Соединение по дереву между собой разборное. Виды и способы соединений деталей в изделиях из древесины

Про самых крутых столяров и плотников говорят, что они способны построить дом без единого гвоздя. Японские ремесленники, даже любители, как раз из таких.

Несколько лет назад молодому работнику автомобильной индустрии, увлечённому , попалась в руки книга с описанием традиционных японских техник работы с деревом. Его очень увлекли описания соединений деталей без использования гвоздей, саморезов и клея. Он захотел научиться делать также. Вот только схем для изготовления крепежей в книге не было. Тогда парень решил нарисовать их сам.

Для моделирования и анимации деталей он использовал бесплатный сервис Fusion-360. Получившийся результат японец перевёл в гифки и выложил в твиттер-аккаунт под названием The Joinery . Почти за год молодой столяр визуализировал 85 различных способов разъёмных соединений.

Разнообразие креплений действительно поражает. С их помощью можно смастерить в принципе что угодно - табуретку, диван, стол и так далее. Главное - иметь прямые руки и хороший, желательно электрический инструмент.

Но даже если ручной труд вас совсем не вдохновляет, вы, вероятно, получите удовольствие от просмотра гифок. То, с каким изяществом детали сцепляются друг с другом, гипнотизирует.

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».

1 — прямая накладка вполдерева; 2 — косая накладка; 3 — прямая накладка со ступенчатым стыком; 4 — накладка вполдерева с косым стыком; 5 — косой накладной замок; 6 — соединение вполдерева с косым шипом

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.

Угловые соединения: 1 — с открытым сквозным шипом; 2 — с глухим закрытым шипом; 3 — со сквозным косым шипом

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.

1 — крестовое соединение накладкой вполдерева; 2 — крестовое соединение с посадкой в одно гнездо; 3 — Т-образное соединение с потайным косым шипом; 4 — Т-образное соединение с прямой ступенчатой накладкой

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.

Ящичные угловые соединения: 1 — с прямыми сквозными шипами; 2 — с косыми сквозными шипами

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.

В основе всех соединений лежит узел – место крепления. В зависимости от того, какую фигуру напоминают соединившиеся детали и как расположен узел, существует несколько видов соединений. Среди них выделяют торцевые, боковые, угловые, Т‑образные и крестовидные.

Основные виды соединений и предъявляемые к ним требования

Появление новых видов и методов изготовления соединений деревянных элементов обусловило значительный прогресс в развитии деревянных конструкций в последние десятилетия. В современных деревянных конструкциях наряду с традиционными, вручную изготовляемыми соединениями, применяют новые соединения усовершенствованного типа.
Применяемый для нужд строительства лесоматериал в виде бревен и пиломатериала имеет максимальные размеры поперечного сечения 25-28 см и предельную длину 6,5 м. Вследствие ограниченности размеров дерева создание из него строительных конструкций больших пролетов или высоты невозможно без соединения отдельных элементов.
Соединения деревянных элементов для увеличения поперечного сечения конструкции называют сплачиванием, а для увеличения их продольной длины - сращиванием. Наряду со сплачиванием и сращиванием деревянные элементы могут соединяться в узлах конструкций под различными углами.
Необходимость правильного решения соединений отдельных деревянных элементов для работы конструкции в целом объясняется еще и тем, что анизотропное строение проявляет свои отрицательные качества в большей степени в местах соединений.
Развитие соединений деревянных конструкций ведет свою историю еще от древних деревянных сооружений. Одними из первых стали применяться соединения, в которых усилия передавались от одного элемента другому непосредственно через контактные поверхности и вызывали в основном напряжения смятия (лобовые врубки, упор и др). Использование таких соединений вело к большому перерасходу древесины. Позже, благодаря применению в соединениях рабочих связей, удалось передавать большие растягивающие усилия. Наконец важной ступенью развития отдельных элементов и деревянных конструкций в целом стало возникновение клеевых соединений. Этому способствовало создание новых отраслей химической промышленности по производству синтетических полимерных материалов и строительных клеев на их основе.

Применение того или другого вида соединений определяется видом всей конструкции, в некоторых случаях можно использовать различные виды соединений в одной конструкции.
Преимущество цельной древесины по стоимости по сравнению с клееной делает целесообразным ее применение практически во всех случаях, где позволяют запасы природной древесины или возможно ее использование на обычных (неклееных) соединениях. Применение дощато-клееных конструкций рационально в тех случаях, когда требуется большое поперечное сечение элементов, когда необходимо свести к минимуму количество металлических вкладышей, для увеличения огнестойкости, уменьшения воздействия химически агрессивных сред или в случае, когда предъявляются особые требования к архитектурной выразительности сооружения. Фанера, древесно-стружечные и древесно-волокнистые плиты и другие листовые материалы применяют в качестве обшивок и присоединяют к деревянному каркасу клеем или различными рабочими связями.

Способы крепления древесины

Крепление древесины гвоздями, шурупами и нагелями.

