Как скрепить деревянный. Соединение деревянных деталей. Необходимые инструменты и приспособления

Дерево широко используется в различных областях хозяйственно-бытовой деятельности человека. Особенно широко деревянные конструкции применяются при строительстве. Однако любые деревянные конструкции состоят из отдельных деталей, которые необходимо тем или иным способом соединить воедино.

Существует несколько видов соединений. Но нужно усвоить одно правило: прежде, чем приступать к работе, нужно тщательно разметить будущие запилы и всегда следовать разметке. В конечном изделии детали должны прилегать точно и плотно.

Способы соединения досок и брусков небольшой длины: 1 — «впритык» (встык); 2 — «в паз и гребень»; 3 — «на ус»; 4, 6 — «зубчатое» клеевое; 5 — «вполдерева»; 7 — «на рейку»; 8 — «прямым замком» накладным; 9 — «косым замком» накладным; 10 — «прямым» и «косым» натяжными замками.

Наиболее простым и сравнительно непрочным является соединение «впритык». Для этого соединения концы скрепляемых деталей делают четко прямоугольными, а торцы обрабатывают рубанком.

Соединение «в ус» похоже на соединение «впритык», но здесь концы деталей скашивают под углом в 45о. Для точной разметки применяют приспособление называемое ярунок. Такое соединение укрепляют фанерной накладкой или металлическим угольником. Усиливают соединение «в ус» креплением с внутренней стороны квадратного или треугольного бруса.

К более прочным соединениям относят соединения «в накладку» путем выполнения спилов. Если соединяемые детали одинаковой толщины, то спилы производят на обеих деталях на половину их толщины. В случае, когда одна деталь толще другой, то спил производят только в более толстой детали. Для усиления прочности детали склеивают и дополнительно скрепляют деревянными нагелями либо шурупами.

При необходимости получить Т-образное соединение применяют накладку «вполдерева». В этом случае обрезают обе детали, если они одинаковой толщины, или спиливают более толстую деталь при различной толщине скрепляемых элементов.

Самым прочными соединениями дошедшими до нынешнего времени из глубокой древности остаются соединения сквозными шипами, на двух вставных круглых шипах и способом срединной вязки одинарным шипом. Детали, соединенные прямым сквозным шипом дополнительно крепят нагелями и склеивают. Чтобы выполнить соединение на двух круглых вставных шипах, применяют шаблонную накладку из фанеры или плотного картона для точного сверления отверстий под шипы. Срединная вязка одинарным шипом бывает глухой, если нужно скрыть конец шипа на лицевой стороне, и сквозной, которая гораздо прочнее глухой.

Для ящичных соединений применяют шиповые соединения с прямыми и косыми («ласточкин хвост») шипами. Несмотря на более высокую трудоемкость, соединение косыми шипами более прочное и надежное.

Для надежности все соединения могут быть укреплены нагелями, склеиванием, гвоздями, шурупами, болтами и комбинацией этих приемов упрочнения стыковок.

Нагеля изготавливают в виде деревянного стержня со слегка заостренными концами из твердых пород древесины. Если изделие впоследствии будет покрываться красками или лакироваться, то наружный конец нагеля утапливают и зашпаклевывают либо сверлят глухое отверстие под нагель.

Перед склеиванием детали тщательно высушивают, поверхность очищают от грязи, жировых и масляных пятен, пыли и рашпилем придают шероховатость для лучшего сцепления. Причем детали из твердых пород дерева клеят более жидким составом, а мягкое дерево – более густым потому, что оно гораздо лучше впитывает влагу. Склеиваемые поверхности необходимо тщательно промазать клеем, что значительно повысить прочность соединения. Слой клея не должен быть слишком толстым или слишком тонким. Это значительно ухудшит качество соединения. Клей наносится равномерным, плотным, без разрывов слоем. Для надежного склеивания изделие нужно выдержать не менее суток, прежде чем подвергать дальнейшей обработке.

Для склеивания применяют столярный либо казеиновый клей. Столярный клей не водостойкий и при повышенной влажности готовые изделия могут расклеиться. Поэтому рекомендуется применять казеиновый клей, лишенный этого недостатка. К тому же казеиновый клей несколько дешевле, а по прочности склеивания немного превосходит столярный.

Для достижения особой прочности стыки деревянных конструкций укрепляют гвоздями, шурупами и болтами. Длину гвоздя или шурупа подбирают на 3 – 5 мм короче общей толщины соединяемых деталей, а при соединении деталей различной толщины длина крепежных метизов должна быть в 2 – 4 раза больше толщины самой тонкой детали.

Следует учитывать, что шурупы и гвозди, ввинченные или забитые поперек волокон, лучше держат детали.

Часть болта, которая выходит за пределы соединяемых деталей, должна быть чуть больше толщины гайки. Под головки болтов подкладывают шайбы, чтобы предохранить древесину от смятия. Шлицы головок шурупов располагают параллельно древесным волокнам. Шлицы всех шурупов желательно расположить на одной прямой или параллельно друг другу. Перед ввинчиванием тонких шурупов или вбиванием тонких гвоздей рекомендуется сделать сигнальные отверстия с меньшим диаметром.

Наиболее прочными считаются соединения шурупами. Нужно быть внимательным, чтобы не допустить раскола дерева. С этой целью не следует вбивать и ввинчивать шурупы и гвозди близко к кромке и друг к другу.

Для соединения деревянных деталей можно использовать несметное количество соединений. Названия и классификация столярно-плотницких соединений, как правило, существенно различаются в зависимости от страны, региона и даже школы» деревообработки. Мастерство заключается в том, чтобы точность исполнения обеспечила правильно действующее соединение, которое способно выдерживать предназначенные ему нагрузки.

Начальные сведения

Категории соединений

Все соединения (в столярном деле они называются вязками) деревянных деталей по области применения можно разделить на три категории (зарубежный вариант классификации):

• ящичные;
• рамные (рамочные);
• для сплачивания/сращивания.

Ящичные соединения используются, например, в изготовлении выдвижных ящиков и устройстве шкафов, рамные применяются в оконных рамах и дверях, а сплачивание/сращивание служит для получения деталей увеличенного по ширине/длине размера.

Многие соединения могут использоваться в разных категориях, например, стыковые соединения применяются во всех трех категориях.

Подготовка материала

Даже строганые пиломатериалы могут нуждаться в некоторой подготовке.

• Обрежьте материал с запасом по ширине и толщине для дальнейшего строгания. Длину пока не обрезайте.
• Выберите лучшую по качеству пласть — лицевую сторону. Строгайте ее по всей длине. Проверяйте по поверочной линейке.
  После окончательного выравнивания сделайте карандашом метку лицевой стороны.
• Строгайте лицевую — чистую — кромку. Проверяйте поверочной линейкой, а также угольником относительно лицевой стороны. Строганием выровняйте покоробленность. Поставьте метку чистой кромки.
• Рейсмусом сделайте разметку требуемой толщины по всем кромкам контура детали. Строгайте до этой риски. Проверяйте поверочной линейкой.
• Повторите операцию для ширины.
• Теперь делайте разметку длины и собственно соединений. Размечайте от лицевой стороны и чистой кромки.

