Виды и способы соединения деталей в изделиях из древесины. Разные способы соединения древесины

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.

«Виды и способы соединений

деталей в изделиях из древесины»

Урок технологии

7 класс

2016 г.

Тема: Виды и способы соединений деталей в изделиях из древесины.

Цели урока: сформировать знания о видах и способах соединений деталей в изделиях из древесины; способствовать развитию у учащихся умения выбирать способы соединения; формировать необходимость в труде.

Задачи урока:

1. Дать понятие учащимся о видах и способах соединения деталей из древесины. Угловые, серединные и ящичные шиповые соединения, их элементы и конструктивные особенности;

2. Продемонстрировать виды и способы соединения;

3. Научить правильно рассчитывать соединение.

Оснащение урока:

1. Материально-техническая база: Образцы соединения деталей из древесины.

2. Дидактическое обеспечение урока:

Технология 7 класс. Под редакцией В. М. Казакевича, Г. А. Молевой;

Презентация.

Методы обучения:

1. словесные методы (объяснение, беседа);

2. наглядные методы (демонстрация наглядных пособий).

Тип урока: урок объяснения нового материала.

Ход урока

Организационный момент

Актуализация опорных знаний

Как только древний человек придумал орудие труда, он почти сразу же приступил к строительству жилища из дерева. Прошло много тысячелетий, но он продолжает улучшать свое жилище. Современные технологии делают этот процесс намного проще, но основы, заложенные нашими предками, передаются из поколения в поколение (Слайд 3)

Кто знает, как построить дом?
Чтоб было нам уютно в нём,
Чтобы он тёплым был и прочным.
Строитель это знает точно.

А знаете ли вы, какие дома можно построить?(Кирпичные, панельные, деревянные и т.д.)

Сообщение темы и цели урока.

Сегодня мы с вами будем говорить о построении деревянного дома.

Из какого материала строится деревянный дом?

Какие есть виды и способы соединения деревянных деталей – мы с вами сегодня и будем изучать.

Давайте вспомним, какими способами можно соединить детали из древесины (шурупами, гвоздями, болтами, склейкой).

Где можно встретить данные виды соединений?

Изучение нового материала

1. Рассказ учителя

Давайте рассмотрим с вами способы соединения деревянных деталей. В основном, это плотничные соединения, которые передавались из поколения в поколение на протяжении множества столетий.

Все изделия из древесины состоят из нескольких деталей, которые можно соединить различными способами. Процесс соединения деталей в целое изделие называется сборкой .

Приступая к соединению древесины, мы должны обработать ее и приготовить к употреблению.

Одно из основных правил, которые следует знать и выполнять – это присоединении тонких деталей к более толстым.

Существует несколько видов соединения древесины:

Соединение в торец

Соединение в наклад

Соединение в полдерева

Соединение в шпунт

Соединение «гнездо - шип»

Сращивание по длине (Слайд 4)

В зависимости от расположения деталей в изделиях различают концевые (рис. а) и серединные (рис.б) соединения.

Они могут быть выполнены с помощью гвоздей, шурупов или клея.

(Слайд 5)

Соединение в торец (сплачивание) считается самым простым способом соединения. При этом способе поверхности двух соединяемых деталей плотно подгоняются друг к другу при помощи гвоздей или шурупов. Длина гвоздя (шурупа) должна пройти через первую деталь и войти во вторую деталь на 1/3 длины гвоздя. Толщина гвоздя должна соответствовать размеру древесины, чтобы при забивании не появилось трещины. Гвоздей должно быть не менее 2 и располагаться они должны не на одной линии. (Слайд 6)

Соединение в наклад - две детали накладываются одна на другую и соединяются при помощи гвоздей, шурупов или болтов. Заготовки могут размещаться на одной линии или под определенным углом.