Чтобы древесина хорошо удерживала гвозди, шурупы и нагели, нужно усвоить основные правила их крепления.

Гвоздь, забитый вдоль волокон, удерживается хуже, чем забитый поперек волокон. Гвозди следует забивать с некоторым наклоном, но не параллельно друг другу.

На гвоздях можно сколотить ящик для посылки, подрамник, но никогда не следует крепить гвоздями полочки, стулья, столы и т. д. В дополнение к склейке здесь нужно применять шурупы или нагели.

Шурупы значительно прочнее скрепляют древесину, чем гвозди. Головки у шурупов бывают потайные, полупотайные и полукруглые. Перед завинчиванием шурупа в древесине сверлят отверстие, равное примерно трети, половине его длины и меньше диаметра ненарезаннон части шурупа. Под потайную головку отверстие необходимо раззенковать, после чего шуруп ввинчивается в древесину.

Нагелями называются деревянные гвозди - строганые, прямоугольного сечения и круглые, выточенные на токарном станке. Круглые нагели обычно вытачиваются из прочной породы дерева, а прямоугольные - из той же породы, что и изделие. Примеры применения нагелей для закрепления вязки на шипах и без шипов показаны на рисунке 33.

Рис. 1. Крепление древесины гвоздями: А - правильное; Б - неправильное

Рис. 2. Вязка древесины круглыми нагелями: А и Б - при вязке на шипах; В и Г - при угловой вязке без шипов

Соединения древесины. Для получения больших поверхностей древесину составляют из отдельных частей. От пра- * вильности и тщательности соединения древесины зависит зачастую прочность изделия. Соединения древесины принято разделять на три вида. Чтобы удлинить отрезки древесины, применяется сращивание. Примерами сращивания могут быть общеизвестные в стык и внахлестку, а также сращивание древесины на шипах Увеличение ширины древесины (по слоям) называется сплачиванием. Соединение досок под углом называется вязкой.

Примеры сплачивания, сращивания и вязки древесины показаны на рисунках.

Существуют и другие способы соединения древесины. Мы рассказали о наиболее доступных, которые юные мастера легко усвоят.

Склейка древесины. При склейке досок или брусков необходимо учитывать расположение годичных слоев. Годичные слои у соседних досок должны быть обращены в разные стороны. Это значительно сокращает коробление древесины.

Расположение годичных слоев не должно быть взаимно перпендикулярным, ибо это тоже способствует повреждению склейки, так как степень усыхания и увлажнения вдоль и поперек волокон настолько различна, что может привести к разрушению склейки.

Для склеивания изделий из дерева пользуются столярным или казеиновым клеем.

Столярный к л е й приготовляется из отбросов кожевенных заводов и боен, которые в результате промышленной переработки дают клей с сильно склеивающей способностью. Чем прозрачнее и светлее клей, тем он лучше по качеству.

Столярным клеем работают, когда он находится в горячем, жидком состоянии. Для этого, размельчив плитки клея на кусочки, их кладут в посуду и заливают водой в пропорции по весу примерно: на одну часть клея берется три-четыре части воды. Через 10-12 часов, когда клей разбухнет, его нагревают, помешивая, но не доводя до кипения.

Соединение

Различают следующие основные виды сопряжений деталей из древесины: сплачивание, сращивание и наращивание элементов: длине, примыкание элементов под углом, пересечение элементов. На рисунках 16, 17, 18 и 19 показаны основные, наиболее часто встречающиеся в конструкциях юных техников виды столярных соединений.

Соединение деталей производится обычно на клею, гвоздях и шурупах, реже на болтах.

Склеивание деталей. Для склеивания древесины применяется столярный или казеиновый клей. При правильной склейке прочность по шву не уступает прочности самой древесины.

Склеивать можно только те детали, которые изготовлены из сухой древесины, так как повышенная влажность ее значительно снижает прочность соединения. Склеиваемые поверхности необходимо тщательно подогнать друг к другу, чтобы шов был тонкий и повсюду одинаковый по толщине. Прочность соединения увеличивается, если склеиваемые поверхности сделать шероховатыми (например, при помощи рашпиля) .

Для прочности склейки большое значение имеет чистота склеиваемых поверхностей," отсутствие на них пыли, грязи, жира, остатков старого клея. Из тех же соображений не следует трогать подготовленные к склеиванию поверхности руками.

Столярный клей на склеиваемые поверхности нужно наносить обязательно в подогретом состоянии (при температуре 40-70°), быстро и тонким слоем. Прочность соединения увеличивается, если склеиваемые поверхности перед нанесением на них клея немного подогревают. Такой подогрев особенно рекомендуется при склеивании больших поверхностей.

