Соединение деревянных деталей - способы соединения

Усом называют скошенный прямой или ступенчатый срез концов брусков. Для наиболее простого, прямого соединения на ус концы брусков размечают под острый угол около 15; мелкозубной пилой срезают скосы с припуском 2 - 3 мм на обработку (рис. 73, а). Скосы вначале строгают рубанком, затем обрабаотывают шлифчиком или фуганком. Для предохранения тонких концов бруска от прогибов и скалывания строгание их ведется на подкладке (рис. 73, б). Прикладывая скосы брусков один к другому, проверяют их на просвет, обращая внимание на то, чтобы оси брусков были строго параллельны.
После точной подгонки скосы смазывают клеем и запрессовывают с помощью струбцинок с прокладками по всей ширине брусков или зажимают в цвинках. При сращивании тонких реек места соединения после склеивания плотно обматывают прочными нитками и сверху еще раз обмазывают клеем (рис. 73. в) Соединение деталей в полдерева (в лапу) является более прочным, чем соединение на ус. Этот способ соединения относится к угловой вязке брусков. На обоих концах соединяемых брусков после разметки рейсмусом вырезают пилой или стамеской одинаковые уступы до половины толщины бруска(рис. 73, г).
Надрез пилой по разметке вначале делают вдоль бруска, а затем поперек. Для большей плотности соединения продольный разрез ведут на одном бруске снаружи разметочной риски, а на другом внутри ее; поперечный надрез делают с незначительным наклоном внутрь. Способом соединения вполдерева, помимо угловой вязки, можно произвести тавровую вязку брусков (ее называют также серединной, Т-образной, поперечной). При тавровой вязке конец одного бруска закрепляется внакладку на середине другого, выдолбив в нем по разметке стамеской соответствующее прямое или трапецевидное углубление (рис. 73, д. е. ж). При соединении внакладку вполдерева для большей прочности; производится склеивание и дополнительное крепление гвоздями, шурупами, накладками или нагелями. Нагели представляют собой деревянные цилиндрические или конические шпильки, забиваемые на клею в заранее полученные шилом, сверлом или буравчиком отверстия на соединяемых частях. Концы нагелей, выступающие за плоскости изделия, срезают стамеской.Соединение детали на шипах (шиповая вязка) - оладает еще большей прочностью и широко применяется для угловых и тавровых соединений брусков. При шиповой вязке соединяемые детали имеют один или несколько шипов и соответствующие им гнезда и проушины. Шипы, гнезда, проушины и их элементы показаны на рисунке 74 рисунке. Гнезда могут быть глухие, если они открыты только с одной стороны, или сквозные, если отверстие проходит сквозь брусок и открыто с обеих противоположных сторон. Шипы бывают одинарные, двойные, тройные; в строгом соответствии с ними делаются и проушины. По конструкции шипы могут составлять одно целое с бруском, являясь его продолжением, или могут быть изготовлены отдельно. Последние называются вставными шипами. По форме шипы бывают прямые (прямоугольные), цилиндрические (вставные), прирезные в виде «ласточкина хвоста» и др. Шипы, гнезда и проушины должны быть изготовлены очень точно и входить в соединяемые детали без зазора возможно плотнее. Наличие зазоров между шипами и стенками гнезда ослабляет вязку и делает ее непрочной. При неточном изготовлении шипов, в случае получения утолщенного шипа, при вклинивании его в гнездо может произойти раскалывание . Соединение прямым шипом является наиболее простым и в то же время обеспечивающим достаточную прочное изделия. Для проведения вязки прямым шипом на одном кош бруска с помощью пилы и стамески по разметке вырезают один или несколько прямоугольных выступов - шипов, которые делаю сквозными или полупотайными (рис. 75, а, б, в). При соединении брусков на одном шипе его толщину берут равной 1/3 - 1/5 толщины бруска, а при вязке на два шипа их толщина принимается равной толщине щек. На другом сопрягаемо бруске точно по размеру шипа размечают и выдалбливают сооветствующее углубление - гнездо.Глубина глухого гнезда делается больше длины шипа не менее чем на 2 мм; это делается для того, чтобы при возможной усушке бруска между заплечиками шипа и краями гнезда не могла образоваться щель. Толщина шипа берется не меньше 1/3 толщины шипового бруска. По длине глухой шип принимают равным примерно 2/3 толщины бруска, в котором выбирают гнездо. У шипа, входящего в гнездо, по одному или двум торцовым ребрам снимают небольшую фаску под углом 30°, что облегчает ввод шипа в гнездо. Типы различных более сложных соединений брусков и досок угловой вязкой показаны на рисунке 76.