Сращивание по длине. Сращивание простым является для вертикальных опор.(Слайд 8)

Соединение в шпунт применяют при настилке пола или досок обшивки. При таком соединении исключены щели между досками.(Слайд 9)

Соединение «гнездо – шип» наиболее распространенное среди соединений деревянных деталей. (Слайд 10)

Шиповое соединение состоит из паза, выдолбленного или высверленного в одной из деревянных деталей, а так же шипа, выполненного на конце другого, прикрепляемого элемента. Детали должны иметь одинаковую толщину, но если толщина разная, то гнездо изготавливается в той части, которая более толще, а шип изготавливается во второй, более тонкой части.

Элементами шипового соединения являются шип, соединяемый с гнездом или проушиной . (Слайд 11, 12)

Шиповое соединение деталей: а - одинарным шипом; б - двойным шипом

Шипом называют выступ на торце деревянной детали.

Гнездом называют отверстие в другой детали, которое соединяется с шипом.

Проушиной называют паз на торце детали, соединяемый с шипом.

Профили и размеры шипа и проушины должны совпадать. Длина шипа должна равняться ширине присоединяемого бруска.

В зависимости от толщины деталей применяют шипы: одинарные, двойные, тройные и т. д. При толщине заготовок до 40 мм обычно применяют одинарные шипы, от 40 до 80 мм - двойные, свыше 80 мм - тройные и многократные. «Шип» - от немецкого «середина». Проушина - промежуток между ушками (щечками, шипами).

Соединение выполняют на клею с дополнительным скреплением гвоздями, шурупами.

1. Беседа по изученному материалу.

1. Какие существуют виды соединений?

2. Какие соединения называют шиповыми?

3. Где их применяют?

4. Чем они отличаются?

5. Назовите виды шиповых соединений.

Практическая работа учащихся «Соединение деталей из древесины»

1.ТБ учащихся при работе

2. Изготовление макетов шиповых соединений.

3. Оценивание работ учащихся, анализ ошибок.

Подведение итогов урока

Уборка рабочих мест

Начинающим домашним мастерам будет полезно узнать о методах соединения деревянных деталей. Этой теме мы посвящаем краткий ликбез, в котором будут описаны основные виды столярных соединений и сплачиваний с использованием клея, гвоздей, саморезов или шкантов, либо вовсе без них.

Правила выбора соединения в зависимости от типа нагрузки

Наиболее просты торцевые соединения, их применяют при необходимости нарастить деталь. Лучше всего такие соединения переносят нагрузку сжатия, однако при вырубке замков специальной формы можно достичь хорошего сопротивления скручиванию, растяжению и изгибу. Стандартный вариант торцевого соединения - с подрезкой на половину толщины обеих деталей. Срез может быть прямым или косым, при необходимости препятствовать изгибу, растяжению или скручиванию на конце каждого среза нарезают шип или тупой угол, либо делают срез ступенчатым, образуя своего рода «замок».

Угловые и боковые соединения применяются для соединения прямых деталей в ферму или каркас. Обычно эта часть конструкции опорная, поэтому основные нагрузки приходятся на смещение и сжатие. Если конструкция испытывает статичную предусмотренную нагрузку, на одной из деталей нарезают прямоугольный шип, а на другой - паз или проушину соответствующих размеров. Если возможно действие на разрыв конструкции, шип и паз нарезают в форме трапеции.

Накладные крестовые и Т-образные соединения используют, как правило, для дополнительных связей между ответственными деталями конструкции. Основная нагрузка в них - на сжатие, смещение и разрыв. Первые два типа нагрузки устраняются подрубкой в полдерева или меньше с последующим совмещением деталей. Плечи зарубок принимают основную нагрузку на себя, остается лишь закрепить соединение шурупами или накладными скобами. В ряде случаев для укрепления связи используют шкант или вырубают шип с клином.