После нанесения клеевого раствора склеиваемые детали немедленно соединяют и плотно прижимают друг к другу в зажимах верстака или при помощи специальных приспособлений (рис. 20) - струбцинок, вайм, сулаг, винтовых прессов, клиновых зажимов. Мелкие детали можно связывать прочными нитками или сжимать пружинными зажимами для белья (защепками). Во многих случаях для сжимания склеенных деталей применяют какой-нибудь груз. Под прессом склеенные детали должны оставаться в сухом и теплом помещении от 12 до 24 часов, но не менее 6-8 часов. Обрабатывать склеенные детали можно только после того, как они полностью просохнут.
Густота клея зависит от , из которой изготовлены склеиваемые детали, и от"взаимного расположения волокон древесины. Так, при склеивании плотных - дуба, бука, клена, - клей нужно разводить жиже, чем при склеивании менее плотных пород - липы, сосны, ели, . Для повышения прочности склейки деталей, в которых плоскости швов расположены поперек волокон древесины, следует сухие и подогретые торцы проклеить жидким раствором клея (так называемой проклейкой). Только после того как этот слой клея высохнет, детали склеивают обычным способом.

При изготовлении различных моделей и приборов юные техники применяют для склеивания древесины и казеиновый клей. В отличие от столярного клея казеиновый клей не подогревается. В остальном все основные правила - подготовка поверхностей, порядок склеивания - при использовании казеинового клея те же, что и для столярного.

При сборке на клею своих моделей юные авиамоделисты и судомоделисты применяют специальный клей АК-20 и нитроцеллюлозный клей - эмалит. Последний представляет собою светлый (то-есть неокрашенный) нитролак, используемый в производстве для нанесения на изделие первого лакового покрытия. Порядок склеивания остается тот же.

Соединение на гвоздях и шурупах наиболее простой и доступный способ соединения отдельных деталей из древесины (рис.21). Гвозди и шурупы широко применяют также для крепления на деревянных основаниях различных металлических деталей.

Чтобы соединения на гвоздях были прочными, нужно правильно подобрать размеры гвоздей, их количество и направление забивки. Гвозди, забитые в торец детали, то-есть вдоль волокон древесины, держатся слабее, чем те, которые забиты перпендикулярно древесным волокнам.

Руководитель кружка должен предостеречь юных техников от забивки нескольких гвоздей вдоль одного слоя древесины, так как это может вызвать раскалывание древесины. Расколоть древесину может и слишком толстый гвоздь или гвоздь, забитый слишком близко к торцовому краю доски, бруска или рейки.

Прибивают гвоздями всегда более тонкую деталь к более толстой: доску или тесину к бруску, фанеру к доске или бруску и т. д. Гвозди подбираются так, чтобы их длина была в 2,5-4 раза больше толщины прибиваемой детали (чем толще прибиваемая деталь, тем меньше относительная длина гвоздей, . используемых для ее прибивания) .

Прочность соединения деталей возрастает, если гвозди забиваются «ласточкиным хвостом», то-есть в разных плоскостях.

Для увеличения прочности соединения прибивание деталей гвоздями часто комбинируют со склейкой.

Если длина гвоздей превышает общую длину соединяемых деталей и гвозди проходят насквозь, конец каждого гвоздя загибают крючком и забивают в поверхность детали (рис. 21,в).

Шляпки головок гвоздей. обычно портят внешний вид изделия. Поэтому.их стараются «утопить» на несколько миллиметров под поверхность детали, а получившиеся углубления зашпаклевать. Для этого каждый гвоздь перед его забивкой «укладывают плашмя на какой-нибудь массивный металлический предмет - наковальню, плиту или обух топора - и расплющивают его головку молотком. Затем гвоздь забивают так, чтобы плоскость его расплющенной головки совпала с направлением волокон древесины. Забитый гвоздь загоняют еще на несколько миллиметров. Для этого на его шляпку укладывают боком головку другого гвоздя и ударом молотка по последней углубляют забитый гвоздь.

Когда необходимо прибить тонкие реечки, штапики и другие детали или когда эти детали предварительно склеивают, головки гвоздей откусывают кусачками.

Для извлечения забитых гвоздей пользуются клещами или специальным молотком, имеющим для этой цели захват - гвоздодер. Для предохранения поверхности изделия от повреждений под клещи и молоток подкладывают при извлечении гвоздей обрезки фанеры или деревянные бруски

Сборку деревянных конструкций различных моделей и приборов, особенно когда отдельные детали конструкций должны быть съемными, часто производят при помощи шурупов.

При сборке конструкций на шурупах (рис. 22) сначала производят разметку, то-есть устанавливают места расположения шурупов. Затем в верхней детали под каждый шуруп просверливают шилом, буравчиком или сверлом отверстие, диаметр которого должен быть равен или чуть-чуть меньше диаметра верхней цилиндрической части шурупа. В нижней детали под шурупы просверливают отверстия вдвое меньшего диаметра. При завинчивании в древесину шурупы нарезают в ней резьбу, благодаря которой они плотно стягивают соединяемые детали и хорошо в них держатся.

Иногда для достижения особой прочности конструкции сборку деталей проводят на клею и шурупах одновременно.