Разметка пиломатериалов

При разметке пиломатериалов будьте внимательны. Делайте достаточные припуски на ширину пропилов, толщину строгания и выполнение соединений.

Все отсчеты ведите от лицевой стороны и чистой кромки, на которые поставьте соответствующие метки. В конструкциях рам и шкафов эти метки должны смотреть внутрь, чтобы повысить точность изготовления. Для облегчения сортировки и сборки пронумеруйте детали при их изготовлении на лицевой стороне так, чтобы, например, обозначить, что сторона 1 соединяется с торцом 1.

При разметке одинаковых деталей аккуратно выровняйте их и делайте разметку сразу на всех заготовках. Это обеспечит идентичность разметки. При разметке профильных элементов учтите, что могут быть «правые» и «левые» детали.

Стыковые соединения

Это простейшие из столярно-плотничных соединений. Они могут входить во все три категории соединений.

Сборка

Стыковое соединение можно укрепить гвоздями, забитыми под углом. Вбивайте гвозди вразбежку.

Ровно обрежьте концы двух деталей и соедините их. Закрепите гвоздями или шурупами. Перед этимможно на детали нанести клей для усиления фиксации. Соединения встык в рамных конструкциях можно усилить стальной накладкой или волнистой шпонкой с наружной стороны либо деревянным бруском, закрепленным изнутри.

Наггельные / шкантовые соединения

Деревянные нагели — сегодня их все чаще называют шкантами — можно использовать для усиления соединения. Эти вставные круглые шипы увеличивают прочность на сдвиг (срез), а за счет клея надежнее фиксируют сборку. Соединения с нагелями (шкантами) могут использоваться в качестве рамных соединений (мебель), ящичных (шкафы) или для сплачивания/сращивания (панели).

Сборка нагельного соединения

1. Аккуратно вырежьте все компоненты, точно соблюдая размеры. Разметьте положение перекладины на лицевой стороне и чистой кромке стойки.

2. Разметьте центровые линии для нагелей на конце перекладины. Расстояние от каждого конца должно быть не менее половины толщины материала. Для широкой перекладины может потребоваться более двух нагелей.

Разметьте центровые линии для нагелей на торце перекладины и по угольнику перенесите их на стойку.

3. Положите стойку и перекладину лицевой стороной вверх. По угольнику перенесите центровые линии на стойку. Пронумеруйте и пометьте все соединения, если стоек и перекладин больше одной пары.

4. Перенесите эту разметку на чистую кромку стойки и торцы перекладины.

5. От лицевой стороны рейсмусом прочертите риску по центру материала, пересекающую линии разметки. Так будут размечены центры отверстий под нагели.

Рейсмусом прочертите центровую пинию, пересекая пинии разметки, что покажет центры отверстий под нагели.

6. Электродрелью со спиральным сверлом или ручной дрелью с перовым сверлом просверлите Отверстия во всех деталях. Сверло должно иметь центровое острие и подрезатели. Отверстие поперек волокон должно иметь глубину примерно в 2,5 диаметра нагеля, а отверстие в торце — глубину, равную примерно З диаметрам. Для каждого отверстия сделайте припуск 2 мм, на это расстояние нагель не должен доходить до дна.

7. Зенковкой уберите с верха отверстий лишние волокна. Это также облегчит установку нагеля и создаст пространство для клея, закрепляющего соединение.

Нагели

У нагеля должен быть продольный паз (сейчас стандарнтные нагели делают с продольными ребрами), по которому будет удаляться излишек клея при сборке соединения. Если у нагеля нет паза, то плоско сострогайте его с одной стороны, что даст тот же результат. На торцах должна быть фаска для облегчения сборки и предупреждения повреждения нагелем отверстия. И здесь, если у нагелей нет фаски, сделайте ее напильником или зашлифуйте ребра их торцов.

Использование центриков для разметки нагелей

Разметьте и просверлите перекладины. Вставьте в отверстия для нагелей специальные нагельные центрики. Выровняйте перекладину по разметке стойки и сожмите детали вместе. Острия центриков сделают отметки на стойке. Просверлите по ним отверстия. В качестве альтернативы можно сделать из деревянного бруска шаблон, просверлить в нем отверстия, зафиксировать шаблон на детали и через отверстия в нем сверлить отверстия под нагели.

Использование кондуктора для нагельного соединения

Металлический кондуктор для нагельных соединений существенно облегчает разметку и сверление отверстий под нагели. В ящичных соединениях кондуктор можно использовать на торцах, но он не будет действовать на пласти широких панелей.

кондуктор для наггельных соединений

1. Разметьте центровые линии на лицевой стороне материала, в котором должны быть отверстия под нагели. Выберите подходящую направляющую втулку для сверла и вставьте ее в кондуктор.

2. Выровняйте центровочные метки сбоку кондуктора и зафиксируйте подвижную опору направляющей втулки.

3. Установите кондуктор на деталь. Выровняйте центровочную зарубку по центровой линии отверстия под нагель. Затяните.

4. Установите на сверле ограничитель глубины сверления в требуемом месте.

Сплачивание

Для получения более широкой деревянной детали можно с помощью нагелей соединить по кромке две детали одинаковой толщины. Сложите две доски широкими сторонами вместе, точно выровняйте их концы и зажмите эту пару в тиски. На чистой кромке проведите перпендикулярные линии, обозначающие центровые линии каждого нагеля. По середине кромки каждой доски рейсмусом сделайте риски поперек каждой ранее отмеченной центровой линии. Точки пересечения будут центрами отверстий под нагели.

Нагеnьное соединение аккуратное и прочное.

Соединения врубкой / врезкой

Соединением врубкой, врезкой или в паз называют угловые или срединные соединения, когда торец одной детали крепится к пласт и другой детали. Оно основано на стыковом соединении с вырезом под торец, сделанном в пласти. Используется в рамных (каркасы домов) или ящичных (шкафы) соединениях.

Типы соединений врубкой / врезкой

Основными типами соединений врубкой являются тавровая врубка в потемок/полупотемок (часто этот термин заменяется термином «впотай/вполупотай»), которая выглядит как стыковое соединение, но прочнее, угловая врубка (угловое соединение) в четверть и угловая врубка в потемок/ полупотемок. Угловая врубка в фальц и угловая врубка в фальц с потемком/полупотемком делаются так же, но фальц делается глубже — выбирается две трети материала.

Выполнение врубки

1. Разметьте паз на лицевой пласти материала. Расстояние между двумя линиями равняется толщине второй детали. Продолжите линии на обе кромки.

2. Рейсмусом разметьте глубину паза между линиями разметки на кромках. Глубину обычно делают от одной четверти до одной трети толщины детали. Пометьте отходную часть материала.

3. С-образной струбциной надежно закрепите деталь. Пропилите заплечики с отходной стороны линий разметки на нужную глубину. Если паз широкий, сделайте дополнительные пропилы в отходе, чтобы упростить выборку материала стамеской.

Пилите вппотную к линии разметки со стороны отхода, делая промежуточные пропилы при широком пазе.

4. Работая стамеской с обеих сторон, удалите лишний материал и проверьте ровность дна. Для выравнивания дна можно использовать грунтубель.

Стамеской удалите отход, работая с обеих сторон, и выровняйте дно паза.