Достаточно прочная угловая вязка брусков, применяемая при сборно-разборных соединениях, производится на вставных цлиндрических или прямоугольных шипах - шкантах, диаметром 5 до 12 мм в зависимости от толщины брусков.При выполнении соединения требуется очень точная приторцовка брусков и точное высверливание гнезд под вставные шипы (рис. 76, ж, з). Несколько сложнее производится угловая вязка досок и щитов (на угол) или так называемая ящичная вязка. Соединение может: осуществляться шипами - сквозными, вполупотай и впотай (рис. 77). Ширина шипов берется равной 0,6 - 0,8 толщины стенок а угол скоса шипов 15°. Тавровое или Т - образное соединение брусков применяется при изготовлении полок шкафов, столов, стульев и других столярных изделий и выполняется одинарным или двойным шипом в сквозное или глухое отверстие. Тавровое cоединение осуществляется как соединение разъемное (выполняемое на клиньях) и неразъемное (шиповое).Наиболее применимое тавровое соединение брусков производится внакладку (вполдерева), лапой типа «ласточкин хвост», прямым, сквозным пли глухим одинарным шипом, применяются также круглые двойные шипы (рис. 78). Сплачивание применяется при изготовлении изделий значительной ширины - щитков, чертежных досок и пр. (осуществляется с обязательным последующим склеиванием. Примеры соединения элементов из древесины сплачиванием показаны на рисунке 79). Основные правила при проведении сопряжений элементов из древесины и при вязке отдельных заготовок сводятся к следующему. Заготовки, отдельные элементы и детали из древесины, предназначенные для соединения, заранее тщательно подготавливаются. Они должны иметь правильные размеры, а их стороны должны быть параллельны друг другу. Исправлять неправильные заготовки в процессе вязки нельзя. Парные части соединяемых деталей (одинаковые по назначению) должны иметь одинаковые размеры и быть взаимозаменяемыми. После подготовки и выверки соединяемых заготовок, определения их рабочих поверхностей и порядка соединения производится разметка. Парные сопрягаемые заготовки размечаются шесте Разметку досок и щитов начинают с кромок, перенося линии разметки далее на пласти и на вторые кромки. Перенос разметки с одной стороны заготовки на другую производится с поворотом заготовки в одном направлении (например, на себя). При вязке рам разметку проушин делают двухсторонней.При шиповой вязке разметку ведут по гнезду с учетом размеров имеющихся долот. Разметку проушин делают по шипу; запиловку шипов производят широкой, мелкозубой пилой, с лицевой стороны шипа (рис. 80). Прочерчивание параллельных линий при разметке производится рейсмусом по очереди на всех подготовленных заготовках, с соблюдением заданных размеров. Прочерчивание ведется от одних и тех же лицевых или внутренних сторон, принятых за базу. Для предупреждения раскола древесины и обеспечения прямолинейности проушин при поперечной разметке шипов рекомендуется перед запиловкой или долблением разметочные линии, проходящие по проушинам и заплечикам прорезать углом острой стамески. При запиливании шипов и проушин пила направляется таким образом, чтобы пропил шел рядом с намеченной разметочной линией, не задевая ее. При запиливании шипов пилу направляют вдоль намеченной риски с внешней ее стороны, а при запиливании проушин - с внутренней.Чтобы получить плотный наружный шов при двустороннем долблении сквозных гнезд и проушин, их следует слегка поднутрить (подрубить, но не скалывать). Перед склейкой подготовленные детали и заготовки предварительно собирают в зажимном приспособлении и устраняют перекосы и различные дефекты. Для большей прочности, главным образом при вязке изделий со сквозными гнездами, шипы рекомендуется расклинивать; деревянные клинышки ставятся на клею. При сборке заготовок и отдельных частей из древесины в целое изделие следует пользоваться киянками, или молотками, нанося удары через прокладки из мягкой древесины (рис. 81). Наиболее распостранёнными способами неразёмного соединения древесины являются соединение деталей на ус, соединение в пол дерева, вязка на шпилькахи другие, причем во всех этих случаях прочность соединения приобретается только после склеивания соединяемых частей.