Клеевые соединения дерева

Из досок ограниченных размеров можно склеивать конструкции любых размеров и форм. Для склеивания используется маломерная древесина и древесина пониженного качества с удалением сучков и пороков. Клеевые конструкции могут быть прямыми, изогнутыми, постоянного, переменного, профильного сечений, длиной до десятков метров и высотой поперечного сечения, измеряемой метрами. Клеевые соединения прочны и монолитны, их податливость так мала, что ее не учитывают, поэтому клееные элементы рассчитывают как элементы цельного сечения (рис. 18). Эти соединения водостойки, стойки против загнивания и в химически агрессивных средах, что обеспечивает их надежность и долговечность.Для склеивания используются доски толщиной не более 50 мм и шириной по пласти не более 180 мм. Доски с большими размерами при усушке и разбухании коробятся. При этом возникают растягивающие поперек волокон напряжения, которые разрушают клеевые швы. Доски должны иметь влажность не более 10±2%. Перед склеиванием доски острагивают. Причем глубина острожки должна быть не менее 3 мм так, чтобы клеевой шов получился максимально тонким (не более 0,1 мм).

При склеивании соединений во избежание коробления конструкции, учитывают направление волокон и годичных слоев древесины склеиваемых деталей. Склеивая заготовки, кромка к кромке, годичные слои соседних брусков и дощечек располагают так, чтобы сердцевина и заболонь одной дощечки примыкали к сердцевине и заболони другой. При склеивании пластями направление годичных слоев в кромках соседних дощечек должно быть противоположным. Чтобы склеенный шов был менее заметен, в клей добавляют минеральные пигменты соответствующего - от 8 до 10% (по объему).

Для склеивания досок применяются клеи на основе термореактивных смол. Для склеивания древесины с металлом применяется эпоксидный клей ЭПЦ-1.

Технология склеивания состоит из нескольких процессов. Сначала доски из массива древесины распиливается на бруски, эти бруски фугуются так, чтобы боковые кромки примыкали друг к другу без зазора. Затем поперечными распилами из брусков выпиливают . Далее бруски собирают в пакет с ориентированием годовых слоев. Пакет разбирается, на торцах брусков делают зубчатый стык (гребенку), склеиваемые поверхности промазываются клеем, пакет вновь собирается и запрессовывается струбцинами.

Клей наносят равномерно на обе склеиваемые поверхности. Нанесение клея только на одну сторону клеевого шва не обеспечивает равномерного смачивания другой стороны, что приводит к непроклеенным пятнам и снижению прочности всего изделия. Так же не рекомендуется и через чур, обильное нанесение клея. Это приводит к его выдавливанию при запрессовке и затрате времени на его удаление. После нанесения клея, склеиваемые изделия выдерживают некоторое время, определенное изготовителем клея. За это время из клея испаряется излишняя влага, а концентрация клеящего вещества нарастает. Особенно выдержка необходима для жидких клеев или при высокой температуре клея и воздуха помещения. Поспешная склейка приведет к чрезмерному выдавливанию клея и образованию «голодной» склейки. И наоборот, в холодном помещении или густом клее время выдержки должно быть уменьшено, вплоть до немедленной склейки. В холодном помещении рекомендуется прогреть склеиваемые детали, но не более чем до 45°С, т.к на перегретой древесине клей может быстро высохнуть, образуя сухие пятна. По той же причине в помещении не допускаются сквозняки и запыленность.

После нанесения клея детали соединяют, плотно прижимают друг к другу и стягивают струбцинами, тисками или кладут под пресс. Самая примитивная струбцина получается из двух досок с просверленными отверстиями и вставленными в них болтами. Для костных клеев рекомендуется поддерживать давление от 0,1 до 0,4 МПа, при склеивании мездровым клеем давление может быть от 0,1 до 1,2 МПа. Величина давления во многом зависит от густоты клея. Давление более 1,2 МПа не рекомендуется, так как ведет к усадке древесины и требует сложного оборудования.

После склеивания досок на боковых поверхностях элементов образуются провесы, которые удаляют фрезерованием. Предел прочности клеевых швов на растяжение невелик, он примерно соответствует прочности древесины растяжению поперек волокон. Необходимо тщательно соблюдать технологию склеивания. В этом случае адгезия (сцепление клея с древесиной) будет достаточна и возможные разрушения будут проходить не по клею, а по древесине.

Виды клеевых соединений древесины

Среди соединений древесины наибольшее распространение получило клеевое. Это связано с тем, что с помощью клея можно из маломерной и низкокачественной древесины получить изделия практически любой формы, крупных размеров, высокого качества, экономичного профиля.

Клееные деревянные конструкции менее подвержены короблению, чем изготовленные из целого куска древесины, а прочность их, как правило, выше за счет перераспределения пороков и наличия клеевых прослоек. Соединение деталей производится по длине, ширине, толщине и в угол.

Соединение по длине

Склеивание древесины в торец очень непрочно, поэтому при соединении отрезков по длине приходится заменять его склеиванием другого типа. С этой целью применяется соединение деталей на ус и на зубчатый шип.

Соединение на ус.