5. Проверьте пригонку, если деталь вставляется слишком туго, возможно, придется ее подстрогать. Проверьте перпендикулярность.

6. Соединение врубкой можно укрепить одним из следующих способов или их сочетанием:

• склеивание и зажим до схватывания клея;
• привинчивание шурупами через пласть наружной детали;
• прибивание гвоздями под углом через пласть наружной детали;
• прибивание гвоздями наискось через угол.

Соединение врубкой достаточно прочное

Соединения в паз и боковой гребень

Это комбинация врубки в четверть и врубки в фальц. Оно используется в изготовлении мебели и устройстве откосов оконных проемов.

Выполнение соединения

1. Торцы сделайте перпендикулярными продольным осям обеих деталей. На одной детали разметьте заплечик, отмерив от торца толщину материала. Продолжите разметку на обеих кромках и лицевой стороне.

2. Разметьте второй заплечик со стороны торца, он должен быть на расстоянии одной трети толщины материала. Продолжите на обе кромки.

3. Рейсмусом разметьте глубину паза (треть толщины материала) на кромках между линиями заплечиков.

4. Ножовкой с обушком пропилите заплечики до риски рейсмуса. Удалите отход стамеской и проверьте выравненность.

5. Рейсмусом с той же установкой разметьте линию на тыльной стороне и на кромках второй детали.

Советы:

• Соединения типа соединения в паз и боковой гребень можно легко делать с помощью фрезера и соответствующего направляющего приспособления — либо только для паза, либо и для паза, и для фальца. Рекомендации по правильной работе с фрезером смотри на с. 35.
• Если гребень входит в паз слишком туго, подстрогайте лицевую (гладкую) сторону гребня или зашлифуйте шкуркой.

6. От лицевой стороны рейсмусом сделайте разметку на кромках в сторону торца и на самом торце. Пропилите по линиям рейсмуса ножовкой с обушком. Не пилите слишком глубоко, так как это ослабит соединение.

7. Работая стамеской с торца, удалите отход. Проверьте пригонку и при необходимости откорректируйте.

Соединения вполдерева

Соединения вполдерева относятся к рамным соединениям, которые используются для соединения деталей пластями или по кромке. Соединение выполняется выборкой одинакового количества материала с каждой детали, так что они соединяются заподлицо друг с другом.

Типы соединений вполдерева

Можно выделить шесть основных типов соединений вполдерева: поперечное, угловое, впотемок, угловое на ус, ласточкин хвост и сращивание.

Выполнение углового соединения вполдерева

1. Выровняйте торцы обеих деталей. На верхней стороне одной из деталей проведите линию перпендикулярно кромкам, отступив от торца на ширину второй детали. Повторите на нижней стороне второй детали.

2. Установите рейсмус на половину толщины деталей и прочертите линию на торцах и кромках обеих деталей. Пометьте отход на верхней стороне одной и нижней стороне другой детали.

3. Зажмите деталь в тиски под углом 45° (пласти вертикально). Аккуратно пилите вдоль волокон вплотную к рейсмусной линии со стороны отхода, пока пила не выйдет на диагональ. Переверните деталь и продолжите аккуратно пилить, постепенно приподнимая ручку пилы, пока пила не выйдет на линии заплечика на обеих кромках.

4. Выньте деталь из тисков и положите на пласть. Плотно прижмите ее к цулаге и зажмите струбциной.

5. Пропилите заплечик до сделанного ранее пропила и удалите отход. Все неровности выборки выровняйте стамеской. Проверьте аккуратность выреза.

6. Повторите процесс на второй детали.

7. Проверьте пригонку деталей и при необходимости поровняйте стамеской. Соединение должно быть прямоугольным, заподлицо, без зазоров и люфтов.

8. Соединение можно укрепить гвоздями, шурупами, клеем.

Угловые соединения на ус

Угловые соединения на ус делаются с помощью скоса торцов и скрывают торцевое волокно, а также эстетически больше соответствуют угловому повороту декоративной накладки.

Типы угловых соединений на ус

Для выполнения скоса торцов в угловом соединении на ус угол, под которым встречаются детали, делится пополам. В традиционном соединении этот угол составляет 90°, поэтому каждый торец обрезается под 45°, но угол может быть и тупым, и острым. В неравномерных угловых соединениях на ус соединяются детали с разной шириной.

Выполнение углового соединения на ус

1. Разметьте длину деталей, имея в виду, что ее следует отмерять по длинной стороне, так как скос уменьшит длину внутри угла.

2. Определившись с длиной, разметьте линию под 45° — на кромке или на пласти в зависимости от того, где будет резаться скос.

3. Комбинированным угольником перенесите разметку на все стороны детали.

4. При ручной резке используйте стусло и ножовку с обушком или ручную торцовочную пилу. Плотно прижмите деталь к задней стороне стусла — если она сдвинется, то скос получится неровным, а соединение плохо пригнанным. Если пилите просто от руки, следите за процессом, чтобы не отклоняться от линий разметки на всех сторонах детали. Торцовочная электропила, если она у вас есть, сделает очень аккуратный скос.

5. Приложите две детали друг к другу и проверьте пригонку. Подправить ее можно, подстрогав рубанком поверхность скоса. Прочно зафиксируйте деталь и работайте острым рубанком, выставив малый вылет ножа.

6. Соединение следует сбить гвоздями через обе детали. Для этого сначала положите детали на пласть и вбейте в наружную сторону скоса гвозди так, чтобы их кончики чуть показались из скосов.

Наживите гвозди в обеих деталях, так чтобы кончики чуть выwпи из поверхности скоса.

7. Нанесите клей и плотно сожмите соединение так, чтобы одна деталь чуть выступала — перекрывала другую. Сначала забейте гвозди в выступающей детали. Под ударами молотка при забивании гвоздей деталь чуть сдвинется. Поверхности должны выровняться. Прибейте вторую сторону соединения и утопите шляпки гвоздей. Проверьте прямоугольность.

Сначала забейте гвозди в выступающую деталь, и воздействие молотка сдвинет соединение в нужное положение.

8. Если из-за неровностей исполнения получился маленький зазор, прогладьте соединение с обеих сторон круглым стержнем отвертки. Это подвинет волокна, которые и закроют зазор. Если щель слишком велика, то либо придется переделать соединение, либо заделать зазор шпаклевкой.

9. Для усиления углового соединения на ус можно вклеить внутрь угла деревянный брусок, если его не будет видно. Если важен внешний вид, то соединение можно сделать на вставной шип или закрепить его шпонками из шпона. Внутри плоских соединений можно использовать нагели или ламели (стандартные плоские вставные шипы).

Сращивание на ус и соединение с прирезкой

Сращивание на ус соединяет концы деталей, расположенных на одной прямой, а соединение с прирезкой используется, когда надо соединить две профильные детали под углом друг к другу.

Сращивание на ус

При сращивании на ус детали соединяются одинаковыми скосами на торцах таким образом, что одинаковая толщина деталей остается неизменной.

Соединение с прирезкой

Соединение с прирезкой (с подрезкой, с пригонкой) используется, когда надо соединить в углу две детали с профилем, например, два плинтуса или карниза. Если деталь сдвинется в процессе ее крепления, то зазор будет менее заметен, чем при угловом соединении на ус.

