипом; б - впритык с потайным вставным шипом; в - с прямой накладкой вполдерева (соединение может быть укреплено болтами); г-с прямой накладкой вполдерева с закреплением проволокой; д - с прямой накладкой вполдерева с закреплением металлическими обоймами (хомутами); е - с косой накладкой (на «ус») с закреплением металлическими обоймами; ж - с косой накладкой и закреплением болтами; з - разметка косой накладки; и - впритык с потайным четырехгранным шипом.

Рис. 6. Торцевые наращивания схемы фрезерования при торцевом склеивании заготовок: а - вертикальное (по ширине детали), зубчатое (клиновидное) соединение; б - горизонтальное (по толщине детали), зубчатое (клиновидное) соединение; в - фрезерование зубчатого соединения; г - выпиливание зубчатого соединения; д - выфрезерование зубчатого соединения; е - соединение в торец и склеивание.

Рис. 7. Сплачивание досок: а - на гладкую фугу; б - на вставную рейку; в - в четверть; г, д, е - в паз и гребень (с различными формами паза и гребня); ж - внахлест; з - с наконечником в паз; и - с наконечником в четверть; к - с перекрытием.

Рис. 8. Т-образные соединения брусков: а - с потайным косым шипом (в лапу или в ласточкин хвост); б - с прямой ступенчатой накладкой.

Рис. 9. Крестовые соединения брусков: а - с прямой накладкой вполдерева; б - с прямой накладкой неполного перекрытия; в - с посадкой в одно гнездо

Соединения двух деталей концами под прямым углом называют угловыми. Они имеют сквозные и несквозные шипы, открытые и впотёмок, вполупотёмок внакладку, вполдерева и т. п. (рис. 10). Угловые соединения (вязки) применяют в оконных неверных блоках, в соединениях парниковых рам и др.Шиповое соединение впотемок имеет длину шипа не менее половины ширины соединяемой детали, а глубина паза на 2 - 3 мм больше длины шипа. Это необходимо чтобы соединяемые детали легко сопрягались друг с другом, и в гнезде шипа после склеивания оставалось место для излишков клея. Для дверных рам применяют угловое шиповое соединение впотемок, а для увеличения размеров соединяемой поверхности- вполупотемок. Двойной или тройной шип повышает прочность углового соединения. Однако прочность соединения определяется качеством его выполнения. В мебельном производстве широко применяют разнообразные угловые ящичные соединения (рис. 11). Из них наиболее простое - открытое сквозное шиповое соединение. До изготовления такого соединения на одном конце доски шилом размечают по чертежу шипы. По разметке боковых частей шипа пилкой с мелкими зубьями делают пропил. Каждый второй пропил шипа выдалбливают стамеской. Для точности соединения сначала пропиливают и выдалбливают гнезда для шипов в одной детали. Ее накладывают на конец другой детали и размельчают. Затем пропиливают, выдалбливают и соединяют детали, зачищая соединение рубанком, как показано на рис. 11.

При соединении деталей на «ус» (под углом 45°) угловую вязку закрепляют стальными вставками, как показано на рис. 12. При этом следят, чтобы одна половина вставки или скрепа входила в одну деталь, а другая половина - в другую. Клиновидную стальную пластинку или кольцо помещают в выфрезерованные пазы соединяемых деталей.

Углы рам и ящиков соединяют прямым открытым сквозным шиповым соединением (рис. 3.13, а, б, в). При повышенных требованиях к качеству (с наружной стороны шипы не видны) угловую вязку выполняют косым соединением впотёмок, паз и гребень или косым соединением на рейку, как показано на рис. 13, г, д, е, ж и на рис. 14.

Коробчатую конструкцию с горизонтальными или вертикальными поперечными элементами (полки, перегородки) соединяют с помощью угловых Т-образных соединений, показанных на рис. 15.

В соединении элементов верхнего пояса деревянных ферм с нижним используют угловые врубки. При сопряжении элементов фермы под углом 45° или менее в нижнем элементе (затяжке) делают одну врубку (рис. 16,а), при угле более 45° - две врубки (рис. 16,6). В обоих случаях торцевой пропил (врубка) перпендикулярен направлению действующих сил.

Дополнительно узлы закрепляют болтом с шайбой и гайкой, реже скобами. Бревенчатые стены дома (сруба) из горизонтально уложенных бревен в углах соединяют врубкой «в лапу». Она может быть простой или с дополнительным шипом (лапа с приямком). Разметку врубки выполняют так: конец бревна обтесывают в квадрат, на длину стороны квадрата (вдоль бревна), чтобы после обработки получился куб. Стороны куба делят на 8 равных частей. Затем с одной стороны снизу и сверху удаляют 4/8 часть, а остальные стороны выполняют, как показано на рис. 17. Для ускорения разметки и точности изготовления врубок используют шаблоны.

Рис. 10. Угловые концевые соединения заготовок под прямым углом: а - с одинарным открытия сквозным шипом; б - с одинарным сквозным потайным шипом (впотемок); в-с одинарным глухим (несквозным) шипом впотемок; г - с одинарным сквозным полупотайным шипом (вполупотемок); д - с одинарным глухим шипом вполупотемок; е - с тройным открытым сквозным шипом; ж - в прямую накладку вполдерева; з - в сквозной ласточкин хвост; и - в проушины с подрезкой.

Рис. 11. Ящичные угловые соединения с прямыми сквозными шипами: а - выпиливание шиповых пазов; б - разметка шипов шилом; в - соединение шипа с пазом; г - обработка рубанком углового соединения.

Рис. 12. Угловые концевые соединения под прямым углом, укрепленные металлическими вставками - кнопками: а - 8-образной вставкой; б- клиновидной пластинкой; в- кольцами.

Рис. 13. Ящичные угловые соединения под прямым углом: а - прямыми открытыми сквозными шипами; б - косыми открытыми сквозными шипами; в - открытыми сквозными шипами в ласточкин хвост; г - паз на вставную рейку впритык; д - в паз и гребень; е - на вставных шипах; ж - на шипах в ласточкин хвост вполупотёмок.

Рис. 14. Косые (на «ус») ящичные соединения под прямым углом: а - косыми шипами впотемок; б - косым соединением на вставную рейку; в - косым соединением на шипы впотемок; г - косым соединением, укрепленным трехгранной рейкой на клею.

Рис. 15. Прямые и косые соединения заготовок: а - на двойное соединение в косые паз и гребень; б - на прямой паз и гребень; в - на трехгранный паз и гребень; г - на прямой паз и гребень впотемок; д - на прямые сквозные шипы; е - на круглые вставные шипы впотемок; ж - на шип в ласточкин хвост; з - на паз и гребень, укрепленные гвоздями.

Рис. 16. Узлы в элементах фермы.

Рис. 17. Сопряжение бревен стен сруба: а - простая лапа; б - лапа с ветровым шипом; в - разметка лапы; 1 - ветровой шип (приямок)