Прочность соединения зависит от длины уса: чем ус длиннее, тем больше соединение приближается к пластовому типу склеивания и тем выше его прочность. Однако при этом увеличивается . Для изделий повышенной прочности длина уса принимается равной 10...12 толщинам деталей, в остальных случаях восьми толщинам. При растяжении или сжатии усового соединения в нем возникают нормальные и сдвигающие напряжения.

Нормальные напряжения, МПа: а = P sin α 102/F. Сдвигающие напряжения, МПа: τ = Р sin 2 α 102/2F, где Р - растягивающее или сжимающее усилие, Н; α - угол скоса уса, град; F - площадь поперечного сечения склеенных элементов, см2. Эти уравнения можно использовать для расчета при условии, что толщина клеевой прослойки не более 0,01 толщины склеиваемых элементов. Если толщина клеевой прослойки составляет 0,1 толщины элемента, концентрация напряжения в клеевой прослойке достигает 1,5.

Соединение на зубчатый шип.

Расход материала в соединении на зубчатый шип меньше, чем в соединении на ус, при той же прочности. Сдвигающие напряжения в клеевых швах зубчатых шипов при растяжении определяются так же, как для усового соединения. Благодаря симметричности скосов концентрация напряжений и неравномерность толщины клеевой прослойки мало влияют на прочность зубчатого соединения.

Все соединения, будь то плотничные или столярные, называются посадками, потому что в их основе лежит принцип насаживания детали с шипом на деталь с пазом. В зависимости от того, как плотно соприкасаются детали в креплении(виды соединения ), все посадки разделяются на напряженные, плотные, скользящие, свободные и очень свободные.

В основе всех соединений лежит узел – место крепления. В зависимости от того, какую фигуру и как расположен узел, существует несколько видов соединений. Среди них выделяют торцевые, боковые, угловые, Т‑образные и крестовидные.
Торцевые соединения

Есть еще одно определение такого соединения – наращивание. Оно характеризуется тем, что все детали скрепляют между собой в торцевой части, при этом увеличивается длина целой детали. В зависимости от типа крепления такие торцевые соединения выдерживают большие нагрузки при сжатии, растяжении и изгибе. Обычная целая доска во многом уступает , полученной при наращивании.

Торцевое соединение деталей, сопротивляющееся сжатию, может иметь различную конструкцию. Основная особенность этого соединения состоит в том, что каждый обладает и накладкой, и пазом, которые чаще всего делают равными и по толщине, и по длине. Если нет уверенности в прочности будущего соединения, можно дополнительно усложнить его шипами или различными стыками, например стыком в тупой угол. Но это соединение потребует дополнительного клеевого крепления или крепления с помощью гвоздей и шурупов.

Торцевое соединение деталей, сопротивляющееся растяжению, в основе своей конструкции содержит накладку в замок. Сначала чертят накладку, затем на одной детали делают паз, а на другой – выступ. Именно этот замок и позволяет обеим половинам не разъединяться. Так же как и соединение, сопротивляющееся сжатию, этот тип соединения может иметь прямую накладку Боковые соединения

Боковые соединения называют еще сплачиванием. Чаще всего такое соединение используют при устройстве полов, дверей или ворот. Это достаточно прочное соединение. Большие массивы, которые получают в результате такого соединения, дополнительно крепят поперечными досками или щитамиУгловые соединения

Такой тип креплений чаще всего используют в креплении оконных, дверных блоков, парниковых рам, элементов скамеек и качелей. Угловое соединение отличается от других тем, что сплачиваемые детали располагают по отношению друг к другу под углом в 90°. В зависимости от использованных креплений все угловые соединения разделяют на соединения на шип и на ус.

Угловые соединения могут быть Т‑образные и L‑образные.

L‑образные угловые соединения (они также носят название концевых) имеют множество вариантов: от простого – вполдерева, до наиболее прочного – на тройной шипТ‑образное соединение названо так из‑за своего внешнего вида. После закрепления деталей вставная деталь как бы вырастает из массива другой. Чаще всего такой тип соединения используют при сопряжении лаг перекрытий и перегородок с обвязкой дома.
Угол, при котором соединяют детали, обязательно должен быть 90°. При других углах соединение получается непрочным и очень быстро приходит в негодность.

Среди множества разновидностей Т‑образного соединения два типа встречаются чаще других

Такие лесоматериалы, как брусья, доски или же бруски, в основном выпускают конкретного размера, но нередко при строительстве может потребоваться материал, который имеет большую длину, ширину или толщину. По этой причине для достижения требуемого размера используются несколько типов соединений с применением врубок, сделанных специализированным оборудованием либо ручным методом по разметке.

Соединения по ширине

После скрепления досок с небольшой шириной обретают щит с требуемыми для производства размерами. Для стыковки существует несколько методов:

1) Стыковка на гладкую фугу;

в таком методе стыковки всякая доска либо же рейка именуется как делянка, а сформировавшийся шов именуется как фуга. Прифуговку можно считать качественной лишь тогда, когда между стыками краёв соседних досок отсутствуют зазоры.

