Книга: Большой справочник столяра. Все виды столярно-плотницких работ своими руками
Назад: Шлифование древесины
Дальше: Дополнительные крепления столярных и плотницких соединений
Столярные и плотницкие соединения и крепления
В процессе столярно-плотницких работ широко используются различные виды соединений деталей и элементов.
Соединение должно быть очень прочным и точным, чтобы получилась правильная геометрическая форма изделия.
Отдельные детали приходится сращивать по длине, под различными углами и т. д. В различных случаях используются те или иные типы соединения или крепления.
Сращивание
Сращивание (наращивание) брусков применяется при соединении деталей по длине. Этот вид соединения применяется и в строительстве, и в мебельном производстве.
Сращивание выполняется в шип с прямым или косым стыком.
Прямое соединение брусков вполдерева делается с прямым или косым стыком, а косое соединение вполдерева – с прямым стыком.
Широко используются замочные соединения в простой накладной замок или клиновой замок, а также соединения шипом в торцевой паз. Кроме того, соединения бывают на косую фугу, на круглых вставных шипах-шкантах в торец и пр.
Серединные соединения деталей под прямым углом для изготовления решеток
Для таких соединений используются различные способы, которые делятся по характеру врезки на проушечные, вполдерева или гнездовые. Чтобы скрепить бруски рамки и предотвратить их расхождение, применяется средник в лапу или в накладной «ласточкин хвост». Для предотвращения коробления связываемого бруска (особенно при его большой ширине) применяется соединение вполдерева гребнем.
Соединения для изготовления рамок из брусков с прямоугольной подрезкой
В этом случае используются вязка сквозным одинарным шипом, соединение шипом впотемок и вполупотемок, внакладку, впроушину с подрезкой заплечиков на ус, крепление с помощью круглых вставных шипов-шкантов.
В том случае, если невозможно сделать открытую вязку сквозным одинарным шипом, выполняется соединение шипом в потемок. Для него подготавливается гнездо, шип подрезается так, чтобы образовались заплечики-потемки, перекрывающие гнездо. Шипы с потемком бывают сквозными (на всю толщину бруска) или глухими (скрытыми в бруске). Вязка с открытым шипом гораздо прочнее, чем впотемок.
Иногда потемочный шип заменяется соединением в полупотемок. Полупотемок срезается на одной стороне шипа на половину длины или чуть больше. Такое соединение применяется при изготовлении табуретов для вязки ножек, а также столов с царгами.
Для изготовления оконных переплетов и дверных полотен используется шиповое соединение впроушину с подрезкой заплечиков на ус.
Для рамочных угловых соединений применяются круглые вставные шипы-шканты, которые делаются из сухой древесины твердых лиственных пород. Эти приспособления дают очень прочные соединения.
Шканты бывают круглыми или восьмигранными со снятыми фасками по концам, которые обеспечивают легкое вхождение (вгонку) деталей в просверленные отверстия. Также по длине шканта прорезается канавка глубиной 1–1,5 мм, по которой после склеивания выходят излишки клея.
Соединения для формирования рамок из брусков, подрезанных на ус
В зависимости от назначения изделия используются различные соединения. В рамках крышек столов, столярных стульев, картин применяются сквозные и полупотемочные (глухие) соединения шипами на ус, вставными круглыми шипами, вставными плоскими глухими или открытыми, а также соединения сквозными шипами.
Совет мастераПри изготовлении различных коробок и ящиков применяются следующие соединения: на открытый прямой и косой шип, в паз, в гребень, на вставных плоских или круглых шипах. Когда требуется скрыть торцы шипов с одной (чаще с лицевой) стороны, выполняется вязка на полупотайных шипах (косых) или «ласточкин хвост».Чтобы полностью скрыть соединения с прирезкой отдельных деталей на ус, выполняются следующие шиповые соединения: в полный потай, в паз на вставную рейку, на гребень или впритык на ус с поставленной бобышкой.
Серединные соединения с врезанием средников в коробках и ящиках
Ящики и коробки часто делятся на части внутри. Для этого между их боковыми стенками врезаются средники с использованием следующих соединений: в одинарный или двойной наград, на прямой шпунт и гребень, треугольный шип, прямой глухой или сквозной шип, а также на круглый вставной шип-шкант.
Если делаются горизонтальные средники, которые укладываются на коробку плашмя, то используется врезка «ласточкиным хвостом» или прямая врубка на клею с дополнительным креплением шпильками или гвоздями.