Отдельный тип соединений - ящичные. Предназначены они для соединения досок под прямым углом. Обычно для ящичного соединения на каждой доске нарезают зубья, ширина которых равна расстоянию между ними. На разных досках зубья нарезаны со смещением, поэтому при соединении угол из досок выглядит как одно целое. Зубья также могут иметь клиновидную форму, препятствующую разрыву угла в одном направлении, либо скрепляются дополнительно клеем или гвоздями.

Как сделать шиповое соединение

Для изготовления шипового соединения нужно обвести обе детали линией разметки по всем граням на расстоянии от торца, равном ширине соединения. На двух противоположных сторонах и торце линиями отмечается тело шипа, разметка на обеих деталях полностью идентична.
Шип подрезают с боков ножовкой для поперечного реза и скалывают древесину с помощью стамески. Ширину шипа делают на 2–3 мм больше для последующей точной обработки ножом или долотом. Паз вырезают ножовкой для продольного реза и скалывают стамеской, также оставляя небольшой припуск на обработку. Далее следует подгонка, в процессе которой детали совмещают и добиваются максимально плотного прилегания.

При Т-образном шиповом соединении на одной из деталей нарезают центральный шип или паз, а на другой выдалбливают проушину или делают две боковые подрезки в зависимости от типа первой детали. Для изготовления проушины используют стамеску, обращая наклонную часть лезвия внутрь отверстия. Если проушина не сплошная, шип делаю на 8–10 мм больше глубины и обрезают его конец в форме развернутого клина. Так при забивании шип сам себя разопрет, и деталь будет прочно посажена.
Для соединения широких деталей можно использовать ящичное соединение, нарезая несколько шипов и пазов. Самый простой способ скрепить шиповое соединение - просверлить его насквозь поперек шипов и забить в отверстие деревянный шкант (оконное угловое соединение).
Как срастить доски на клею

Очень популярный метод соединения досок и брусков - продольное и поперечное склеивание. При соединении досок широкой стороной торец может быть ровным, хотя в большинстве случаев используют пазогребневый профиль. Очень важна плотная подгонка деталей, чтобы слой клея был как можно более тонким, только так можно достичь максимальной прочности. Иногда на торец, смазанный клеем, наносят небольшое количество хлопкового волокна, это повышает качество сцепки.
Доски можно соединять и в профиль, но для этого потребуется выполнить клиновидную зубчатую нарезку обоих торцов со смещением в пол зуба для разных деталей. В домашних условиях такую операцию можно выполнить с применением ручного фрезера.
Для склеивания деталей используют казеиновый клей или ПВА высокой концентрации, для придания прочности в клеящее вещество добавляют просеянную древесную муку. Поверхности покрывают клеем и выдерживают на воздухе 3–5 минут, после чего помещают под гнет или сдавливают струбцинами. Такое соединение получается прочнее самого дерева и никогда не ломается по стыку.
Как сплачивать элементы несущих конструкций

Для несущих конструкций используют два вида соединений - наращивание и сочленение. Самый простой способ срастить две детали - выполнить надрез ножовкой на половину толщины на одинаковом расстоянии от торцов, а затем сколоть топором лишнюю древесину. После сопоставления двух деталей соединение обычно скрепляют двумя накладными планками, прибитыми сбоку от разреза. Склеивание тоже возможно, но только при плотной подгонке деталей.
Надрезанные в полдерева торцы можно свести практически под любым углом, это основной метод соединения кровельных ферм. Для скрепления деталей необходима дополнительная стягивающая связь: брус прикладывают к соединенным деталям сбоку на расстоянии в 30–50 см от угла и подрубают в половину толщины по местам соприкасания, а затем скрепляют конструкцию гвоздями.
Часто вертикальные и наклонные конструкции нуждаются в опоре, например при соединении стропильной системы с балками перекрытия. В этом случае выполняется зарубка посадочных гнезд на горизонтальной балке, в которые будут вставлены стойки. Очень важно соблюдать угол наклона и делать подрубку не более чем на треть толщины бруса.
Соединения со специальными связями