Клеим

При пользовании клеем следует помнить:
- склеиваемые поверхности должны быть хорошо подогнаны друг к другу;
- для лучшего склеивания детали следует обработать рашпилем, то есть придать им шероховатость;
- склеиваемые детали должны быть выполнены из хорошо высушенной древесины;
- склеиваемые поверхности должны быть чистыми и обезжиренными;
- клей наносится равномерно не слишком тонким слоем (для этого можно воспользоваться старым полотном ножовки по металлу);
- детали при склеивании должны быть хорошо сжаты и закреплены при помощи струбцин, клиновых зажимов и др.

Простые способы соединения деревянных деталей

Деревянные детали можно соединять множеством способов. Самым простым способом является соединение встык, а самым сложным можно считать соединение "ласточкин хвост". Существуют способы соединения древесины, различающиеся сложностью и прочностью.
Выбор типа соединения зависит от того, что мы изготовляем. Например, при сборке шкафов используют стыковые, фальцевые соединения и соединение в паз и ус. Чаще при изготовлении дверных рам используют соединение шипом в гнездо.

1. Соединение встык. При стыковом соединении края материала соединяются с помощью клея и других крепежных средств.

Достоинство - легкое исполнение.

Недостаток - низкая прочность соединения.

Этот тип соединения используют там, где не так важна прочность - лицевые рамы или декоративные вставки. Такие соединения можно упрочнить с помощью нагелей, ламелей или специальными шурупами.

2. Соединение в ус. Соединение в ус - это соединение встык, только торцы скошены под углом 45 градусов. Соединение в ус также нуждается в упрочнении с помощью крепежа.

3. Соединения в пазы и фальцевые соединения. Соединения в пазы бывают продольные и поперечные, и различаются они направлением паза по отношению к направлению волокон древесины.

соединение в паз

Фальцевые соединения характеризуются прямоугольным уступом на кромке доски.

Достоинства соединения в пазы и фальцевых соединений - высокая прочность соединения.

Недостаток - сложнее в изготовлении, чем стыковые соединения.

При изготовлении мебели в основном применяются эти способы соединения древесины. Подробнее каждый способ соединения будет рассмотрен в следующих статьях.

Крепление элементов из древесины специальными металлическими накладками не только облегчит плотнику его работу, но и обеспечит надежное и прочное соединение. При применении такого метода соединения элементы конструкций из древесины не ослабляются в местах соединения врубками и шипами, это позволяет использовать материал небольших поперечных сечений при таких же нагрузках.

Использование металлических накладок, дает возможность снизить затраты по сравнению с традиционными конструкциями. Накладки изготавливаются из нержавеющей стали или нержавеющую сталь можно заменить оцинкованным железом. Такие накладки применимы как для наружных, так и для внутренних конструкций. Если кому-то не нравится блеск металла, их можно покрыть (в частности, при отделке интерьера) краской или цветным лаком.

Накладки и другие детали для соединения деревянных элементов крепят специальными кручеными гвоздями или шурупами (саморезами). Для обеспечения расчетной прочности соединений нужно определить необходимое количество гвоздей на каждую накладку. Если у вас есть опыт, то можно руководствоваться собственной интуицией.