При изготовлении шипов для крепления в «ласточкин хвост» нужно делать узкую сторону шириной 3–4 мм, а промежуток между основаниями гнезд – вдвое шире основания шипов.
Угловые шиповые и проушинные соединения брусков
Эти соединения выполняются с помощью шипов и проушин. Шиповые соединения могут быть одинарными, двойными и тройными. Шиповая деталь включает шип (длиной 3 мм, толщиной 4 мм и шириной 5 мм) и заплечики. Проушина состоит из проушины и щечек, которые ее ограничивают. Вместо проушины можно использовать гнездо. Одинарное шиповое соединение изготавливается проще всего, но двойное или тройное более прочное. Толщина шипа в угловых соединениях будет зависеть от толщины скрепляемых брусков. Ширина проушины должна равняться толщине шипа, но чтобы шипы с небольшим усилием входили в проушины. Если шип получился тоньше проушины или гнезда, то соединение будет слабым. Это можно исправить, надев на такой шип тонкую прочную бумагу на клею.
Заплечики должны быть одинаковыми. Гнездо для глухого шипа должно быть на 2–3 мм больше длины шипа, чтобы туда стекали излишки клея. Обычно шипы делаются для крепления горизонтальных брусков, а проушины – для вертикальных. Помимо обычных шипов, применяются вставные цилиндрической или прямоугольной формы. Их толщина – 8-15 мм, длина – 6-12 см.
Последовательность выполнения шиповых соединений
Сначала строгаются бруски квадратной или прямоугольной формы точно по размерам, затем их стороны проверяются угольником. На двух противоположных концах брусков с помощью гребенки проводятся риски. Это нужно делать для любого шипового соединения: одинарного, двойного или тройного.
Длина шипа должна быть равной толщине бруска. Поэтому после проведения гребенкой продольных рисок следует провести еще и горизонтальные или поперечные с помощью карандаша или шила по угольнику, ограничивая данную длину. Для проушин также проводятся риски, ограничивающие их высоту, равную ширине шипа.
Когда нанесены все риски по концам брусков, их нужно закрепить в верстаке и приступить к запиловке шипов и проушин. Это можно сделать ножовкой с широким полотном или лучковой пилой. При запиловке полотно пилы нужно держать около риски, но ее линия должна оставаться нетронутой. Сначала пила должна идти с наружной стороны шипа, а у проушины – с внутренней.
Запил делается на 2–3 мм в толщину древесины, и сначала пила ведется на себя. Затем ее коротким движением направляют вперед, так постепенно выполняется запил. Потом можно выполнять пиление на полный размах. Не стоит слишком нажимать на пилу, иначе она уклонится от своего направления. Распил должен быть ровным, без перекосов.
Далее у шиповых деталей спиливаются щечки. Линия пропила при этом должна быть строго под прямым углом или со скосом вовнутрь. У одинарных шипов древесину не нужно долбить, а у двойных и тройных это делается в середине между двумя шипами. Шипы в проушины должны хорошо соединяться без дополнительной подчистки стамеской. Чтобы обеспечить должную чистоту распила, необходимо использовать острую пилу с мелкими, одинаково разведенными зубьями.
Для изготовления проушин выполняется только долбление. Долбить древесину при изготовлении шипов и проушин следует по рискам у гнезд и по линиям пропила. Долбление выполняется в два приема. Сначала долото или стамеска ставятся лезвием около риски на расстоянии 2–3 мм, чтобы предохранить древесину от смятия. Следует аккуратно снимать стружку толщиной не более 5 мм.
Дойдя до половины глубины гнезда или проушины, необходимо приступить к долблению с обратной стороны. После удаления древесины нужно подрезать все шероховатости острой стамеской. Далее угловое соединение проверяется насухо и соединяется на клею.
Особенности выполнения шипа «ласточкин хвост»
Кроме прямых шипов, выполнение которых было описано выше, широко применяется так называемый шип «ласточкин хвост». Он имеет угол наклона щечки от вертикали шипа в 10°. При большом угле наклона щечка может сколоться, тогда соединение получится непрочным. Если угол наклона щечки будет меньше 10°, то шип «ласточкин хвост» почти не будет отличаться от прямого.
Гнездо под шип «ласточкин хвост» выполняется размером по шейке шипа глубиной на 3–5 мм больше его длины. Шип пропиливается в форме «ласточкиного хвоста». Клин изготавливается с таким расчетом, чтобы шип при вставлении в гнездо, не доходя до его дна, расклинился и плотно прижался к стенкам. Соединение смазывается клеем. Клин расширяет шип внутри гнезда и тем самым удерживает его. Поэтому такое соединение считается очень прочным, но требует большой точности работы.