Практически все столярные соединения выполняются с дополнительными укрепляющими связями. В самом простом примере роль таких выполняют гвозди или саморезы.
При наращивании деталей узел может укрепляться сквозным болтовым соединением, хомутами, скобами и глухарями, либо его просто обматывают холоднокатаной проволокой. Сращенные вертикальные опоры достаточно скрепить двумя накладными планками - деревянными или металлическими.
Угловые соединения чаще всего скрепляют скобами, накладными пластинами или уголками. В случаях, когда надо сохранить небольшую подвижность соединения, используют один сквозной болт, который либо прошивает поперек место накладки деталей, либо стягивает их в продольном направлении с минимальным отступом от накладки.
Место крепления специальной связи должно быть удалено от края не менее чем на 10 диаметров крепежного элемента и не иметь пороков. Важно помнить, что часто связи не обеспечивают общую прочность соединения, а только компенсируют неучтенную нагрузку.

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)

Детали в изделиях из древесины можно соединить друг с другом гвоздями, шурупами или клеем.

Гвоздь - это крепежная деталь, состоящая из головки, стержня и острия. В зависимости от назначения гвозди различаются по диаметру и длине, а также по форме головки (шляпки).

Прежде чем забивать гвозди, размечают места их будущего расположения. При соединении деталей гвоздями обычно прибивают тонкую деталь к толстой. Молоток держат так, чтобы рука была на расстоянии 20-30 мм от конца рукоятки (рис. 105, а). Сначала гвоздь придерживают большим и указательным пальцами левой руки и наносят несильные удары молотком по шляпке. После того как гвоздь крепко войдет в древесину, левую руку убирают и ударяют молотком сильнее.

Рис. 105. Забивание (а) и выдергивание (5, в) гвоздей

Если гвоздь при забивании согнулся, его необходимо выдернуть клещами (рис. 105, б) или молотком со специальной прорезью на носке (рис. 105, в). Чтобы не повредить поверхность изделия, под клещи или боек молотка подкладывают дощечку.

Если концы забитых гвоздей выступают, их подгибают вокруг металлической оправки и забивают обратно в древесину (рис. 106). Это повышает прочность соединения.

Рис. 106. Сгибание и забивание выступающего конца гвоздя

Забитый гвоздь с загнутым концом выдергивают так: отверткой или стамеской отгибают загнутый конец гвоздя, выравнивают его клещами или плоскогубцами, выбивают ударами в конец гвоздя молотком и выдергивают гвоздь за головку клещами.

Правила безопасной работы

1. Работайте только исправным молотком с хорошо насаженной ручкой.
2. Не стойте за спиной товарища, работающего молотком.
3. Ударяйте по головке гвоздя так, чтобы направление удара совпадало с осью гвоздя.
4. Не оставляйте молоток на краю верстака.

Соединение шурупами

Соединение деталей шурупами более прочное, чем соединение гвоздями. Шуруп - это крепежная деталь, состоящая из головки и стержня с винтовой нарезкой (рис. 107).

Рис. 107. Шурупы с различными головками: а - полукруглой; б - потайной; в - полупотайной

Головки шурупов имеют шлицы - прямые или крестообразные канавки для завинчивания и вывинчивания шурупов отверткой. Места установки для шурупов размечают так же, как и для гвоздей.

В детали, в которую хотят ввинтить шуруп, сверлят глухое отверстие диаметром, чуть меньшим - 0,9 диаметра шурупа, на глубину, равную длине ввинчиваемой части шурупа. Для тонких шурупов отверстия прокалывают шилом.

В присоединяемой детали сверлят сквозное отверстие диаметром, немного большим диаметра шурупа.

Для потайной и полупотайной головок шурупов отверстия обрабатывают (раззенковывают) сверлом большого диаметра или специальным инструментом - зенковкой (рис. 108, а, 6).