При необходимости подобные накладки можно вырубить или вырезать из полосовой или листовой стали толщиной 2-4 мм. Отверстия под шурупы и гвозди необходимо отзенковать, чтобы шляпка гвоздя или шурупа углубилась в отверстие заподлицо с поверхностью накладки.
Плоские накладки для соединения деревянных элементов используют как для легких, так и более мощных конструкций. Накладки крепят или только гвоздями, или гвоздями и шурупами.
Как закрепить деревянные элементы

Угловые (угол до 135°) накладки предназначены для выполнения соединений, воспринимающих большие нагрузки (например, стропильных ферм или консольных балок каркасной конструкции). Накладки выпускают с различной шириной и длиной сторон.

Угловые крепления деревянных элементов

Угловая консоль с упрочением угла выштамповкой предназначена для прикрепления тяжелых балок к кирпичной кладке. Сначала в кладке (в стороне от швов) на дюбелях закрепляют резьбовые шпильки, затем привинчивают угловую консоль.

Деревянные элементы. Чем закрепить

Имеются и универсальные соединительные детали со шлицом с одной стороны. Сгибая или разгибая, их можно подогнать под любой угол сопрягаемых деталей. Они в основном применяются для выполнения соединений, подверженных небольшим нагрузкам.
Универсальные соединительные детали

Узловая или ригельная соединительная накладка обеспечивает восприятие сжимающих и растягивающих нагрузок. Размеры и углы сопряжения их различны.
Соединение несущей балки

Так несущую балку соединяют с угловой консолью. Обратите внимание на то, чтобы между стеной и балкой был оставлен небольшой зазор для вентилирования торца.

Кольцевые соединительные элементы

Кольцевые соединительные детали предотвращают смещение элементов конструкции, не выполняющих несущую функцию. Соединительные детали затягивают болтами.
Накладки для соединения стропил с прогонами

Накладки для соединения стропил с прогонами. Расположение их позволяет, компенсировать ветровые нагрузки, воздействующие на крышу. Накладки могут быть различных размеров.
Узловая косынка

Эта узловая косынка позволяет соединять одновременно три элемента конструкции. Она рассчитана на восприятие очень больших нагрузок.
Универсальные соединения

Универсальные соединительные детали и балочные анкеры. И те, и другие способны выдерживать высокие нагрузки.

Ознакомившись с данным материалом и рассмотрев примеры соединения металлическими накладками, вам будет проще сделать свой выбор способа соединения элементов из древесины.

Существует много способов соединения элементов и деталей из древесины.

В основном это соединения частей древесины вдоль волокон - сращивание по ширине - сплачивание и под углом – вязка. При ремонте квартиры соединение частей древесины по длине применяют редко, ввиду того, что все элементы и детали изделий можно выполнить из цельного пиломатериала.
Сплачивание применяют при получении щитов. Подобрать широкую доску для изделия трудно, тем более что широкая доска со временем коробится и растрескивается. Широкие щиты набирают из отдельных брусков или досок, используя соединение на гладкую фугу, в четверть, в прямоугольный паз и гребень, в паз на рейку.

Помимо всевозможных шиповых соединений используется также и самое простейшее соединение - сколачивание гвоздями и шпильками. Но шляпка гвоздя на лицевой поверхности изделия значительно ухудшает его эстетический вид, поэтому их прячут различными способами. Так, например гвоздь вбивают не до конца, откусывают головку, а затем вгоняют с заглублением, замазав его шпатлевкой. Иногда головку гвоздя предварительно расклепывают, а гвоздь забивают так, чтобы получившаяся узкая головка совпадала с направлением волокон древесины. Углубляют его ударами молотка через положенную боком головку другого гвоздя, а углубление зашпатлеаывают.
Есть еще один способ, при котором вначале при помощи стамески подрезают слой древесины, забивают гвоздь, а древесную стружку приклеивают на место.

Если при соединении гвоздем последний проходит насквозь, торчащий конец загибают в крючок и забивают заподлицо. Более прочным соединением является соединение на шурупах. При этом необходимо помнить, что ввинчивать шуруп необходимо в специально подготовленное отверстие, которое делают сверлом или шилом. Диаметр этого отверстия должен быть немного меньше диаметра верхней части шурупа. Иногда, при завинчивании в твердую древесину, шуруп приходится предварительно смазать мылом, солидолом или другим подобным материалом.

