Как скрепить деревянные детали. Методы и способы соединения деревянных деталей. Соединение по ширине

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:

1. Контактные соединения (без использования рабочих механических связей: врубки и другие соединения «впритык»)
   
2. Соединения с использованием механических связей (нагельные: болтовые, гвоздевые; шпоночные, соединения на шайбах, нагельных пластинках и т.п.)
   
3. 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

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.

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

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.

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 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

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

Способы соединения брусков при столярных работах

Простейшим способом углового соединения является приторцовка на ус. Тщательная подгонка соединяемых плоскостей, хорошая склейка, обязательное применение вспомогательных креплений - деревянных накладок, металлических угольников, сколачивание шпильками, свинчивание шурупами - делает этот способ вполне надежным. Приторцовка на ус может быть значительно усилена применением различных вставных шипов: плоских глухих, круглых глухих, плоских сквозных (рис. 1). По прочности такие соединения не уступают вязке на цельных шипах.

Рис. 1 Угловая вязка брусков: а - приторцовкой на ус; б - с помощью накладок; в - на деревянных шпильках; г-на шурупах; д-на круглых вставных шипах; е - плоским вставным шипом; ж - плоским глухим шипом

Распространенным способом угловых соединений является вязка на одинарный шип (рис. 2). Одинарные шипы можно делать сквозными и глухими. Сквозной одинарный шип прост в изготовлении, более прочен, нежели глухой. Глухой одинарный шип имеет в свою очередь то преимущество, что не требует дополнительных затрат на скрытие видимых частей соединения.

Рис. 2 Угловые соединения одинарным шипом: а - сквозным; б - глухим

Непременным условием высококачественного изготовления шипового соединения является правильная и точная разметка (рис. 3). Разметку производят двухлинейным рейсмусом. Одну из чертилок ставят на расстоянии 1/3, а другую - на 2/3 ширины кромки бруска. Считая базой лицевую пласть, проводят риски на бруске под шип, а на другом бруске - под гнездо или проушину. Разметку гнезда удобно также делать уже по готовому шипу (особенно этот прием удобен при глухой вязке). Брусок с шипом ставят на место будущего гнезда, обводят по контуру карандашом. Затем ставят брусок на заплечик шипа и отмечают глубину отверстия. Глубина гнезда под глухой шип должна быть на 2-3 мм больше длины шипа для плотной пригонки заплечиков и для излишков клея.

Рис. 3 Последовательность изготовления шипового соединения: а - разметка шипа двухлинейным рейсмусом; б - подрезка шипа по контуру; в - запиливание шипа мелкозубой ножовкой; г - разметка гнезда под глухой шип

Режут шип мелкозубой пилой так, чтобы рез проходил около самой риски в сторону увеличения размера шипа. Брусок при пилении нужно хорошо укрепить в тисках. Во время выдалбливания следует следить, чтобы риски остались нетронутыми. После выдалбливания стенки гнезда зачищают стамеской или ножом.

Чтобы получить прочное соединение при одинарном шипе, нужно подгонять шип с натягом 0,1-0,3 мм, т. е. толщина шипа должна быть на 0,1-0,3 мм больше ширины гнезда или проушины. Если пытаться загонять в гнездо более толстый шип, то это неизменно ведет к раскалыванию бруска.

При сборке шипового соединения нельзя ударять киянкой или молотком непосредственно по детали, так как возможны отколы и вмятины. Для этого используют вспомогательный брусок, который кладут на заплечик шипа и легкими ударами по нему загоняют шип в гнездо (рис. 4а). Если шип в результате неточной разметки не имеет плотного прилегания заплечиков, то, не разбирая полностью соединения, можно сделать подрезку, или, как иногда говорят, поднутровку (рис. 4б).