Соединения для изготовления щитов
Такие столярно-мебельные изделия, как двери, перегородки, панели, крышки столов можно выполнять целиком из щитов с рамками и без них. Щиты бывают массивными и тяжелыми, сделанными из досок, или легкими каркасными, облицованными с двух сторон толстым шпоном, фанерой-переклейкой или древесноволокнистой плитой. Также щиты могут быть пустотелыми или с заполнением.
Массивные щиты изготовляются обычно из брусков с годичными слоями. При неправильно уложенных брусках возникает коробление, которое образует лоток. Поэтому бруски нужно укладывать годичными слоями в разные стороны, чтобы предупредить их коробление.
Щиты изготавливаются методом сплачивания на гладкую фугу, когда бруски или узкие доски тщательно прифуговываются друг к другу, а их кромки склеиваются и для большей прочности скрепляются плоскими или круглыми шипами. Сплачивание выполняется из досок или брусков в прямую четверть, со скосом, в закрой, в шпунт и гребень, на вставную рейку, на плоских вставках и круглых шипах. Щиты с четвертями, шпунтами, вставными рейками обычно применяются для изготовления дверей. Такие щиты не коробятся, они более прочные и между досками или брусками этого устройства нет щелей, т. е. щит не продувается. А ведь нередко при усушке в таких соединениях образуются сквозные щели.
Столярная плита изготавливается из узких брусков, которые затем оклеиваются с двух сторон по пластям 1–2 слоями шпона. Чтобы избежать коробления щитов, не стоит их делать слишком широкими и при подборке деталей следует строго учитывать порядок их укладки. Чтобы снизить риск коробления щитов, набранных из досок или брусков, можно применить для соединения деталей шпонки, наконечники и обвязку.
Особенности конструкций торцевых соединений
В торцевых соединениях преимущественно используется метод наращивания, когда все детали скрепляются между собой в торцевой части с увеличением длины целой детали. Тип крепления может быть различным и давать различный результат: выдерживать большие нагрузки при сжатии, растяжении или изгибе. Доска, полученная наращиванием, во многом превосходит по прочности обычную целую доску.
Совет мастераДля дополнительного крепления больших брусьев, которые применяются в строительстве дома, можно использовать металлические или деревянные крепежные детали: выдолбленные или вставные деревянные шипы, металлические хомуты или обмотку толстой проволокой, крепление болтами и пр.
Торцевые соединения деталей, которые дают высокую сопротивляемость сжатию, имеют различную конструкцию (рис. 21). Общее в их конструкции – каждый брусок имеет и накладку, и паз, которые делаются равными по толщине и длине. Бывает наращивание с прямой и косой накладкой.
Рис. 21. Торцевые соединения, которые сопротивляются: а – с прямой накладкой вполдерева; б – с прямой накладкой со стыком в тупой угол; в – с косой накладкой со стыком в шип
Торцевые соединения деталей, которые дают высокую сопротивляемость растяжению, содержат в основе своей конструкции накладку в замок (рис. 22). При выполнении этого соединения сначала чертится накладка, затем на одной детали делается паз, а на другой – выступ. Такой замок позволяет прочно соединить обе половины. Этот тип соединения может быть выполнен с прямой или косой накладкой. Для придания большей прочности конструкции можно использовать клей, гвозди и шурупы.
Рис. 22. Торцевые соединения, которые сопротивляются растяжению: а – в прямой накладной замок; б – в косой накладной замок; в – с прямой накладкой со стыком в шип («ласточкин хвост»)
Торцевые соединения, которые дают высокую сопротивляемость изгибу, в своей основе содержат накладку с косым или ступенчатым стыком (рис. 23).
Соединения с прямой накладкой вполдерева с косым стыком выполняется так, что торцевые стороны обеих деталей срезаются под острым углом. При выпиливании торцов необходимо очень точно выверять угол среза.
Рис. 23. Торцевые соединения, которые сопротивляются изгибу: а – с прямой накладкой вполдерева с косым стыком; б – с прямой накладкой вполдерева со ступенчатым стыком; в – с косым накладным замком с клиньями и со стыком в шип
Соединения с прямой накладкой вполдерева со ступенчатым стыком характеризуется тем, что на торцевых сторонах деталей делаются небольшие пазы и шипы. Соединения с косой накладкой используются редко, хотя по прочности не уступают соединениям с прямой накладкой.
Боковые соединения деталей
Обычно здесь используется метод сплачивания (рис. 24). Боковое соединение применяется в устройстве дверей или ворот, потому что оно отличается большой прочностью.