1. Закрепите на месте первый плинтус. Придвиньте к нему вплотную второй плинтус, расположенный вдоль стены.

Закрепите первый плинтус на месте и прижмите к нему второй плинтус, выровняв его вдоль стены.

2. Проведите по профильной поверхности закрепленного плинтуса маленьким деревянным бруском с прижатым к нему карандашом. Карандаш оставит на размечаемом плинтусе линию разметки.

Бруском с прижатым к нему карандашом, приставленным острием ко второму плинтусу, проведите по рельефу первого плинтуса, и карандаш разметит пинию отреза.

3. Обрежьте по линии разметки. Проверьте пригонку и при необходимости подправьте.

Сложные профили

Уложите первый плинтус на место и, поместив второй плинтус в стусло, сделайте на нем скос. Линия, образованная профильной стороной и скосом покажет требуемую форму. Обрежьте по этой линии лобзиком.

Соединения в проушину

Соединения в проушину используются, когда требуется соединить пересекающиеся детали, расположенные «На ребре», либо в угловом, либо в срединном варианте (например, угол оконного переплета или там, где ножка стола соединяется с перекладиной).

Типы соединений в проушину

Самыми распространенными типами соединений в проушину являются угловое и тавровое (Т-образное). Для прочности соединение надо склеивать, но можно укрепить его нагелем.

Выполнение соединения в проушину

1. Сделайте разметку так же, как для , но разделите толщину материала на три, чтобы определить одну треть. Пометьте отход на обеих деталях. На одной детали надо будет выбрать середину. Этот паз называется проушиной. На второй детали удаляются обе боковые части материала, а оставшаяся средняя называется шипом.

2. Пропилите вдоль волокон до линии заплечиков вдоль линий разметки со стороны отхода. Ножовкой с обушком выпилите заплечики, и получится шип.

3. Работая с двух сторон, выберите материал из проушины стамеской/ долотом для пазов или лобзиком.

4. Проверьте пригонку и при необходимости подправьте стамеской. Нанесите клей на поверхности соединения. Проверьте прямоугольность. С-образной струбциной зажмите соединение на время затвердевания клея.

Соединение шипом в гнездо

Соединения шипом в гнездо, или просто шиповые соединения, используются, когда две детали соединяются углом или при пересечении. Это, вероятно, самое прочное из всех рамных соединений в столярно-плотничном деле, и оно используется при изготовлении дверей, оконных переплетов и мебели.

Типы соединений шипом в гнездо

К двум основным видам шиповых соединений относятся обычное соединение шипом в гнездо и соединение ступенчатым шипом в гнездо (вполупотемок). Шип и гнездо составляют примерно две трети ширины материала. Расширение гнезда делается с одной стороны паза (полупотемок), и в него вставляется ступенька шипа с его соответствующей стороны. Полупотемок помогает предупредить выворачивание шипа из гнезда.

Обычное соединение шипом в гнездо

1. Определите положение соединения на обеих деталях и сделайте разметку на всех сторонах материала. Разметка показывает ширину пересекающей детали. Шип будет на торце перекладины, а гнездо пройдет через стойку. Шип должен иметь небольшой припуск по длине для дальнейшей зачистки соединения.

2. Подберите стамеску максимально близкую по размеру к трети толщины материала. Установите рейсмус по размеру стамески и разметьте гнездо в средней части стойки между ранее нанесенными линиями разметки. Работайте от лицевой стороны. При желании можно установить раствор рейсмуса на треть толщины материала и работать им с обеих сторон.

З. Таким же образом разметьте шип на торце и обеих сторонах до разметки заплечиков на перекладине.

4. Зажмите в тисках вспомогательную опору в виде деревянного обрезка достаточно высоко, чтобы можно было прикрепить к нему стойку, повернутую «на ребро». Закрепите на опоре стойку, расположив струбцину рядом с разметкой гнезда.

5. Вырежьте стамеской гнездо, сделав припуск внутрь примерно на 3 мм от каждого ее конца, чтобы не повредить края при выборке отхода. Держите стамеску ровно, сохраняя параллельность
ее кромки плоскости стойки. Первый рез сделайте строго вертикально, расположив скос заточки в сторону середины гнезда. Повторите с другого конца.

6. Сделайте несколько промежуточных резов, держа стамеску под небольшим углом и скосом заточки вниз. Выберите отход, действуя стамеской как рычагом. Углубившись на 5 мм, сделайте еще резы и выберите отход. Продолжайте примерно до половины толщины. Переверните деталь и работайте таким же образом с другой стороны.

7. После удаления основной части отхода зачистите гнездо и срежьте оставленный ранее припуск до линий разметки с каждой стороны.

8. Прорежьте вдоль волокон шип, ведя ножовку с обушком по линии разметки со стороны отхода, и вырежьте заплечики.

9. Проверьте пригонку и при необходимости подправьте. Заплечики шипа должны аккуратно примыкать к стойке, соединение должно быть перпендикулярным и не иметь люфта.

10. Для закрепления можно вставить клинья с обеих сторон шипа. Зазор для этого делается в гнезде. Работая стамеской с наружной стороны гнезда, расширьте примерно две трети глубины с уклоном 1:8. Клинья делаются с таким же уклоном.

11. Нанесите клей и плотно сожмите. Проверьте прямоугольность. Нанесите клей на клинья и вгоните их на место. Отпилите припуск шипа и удалите излишек клея.

Другие шиповые соединения

Шиповые соединения для оконных переплетов и дверей несколько отличаются от шиповых соединений вполупотемок, хотя техника выполнения такая же. Внутри проходит фальц и/или накладка для стекла или филенки (панели). При выполнении соединения шипом в гнездо на детали с фальцем плоскость шипа делайте на одной линии с кромкой фальца. Один из заплечиков перекладины делается длиннее (на глубину фальца), а второй короче, чтобы не перегораживать фальц.

Шиповые соединения для деталей с накладками имеют заплечик, выполненный с прирезкой, чтобы соответствовать профилю накладки. В качестве альтернативы можно снять накладку с кромки гнезда и сделать скос или прирезку в соответствии с ответной деталью.
Другие разновидности соединений шипом в гнездо:

• Боковым шипом — при изготовлении дверей.
• Потайным скошенным шипом вполупотемок (со скошенной ступенькой) — чтобы скрыть шип.
• Шипом впотемок (ступеньки шипа с двух его сторон) — для относительношироких деталей, таких как нижняя обвязка (брусок) двери.

Все эти соединения могут быть сквозными, а могут быть и глухими, когда торец шипа не будет виден с обратной стороны стойки. Их можно укреплять клиньями или нагелями.

Сплачивание

Найти широкую высококачественную древесину становится все труднее, и она очень дорога. К тому же такие широкие доски подвержены очень большим усадочным деформациям, что затрудняет работу с ними. Для соединения узких досок по кромке в широкие панели для столешниц или крышек верстака используют сплачивание.