2) Скрепление на рейку;
по краям делянки выбираются пазы и в них вставляются рейки, скрепляющие доски друг между другом. Показатель толщины рейки и показатель ширины самого паза не могут превосходить 1/3 от показателя толщины используемого лесоматериала

3) Скрепление в четверть;

в стыкуемых делянках, полностью по всей длине, выбираются четверти. При таком способе четверти не могут превышать 50% от показателя толщины самой делянки.

4) Стыковка типа в паз и гребень (прямоугольный и треугольный);
данный тип стыковки предусматривает наличие на одном краю делянки паза, а на противоположном гребня, форма которого может быть и как прямоугольной, так и треугольной. При этом последняя применяется нечасто, ввиду меньшего уровня крепости. Такого рода стыковка достаточно востребована и нередко применяется при изготовлении паркета. Недостаток скрепления – меньший показатель экономности, вследствие использования большего числа досок

5) Скрепление типа «ласточкин хвост»;
данный тип стыковки несколько схож с предыдущим вариантом, но только гребень здесь обладает формой трапеции, схожей с хвостом ласточек. Отсюда и наименование способа крепления.

Соединение досок в щиты: а - на гладкую фугу, б - в четверть, в - на рейку, г - в паз и прямоугольный гребень, д - в паз и треугольный гребень, е - в «ласточкин хвост».

Также при производстве древесных щитов часто применяют шпонки, гребень с вклеенной в торцевой рейкой и наконечники в паз. Рейки для вклейки могут обладать прямоугольной формой или же треугольной. При применении шпонок лучше предпочесть паз типа «ласточкин хвост». Всё это необходимо для изготовления высококачественных древесных щитов.

Щиты: а - со шпонками, 6 - с наконечником в паз и гребень, в - с вклейной рейкой в торец, г - с вклейной треугольной рейкой, д - с наклеенной треугольной рейкой.

Соединение по длине

Наиболее востребованными методами стыковки по длине являются: вплотную, типа паз и гребень, скрепление на «ус», зубчатый тип клеевого скрепления, на четверть, а также скрепление на рейку. Наиболее активно применяется стыковка зубчатого типа, вследствие своего предельно высокого уровня крепости.

Соединение брусков по длине: а - впритык, б - в паз и гребень, в - на ус, г,д - на зубчатое клеевое соединение, е - в четверть, ж - на рейку.

Также доски могут соединяться методом сращивания, когда сегменты лесоматериала состыковываются между собой в длину. Выполняется это несколькими методами. К примеру, в половину дерева или прирубом косого типа, накладным замком косого типа и прямого, вплотную, а также натяжным замком как прямого типа, так и косого. При сращивании методом в половину дерева требуемая длина обязана равняться 2-2,5 от показателя толщины бруска. Для повышения уровня надёжности применяются нагеля. К примеру, подобный вариант можно наблюдать при постройке коттеджей из бруса.

При применении прируба косого типа с подрезанием торцов размер должен быть равным 2,5-3 от показателя толщины бруска. Также закрепляется посредством нагелей.

Скрепление при помощи накладного замка косого или прямого типа применяют в тех конструкциях, где имеется усилие на растяжение. Накладной замок прямого типа размещается непосредственно на самой опоре, а замок косого типа может размещаться у опоры.

Если же Вами было принято решение о применении прируба косого типа с подрезанием торцов, то скрепление обязано составлять 2,5-3 от показателя толщины бруска. В таких ситуациях также можно применять нагеля.

При скреплении посредством натяжного замка косого или прямого типа достигается высокий уровень прочности. Но при этом такая стыковка отличается сложностью изготовления, а клинья при усыхании дерева несколько ослабляются. По этим причинам подобный способ скрепления не сгодится для конструкций, несущих высокие нагрузки.

Сращивание вплотную подразумевает собой перемещение обеих концов бруска на опору и последующее скрепление при помощи скоб.

Сращивание: а - вполдерева, б - косым прирубом, в - прямой накладной замок, г - косой накладной замок, д - прямой натяжной замок, е - косой натяжной замок, ж - впритык.

Скрепление брёвен либо же брусьев можно наблюдать при возведении стен каркасных домов, в верхней либо нижней части обвязки. Ключевыми разновидностями скреплений являются: вполдерева, угловой сковороднем, шиповой тип и вполулапу.

Стыковка вполдерева – непосредственная вырубка либо же срезка 50% толщины на краях брусков, а также последующее их скрепление под прямым углом.

Стыковка вполулапу формируется посредством зарезки на краях брусьев наклонных плоскостей, вследствие чего получается плотное соединение брусьев. Величину наклона необходимо определять по специальной формуле.

Врубка посредством углового сковородня крайне схожа с врубкой методом вполдерева, но отличается от неё тем, что при данном типе скрепления один из брусков утрачивает немного в ширине.

Соединение брусьев под углом: а - вполдерева, б - вполулапу, в - шиповое, г - угловое.