Рис. 24. Виды боковых соединений: а – на гладкую фугу; б – на вставную рейку; в – в четверть; г, д – в паз и гребень (с различными формами паза и гребня); е – внахлестку; ж – с перекрытием
Для дополнительного укрепления деталей в большом массиве изделия используются поперечные скрепляющие доски или щиты.
Бывает боковое соединение деталей, выполненное на гладкую фугу, когда детали имеют гладкую поверхность боковых кромок и при соединении склеиваются. Каждая доска в конструкции называется делянкой, а шов между ними – фугой. При сборке щита необходимо подбирать соседние доски с одноименными кромками, чтобы получился красивый декоративный узор древесной текстуры. Кромки досок перед стыковкой обрабатываются фуговкой.
Боковые соединения на вставную рейку отличаются тем, что в каждой детали на боковой стороне имеется паз по всей длине, в который вставляется соединяющая рейка. Если на боковых сторонах будет снята четверть и детали будут крепиться с их помощью, то соединение будет называться боковым в четверть.
Бывает соединение боковое в паз и гребень, которое имеет несколько типов в зависимости от качества гребня. Паз может быть треугольным или прямоугольным. При устройстве паркета обычно используется треугольный паз, а при составлении полотна для двери – прямоугольный.
Соединение боковое внахлестку выполняется следующим образом: под нижнюю планку кладется тонкая рейка, после чего верхний боковой край детали закрепляется гвоздями; затем устанавливается следующая планка так, чтобы ее нижний край выступал на 1/4 толщины планки, и также закрепляется несколькими гвоздями. Такой тип соединения используется в устройстве внешних стен здания или крыши, поскольку он способствует лучшему стеканию дождевой воды с поверхности и обеспечивает надежную защиту покрытия от разрушающего воздействия атмосферных явлений.
Боковое соединение с перекрытием используется в качестве декоративного приема. Кроме того, изделие, выполненное с помощью такого соединения, дает звукоизоляцию и теплоизоляцию.
Выполняется соединение следующим образом: сначала через промежуток, равный половине ширины планки, настилается первый ряд деталей; затем сверху на детали устанавливается второй ряд, который закрывает пустоты.
Сплачивание с наконечником чаще всего применяется для соединения сразу нескольких деталей в одно целое (рис. 25).
Рис. 25. Сплачивание нескольких деталей с наконечником
Для этого требуется сделать одинаковые выемки с боковой стороны одиночной детали и с торцевой стороны соединяемых деталей. Этот метод применяется при составлении паркетных полов. При сборе деталей в щиты для крепления торцов используются наконечники в паз и гребень со вклейкой или наклейкой рейки (рис. 26).
Рис. 26. Типы соединения досок в щиты: а – с наконечником в паз; б – с наконечником в гребень
Обе эти конструкции требуют дополнительного закрепления клеем, также используются шпонки.
Типы соединений деталей под прямым углом
Такие соединения используются в креплении оконных, дверных блоков, парниковых рам, элементов скамеек, качелей и пр. Сплачиваемые детали угловых соединений располагаются по отношению друг к другу строго под углом в 90°. Бывают угловые соединения на шип и на ус, а также Т-образные и L-образные. Последние (они также носят название концевых) имеют множество вариантов: от самого простого (вполдерева) до очень прочного – на тройной шип (рис. 27).
Рис. 27. Виды угловых концевых соединений: а – с одинарным открытым сквозным шипом; б – с одинарным сквозным потайным шипом впотемок; в – с одинарным глухим шипом впотемок; г – с тройным открытым сквозным шипом; д – в прямую накладку вполдерева; е – в сквозной «ласточкин хвост»
Угловые соединения на шип имеют в своей конструкции 1–3 шипа. У несквозного соединения шиповое крепление делается в середине деталей и внешне остается невидимым.
Для этого внутри заготовок выполняются небольшие углубления под шипы с дополнительной длиной для клея. Угловые соединения на ус имеют свою особенность: стороны деталей, соединяющихся между собой, должны быть срезаны под углом в 45°. Крепления на ус могут быть сквозными, когда видно сплачивание, и несквозными, когда крепление зафиксировано внутри деталей.
Сквозное соединение на ус может быть с 1–3 шипами (рис. 28).