Рис. 4 Приемы и способы крепления одинарного шипа: а - использование вспомогательного бруска при сборке; б - поднутровка; в - закрепление шипа клиньями; е - правильное применение нагелей

Для получения более прочного соединения на сквозной одинарный шип его расклинивают, применяя для этого клинья из твердых пород древесины. Конусность у них делается небольшой, порядка 5-8°. В шип заклинивают обязательно 2 клина, отступив от краев на 5-10 мм, как показано на рисунке 4в. Оба клина забиваются одновременно поочередными легкими ударами, чтобы брусок не дал трещины. После склейки одинарного шипа его при необходимости можно дополнительно укрепить деревянными гвоздями (нагелями). Нагели ставят по диагонали углового соединения. Отверстие для нагеля, расположенное ближе к наружным кромкам соединения, сверлится на расстоянии 1/3 ширины деталей (считая от кромок), а второе отверстие сверлится, отступя от внутренних кромок на 1/4 ширины соединяемых деталей. Как правильно применять нагели, показано на рисунке 4г.

Еще более проста в изготовлении вязка на одинарный шип с зарезкой заплечиков с одной стороны (рис. 5). В этом случае шип делают толщиной, равной 1/2 толщины бруска с шипом. Толщина детали с гнездом должна быть на 1/3 больше толщины детали с шипом. Односторонняя зарезка заплечиков требует почти в 2 раза меньше времени, чем двухсторонняя.

Рис. 5 Одинарный шип с одним заплечиком

На изготовление каркасов пустотелых щитов идут тонкие бруски, для соединения которых рекомендуется применять вязку открытым прямым шипом. В рамке каркаса щита зарезаются гнезда. Гнезда следует делать глубиной не более 1/2 ширины бруска. На брусках решетки зарезают открытые прямые шипы, ширина которых должна быть не менее 1/3 ширины бруска решетки. Этот способ вязки прост в изготовлении и менее трудоемок, чем другие (рис.

Рис. 6 Вязка каркаса щита открытым прямым шипом

Для серединного или углового соединения брусков под прямым или острым углами один к другому чаще всего пользуются вязкой в полдерева (рис. 7). При такой вязке в обеих стыкуемых деталях зарезаются встречные пазы, по глубине равные 1/2 толщины соединяемых брусков. Вязку в полдерева желательно всегда укреплять нагелями. Только в этом случае такое соединение будет достаточно прочным.

Рис. 7 Вязка брусков в полдерева крестом

Плотничное дело. Уроки мастерства. Содержание

Соединение деревянных деталей требует прежде всего умения правильно разметить детали, чтобы они точно и плотно прилегали друг к другу. Необходимо взять себе за правило не делать без разметки даже самых простейших соединений.

Соединение «впритык» (рис. 82) - самое простое и непрочное. Для увеличения его прочности нужно соединяемые концы деталей сделать строго прямоугольными. Торцы следует обработать рубанком, а прямоугольность проверить угольником.

Соединение «внакладку» (рис. 83) применяется для соединения концов двух брусков под углом, причем каждый конец спиливают на половину толщины, если она у них одинакова, или спиливают конец одной, более толстой детали. Детали между собой склеивают и дополнительно крепят шурупами или деревянными нагелями. Это соединение также не очень прочное.

Соединение «в ус» (рис. 84) отличается от соединения «впритык» тем, что сопрягаемые концы деталей срезаются под углом 45°.

Разметку концов лучше всего делать при помощи ярунка. Такое соединение желательно укрепить накладкой из фанеры или металлическим угольником.

Усиленное соединение «в ус» (рис. 85) такое же, как и обычное, но укрепленное с внутренней стороны угла квадратным или треугольным деревянным бруском.

Накладка «вполдерева» (рис 86) удобна при Т-образном соединении двух деталей. Здесь так же, как при соединении «внакладку», либо обрезают обе детали наполовину, если они по толщине одинаковы, либо делают выемку только в толстой детали.

Соединение прямым сквозным шипом (рис. 87) является одним из самых прочных. Здесь, в зависимости от назначения, детали склеивают или крепят нагелями.