Рис. 108. Соединение деталей шурупами. Вырезание гнезда под головку шурупа: а - сверлом; б - зенковкой. Ввинчивание шурупа отверткой: в - с полупотайной головкой; г - с потайной головкой

После сверления деталей их соединяют, шуруп ставят в отверстие и завинчивают отверткой по часовой стрелке (рис. 108, в, г).

Правила безопасной работы

1. Не применяйте шуруп со сбитым шлицем.
2. Пользуйтесь только исправной отверткой, соответствующей прорези шурупа.
3. Шуруп ввинчивайте под прямым углом к детали.
4. При ввинчивании шурупа не поддерживайте его рукой.
5. После ввинчивания шурупа острые заусенцы на головке зачищайте наждачной бумагой или напильником.

Соединение деталей клеем

Многие детали из древесины соединяют с помощью клея.

Клеи бывают природные (естественные) и синтетические (искусственные). Синтетические клеи получили более широкое применение (их выпускают уже готовыми к использованию). Из синтетических клеев в школьных мастерских применяют ПВА.

Клей ПВА - вязкая жидкость белого цвета. Наносится на склеиваемые поверхности кистью или тампоном.

Из природных клеев в школьных мастерских применяют казеиновый и столярный клеи. Казеиновый клей представляет собой порошок желтоватого цвета. Его растворяют в воде и тщательно размешивают. Свежеприготовленный клей годен к применению в течение 3-4 часов, после чего он затвердевает.

Перед склеиванием поверхности деталей очищают от опилок, грязи, краски, затем намазывают клеем, выдерживают 2-3 минуты на воздухе, чтобы клей впитался в древесину и загустел, и соединяют друг с другом. Затем склеиваемые детали прижимают в струбцине (рис. 109) или в зажимах верстака и выдерживают до полного затвердевания (около 24 часов).

Рис. 109. Склеивание в струбцине: 1,2 - склеиваемые детали; 3 - клей; 4 - скоба струбцины; 5 - зажимной винт; 6 - рукоятка зажима

Правила безопасной работы

1. Склеивайте детали только на подкладных досках.
2. При нанесении клея избегайте его попадания на руки, в глаза.
3. После работы тщательно мойте руки с мылом.

Практическая работа № 31
Соединение деталей из древесины гвоздями, шурупами и клеем

Порядок выполнения работы

1. На непригодном пиломатериале потренируйтесь соединять гвоздями деревянные заготовки различной толщины. Попробуйте вытащить забитые гвозди клещами или молотком с прорезью. Соедините детали вашего изделия длинными гвоздями. Выступающие острые концы гвоздей загните и забейте в древесину. Проверьте прочность соединения.
2. На пробных заготовках из древесины просверлите отверстия нужного размера и ввинтите различные шурупы с помощью соответствующих отверток.

   Подберите шурупы необходимых размеров для соединения деталей вашего изделия. Разметьте места расположения шурупов. Соедините детали шурупами.

3. Подготовьте рабочее место для склеивания деталей изделия. Очистите склеиваемые поверхности. Подготовьте клей и кисть. Нанесите кистью равномерный слой клея на склеиваемые поверхности, дайте ему подсохнуть 2-3 минуты. Соедините детали и зажмите их струбциной, тисками или в зажиме верстака. На следующем уроке проверьте качество склеивания.

Новые понятия

Гвозди, молоток, клещи, шуруп, шлицы, зенковка, отвертка, клеи природные (столярный, казеиновый) и синтетические (ПВА).

Контрольные вопросы

1. Где встречаются соединения гвоздями, шурупами и клеем?
2. Чем отличается соединение шурупами от соединения гвоздями?
3. К чему может привести ввинчивание шурупов без предварительного выполнения отверстий в деталях?
4. Какие меры безопасности нужно соблюдать при соединении деталей гвоздями и шурупами?
5. Зачем детали с нанесенным слоем клея выдерживают на воздухе перед склеиванием?