Все соединения, описанные ранее, производят с обязательным применением клея, а в некоторых случаях дополнительно усиливают деревянными нагелями, шкантами, шурупами, металлическими накладками, угольниками.

Обычно лесоматериалы, например, брусья, бруски или доски выпускаются определенного размера, но часто в строительстве нужны материалы, которые длиннее, шире или толще. Поэтому для получения необходимых размеров существуют различные виды соединений с использованием врубок, которые делаются вручную по разметке или специальным оборудованием.

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.

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

Соединение по длине

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

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.

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.

Соединение по высоте

Крестообразное соединение брусьев можно встретить при строительстве моста. При таком способе можно использовать соединение вполдерева, треть и четверть дерева или зарубка одного бруса.

Наращивание

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

Существует несколько видов наращивания:

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

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

Шиповое соединение

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

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

Ну, вот пожалуй, и все о типах соединений. Сюда не входят соединения гвоздями, шурупами или болтами. Чисто дерево ну и чуть-чуть клея. :)

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

Правила выбора соединения в зависимости от типа нагрузки

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

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

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

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

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

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

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

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

Как сделать шиповое соединение

Для изготовления шипового соединения нужно обвести обе детали линией разметки по всем граням на расстоянии от торца, равном ширине соединения. На двух противоположных сторонах и торце линиями отмечается тело шипа, разметка на обеих деталях полностью идентична.

Шип подрезают с боков ножовкой для поперечного реза и скалывают древесину с помощью стамески. Ширину шипа делают на 2-3 мм больше для последующей точной обработки ножом или долотом. Паз вырезают ножовкой для продольного реза и скалывают стамеской, также оставляя небольшой припуск на обработку. Далее следует подгонка, в процессе которой детали совмещают и добиваются максимально плотного прилегания.

При Т-образном шиповом соединении на одной из деталей нарезают центральный шип или паз, а на другой выдалбливают проушину или делают две боковые подрезки в зависимости от типа первой детали. Для изготовления проушины используют стамеску, обращая наклонную часть лезвия внутрь отверстия. Если проушина не сплошная, шип делаю на 8-10 мм больше глубины и обрезают его конец в форме развернутого клина. Так при забивании шип сам себя разопрет, и деталь будет прочно посажена.

Для соединения широких деталей можно использовать ящичное соединение, нарезая несколько шипов и пазов. Самый простой способ скрепить шиповое соединение — просверлить его насквозь поперек шипов и забить в отверстие деревянный шкант (оконное угловое соединение).

Как срастить доски на клею

Очень популярный метод соединения досок и брусков — продольное и поперечное склеивание. При соединении досок широкой стороной торец может быть ровным, хотя в большинстве случаев используют пазогребневый профиль. Очень важна плотная подгонка деталей, чтобы слой клея был как можно более тонким, только так можно достичь максимальной прочности. Иногда на торец, смазанный клеем, наносят небольшое количество хлопкового волокна, это повышает качество сцепки.

Доски можно соединять и в профиль, но для этого потребуется выполнить клиновидную зубчатую нарезку обоих торцов со смещением в пол зуба для разных деталей. В домашних условиях такую операцию можно выполнить с применением ручного фрезера .

Для склеивания деталей используют казеиновый клей или ПВА высокой концентрации, для придания прочности в клеящее вещество добавляют просеянную древесную муку. Поверхности покрывают клеем и выдерживают на воздухе 3-5 минут, после чего помещают под гнет или сдавливают струбцинами. Такое соединение получается прочнее самого дерева и никогда не ломается по стыку.

Как сплачивать элементы несущих конструкций

Для несущих конструкций используют два вида соединений — наращивание и сочленение. Самый простой способ срастить две детали — выполнить надрез ножовкой на половину толщины на одинаковом расстоянии от торцов, а затем сколоть топором лишнюю древесину. После сопоставления двух деталей соединение обычно скрепляют двумя накладными планками, прибитыми сбоку от разреза. Склеивание тоже возможно, но только при плотной подгонке деталей.