Соединение на двух вставных круглых шипах (рис. 88) также очень прочное. Требует точной сверловки отверстий. Ее производят по шаблону, изготовленному из тонкой фанеры или картона, вырезанных по толщине и ширине бруска с просверленными центрами для отверстий. Шаблон накладывают на обе детали и шилом делают разметку.

Срединная вязка одинарным шипом может быть сквозная и глухая в зависимости от назначения. При сквозной гнездо для шипа долбится насквозь. Глухое соединение применяют тогда, когда надо скрыть конец шипа. Сквозные шипы прочнее, так как у них больше площадь склейки.

Срединное соединение круглыми вставными шипами , как и при угловом соединении, требует точной сверловки отверстий.

Перекрестное соединение (рис. 89) осуществляется «вполдерева» при одинаковой толщине деталей или путем образования соответствующей выемки в более толстой детали.

Накладка «вполдерева» лапой обеспечивает большую прочность, чем обыкновенная накладка «вполдерева», т. к. сопрягаемые места делаются с косыми сторонами типа «ласточкин хвост».

Ящичные соединения (рис. 90) бывают с прямыми и косыми шипами типа «ласточкин хвост». Косой шип более трудоемкий, но при этом и более прочный.

Сращивание применяется для получения длинных деталей путем соединения по длине коротких. Наиболее простые способы сращивания - «в ус», «вполдерева», с прямым и вставным круглым шипом.

Нагель представляет собой деревянный стержень, изготовленный из твердых пород древесины. Концы нагеля слегка заостряют, чтобы он легко попадал в отверстие и чтобы при этом клей не стирался краем отверстия, а проникал внутрь.

Диаметры нагеля и отверстия для него должны быть одинаковыми. Желательно выбрать максимально допустимый диаметр нагеля, т. к. в этом случае площадь склейки больше и соединение прочнее. Однако необходимо оставлять достаточную толщину стенок детали.

Отверстия под нагели сверлят после того, как детали собраны и склеены. Исключение составляют соединения на шипах: здесь можно сверлить отверстия до склеивания. При небольшой площади соединения делают один нагель в центре. При достаточной площади, особенно при соединении «внакладку», размещают два нагеля по диагонали.

Иногда, если это необходимо для внешней отделки, наружный конец нагеля слегка утопляют и отверстие зашпаклевывают. Этот способ применим в изделиях, предназначенных под покрытие масляными или эмалевыми красками.

В изделиях, предназначенных под лакировку, отверстия для нагелей сверлят глухими, чтобы лицевая поверхность детали осталась нетронутой.

Основными видами прочного соединения деревянных изделий между собой является их склеивание и крепление склейки вдоль волокон. При соблюдении всех правил склеивания прочность клеевого шва больше, чем сцепление волокон древесины между собой.

Прочность склейки зависит от качества клея, правильного его приготовления, правильных методов склеивания и последующей выдержки склеенных деталей. Непременным условием качественной склейки является применение сухой древесины. Древесину обычно склеивают столярным или казеиновым клеем.

На качество склеивания столярным клеем в немалой степени влияет густота клея. Для твердого дерева требуется более жидкий клей, для мягкого - более густой, т. к. мягкое дерево сильнее его впитывает. Совершенно жидкий клей применяется для заполнения пор древесины при склеивании торцов.

Столярный клей следует наносить на поверхность обоих склеиваемых деталей, это обеспечит большую прочность.

Затем склеиваемые детали, в зависимости от их размеров и расположения, сжимают струбцинами, накладыванием грузов, временно сбивают гвоздями и т. д. Запрессовка деталей не требуется только при склеивании шипов в гнездах, т. к. они сидят там достаточно плотно. Если же шип входит в проушину, то желательно произвести дополнительное сжатие. Подвергать детали дальнейшей обработке можно не менее чем через сутки, когда клей окончательно затвердеет.

Столярный клей хорошо склеивает древесину, но имеет существенный недостаток - интенсивно поглощает влагу. Поэтому склеенные им детали нельзя держать в среде с повышенной влажностью.