Соединение по высоте

Крестообразное скрепление брусков зачастую наблюдается при возведении мостовых конструкций. При таком варианте можно применять стыковку вполдерева, на треть и на четверть, а ещё и зарубку только лишь одного из брусков.

Крестообразное соединение брусьев: а - вполдерева, б - в треть дерева, в - в четверть дерева, г - с зарубкой одного бруса.

Способ наращивания досок или брусков по высоте именуют скреплением материалов по высоте, что очень активно применяется при возведении столбов либо же мачт.

Наращивание подразделяется на следующие виды:

1. Вплотную с шипом потайного типа.
2. Вплотную с гребнем сквозного типа.
3. Вполдерева с болтовым закреплением.
4. Вполдерева с закреплением на хомутах.
5. Вполдерева с закреплением стальной полосой.
6. Прирубом косого типа с закреплением на хомутах.
7. Вплотную с накладками.
8. Закрепление посредством болтов.

Длина самих стыков, как правило, равняется 2/3 от показателя толщины стыкуемых брусков либо же 2/3 от показателя диаметра брёвен.

Соединение бревен при наращивании: а - впритык с потайным шипом, б - впритык со сквозным гребнем, в - вполдерева с креплениес болтами, г - вполдерева с креплением полосовой сталью, д - вполдерева с креплением хомутами, е - косым прирубом с креплением хомутами, ж - впритык с накладками и креплением болтами.

Шиповое соединение

При скреплении брусьев посредством шипов на одном из них выполняют зарезку непосредственного шипа, а на ином делается проушина либо же гнездо. Вязка брусьев шиповым способом активно применяется при производстве таких столярных изделий, как двери, окна либо же фрамуги. Каждое скрепление осуществляется на основе клея. Разрешено применять не только лишь один шип, но и несколько. Чем большее число шипов планируется сделать, тем соответственно и большей будет площадь склейки.

Данный тип стыковки подразделяется на: угловой концевого типа, угловой срединного типа и угловой ящичного типа.

При угловом скреплении концевого типа применяются незакрытые сквозные шипы (не более трёх), шипы с потёмками сквозного и несквозного типа, а также вставной шкант. Стыковка угловая срединного типа довольно часто встречается на дверях. При угловых скреплениях срединного и концевого типа дополнительно можно использовать шурупы, гвозди либо же болты.

Угловые серединные соединения на шип: а - несквозной типа УС-1, б сквозной УС-2, в - сквозной двойной УС-3, г - несквозной в паз и гребень УС-4, д - несквозной в паз УС-5, е - несквозной на круглых шкантах УС-6.

Вот и вся ключевая информация о существующих типах соединений. Сюда не входят соединения гвоздями, шурупами или болтами. Чисто дерево ну и чуть-чуть клея. 🙂

СОЕДИНЕНИЕ ДЕТАЛЕЙ НА ГВОЗДЯХ Многие изделия из древесины, которые вы будете делать в учебных мастерских, содержат несколько деталей. Их соединяют между собой различными способами. Процесс соединения деталей в целое изделие называется сборкой. Многие изделия из древесины, которые вы будете делать в учебных мастерских, содержат несколько деталей. Их соединяют между собой различными способами. Процесс соединения деталей в целое изделие называется сборкой.

В зависимости от расположения деталей в изделиях различают концевые и серединные соединения. Они могут быть выполнены с помощью гвоздей, шурупов или клея. Концевые соединения Серединные соединения Промышленность выпускает гвозди различной толщины, длины и с разными головками. Основные инструменты, применяемые для соединения деталей на гвоздях, столярный молоток, клещи и шило. Столярные молоткиШило Клещи

При соединении деталей гвоздями тонкую деталь прибивают к толстой. Для того чтобы соединение деталей было надежным, длина гвоздя должна быть в 23 раза больше толщины прибиваемой детали. Диаметр же гвоздя должен быть меньше толщины прибиваемой детали, иначе в детали может появиться трещина. Место забивания гвоздя должно отстоять от кромки или торца детали на расстоянии не меньше половины толщины детали. Целесообразно предварительно накалывать его шилом. Гвоздь начинают забивать несильными ударами молотка, а когда он войдет наполовину стержня ударять надо сильнее. Удары молотком по гвоздю наносят сверху, прямо по шляпке, а не под углом к стержню гвоздя. Наиболее прочное соединение получается в том случае, когда гвоздь вбивают поперек волокон или под некоторым углом к ним. Если гвоздь пошел косо или согнулся, не огорчайтесь! Такой гвоздь надо вынуть молотком со специальной прорезью на носке или клещами. Накалывание отверстий шилом Забивание гвоздей Забивание гвоздей под прямым углом к волокнам древесины Согнутые гвозди можно выпрямить на металлическом бруске или твердой доске и использовать в дальнейшей работе. Чтобы не повредить изделие, под губки клещей или боек молотка подкладывают кусочек древесины или фанеры. Вытаскивание гвоздей клещами Вытаскивание гвоздей молотком

ВНИМАНИЕ! Работать можно только исправным инструментом, использовать его надо строго по назначению. Молоток при работе надо держать на расстоянии 2030 мм (2 3 пальца) от свободного конца ручки. Нельзя оставлять столярный молоток на краю верстака. Нельзя стоять за спиной человека, работающего молотком. Острие шила должно быть направлено в сторону от работающего.