Надрезанные в полдерева торцы можно свести практически под любым углом, это основной метод соединения кровельных ферм. Для скрепления деталей необходима дополнительная стягивающая связь: брус прикладывают к соединенным деталям сбоку на расстоянии в 30-50 см от угла и подрубают в половину толщины по местам соприкасания, а затем скрепляют конструкцию гвоздями.

Часто вертикальные и наклонные конструкции нуждаются в опоре, например при соединении стропильной системы с балками перекрытия. В этом случае выполняется зарубка посадочных гнезд на горизонтальной балке, в которые будут вставлены стойки. Очень важно соблюдать угол наклона и делать подрубку не более чем на треть толщины бруса.

Соединения со специальными связями

Практически все столярные соединения выполняются с дополнительными укрепляющими связями. В самом простом примере роль таких выполняют гвозди или саморезы.

При наращивании деталей узел может укрепляться сквозным болтовым соединением, хомутами, скобами и глухарями, либо его просто обматывают холоднокатаной проволокой. Сращенные вертикальные опоры достаточно скрепить двумя накладными планками — деревянными или металлическими.

Угловые соединения чаще всего скрепляют скобами, накладными пластинами или уголками. В случаях, когда надо сохранить небольшую подвижность соединения, используют один сквозной болт, который либо прошивает поперек место накладки деталей, либо стягивает их в продольном направлении с минимальным отступом от накладки.

Место крепления специальной связи должно быть удалено от края не менее чем на 10 диаметров крепежного элемента и не иметь пороков. Важно помнить, что часто связи не обеспечивают общую прочность соединения, а только компенсируют неучтенную нагрузку.

Кроме обработки цельных кусков древесины, часто приходится соединять деревянные детали в узлы и конструкции. Соединения элементов деревянных конструкций называют посадками. Соединения в конструкциях деревянных деталей определяются пятью видами посадок: напряженная, плотная, скользящая, свободная и очень свободная посадка.

Узлы - это части конструкций в местах соединения деталей. Соединения деревянных конструкций подразделяются на виды: торцевые, боковые, угловые Т-образные, крестовидные, угловые L-образные и ящичные угловые соединения.

Столярные соединения имеют более 200 вариантов. Здесь рассмотрены только соединения, которыми пользуются на практике столяры и плотники.

Торцевое соединение (наращивание) - соединение деталей по длине, когда один элемент является продолжением другого. Такие соединения бывают гладкие, зубчатые с шипами. Дополнительно их закрепляют клеем, шурупами, накладками. Горизонтальные торцевые соединения выдерживают нагрузки на сжатие, растяжение и на изгиб (рис. 1 - 5). Пиломатериалы наращивают в длину, образуя на концах вертикальные и горизонтальные зубчатые соединения (клиновой замок) (рис. 6). Таким соединениям не нужно быть под давлением в течение всего процесса склеивания, так как здесь действуют значительные силы трения. Зубчатые соединения пиломатериалов, выполненные фрезерованием, отвечают первому классу точности.

Соединения деревянных конструкций должны быть изготовлены тщательно, в соответствии с тремя классами точности. Первый класс предназначен для измерительного инструмента высокого качества, второй класс - для изделий мебельного производства, а третий - для стройдеталей, сельскохозяйственного инвентаря и тары. Боковое соединение кромкой нескольких досок или реек называют сплачиванием (рис. 7). Такие соединения применяют в конструкциях полов, ворот, плотничных дверей и т. д. Дощатые, реечные щиты дополнительно укрепляют поперечинами и наконечниками. При обшивке потолков, стен верхние доски перекрывают нижние на 1/5 - 1/4 ширины. Наружные стены обшивают горизонтально уложенными досками внахлёст (рис. 7, ж). Верхняя доска перекрывает нижнюю на 1/5 - 1/4 ширины, что обеспечивает отвод атмосферных осадков. Соединение конца детали со средней частью другой образует Т-образное соединение деталей. Такие соединения имеют большое число вариантов, два из которых показаны на рис. 8. Эти соединения (вязки) применяют при сопряжении лаг перекрытий и перегородок с обвязкой дома. Соединение деталей под прямым или косым углом называют крестовидным соединением. Такое соединение имеет один или два паза (рис. 3.9). Крестообразные соединения применяют в конструкциях крыш и ферм.