Казеиновый клей получил большее распространение благодаря тому, что он дешевле, проще в изготовлении, не боится влаги, по прочности склеивания иногда даже превосходит столярный.

При склеивании казеиновым клеем деталей с продольным направлением волокон можно ограничиться нанесением клея на одну из поверхностей. Если же хотя бы одна из деталей приклеивается торцом, смазывают клеем обе поверхности.

Склеенные поверхности выдерживают 5-10 минут, а затем сдавливают в зависимости от площади склейки в течение 3-6 часов и выдерживают еще сутки. Казеиновый клей не следует наносить слишком толстым слоем, т. к., выжимаясь, он образует корки, которые достаточно сложно снять при шлифовании. Если клей все же выдавился, излишек необходимо сразу же снять влажной тряпкой.

Если, помимо склеивания, детали скрепляют гвоздями или шурупами, то запрессовка необязательна.

Прежде чем наносить клей, необходимо подготовить склеиваемые поверхности. Подготовка состоит в хорошей подгонке друг к другу плоскостей соединения и придании им шероховатости при помощи рашпиля: шероховатые поверхности лучше склеиваются.

Обязательное условие хорошего склеивания - чистота поверхностей. На них не должно быть пыли, грязи, жировых или масляных пятен. Немалое значение для прочности склеивания имеет толщина клеевого слоя. Соединение будет непрочным как при слишком толстом слое клея, так и при слишком тонком. Поэтому клей надо наносить тонким, но плотным и равномерным слоем.

При всей кажущейся простоте скрепления деталей при помощи гвоздей, шурупов или болтов эти операции требуют соблюдения определенных правил, выполнение которых обеспечивает прочность соединений. Большое значение имеет также правильный подбор гвоздей, шурупов и болтов по длине и толщине.

Чем длиннее и толще гвоздь или шуруп, тем большую площадь соприкосновения с древесиной он имеет и тем соответственно будет выше прочность ее крепления. Поэтому длину гвоздя или шурупа подбирают так, чтобы она была меньше общей толщины соединяемых деталей на 3-5 мм. Сами гвозди и шурупы должны быть как можно толще, насколько это допускает ширина детали и расположение гвоздя или шурупа от краев.

Следует иметь в виду, что хорошо держит детали гвоздь, забитый поперек волокон; гвоздь, вколоченный в торец, держит намного слабее. То же относится и к шурупам.

Если детали из твердой древесины необходимо скрепить тонкими гвоздями или близко от края, то предварительно высверливают отверстие диаметром меньше толщины гвоздя.

Следует помнить, что несколько близко расположенных гвоздей, забитых в один слой древесины, могут расколоть деталь. То же самое может получиться и при вбивании гвоздя слишком близко от торца, особенно если гвоздь толстый, а детали тонкие.

При скреплении деталей разной толщины прибивают всегда тонкую деталь к толстой, а не наоборот. Длина гвоздей должна быть в 2-4 раза больше, чем толщина тонкой детали.

Соединения при помощи шурупов более прочны, чем соединения гвоздями. Благодаря винтовой нарезке поверхность соприкосновения шурупа с древесиной больше. Кроме того, между шурупом и древесиной образуется большое трение и механическое сопротивление обратному движению шурупа.

Сначала карандашом или шилом намечают места, куда нужно ввернуть шурупы. Затем высверливают отверстие диаметром, немного меньшим цилиндрической части шурупа и на половину его длины. Для мелких шурупов отверстие можно проколоть шилом. Ввинчивать шурупы в целое дерево без накалывания отверстий гораздо труднее, к тому же при этом можно расколоть деталь.

Конец шурупа вставляют в отверстие, придерживая его пальцами левой руки и слегка вгоняют молотком, следя, чтобы он встал вертикально. Затем шуруп ввинчивают отверткой до упора головки в поверхность. Шлиц головки устанавливают параллельно волокнам дерева.