Подготовка

Перед началом непосредственно сплачивания необходимо выполнить следующее:

• По возможности подберите доски радиальной распиловки. Они менее подвержены усадочным деформациям, чем пиломатериалы тангенциальной распиловки. Если используются доски тангенциальной распиловки, то их ядровую сторону кладите поочередно в одну и другую сторону.
• Старайтесь не сплачивать материалы с разными способами распиловки в одну панель.
• Ни в коем случае не сплачивайте доски из разных пород древесины, если они не просушены должным образом. Они будут давать разную усадку и трескаться.
• По возможности располагайте доски волокнами в одном направлении.
• Перед сплачиванием обязательно обрежьте материал по размеру.
• Используйте только клей хорошего качества.
• Если древесина будет полироваться, подбирайте текстуру или цвет.

Сплачивание на гладкую фугу

1. Выложите все доски лицевой стороной вверх. Для облегчения последующей сборки пометьте кромки непрерывной карандашной линией, проведенной по стыкам под углом.

2. Прострогайте ровные кромки и проверьте пригонку к соответствующим соседним доскам. Каждый раз выравнивайте торцы или карандашные линии.

3. Убедитесь в отсутствии зазоров и плоскостности всей поверхности. Если сжать зазор струбциной или зашпаклевать его, соединение впоследствии растрескается.

4. При строгании коротких деталей зажмите две в тиски лицевыми сторонами вместе и строгайте обе кромки одновременно. Выдерживать прямоугольность кромок не придется, так как при стыковке они взаимно будут компенсировать свой возможный наклон.

5. Сделайте подготовку, как для стыкового соединения, и нанесите клей. Сжиманием с притиркой соедините две поверхности, выдавив излишек клея и помогая поверхностям как бы «присасываться» друг к другу.

Другие способы сплачивания

Другие соединения сплачиванием с различным усилением готовятся таким же образом. К ним относятся:

• с нагелями (шкантами);
• в паз и гребень;
• в четверть.

Склеивание и фиксация зажимами

Склеивание и фиксация склеенных деталей является важной частью деревообработки, без которой многие изделия потеряют прочность.

Клеи

Клей усиливает соединение, скрепляя детали так, что их нельзя легко разъединить. При работе с клеями обязательно надевайте защитные перчатки и выполняйте рекомендации по мерам безопасности на упаковке. Очищайте изделие от излишка клея до его схватывания, поскольку он может тупить нож рубанка и засорять абразив шкурки.

ПВА (поливинилацетат)

Клей ПВА — это универсальный клей для древесины. В еще влажном состоянии его можно стереть смоченной водой тряпкой. Он прекрасно склеивает неплотно прилегающие поверхности, не требует длительной фиксации для схватывания и схватывается примерно за час. ПВА дает достаточно прочное соединение и приклеивается почти к любой пористой поверхности. Дает постоянное соединение, но не является термостойким и влагостойким. Наносите кистью, а при больших поверхностях разведите водой и наносите малярным валиком. Поскольку клей ПВА имеет водную основу, то при схватывании дает усадку.

Контактный клей

Контактный клей склеивает непосредственно после нанесения и соединения деталей. Нанесите его на обе поверхности и, когда клей станет сухим на ощупь, соедините их. Он используется для слоистого пластика (ламината) или шпона к ДСП. Фиксации не требуется. Счищается растворителем. Контактный клей огнеопасен. Работайте с ним в хорошо вентилируемом помещении, чтобы снизить концентрацию испарений. Не рекомендуется для наружных работ, так как не является влагостойким и термостойким.

Эпоксидный клей

Эпоксидный клей — самый прочный из клеев, применяемых в деревообработке, и самый дорогой. Это двухкомпонентный клей на основе смолы, он не дает усадки при схватывании и размягчается при нагревании и не ползет под нагрузкой. Водостоек и склеивает почти все материалы, как пористые, так и гладкие, за исключением термопластиков, например, поливинилхлорида (ПВХ) или плексигласа (органического стекла). Пригоден для наружных работ. В незастывшем виде может удаляться растворителем.

Термоклей

Термоплавкий безрастворный клей склеивает почти все, включая многие пластики. Обычно продается в виде клеевых палочек, которые вставляются в специальный электрический пистолет для склеивания. Нанесите клей, соедините поверхности и сожмите на ЗО секунд. Фиксации не требуется. Счищается растворителями.

Зажимы для фиксации

Зажимы бывают разнообразных конструкций и размеров, большинство из которых называется струбцинами, однако обычно требуется всего пара разновидностей. Обязательно помещайте между зажимом и изделием прокладку из древесных отходов, чтобы избежать вмятин от прикладываемого давления.

Техника склеивания и фиксации

Перед склеиванием обязательно соберите изделие «насухую» — без клея. Зафиксируйте при необходимости, чтобы проверить соединения и габаритные размеры. Если все нормально, разберите изделие, располагая детали в удобном порядке. Разметьте склеиваемые площади и приготовьте зажимы с разведенными губками/упорами на нужное расстояние.

Сборка рамы

Равномерно кистью распределите клей на все склеиваемые поверхности и быстро соберите изделие. Удалите излишек клея и зафиксируйте сборку зажимами. Равномерным давлением сожмите соединения. Зажимы должны располагаться перпендикулярно и параллельно поверхностям изделия.

Зажимы располагайте как можно ближе к соединению. Проверьте параллельность перекладин и при необходимости выровняйте. Замерьте диагонали — если они одинаковы, то прямоугольность изделия выдержана. Если нет, то несильный, но резкий удар по одному концу стойки может выровнять форму. При необходимости поправьте зажимы.

Если рама не ложится плоско на ровную поверхность, то подстучите выступающие участки киянкой через деревянный брусок в качестве прокладки. Если это не поможет, возможно, придется ослабить зажимы или зажимами зафиксировать деревянный брусок поперек рамы.

Столярно-строительные и мебельные изделия состоят из различных деталей, соединенных между собой тем или иным способом и большей частью неподвижно. В некоторых частях разборной и складной мебели применяются и разъемные соединения.

Деталь - брусок, доска (делянка), щиток - как первичный элемент изделия может быть изготовлена из одного куска древесины, из двух или нескольких кусков, предварительно склеенных между собой, а также может быть фанерованной.

Соединение двух или нескольких деталей образует узел - щит, рамку, коробку, представляющие собой конструктивные элементы изделия. Из соединенных между собой деталей и узлов получают простое столярное изделие или обособленную его часть - комбинат, агрегат.

Детали соединяют между собой путем столярной вязки, клея или металлических скреп.

Согласно ГОСТу 9330-60 "Детали деревянные. Основные соединения", различают следующие группы соединений:

• по длине - деталей, примыкающих друг к другу торцами; это соединение осуществляется путем сращивания или наращивания деталей;
• по кромкам (сплачивание) - двух и более элементов для получения широкой детали;
• угловые концевые - деталей, сходящихся под тем или иным углом, для образования большинства конструктивных элементов строительных и мебельных изделий;
• угловые срединные - соединение элементов, из которых один либо примыкает своим концом к середине другого (примыкания), либо пересекает его под тем или иным углом (пересечения) для образования в основном щитов;
• ящичные угловые (ящичные вязки) - широких элементов; такие соединения применяются при сборке ящиков, коробок и т. п. Они могут быть концевыми и срединными (примыкания).

