Соединение деталей из древесины. Виды и способы соединений деталей в изделиях из древесины

26.08.2019

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:

Вплотную с шипом потайного типа.
Вплотную с гребнем сквозного типа.
Вполдерева с болтовым закреплением.
Вполдерева с закреплением на хомутах.
Вполдерева с закреплением стальной полосой.
Прирубом косого типа с закреплением на хомутах.
Вплотную с накладками.
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. 🙂

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.

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, под углом и прикрепление к опорам – анкеровкой.

Увеличение заготовок по длине называется сращиванием. Увеличение заготовок по сечению называется сплачиванием. Соединения деревянных конструкций классифицируют по различным признакам. Например, по виду работы элемента и работы самой связи (соединения на растянутых связях, соединения на податливых связях).

По характеру работы все основные соединения делятся на:

без специальных связей (лобовые упоры, врубки);
со связями, работающими на сжатие (шпонки колодки);
со связями, работающими на изгиб (болты, стержни, гвозди, винты, пластинки);
со связями, работающими на растяжение (болты, винты, хомуты);
со связями, работающими на сдвиг-скалывание (клеевые швы).

По характеру работы соединений деревянных конструкций делятся на податливые и жесткие. Податливые изготавливаются без применения клеев. Деформации в них образуются в результате неплотностей.

Принято различать три группы соединений деревянных конструкций:

Контактные соединения (без использования рабочих механических связей: врубки и другие соединения «впритык»)
Соединения с использованием механических связей (нагельные: болтовые, гвоздевые; шпоночные, соединения на шайбах, нагельных пластинках и т.п.)
Клеевые соединения и соединения комбинированного типа

Требования к соединениям

1. Надежность. В частности, рекомендуется сводить к минимуму неблагоприятные (ненадежные) виды работы древесины в соединениях (работа древесины на скалывание, смятие поперек волокон, растяжение поперек волокон). С понятием надежности тесно связан так называемый принцип дробности: «чем мельче связи и чем их больше, тем выше надежность соединения». Другими словами, десять болтов маленького диаметра предпочтительнее одного болта при одинаковых затратах металла, так как в первом случае древесина работает в основном на смятие («надежный» вид работы древесины), а во втором случае — на сдвиг («ненадежный» вид работы древесины)

2. Прочность. В частности, стремление к равнопрочности с основной частью конструкции, к отсутствию ослаблений (отверстия) в сечении.

3. Снижение трудоемкости при изготовлении и монтаже конструкций (технологичность)

4. Деформативность. Например, в контактных соединениях величина предельной деформации смятия ограничена

Работа древесины в соединениях. Виды работы древесины на смятие поперек и под углом к волокнам, а также на скалывание относятся к неблагоприятным. Именно эти виды работы древесины сопровождают работу соединений и именно они чаще всего являются прямой или косвенной причиной отказа конструкции.

Смятие. Работа древесины на смятие поперек и под углом к волокнам характеризуется повышенной деформативностью и низкой прочностью. Диаграмма «сила — деформация» при смятии древесины поперек волкон отражает эффект сплющивания трубчатообразных клеток древесины. Различают три вида смятия:

n смятие по всей поверхности (R см = 1,8 МПа, самый неблагоприятный вид смятия)
n смятие на части длины
n смятие на части поверхности (под шайбами) (R см = 4 МПа)

Увеличение прочности в последнем случае объясняется подкрепляющим влиянием окружающих площадку смятия волокон древесины.

Основные эмпирические зависимости при смятии.

Зависимость сопротивления от угла между направлением силы и направлением волокон древесины

R см,a = R см,0 / (1 + (R см,0 /R см,90 — 1) sin 3 a

Зависимость сопротивления от длины площадки смятия

R см,L = R см (1 + 8 / (L см + 1.2); [см]

Скалывание. Работа древесины на скалывание (сдвиг) характеризуется низкой прочностью и хрупким характером разрушения. В «чистом» виде скалывание практически не встречается. Обычно этот вид напряженного состояния комбинируется с другими (растяжение и сжатие поперек волокон).

Различают два вида скалывания: скалывание одностороннее и скалывание двустороннее. В первом случае прочность меньше, поскольку выше степень неравномерности распределения напряжений. В расчетах условно принимают равномерное распределение напряжений по длине площадки сдвига. Поэтому вводят понятие «среднее значение сопротивления сдвигу»

R ск,ср = R ск,ср / (1+ bL/e)

Формула отражает физическую сущность явления скалывания: коэффициент b учитывет вид скалывания, а отношение L/e учитывает влияние нормальных напряжений, сопутствующих скалыванию. R ск,ср — сопротивление скалыванию при равномерном распределении касательных напряжений.