При ввинчивании в ряд нескольких шурупов желательно, чтобы их шлицы были направлены по одной прямой или были параллельны друг другу.

Прочность соединения гвоздями или шурупами зависит также от твердости древесины. Чем тверже древесина, тем прочнее сидят в ней гвозди и шурупы.

Наиболее прочный вид соединения, не зависящий ни от направления волокон, ни от твердости древесины, получается при использовании болтов с гайками.

Отверстия для болтов должны быть равны их диаметру. Длину болта подбирают так, чтобы выходящая за пределы детали часть была чуть больше толщины гайки. Под головки болтов и гаек подкладывают шайбы, чтобы предохранить древесину от вмятин.

Бруски столярных изделий соединяют между собой шиповым соединением, состоящим из двух элементов - шипа и гнезда или проушины. Шип - выступ на торце бруска, входящий в соответст-

Рис. 42. Виды шипов:

а - одинарный, б - двойной, в - многократный, г - круглый, д - «ласточ­кин хвост», е - односторонний «ласточкин хвост», ж, з - зубчатые, и - гнездо, к, л - проушины, м - глухой шип, н - шип впотемок, о - шип в

полупотемок

вующее гнездо или проушину другого бруска. Шипы бывают оди­нарными (рис. 42,а), двойными (рис. 42,6), многократными (рис. 42,в), т. е. более двух.

Цельный шип - это шип, составляющий одно целое с бруском. Вставным шипом называют шип, выполненный отдельно от бруска. Шип с поперечным сечением в виде круга называется круглым (рис. 42, г).

Шип «ласточкин хвост» (рис. 42,5) имеет профиль в виде равнобочной трапеции с большим основанием на торцовой грани шипа, односторонний шип «ласточкин хвост» - в виде прямо­угольной трапеции с большим основанием на торцовой грани шипа (рис. 42, е).

Зубчатый шип имеет профиль в виде треугольника или трапе­ции, меньшее основание которого является торцовой гранью шипа (рис. 42, з), двукосый зубчатый шип (рис. 42, ж)-равно­бедренного треугольника.

Одинарные и двойные шипы применяют при изготовлении окон, рамочных дверей, мебели; шип «ласточкин хвост» - при изготовлении ящиков, коробок; зубчатые шипы - при клеевом со­единении деталей (сращивании) по длине.

Помимо этого применяют шипы круглые вставные при соеди­нении делянок (заготовок) по ширине. Шипы впотемок и полу­потемок (рис. 42,н,о), используют при изготовлении рамок, ме-

Рис. 43. Форма обработанных брусков:

а - фаска, б - штаб (штап), в - закругление ребра, г - галтель, д - фалец-четверть, е - калевка, ж - шип, з - проушина, и - кромка с профильной обработкой, к - брусок, л - гнездо, м - раскладка, н - платик, о - свес; / - заплечики, 2 - боковая грань шипа, 3 - торцовая грань шипа, 4 - филенка, 5 - кромка, б - торец, 7 - пласть; / - длина шипа, Ь - ширина шипа, s - толщина шипа

бели и др. Кроме того, применяют гнезда и проушины, глухой шип, приведенные на рис. 42, и, к, л, м.

Шип впотемок делают не только при концевом соединении, но и в тех случаях, когда требуется, чтобы края гнезда были не­заметны, так как получить ровные края гнезда не всегда удается. Чтобы скрыть этот дефект, у шипа вырезают потемок, т. е. сни­мают часть шипа по ширине с одной или обеих сторон.

Для того чтобы образовать шип, проушину, обработанные брус­ки, т. е. простроганные с четырех сторон на требуемый размер, -f- предварительно размечают.

Конструктивные части и элементы столярных изделий. Столяр­ные изделия имеют следующие основные конструктивные части и элементы.

Брусок - простейшая деталь; бывает разных размеров, сечений и формы (рис. 43). Узкая продольная сторона бруска называется кромкой, а продольная широкая - пластью, линия пересечения пласти с кромкой - ребром. Концевую поперечную сторону брус­ка, образованную при торцовке под прямым углом, называют тор­цом.