Рис. 28. Виды углового соединения на ус: а – сквозное; б – несквозное
Совет мастераПринцип соединения деталей углового крепления на ус такой же, как при угловом несквозном креплении на шип. Несквозное соединение на ус остается невидимым для глаза. Для крепления можно использовать круглые или плоские шипы. При выборке древесины под шипы необходимо обязательно делать гнезда немного больше самих шипов, чтобы потом заготовки можно было легко соединять между собой.
Все шиповые соединения выполняются на клею. Они бывают концевыми, угловыми и ящичными. Вариантов таких соединений может быть очень много (рис. 29).
Рис. 29. Угловые шиповые соединения: а – открытое сквозное (1 – одинарное, 2 – двойное, 3 – тройное); б – несквозное с полупотемком; в – сквозное с полупотемком; г – несквозное с потемком; д – сквозное с потемком; е, ж – серединные несквозные и одинарные; з – серединное двойное; и – серединное
Так, можно делать угловые концевые соединения со сквозным шипом, с несквозным шипом впотемок, которые применяются при вязке брусьев створок, фрамуг, форточек, дверей и т. п. В каждом конкретном случае используется тот или иной тип крепления. При строительстве дома или при возведении крыши используются специфические типы соединения: угловая врубка и врубка в лапу.
Угловая врубка также относится к угловым типам креплений, ведь здесь детали по отношению друг к другу находятся под определенным углом. Различается два типа такого соединения в зависимости от величины угла.
Бывает угол между деталями, не превышающий 45°, или меньше. В этом случае древесина вытесывается со вставной деталью, а затем под нее подгоняется поверхность основания (рис. 30).
Рис. 30. Виды угловой врубки: а – I тип с углом между деталями 45° и меньше; б – II тип с углом между деталями 45° и больше
Бывает угол больше 45° между соединяющимися деталями. Здесь врубка делается иначе: выполняются детали с двумя плоскостями, расположенными под разными наклонами к первоначальной поверхности основания.
Врубка в лапу используется только при строительстве сруба стен дома или колодца. Такое крепление обладает большой прочностью, поэтому зачастую не требует дополнительных крепежных деталей. Но иногда встречаются усложнения конструкции в виде накладок. Для врубки обтесывается конец бревна в форме куба, затем делятся его стороны на 8 частей. Далее из куба на торцевой поверхности вырубается трапеция, одно основание которой составляет 6 частей, а другое – 4. Лапа со стороной вдоль волокон должна иметь форму трапеции, суженной к основанию бруска. Возле бруска толщина такой трапеции составляет 2–3 части, а с торца – 6 частей (рис. 31).
Рис. 31. Врубка в лапу: а – схема подготовки бруска; б – вид сруба с креплением в лапу
Бывает вырубка бревен и брусьев для соединения в обло и в чашу (рис. 32).
Т-образное соединение деталей выглядит так, что после закрепления деталей вставная деталь словно вырастает из массива другой.
Рис. 32. Виды соединения (сопряжения) рубленых стен: а – в обло; б – в чашу
Такой тип соединения используется при сопряжении лаг перекрытий и перегородок с обвязкой дома. Угол соединения деталей – 90°. Изменение угла дает непрочное соединение.
Разновидностей Т-образного соединения много, но чаще всего используются два типа – с потайным косым шипом «ласточкин хвост» и с прямой ступенчатой накладкой.
В первом случае используется потайной шип трапециевидной формы, который вставляется с одной из сторон балки. Во втором случае для крепления используется ступенчатая прямая накладка (рис. 33).
Рис. 33. Типы Т-образных соединений: а – с потайным косым шипом «ласточкин хвост»; б – с прямой ступенчатой накладкой
Для ее изготовления нужно выбирать древесину с одной части детали на 1/2 всей ширины, а с другой – на 1/3. Далее на первой части выбирается древесина еще на половину накладки, чтобы толщина незатронутой части бруска составляла 1/4 от ширины целого бруска. На второй части детали, где изначально была выбрана древесина на 1/3, делается еще небольшое углубление, чтобы незатронутая древесина здесь составляла 1/2 всей толщины бруска. Такая ступенчатая накладка дает очень прочное соединение, но для дополнительного крепления можно использовать клей. Шурупы и гвозди не рекомендуются: они могут только нарушить целостность ступеней.
Рис. 34. Типы крестовидных соединений: а – с прямой накладкой вполдерева; б – с посадкой в одно гнездо
Крестовидные соединения
Это крепление напоминает Т-образное, но здесь оба бруска в одинаковой степени являются ведущими. Такой тип крепления используется при устройстве крыш и стропильных ферм (рис. 34). Разновидности крестовидного соединения различаются по глубине крепежной накладки: 1/6-2/3 от толщины бруска.