Из сопряженных элементов образуется простейшее изделие или часть сложного изделия (агрегат), в зависимости от назначения которого выбирается и способ соединения элементов.

Сращивание и наращивание. Вследствие сравнительно небольшой длины столярных деталей, не превышающей обычной длины используемых досок и брусков, сращивание и наращивание в столярных работах применяется в основном лишь при изготовлении столярно-строительных изделий (поручни, карнизы, плинтусы и т. п.), а также при замене негодных частей деталей новыми.

Сращивание и наращивание выполняется:

1. впритык , когда элементы соединяются друг с другом торцами плоско обрезанными под прямым или косым углом;
2. накладкой вполдерева (рис. 181, а);
3. шипами круглыми , плоскими и косыми типа "ласточкин хвост" (рис. 181, б);
4. клиновидным замком (рис. 181. в).

Сплачивание применяют главным образом для соединения узких элементов с целью получения детали большей ширины; значительно реже сплачивание служит для увеличения толщины. Лицевые стороны изделия фанеруют - оклеивают древесиной ценных пород. При сплачивании применяются следующие способы соединения элементов:

1. В гладкую фугу на клею (рис. 182, а), заключающееся в том, что детали плотно прифуговывают кромками одну к другой и затем склеивают. После этого детали помещают в специальные приспособления (верстаки, сжимы, прессы), сжимают при помощи винтов, клиньев и т. п. и оставляют в сжатом положении до высыхания клея. При сжатии излишний клей выдавливается по линии соединения.
2. На шипах и шкантах (рис. 182, б, в), когда в кромках плотно прифугованных деталей вырубают гнезда или высверливают отверстия. в которые вставляют прямоугольные шипы или круглые шканты. Толщина шипов не должна превышать 1 / 3 толщины соединяемых деталей.
3. В четверть (рис. 182, г), когда в кромках соединяемых деталей выбирают до половины их толщины и такой же ширины продольные выемки - четверти.
4. В шпунт (рис. 182, д), при котором в кромке одной детали выбирают посредине паз - шпунт в 1 / 3 толщины, а в кромке другой отбирают гребень, соответствующий пазу. Гребень и паз могут быть прямоугольной или трапециевидной формы ("ласточкин хвост").
5. На рейку (рис. 182, е), отличающееся от соединения в шпунт тем, что в кромках соединяемых деталей выбирают пазы, в которые выявляют рейку.
6. На шпонках (рис. 182, ж), состоящее в том, что в соединяемых деталях выбирают суживающиеся кверху и по длине трапециевидные пазы глубиной в 1 / 3 толщины доски. В пазы заколачивают бруски-шпонки со скошенной кромкой соответственно профилю выбранного паза. Помимо сплачивания элементов, такое соединение служит также средством предохранения щитов от коробления.
7. В наконечник (рис. 182, з, и), заключающееся в том, что на торцовую кромку щита, обработанную в виде шпунта-гребня треугольного, прямоугольного или иного профиля, наклеивают брусок. Это соединение применяют для предохранения щитов от коробления и укрытия торца, плохо поддающегося чистовой обработке и отделке.

Сплачивание в гладкую фугу на клею может быть выполнено как с параллельными, так и с непараллельными кромками соединяемых досок. Последнее соединение по затрате материала более экономично, так как используются доски с кромками, опиленными по сбегу дерева, но оно менее красиво и труднее поддается выполнению.

Сплачивание на шипах и шкантах обычно выполняют без склеивания, главным образом для соединения лежащих одна на другой деталей или частей изделия с целью предупреждения их смещения. Выполнение этого вида сплачивания, в особенности на шипах, представляет некоторые трудности.

Сплачивание в четверть, в шпунт и на рейку на клею прочнее, сплачивания в гладкую фугу, так как дает большую площадь склеивания. Сплачивание на рейку выгоднее, чем в четверть или в шпунт, потому что древесина не расходуется на образование четверти или гребня, а сама рейка обычно вырабатывается из отходов.

Наилучший и наиболее прочный вид сплачивания-соединение трапециевидным шпунтом ("сшивание"). Выполнение такого соединения ручным инструментом крайне сложно и редко применяется. Для этой цели в настоящее время используются специальные сшивательные станки, получающие широкое применение при производстве мебели и тары. Соединение трапециевидным шпунтом может быть выполнено при непараллельности кромок как в продольном, так и в поперечном направлении, что позволяет полностью использовать необрезные доски со сбегом, дающие значительный отход при других способах сплачивания. Доски располагаются поочередно в разные стороны сердцевинной стороной и комлевым концом, что предупреждает коробление щита в целом.

Угловые соединения. Соединение деталей под углом, т. е. вязка углов, наиболее часто встречающийся вид соединения в столярном деле. Формы этих соединений весьма разнообразны; их можно подразделить на две основные группы: рамочные и ящичные.

Существуют следующие способы угловых соединений:

1. Внакладку (рис. 183, а), являющееся наиболее простым, но вместе с тем наименее прочным из всех угловых соединений. В торце каждой соединяемой детали выбирают древесину до половины ее толщины.
2. Прямым рамочным шипом (рис. 183, б, в, г), представляющее собой основной вид углового соединения различных деталей в столярном производстве. Шип - часть бруска или детали входит в гнездо , выбранное в другом бруске или детали. Шиш обычно получают при обработке торца бруска. Сообразуясь с требуемой прочностью соединения, которая зависит от общей площади склеиваемых поверхностей, рамочный шип делают одиночным, двойным или тройным. Гнездо, в которое вставляется шип, бывает открытым с одной стороны (глухое гнездо) и с двух сторон (сквозное гнездо). Отверстие, открытое с трех сторон, называется проушиной или проушкой . Гнездо бывает в срединной части бруска, а проушина - на его конце. Сквозное гнездо обычно делают в тех случаях, когда изделие окрашивается непрозрачной краской, глухое же тогда, когда внешняя лицевая сторона должна быть чистой. Если нежелательно иметь открытым торцовый конец шипа, то вместо проушины делают глухое гнездо с потемком, т. е. с суженным шипом. Это скрывает дефекты при выделке гнезда и увеличивает прочность углового соединения, так как шип оказывается зажатым с четырех, а не с двух сторон, как в проушине.
3. Косым шипом "ласточкин хвост" (рис. 183, д) - соединение более прочное, чем прямым шипом. Шип и проушину запиливают не параллельно кромкам брусков; основание шипа делают равным 1 / 3 , а конец - 3 / 5 толщины бруска.
4. На шкантах (рис. 183, е), называемое иногда вязкой на круглых вставных шкантах или дюбелях. Это соединение менее прочно, чем шиповое; вместе с тем оно более экономично, так как не требует припуска на шип.
5. На ус (рис. 183, ж, з, и), когда концы брусков срезают под косым углом. На ус могут быть соединены бруски как одинаковой, так и разной ширины и сходящиеся под любым углом. Для увеличения прочности соединения его делают вполдерева с прорезным или глухим шипом (на ус с шипом впотай), а иногда со вставным открытым или потайным шипом.