При изготовлении оконных и дверных блоков бруски малых сечений (вертикальные, горизонтальные горбыльки створок) вы-

полняют из цельной древесины, а бруски больших сечений (ко­робки) делают клеёными.

Раскладками называют бруски, предназначенные для крепле­ния стекол в створках, дверях или филенок в дверных полотнах рамочной конструкции.

Филенки представляют собой щит прямоугольной формы, из­готовленный из столярной, древесностружечной или древесно­волокнистой плиты. По форме филенки бывают плоские, со ско­шенными кромками и с профильной обработкой кромок. Филенку в рамках дверей устанавливают в паз, фальц и крепят раскладками или накладывают на бруски и крепят шурупами.

Фальцем называют прямоугольную выемку в бруске. Если вы­емка имеет равные стороны угла, то она образует четверть.

Платик - уступ, образованный для скрытия зазора; применяют в тех случаях, когда пригонка детали заподлицо затруднена. Ис­пользование платика упрощает сборку изделий. Применяют его при изготовлении мебели.

Свес - выступ за пределы основания. Применяют при изготов­лении мебели.

Галтелью называют полукруглую выемку на кромке или пласти детали.

Рамка состоит из четырех брусков, образующих квадрат или прямоугольник. Отдельные рамки имеют, кроме того, внутренние бруски-средники (рамочные двери, оконные створки с горбыль-ками).

Рамки собирают на шиповом соединении. Небольшого размера рамки собирают на одинарный открытый сквозной шип или шип с полупотемком или потемком. При изготовлении столярных из­делий применяют преимущественно рамки прямоугольной формы, очень редко (для уникальных зданий) - многоугольные или круг­лые. Оконная створка, форточка, фрамуга, коробка - все это рамки.

Все соединения в оконных блоках выполняют на шипах. Проч­ность шипового соединения определяется его размерами и пло­щадью склеиваемых поверхностей. Для увеличения прочности ши­пы делают двойными (в окнах).

Щиты изготовляют массивными (дощатыми) или с пустотами. Массивные щиты во избежание коробления следует набирать из узких реек (деталей) шириной не более 1,5 толщины, с подбором волокон, влажностью до (10±2)%.

При склеивании деталей по ширине одноименные (заболон-ные) пласти соединяемых реек должны быть обращены в противо­положные стороны, а одноименные кромки - друг к другу.

Стыковать рейки по длине допускается, если стыки располо­жены вразбежку и расстояние между ними в смежных рейках не менее 150 мм. В щитах, предназначенных для несущих конст­рукций, рейки по длине не стыкуют. Из щитов изготовляют панели стеновые, тамбуры и др.

Во избежание коробления щиты делают со шпонками

Рис. 44. Виды щитов:

а - со шпонками, б - с наконечниками в паз (шпунт) и гребень, в - с вклеенной рейкой в торец, г - с вклеенной треугольной рейкой, д - с наклеенной треугольной рейкой, е -

многослойный

(рис. 44,а), с наконечниками (рис. 44,6), с вклеенными и накле­енными рейками (рис. 44, в, г, д). Шпонки в щитах делают запод­лицо с плоскостью или выступающими. На каждый щит ставят не менее двух шпонок. Щиты со шпонками предназначены для дверей временных зданий и др.

a) S) в)

Рис. 45. Способы соединения щитов:

а - на гладкую фугу, б - на рейку, в - в четверть, г - в паз и гребень, д - в паз и тре­угольный гребень, е - в «ласточкин хвост»

Рис. 46. Клеевые соединения брусков, досок по длине:

а - торцовое, б - на «ус», в - на ступенчатый «ус», г - на ступенчатый «ус» с затуплением, д - зубчатое, е - вертикальное зубчатое, ж - горизон­тальное зубчатое, з - зубчатое на «ус», и - ступенчатое; в - угол скоса, L - длина «уса» шипа, t - шаг соединения, 6 - затупление, 5 - зазор, В - толщина, i - угол шипа

Кроме дощатых изготовляют щиты многослойные, склеенные из трех или пяти однослойных щитов со взаимно перпендикуляр­ным направлением волокон (рис. 44,е).