Рис. 1. Торцевые соединения брусьев, сопротивляющиеся сжатию: а - с прямой накладкой вполдерева; б -с косой накладкой (на «ус»); в - с прямой накладкой вполдерева со стыком в тупой угол; г - с косой накладкой со стыком в шип.

Рис. 2. Торцевые соединения брусьев (наращивание), сопротивляющиеся растяжению: а - в прямой накладной замок; б - в косой накладной замок; в - с прямой накладкой вполдерева со стыком в косой шип (в ласточкин хвост).

Рис. 3. Торцевые соединения брусьев, сопротивляющиеся изгибу: а - с прямой накладкой вполдерева с косым стыком; б - с прямой накладкой вполдерева со ступенчатым стыком; в - в косой накладной замок с клиньями и со стыком в шип.

Рис. 4. Сращивание врубкой с усилением клиньями и болтами.

Рис. 5. Торцевые соединения брусьев, работающие на сжатие: а - впритык с потайным выдолбленным шипом; б - впритык с потайным вставным шипом; в - с прямой накладкой вполдерева (соединение может быть укреплено болтами); г-с прямой накладкой вполдерева с закреплением проволокой; д - с прямой накладкой вполдерева с закреплением металлическими обоймами (хомутами); е - с косой накладкой (на «ус») с закреплением металлическими обоймами; ж - с косой накладкой и закреплением болтами; з - разметка косой накладки; и - впритык с потайным четырехгранным шипом.

Рис. 6. Торцевые наращивания схемы фрезерования при торцевом склеивании заготовок: а - вертикальное (по ширине детали), зубчатое (клиновидное) соединение; б - горизонтальное (по толщине детали), зубчатое (клиновидное) соединение; в - фрезерование зубчатого соединения; г - выпиливание зубчатого соединения; д - выфрезерование зубчатого соединения; е - соединение в торец и склеивание.

Рис. 7. Сплачивание досок: а - на гладкую фугу; б - на вставную рейку; в - в четверть; г, д, е - в паз и гребень (с различными формами паза и гребня); ж - внахлест; з - с наконечником в паз; и - с наконечником в четверть; к - с перекрытием.

Рис. 8. Т-образные соединения брусков: а - с потайным косым шипом (в лапу или в ласточкин хвост); б - с прямой ступенчатой накладкой.

Рис. 9. Крестовые соединения брусков: а - с прямой накладкой вполдерева; б - с прямой накладкой неполного перекрытия; в - с посадкой в одно гнездо

Соединения двух деталей концами под прямым углом называют угловыми. Они имеют сквозные и несквозные шипы, открытые и впотёмок, вполупотёмок внакладку, вполдерева и т. п. (рис. 10). Угловые соединения (вязки) применяют в оконных неверных блоках, в соединениях парниковых рам и др.Шиповое соединение впотемок имеет длину шипа не менее половины ширины соединяемой детали, а глубина паза на 2 - 3 мм больше длины шипа. Это необходимо чтобы соединяемые детали легко сопрягались друг с другом, и в гнезде шипа после склеивания оставалось место для излишков клея. Для дверных рам применяют угловое шиповое соединение впотемок, а для увеличения размеров соединяемой поверхности- вполупотемок. Двойной или тройной шип повышает прочность углового соединения. Однако прочность соединения определяется качеством его выполнения. В мебельном производстве широко применяют разнообразные угловые ящичные соединения (рис. 11). Из них наиболее простое - открытое сквозное шиповое соединение. До изготовления такого соединения на одном конце доски шилом размечают по чертежу шипы. По разметке боковых частей шипа пилкой с мелкими зубьями делают пропил. Каждый второй пропил шипа выдалбливают стамеской. Для точности соединения сначала пропиливают и выдалбливают гнезда для шипов в одной детали. Ее накладывают на конец другой детали и размельчают. Затем пропиливают, выдалбливают и соединяют детали, зачищая соединение рубанком, как показано на рис. 11.