СОЕДИНЕНИЕ ДЕТАЛЕЙ НА ШУРУПАХ Со временем гвоздевое соединение ослабевает: гвоздь может раскачаться и даже совсем выпасть. Гораздо более прочно соединение деталей на шурупах. Со временем гвоздевое соединение ослабевает: гвоздь может раскачаться и даже совсем выпасть. Гораздо более прочно соединение деталей на шурупах.

Шуруп это крепежная деталь, состоящая из головки и стержня с винтовой нарезкой. На головке шурупа сделана канавка шлиц для отвертки. Шлиц может быть прямой и крестообразный. Различаются шурупы по виду головок, которые бывают полукруглыми, потайными и полупотайными, а также по длине стержня. Чаще всего используют шурупы с потайной головкой. Такой шуруп не выступает над поверхностью детали. Шуруп с полукруглой головкой Шуруп с потайной головкой Шуруп с полупотайной головкой Места установки шурупов размечают так же, как и для гвоздей. Завинчивать шуруп в деталь трудно, поэтому в заготовке перед установкой шурупов небольших размеров шилом делают отверстие на глубину, равную примерно 2/3 длины шурупа. Для потайной головки сверлом большого диаметра расширяют входное отверстие. Шуруп вставляют в отверстие и завинчивают отверткой по часовой стрелке. Отвертку подбирают таких размеров, чтобы ширина ее рабочей части равнялась ширине шлица. Форма рабочей части отвертки должна быть такая же, как у шлица. Под толстые и длинные шурупы отверстия высверливают сверлами. Диаметр их 4/5 диаметра стержня шурупа, глубина сверления примерно равна половине его длины.

ВНИМАНИЕ! Пользоваться надо только такой отверткой, которая точно подходит к шлицу головки шурупа. Шуруп надо ввинчивать под прямым углом к деталям. При сборке деталей нельзя пользоваться шурупами со сбитым шлицем. Шурупы, смазанные машинным маслом или мылом, легче завинчиваются в деталь. Заусенец на головке ввернутого шурупа надо обязательно удалить шлифовальной шкуркой.

Чаще всего для получения клеевых соединений используют столярный клей. Он выпускается в виде зерен или темно-коричневых плиток. Готовят клей в специальной посуде клееварке и используют в горячем виде. Клей должен быть не очень густым и без комков. Клей тонким слоем наносят равномерно на поверхность соединяемых деталей при помощи кисти и сжимают приспособлением струбциной. Деревянная струбцина Металлическая струбцина После выдержки (время ее определяется с учетом применяемого клея) склеенные детали освобождают из струбцины, выступившие из швов остатки клея снимают. Иногда для склеивания деревянных деталей используют и синтетические универсальные клеи типа ПВА, «Суперцемент», БФ, которые широко применяются в быту для склеивания изделий из других материалов. Однако синтетические клеи выделяют вредные для здоровья пары. Поэтому их применение требует специальных условий: хорошей вентиляции помещений, наличия теплой воды для мытья рук после работы.

Отделка окончательная обработка собранного изделия с целью улучшения его внешнего вида и защиты от действия влаги, повреждения насекомыми и пр. Отделка изделия включает в себя несколько операций: зачистку поверхностей, покрытие красителями, нанесение рисунков путем выжигания и т. д. Эти операции могут быть выполнены перед сборкой или после сборки деталей. В зависимости от назначения изделия некоторые операции могут не применяться. Зачистку неровностей после пиления, а также скругление острых углов заготовки проводят рашпилем или напильником с крупной насечкой. При опиливании левая рука работающего должна лежать на носке инструмента, не охватывая его. Нажимать на инструмент надо только при его движении вперед. Зачистка деталей напильником Зачистку деталей после изготовления производят шлифовальной шкуркой. Основу ее составляет хлопча­тобумажная материя или плотная бумага, на одну сторону которой приклеены мелкие зерна стекла или твердых минералов.

Для удобства работы кусок шлифовальной шкурки прикрепляют к деревянному бруску. Небольшие детали удобно шлифовать так, как это показано на рисунке. Зачищенные детали или изделия часто окрашивают краской для хлопчатобумажной ткани, акварелью или гуашью. Применяют и специальный краситель морилку. Иногда изделия из древесины покрывают лаком он придает ей красивый внешний вид и защищает поверхность от влаги. Независимо от вида красителя его наносят кистью или тампоном кусочком ваты, завернутым в марлю. Покрывают поверхность сначала вдоль волокон, затем поперек. Нанесение красителей кистью Нанесение красителей тампоном