Прирезку углового соединения в брусках, имеющих фигурно обработанные кромки (калёвки), выполняют двумя способами: обрабатывают шиповое соединение прямоугольной формы с подрезкой фигурной части на ус или выполняют шиповое соединение соответственно профилю соединяемых брусков. Первый способ, являющийся более простым (но дающий менее прочное соединение), применим при ручной обработке, второй применяют при машинной обработке деталей, обеспечивающей необходимую точность выполнения.

Узловые соединения в изделиях, окрашиваемых непрозрачной краской, укрепляют деревянными гвоздями (нагелями), вбиваемыми в просверленные отверстия.

Соединения примыкания (рис. 184) являются разновидностью угловых соединений: конец одного бруска примыкает к средней части другого. Их выполняют внакладку (вполдерева), прямым и косым шипом сквозным или полупотайным. Иногда примыкания выполняют на вставных круглых шипах (шкантах).

Рис. 185. Ящичные угловые соединения: а - прямым открытым шипом; б - косым открытым шипом; в - открытым шипом "ласточкин хвост"; г - в шпунт на вставной рейке; д - в шпунт с открытым и закрытым торцом; е - на вставных плоском и круглом шипах; ж - шипом "ласточкин хвост" впотай; з - шипом "ласточкин хвост" впотай; и - на ус с вставной рейкой; к - на ус с гребнем; л - с подклейной бобышкой

Ящичные угловые соединения (рис. 185) досок или щитков широко применяются в столярно-мебельном деле. Они выполняются прямыми и косыми шипами вида "ласточкин хвост" или "сковородень". Число шипов зависит от ширины и толщины соединяемых деталей или щитков. Шипы имеются на концах обеих соединяемых деталей, причем щиток - деталь с проушиной на краю кромки - имеет на один шип больше, чем соответствующая ему смежная деталь.

Ящичные соединения могут быть сквозными, глухими, вполупотай и глухими на чистый ус. Сквозные соединения применяются для деталей, расположенных внутри изделия, также и на лицевых его сторонах, если покрывают их фанерой или непрозрачной краской. Детали, открытые только с одной стороны, соединяют вполупотай, а открытые со всех сторон - впотай. Ящичные угловые соединения выполняют и на вставных шипах, однако такие соединения наименее прочны.

Ящичные соединения примыкания (рис. 186) выполняют прямыми сквозными шипами и пазами с гребнем: треугольным, прямоугольным, трапециевидным (внаград). Пазовые соединения применяют в случаях, когда на внешней стороне нежелательно иметь выступающие торцы.

Соединение на клею. В столярно-мебельном производстве клеевые соединения применяются сравнительно широко. Соединение только посредством клея является достаточно прочным при условии надлежащей подгонки ч правильном склеивании деталей.

Этот способ применяется не только при соединений деталей в щит на гладкую фугу, но и для приготовления переклейных щитов (склейки щитов на пласть) и наклейки фанеры на рамку, фанерования и облицовки (наклейки фанеры и дощечек разных пород) для получения из тонких брусков и дощечек толстой детали (подставки, ножки и т. п.), а также и для приклейки мелких брусков к готовым изделиям (калёвок, плинтусов, карнизов, штапиков и т. п.).

Фанерование. Оклейка простой древесины тонкими дощечками (облицовка) и фанерование - оклейка листами (фанерой) более ценной древесины представляет особый вид клеевого соединения для улучшения внешнего вида изделия и повышения его прочности.

В зависимости от способа получения различают фанеру пиленую, строганую (ножевую) и лущеную.

Детали фанеруют с одной или € двух сторон; двухстороннее фанерование значительно повышает прочность изделия. Фанеру наклеивают в один или в два и более слоев.

При одностороннем фанеровании фанеру наклеивают волокнами параллельно волокнам основания (каркаса, остова или обвязки), а при двухстороннем - взаимно перпендикулярно.

Вследствие усадки или высыхания клея и коробления усыхающей после увлажнения фанеры коробится основа - доска или щит (рис. 187, а) и образуется вогнутость на оклеенной фанерой поверхности. Это коробление тем больше, чем меньше отношение толщины основы к ее ширине. Фанерование хорошо высушенного бруска, толщина которого не менее половины ширины, вовсе не влечет за собой его коробления.

Наклейка фанеры на правую (сердцевинную) сторону бруска уменьшает коробление основы и можно, создавая выпуклость на правой стороне, компенсировать выгиб, получившийся вследствие усадки клея и коробления фанеры.

Двухстороннее фанерование (рис. 187, б) не вызывает коробления детали. При этом внутренние, нелицевые стороны детали можно оклеивать фанерой простых пород, а лицевые - фанерой более ценных пород.

Нередко требуется облицовывать брусковые детали с трех или четырех сторон В этом случае наклеивают на широкие грани фанеру, а на узкие - фанеру или обкладку из массива (рис. 187, в, г).

Фанеруемую поверхность соответствующим образом подготовляют: высверливают сучки и заполняют отверстия деревянными пробками; трещины и заколы заделывают деревянными вставками или шпаклюют; поверхность точно выстрагивают. Торцы, обычно плохо поддающиеся фанерованию, либо проклеивают и затем (после высыхания клея) выстрагивают цинубелем, либо оклеивают продольными брусочками.

Фанеру для лицевых и внутренних слоев нарезают кусками требуемой длины, ее кромки фугуют и соединяют (стягивают) в лист (набор) соответственно размерам оклеиваемой поверхности.

Стяжка фанеры производится на столе. Листы раскладывают фугованными кромками один к другому, прикрепляют их к столу мелкими гвоздями, швы и поверхность фанеры у швов на ширине 15 мм смазывают клеем и накладывают па места соединений полоски бумаги шириной 15 мм. После высыхания склейки гвозди выдергивают, набор снимают и наклеивают на щит.

Используя текстуру древесины и применяя соответствующее расположение (набор) листов фанеры, можно получить красивый рисунок и придать фанеруемому изделию художественный вид.

На рис. 188 показаны различные виды набора фанеры.

Соответственно заданному фанерованию и набору выполняют заготовку листов фанеры.

Подбирают лицевую фанеру после того, как она нарезана по размеру (с припуском) и ее кромки отфугованы. Подборку производят одним из следующих двух способов: срезанные со ствола листы раскладывают, перевертывая каждый второй лист (как бы развертывая листы открытой книги) или просто сдвигают, не перевертывая. В первом случае один лист окажется обращенным кверху сердцевинной (правой) стороной, а другой лист - заболонной (левой). Во втором случае все листы окажутся обращенными кверху одной - сердцевинной или заболонной - стороной.

Первый способ (развертывание) применяют для фанер с вязкой древесиной, мало подверженной растрескиванию. Колкую древесину (например, дуб) нельзя ставить на лицо левой (заболонной) стороной вверх, так как при усушке лист фанеры будет коробиться, отгибаясь кверху, тогда как листы, обращенные левой стороной вниз, при короблении плотно прижмутся к основанию, и в этом случае трещины будут мало заметны. Поэтому фанеру колкой древесины при подборе сдвигают, обращая все листы левой стороной к основанию.

Соединение элементов из различных материалов. Для производства мебели в настоящее время применяются, кроме массивной древесины, древесно-стружечные и древесно-волокнистые плиты, древесные и другие пластики, цветные металлы и т. д. Соединения таких материалов с массивной древесиной отличаются от приведенных выше соединений.