При соединении деталей на «ус» (под углом 45°) угловую вязку закрепляют стальными вставками, как показано на рис. 12. При этом следят, чтобы одна половина вставки или скрепа входила в одну деталь, а другая половина - в другую. Клиновидную стальную пластинку или кольцо помещают в выфрезерованные пазы соединяемых деталей.

Углы рам и ящиков соединяют прямым открытым сквозным шиповым соединением (рис. 3.13, а, б, в). При повышенных требованиях к качеству (с наружной стороны шипы не видны) угловую вязку выполняют косым соединением впотёмок, паз и гребень или косым соединением на рейку, как показано на рис. 13, г, д, е, ж и на рис. 14.

Коробчатую конструкцию с горизонтальными или вертикальными поперечными элементами (полки, перегородки) соединяют с помощью угловых Т-образных соединений, показанных на рис. 15.

В соединении элементов верхнего пояса деревянных ферм с нижним используют угловые врубки. При сопряжении элементов фермы под углом 45° или менее в нижнем элементе (затяжке) делают одну врубку (рис. 16,а), при угле более 45° - две врубки (рис. 16,6). В обоих случаях торцевой пропил (врубка) перпендикулярен направлению действующих сил.

Дополнительно узлы закрепляют болтом с шайбой и гайкой, реже скобами. Бревенчатые стены дома (сруба) из горизонтально уложенных бревен в углах соединяют врубкой «в лапу». Она может быть простой или с дополнительным шипом (лапа с приямком). Разметку врубки выполняют так: конец бревна обтесывают в квадрат, на длину стороны квадрата (вдоль бревна), чтобы после обработки получился куб. Стороны куба делят на 8 равных частей. Затем с одной стороны снизу и сверху удаляют 4/8 часть, а остальные стороны выполняют, как показано на рис. 17. Для ускорения разметки и точности изготовления врубок используют шаблоны.

Рис. 10. Угловые концевые соединения заготовок под прямым углом: а - с одинарным открытия сквозным шипом; б - с одинарным сквозным потайным шипом (впотемок); в-с одинарным глухим (несквозным) шипом впотемок; г - с одинарным сквозным полупотайным шипом (вполупотемок); д - с одинарным глухим шипом вполупотемок; е - с тройным открытым сквозным шипом; ж - в прямую накладку вполдерева; з - в сквозной ласточкин хвост; и - в проушины с подрезкой.

Рис. 11. Ящичные угловые соединения с прямыми сквозными шипами: а - выпиливание шиповых пазов; б - разметка шипов шилом; в - соединение шипа с пазом; г - обработка рубанком углового соединения.

Рис. 12. Угловые концевые соединения под прямым углом, укрепленные металлическими вставками - кнопками: а - 8-образной вставкой; б- клиновидной пластинкой; в- кольцами.

Рис. 13. Ящичные угловые соединения под прямым углом: а - прямыми открытыми сквозными шипами; б - косыми открытыми сквозными шипами; в - открытыми сквозными шипами в ласточкин хвост; г - паз на вставную рейку впритык; д - в паз и гребень; е - на вставных шипах; ж - на шипах в ласточкин хвост вполупотёмок.

Рис. 14. Косые (на «ус») ящичные соединения под прямым углом: а - косыми шипами впотемок; б - косым соединением на вставную рейку; в - косым соединением на шипы впотемок; г - косым соединением, укрепленным трехгранной рейкой на клею.

Рис. 15. Прямые и косые соединения заготовок: а - на двойное соединение в косые паз и гребень; б - на прямой паз и гребень; в - на трехгранный паз и гребень; г - на прямой паз и гребень впотемок; д - на прямые сквозные шипы; е - на круглые вставные шипы впотемок; ж - на шип в ласточкин хвост; з - на паз и гребень, укрепленные гвоздями.

Рис. 16. Узлы в элементах фермы.

Рис. 17. Сопряжение бревен стен сруба: а - простая лапа; б - лапа с ветровым шипом; в - разметка лапы; 1 - ветровой шип (приямок)

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

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

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

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

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