Зависимость сопротивления скалыванию от угла между направлением силы и направлением волокон древесины имеет вид:

R ск,a = R ск,0 / (1 + (R ск,0 /R ск,90 — 1) sin 3 a

Назначение соединений	В конструкциях, изготовляемых в заводских условиях	В конструкциях, изготовляемых с применением облегченных средств механизации.
Назначение соединений	из высушенных пиломатериалов	из брусьев и досок	из местного круглого леса
*Сплачивание*	На водостойком клее	На дубовых или березовых пластинках Деревягина; на гвоздях и топких нагелях из круглой стали, из пластмасс	На колодках, болтах, скобах
*Наращивание*
В сжатом стыке	Лобовым упором
В растянутом стыке	Зубчатым стыком на водостойком клее	Деревянными накладками и прокладками на нагелях из круглой стали, на болтах, гвоздях	Деревянными накладками на нагелях из круглой стали, на болтах
В растянутом стыке	Накладками с клеестальными шайбами	Накладками с шайбами на глухих нагелях и шурупах	Стальными накладками с шайбами на глухих нагелях и глухарях
*Узловые примыкания*
Сжатых стержней	Лобовым и трехлобовым упором	Лобовой врубкой; лобовым и трехлобовым упором
Растянутых стержней	Стальными тяжами или хомутами через накладки и прокладки на клее или нагелях и болтах	Стальными тяжами или хомутами через накладки и прокладки па гвоздях или нагелях и болтах	Стальными тяжами или хомутами через накладки на нагелях и болтах; скобами крестового профиля
Стержней, воспринимающих знакопеременные силы	Центровым болтом через клеестальные шайбы	Нагелями, штырями крестового профиля, гвоздями	Нагелями, штырями крестового профиля
Стержней, воспринимающих знакопеременные силы	Центровым болтом через клеестальные шайбы	Центровым болтом, через когтевые шайбы, шайбы на глухих нагелях, шурупах, штырях крестового профиля или на гвоздях	Центровым болтом через шайбы на глухих нагелях, глухарях или на штырях крестового профиля

Основные виды соединений (при сплачивании)

1. Соединения на врубках , работающих без специальных рабочих связей. Соединения безраспорные; требуются лишь вспомогательные поперечные связи (устаревший вид сплачивания)


Схема соединения на врубках
Основной областью применения врубок являются узловые соединения в брусчатых и бревенчатых фермах, в том числе в опорных узлах примыкания сжатого верхнего пояса к растянутому нижнему поясу. Соединяемые врубкой элементы деревянных конструкций (д. к.) должны быть скреплены вспомогательными связями - болтами, хомутами, скобами и т. п., которые следует рассчитывать в основном на монтажные нагрузки

2. Соединения на шпонках , работающих в основном на сжатие (с), аналогично сжатым раскосам фермы (с). Распор Q шп воспринимается рабочими поперечными связями (р) - болтами, хомутами и т. п., работающими на растяжение аналогично растянутым стойкам фермы (р)


Схема соединения на шпонках

3. Соединения на нагелях , работающих в основном на изгиб (и), аналогично стойкам (и) безраскосной фермы. Соединения безраспорные, требуются лишь вспомогательные поперечные связи

4. Соединения на клею , работающем в основном на сдвиг (τ), аналогично сварному шву в металлических балках. Поперечная связь обычно обеспечивается самим клеевым швом

Соединения по ширине

При стыковке нешироких досок получаются щиты необходимых размеров.
Для соединения существует несколько способов.

1) Соединение на гладкую фугу;
При таком методе соединения каждая рейка или доска называется делянкой, а шов, который образуется в результате соединения, фугой. О качестве прифуговке говорит отсутствие просветов между стыками кромок смежных делянок.

2) Соединение на рейку;
По кромкам делянок выбирают пазы и вставляют в их рейки, скрепляющие между собой делянки. Толщина рейки и ширина паза не должны превышать 1/3 толщины доски.

3) Соединение в четверть;
В скрепляемых делянках выбирают по всей длине четверти. В таком случае размеры четверти, как правило, не превышают половину толщины делянки.

3) Соединение в паз и гребень (прямоугольный и треугольный);
Такой вид соединения обеспечивает делянку пазом с одной стороны и гребнем с другой. Гребень может быть как прямоугольным, так и треугольным, но последний редко используется, поскольку его прочность немного хуже. Соединение в паз и гребень довольно популярно и часто используется изготовителями паркета. Минусом такого соединения считается меньшая экономичность, поскольку используется больше досок.