Элементы из древесно-стружечных и древесно-волокнистых плит, обладающие более высокой чувствительностью к увлажнению, меньшей прочностью и некрасивой поверхностью, обычно соединяют с древесиной ценных пород. Применяются следующие соединения (рис. 189): оклейка лицевых поверхностей шпоном и строганой фанерой, соединение по ширине на гладкую фугу и на вставную рейку, угловые соединения на ус со вставными рейками и шкантами, с вставной пилястрой из древесины на гладкую фугу и на вставную рейку, срединные соединения на гладкую фугу и в шпунт и гребень, заделка кромок древесиной. Закрепление соединений производится смоляными клеями, винтами и специальными скрепами.

Слоистые пластики присоединяют к древесине с помощью карбинольного клея или винтами и скрепами.

Соединения на винтах, скрепах и гвоздях. Соединение на винтах применяют в разборных изделиях, а также в изделиях, подверженных увлажнению, при которых клеевое соединение является ненадежным. Соединение на винтах иногда применяется с целью упрощения работы, когда склейка или вязка деталей затруднительна.

Винтами крепится почти вся фурнитура: петли, пятники, ручки, замки и различные украшения, а также и некоторые деревянные части: штапики, обкладки и т. п.

Скрепление нагелями (рис. 190) применяется главным образом для скрепления шиповых соединений. Для скрепления деталей из мягкой древесины нагели делают клинообразной формы, с заостренным концом и изготовляют их из твердых пород; для скрепления твердых пород применяют круглые нагели из мягкого дерева. Толщина нагелей от 3 до 12 мм.

Нагели забивают в отверстия, в собранном на клею и запрессованном соединении. Концы их смазывают клеем и забивают ударами молотка, при этом твердый нагель вминается в древесину соединения, а мягкий обминается по отверстию. При одном нагеле его ставят в центре соединения, а при двух - каждый из них располагают на расстоянии в 1 / 4 диагонали от внутреннего и наружного углов.

Соединения на металлических скрепах получают всё большее распространение. Применяемые скрепы весьма разнообразны.

Сшивка деталей при помощи волнистых пластинок (рис. 191, а) состоит в том, что половину пластинки по длине вгоняют (углубляют) в одну деталь, а вторую половину - в другую. Более всего это применимо при сборке брусков в рамку для последующего ее оклеивания фанерой (пустотелый щит) или же при сборке для этой же цели массивного дощатого щита.

Усовое соединение делают при помощи стальной пластинки, вгоняемой в соединяемые детали (рис. 191, б).

Сплачивание на кольцах (рис. 191, в) состоит в том, что для кольца в соединяемых деталях выбирают канавку, в которую закладывают специальное кольцо, стягивающее соединяемые детали.

Металлические скрепления для усиления вязки деревянных деталей чаще всего применяют в виде накладываемого сверху металлического угольника (рис. 191, г).

Наряду с металлическими скрепами пользуются деревянными угольниками, бобышками или сухарями (рис. 191, д), укрепляемыми на клею и на винтах.

Размеры лесоматериалов (длина и сечения) ограничены, поэтому отдельно они могут быть применены только в виде стоек и балок невысокой несущей способности. Для создания большинства строительных конструкций деревянные элементы должны быть прочно и надежно соединены между собой. При помощи соединений ряд элементов соединяется по длине - сращивается, по ширине - сплачивается, связывается под углом узлами и прикрепляется к опорам - анкеруется.

Соединения являются наиболее ответственными деталями деревянных конструкций. При изготовлении многих соединений в элементах конструкций делают отверстия и врезки, ослабляющие их сечения и повышающие их деформативность. Разрушение деревянных конструкций начинается в большинстве случаев в соединениях. Деформативностью соединений объясняются повышенные прогибы деревянных конструкций. Таким образом, от правильного решения, расчета и изготовления соединений зависят прочность и деформативность конструкции в целом.

Анизотропия строения, малая прочность древесины при скалывании, растяжении поперек волокон и смятии являются причиной большой сложности и многообразия соединений конструкций из дерева.

Наиболее просто и надежно решаются конструкции соединений сжатых деревянных элементов, в которых усилия передаются непосредственно от элемента, к элементу и не требуется специальных рабочих связей. Более сложно решаются соединения изгибаемых элементов, в которых для передачи усилий требуются рабочие связи.

Наиболее сложно решаются соединения растянутых элементов. В них имеется опасность хрупкого разрушения древесины по ослабленным сечениям, а также в результате скалывания и растяжения поперек волокон. Применение в соединениях растянутых элементов податливо работающих связей уменьшает опасность их хрупкого разрушения. Сложность соединения растянутых деревянных элементов приводит их в ряде конструкций к замене металлическими.

По характеру работы все основные соединения деревянных конструкций могут быть разделены на следующие группы:

а) соединения без специальных связей, требующих расчета, - упоры и врубки;

б) соединения со связями, работающими на сжатие,- шпонками и колодками;

в) соединения со связями, работающими на изгиб, - нагелями-болтами, штырями, гвоздями, винтами, деревянными пластинками и штырями;

г) соединения со связями, работающими на растяжение, - болтами, гвоздями, винтами и хомутами;

д) соединения со связями, работающими на сдвиг, - клеевыми швами.

В связи с тем что одни и те же связи входят в разные группы, удобно изучать соединения деревянных конструкций в следующем порядке: соединения без специальных связей, с деревянными связями, с металлическими связями, с клеевыми связями.

Клеевые соединения, наиболее прогрессивные и технологичные, являются основными соединениями элементов при заводском изго­товлении деревянных конструкций. Соединения, не требующие специальных связей (упоры и врубки), применяются главным образом при построечном, изготовлении деревянных конструкций. Металлические соединения являются универсальными и широко используются при обоих основных методах изготовления деревянных конструкций. Соединения с деревянными связями являются устарелыми типами соединений, требующими значительных затрат ручного труда. Они применяются редко и только при построечном изготовлении деревянных конструкций.

Все соединения деревянных конструкций являются податливыми, за исключением клеевых. Деформации в них образуются в результате неплотностей, возникающих при изготовлении, от усушки и смятия древесины, особенно поперек волокон и изгиба связей. Величина этих деформаций при длительном действии расчетных нагрузок в соединениях, где древесина работает поперек волокон, принимается равной 3 мм, а во всех других случаях- 1,5-2 мм.

В большинстве соединений деревянных конструкций, кроме клеевых, в результате действия сжимающих усилий или начального обжима, например при постановке болтов, возникают между соединяемыми элементами силы трения, которые уменьшают усилия в связях. Однако эти силы в результате возможной знакопеременности усилий, усушки древесины и ослабления начальных натяжений связей могут снизиться до нуля и поэтому расчетом не учитываются. Они учитываются только при кратковременном действии сжатия с коэффициентами трения пласти по пласти 0,2, торца по пласти 0,3 и когда они вызывают дополнительные напряжения с коэффициен­том трения 0,6.

Расчет соединений деревянных конструкций по прочности производят на основе методики, изложенной в гл. 4.

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

Назначение соединений	В конструкциях, изготовляемых в заводских условиях	В конструкциях, изготовляемых с применением облегченных средств механизации.
	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
	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
		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.

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