Массивные щиты склеивают на гладкую фугу (рис. 45,а), на рейку (рис. 45,6), в четверть (рис. 45,в), в паз и гребень (рис. 45, г, д) ив «ласточкин хвост» (рис. 45, е).

Соединение деталей из древесины. Сращивание отрезков по длине может быть торцовым, на «ус», зубчатым, ступенчатым (ГОСТ 17161-79).

Торцовое клеевое соединение (рис. 46, а) - это клеевое соеди­нение торцовыми поверхностями склеивания. Под торцовым клее­вым соединением на «ус» (рис. 46,6) понимают клеевое соеди­нение плоскими поверхностями склеивания, расположенными под острым углом к продольной оси заготовок. Клеевое соединение на ступенчатый «ус» (рис. 46, в) - это соединение, в котором поверхности склеивания имеют выступ, препятствующий смеще­нию заготовок в продольном направлении при растяжении. Соеди­нение, в котором скошенные концы заготовок имеют затупление, препятствующее смещению заготовок в продольном направлении при растяжении и сжатии, называют соединением на ступенчатый «ус» с затуплением (рис. 46, г).

Зубчатое клеевое соединение (рис. 46, д) - это соединение профилированными поверхностями в виде зубчатых шипов, верти­ кальное клеевое соединение (рис. 46, е) - соединение с выходом профиля шипов на пласть заготовки. В горизонтальном зубчатом соединении (рис. 46, ж) профиль шипов выходит на кромку за­готовки.

Зубчатое клеевое соединение на «ус» (рис. 46, з) - соединение

на «ус» профилированными поверхностями склеивания в виде зуб­чатых шипов.

Ступенчатое клеевое соединение (рис. 46, и) - торцовое соеди­нение профилированными поверхностями склеивания в виде сту­пеньки, высота которой равна половине толщины заготовки.

Наиболее прочным является клеевое соединение на зубчатый шип. Этот вид соединения применяют для сращивания брусков створок, фрамуг, оконных и дверных коробок и других строитель­ных элементов.

Зубчатое клеевое соединение (см. рис. 46, д) изготовляют в соответствии с ГОСТ 19414-90. Склеиваемые заготовки не долж­ны отличаться по влажности более чем на 6 %. В зоне соединения заготовок не допускаются сучки более 5 мм. Параметр шерохова­тости поверхностей склеивания зубчатых шипов Rmmax по ГОСТ 7016-82 не должен превышать 200 мкм.

Размеры шиповых соединений приведены в табл. 1.

Таблица I. Размеры шиповых соединений

Сплачивание заключается в соединении брусков, досок, деля­нок по ширине кромки в щиты или пластями в блоки. Каждую заготовку, соединяемую в щит, называют делянкой.

В соответствии с ГОСТ 9330-76 соединение по кромке реко­мендуется в зависимости от назначения изделий производить на рейку, в четверть, в прямоугольный и трапецеидальный паз и гре­бень и на гладкую фугу.

При выполнении соединений на рейку К-1 (рис. 47, а) следует при /, равном 20...30 мм, делать 1\ на 2...3 мм больше; S\ принима­ют равным 0,4 So для реек из древесины и 0,25 5 0 - для реек из фанеры. Размер S\ должен быть равен ближайшим размерам па­зовой дисковой фрезы, т. е. 4, 5, 6, 8, 10, 12, 16 и 20 мм. На кром­ках допускаются одно- и двусторонние фаски.

Для соединения типа К-2 по кромке в четверть (рис. 47, б): ho = 0,5 So - 0,5 мм, b находится в следующей зависимости от S 0 :

S 0 , мм I2...15 15...20 20...30 30

Ь, мм 6 8 10 16