4) Соединение «ласточкин хвост»;
Такой вид крепления немного похож на предыдущий, вот только гребень имеет трапециевидную форму. Ну отсюда и название.

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 сборке щитов используют шпонки, наконечники в паз и гребень с вклейкой рейки в торец. Среди вклеенных реек встречаются треугольные, прямоугольные и наклеенные, а при использовании шпонки в основном выбирают паз «ласточкин хвост». Все это нужно для надежного скрепления щита.

Соединение по длине

Среди популярных видов соединения по длине можно выделить: впритык, на «ус», в паз и гребень, на зубчатое клеевое соединение, в четверть и на рейку. Наибольшей популярностью пользуется зубчатое соединение, потому что оно имеет лучшую прочность.

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 существует сращивание, когда более длинные отрезки стыкуются между собой. Это может происходить несколькими способами. Например, вполдерева , косым прирубом , косым и прямым накладным замком , косым и прямым натяжным замком и впритык . При выборе сращивания вполдерева необходимая длина соединения должны составлять 2 или 2,5 от толщины бруса. Для большей надежности используют нагеля, например, такое можно встретить при строительстве брусчатых домов.

При использовании косого прируба с подрезкой торца размеры составляют 2,5 - 3 от толщины бруса и так же крепится нагелями.

Соединение прямым или косым накладным замком используют в конструкциях, в которых присутствуют растягивающие усилия. Прямой накладной замок находится на опоре, а косой можно разместить у опор.

Если Вы решили использовать косой прируб с подрезкой торца, то соединение должно иметь 2,5 или 3 толщины бруса. В этом случае то же используются нагеля.

При стыковке прямым или косым натяжным замком можно не волноваться о прочности, но такое соединение имеет сложности в изготовлении, а также при усыхании древесины клинья ослабляются, поэтому такой метод соединения не подойдет для серьезной конструкций.

Сращивание впритык - это когда два конца бруса помещают на опору и надежно соединяются скобами.

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

Соединение брусьев или бревен можно встретить при возведении стен или в верхней или нижней обвязке в каркасных домах. К основным видам соединений можно отнести вполдерева , вполулапу , шиповое и угловой сковороднем .

Врубкой вполдерева считается вырубка или срезка половины толщины на концах брусьев, после чего они соединяются под углом в 90 градусов.

Соединение вполулапа образуется при зарезке на концах брусьев наклонных плоскостей, благодаря которым брусья плотно соединяются. Размер наклона определяется по формуле.

Врубка угловым сковороднем очень похожа на врубку вполдерева, но отличительной чертой является то, что при таком соединении один из брусьев теряет небольшую часть в ширине.

Наращивание

Наращиванием брусьев и бревен называется соединение элементов по высоте, что часто используется при строительстве столбов или матч.

Существует несколько видов наращивания:
1) впритык с потайным шипом;
2) впритык со сквозным гребнем;
3) вполдерева с креплением болтами;
4) вполдерева с креплением хомутами;
5) вполдерева с креплением полосовой сталью;
6) косым прирубом с креплением хомутами;
7) впритык с накладками;
8) крепление болтами;

Длина стыков обычно составляет 2-3 от толщины соединяемых брусьев или 2-3 диаметра бревен.

Шиповое соединение

При шиповой вязке брусков на одном делают зарезку шипа, а на другом проушину или гнездо. Шиповую вязку брусков часто используют при создании столярных изделий, дверей, окон или фрамуг. Все соединения делаются на клею. Можно использовать не только один, но и два или более шипа. Чем больше шипов, тем больше площадь склеивания.Такой вид соединения можно разделить на угловые концевые, угловые серединные и угловые ящичные.

При угловом концевом соединении используется открытый сквозной шип (один, два или три), шип с потемком сквозной и несквозной, вставные шканты. Угловые серединные соединения можно встретить на дверях. Угловые серединные и концевые могут дополнительно использовать гвозди, шурупы, нагеля или болты.

Угловые шиповые соединения: а - открытый сквозной одинарный шип УК-1, б - открытый сквозной двойной шип УК-2, в - открытый сквозной тройной шип УК-3, г - шип несквозной с полупотемком УК-4, д - шип сквозной с полупотемком УК-5, е - шип несквозной с потемком УК-6, ж - шип сквозной с потемком УК-7, з - соединение несквозное и сквозное на шкантах УК-8, и - на ус со вставными круглыми шкантами УК-9, к - несквозной на ус со вставным плоским шипом УК-10, л - сквозной на ус со вставным плоским шипом УК-11

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.

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).