Столярные соединения. Бруски столярных изделий соединяют между собой шиповым соединением, состоящим из двух элементов – шипа и гнезда или проушины. Шиповое соединение деталей. Как самому сделать качественное шиповое соединение в деревянной мебели Технолог

Соединение древесины шипом в гнездо – одно из важнейших столярных соединений. Его используют повсеместно: при изготовлении мебели, рам, масштабных каркасных конструкций. Данный тип шипового соединения имеет множество разновидностей. Одна из них – это шип-проушина.

Проушина – это открытое сверху сквозное гнездо, в которое вставляется паз. Преимущества такого соединения – прочность, универсальность и простота изготовления. Шип и проушину легко создать вручную, используя дисковую или ленточную пилу или же фрезер. Простота разметки уменьшает вероятность погрешностей при запиливании, что является гарантией точной и плотной подгонки. Для лучшего понимания особенностей этого полезного столярного соединения, рассмотрим технику его создания вручную.

Разметка и изготовление проушины

Отметьте на торце границу врезки проушины.
Установите рейсмус на треть толщины детали и сделайте разметку на торцах, по которой будет делаться выборка паза.

Сделайте два пропила, аккуратно следуя по линиям разметки рейсмуса. Пилите без сильных нажимов и рывков. Начинайте работать под углом, постепенно выравнивая пилу в горизонтальное положение.

Удалите отход и подрежьте паз стамеской.

Разметка и изготовление шипа

Отложите длину шипа по размерам ответной детали и нанесите разметку.
Рейсмусом, установленным на треть толщины детали, разметьте отходные части.

Сделайте два пропила, аккуратно следуя по разметке. Срежьте излишек с обеих сторон вровень с линией заплечиков.

Подравняйте заплечики и грани шипа широкой стамеской. Шип в проушину должен входить максимально легко, с прикладыванием минимальных усилий. Подгонка деталей должна быть предельно точной: шип не должен раздвигать проушину, равно как и люфтить, сидя в гнезде.

Столярные соединения в проушину фиксируют при помощи склейки. На время высыхания конструкцию зажимают струбцинами, внимательно проверяя стыки на предмет плотной подгонки. О принципах и вы можете почитать в наших предыдущих статьях.

Бруски столярных изделий соединяют между собой шиповым соединением, состоящим из двух элементов – шипа и гнезда или проушины. Шип – выступ на торце бруска, входящий в соответствующее гнездо или проушину другого бруска. Шипы бывают одинарными (рис. 54, а), двойными (рис. 54, б), многократными (рис. 54, в), т.е. более двух.

Цельный шип – это шип, составляющий одно целое с бруском. Вставным шипом называют шип, выполненный отдельно от бруска. Шип с поперечным сечением в виде круга называется круглым (рис. 54, г ).

Шип «ласточкин хвост» (рис. 54, д) имеет профиль в виде равнобочной трапеции с большим основанием на торцовой грани шипа, односторонний шип «ласточкин хвост» – в виде прямоугольной трапеции с большим основанием на торцовой грани шипа.

Зубчатый шип имеет профиль в виде треугольника или трапеции, меньшее основание которого является торцовой гранью шипа (рис. 54, з), двукосый зубчатый шип (рис. 54, ж) – равнобедренного треугольника.

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

Рис. 54. Виды шипов:

а – одинарный; б – двойной; в – многократный; г – круглый;

д – «ласточкин хвост»; е – односторонний «ласточкин хвост»;

ж, з – зубчатые; и – гнездо; к, л – проушины; м – глухой шип;

н – шип в потемок; о – шип в полупотемок

Помимо этого применяют шипы круглые вставные при соединении делянок (заготовок) по ширине. Шипы в потемок (рис. 54, н ) и полупотемок (рис. 54, о) используют при изготовлении рамок, мебели и др.

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

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

2.2.1. Конструктивные части и элементы столярных изделий. Столярные изделия имеют следующие основные конструктивные части и элементы: брусок – простейшая деталь; бывает разных размеров, сечений и формы (рис. 55, к). Узкая продольная сторона бруска называется кромкой 5, а продольная широкая – пластью 7, линия пересечения пласти с кромкой – ребром. Концевую поперечную сторону бруска, образованную при торцовке под прямым углом, называют торцом б.

Рис. 55. Форма обработанных брусков:

а – фаска, б – штаб (штап); в – закругленные ребра; г – галтель;

д – фалец-четверть; е – калевка; ж – шип; з – проушина; и – кромка с профильной обработкой; к – брусок; л – гнездо; м – раскладка; н – платик;

о – свес; 1 – заплечики; 2 – боковая грань шипа; 3 – торцовая грань шипа; 4– филенка; 5– кромка; 6– торец; 7– пласть; l –длина; b – ширина шипа; s – толщина шипа.

При изготовлении оконных и дверных блоков бруски малых сечений (вертикальные, горизонтальные горбыльки створок) выполняют из цельной древесины, а бруски больших сечений (коробки) делают клееными.

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

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

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

Платик – уступ, образованный для скрытия зазора; его применяют в тех случаях, когда пригонка детали заподлицо затруднена.

Использование платика упрощает сборку изделий. Его применяют при изготовлении мебели.

Свес – выступ за пределы основания. Его применяют при изготовлении мебели.

Галтелью называют полукруглую выемку на кромке или пласти детали.

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

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

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

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

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

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

Во избежание коробления щиты делают со шпонками (рис. 56, а ), с наконечниками (рис. 56, б ), с вклеенными (рис. 56, в, г) и наклеенной рейками (рис. 56, д). Шпонки в щитах делают заподлицо с плоскостью или выступающими. На каждый щит ставят не менее двух шпонок. Щиты со шпонками предназначены для дверей временных зданий и т.п.

Кроме дощатых изготовляют многослойные щиты, склеенные из трех или пяти однослойных щитов со взаимно перпендикулярным направлением волокон (рис. 56, е).

Рис. 56. Виды щитов:

a со шпонками; б–с наконечниками в паз (шпунт) и гребень;

в – с вклеенной рейкой в торец; г – с вклеенной треугольной

рейкой; д – с наклеенной треугольной рейкой; е – многослойный

Массивные щиты склеивают на гладкую фугу (рис. 57, а), на рейку (рис. 57, б), в четверть (рис. 57, в), в паз и гребень (рис. 57,г, д) и в «ласточкин хвост» (рис. 57, е).

Рис. 57. Способы соединения щитов:

а – на гладкую фугу; б – на рейку; в – в четверть; г – в паз и гребень;

д – в паз и треугольный гребень; е – в «ласточкин хвост»

2.2.2. Соединение деталей из древесины. Сращивание отрезков по длине может быть торцовым, на «ус», зубчатым, ступенчатым.

Торцовое клеевое соединение (рис. 58, a) – это клеевое соединение торцовыми поверхностями склеивания. Под торцовым клеевым соединением на «ус» (рис. 58, б) понимают клеевое соединение плоскими поверхностями склеивания, расположенными под острым углом к продольной оси заготовок.

Рис. 58. Клеевые соединения брусков, досок по длине:

а – торцовое; б – на «ус»; в – на ступенчатый «ус»; г – на ступенчатый «ус» с затуплением; д – зубчатое; е – вертикальное зубчатое: ж – горизонтальное зубчатое; э – зубчатое на «ус»; и – ступенчатое; α – угол скоса; L – длина уса шипа; t – шаг соединения; S – зазор; В – толщина заготовки; i – угол шипа

Клеевое соединение на ступенчатый «ус» (рис. 58, в) – это соединение, в котором поверхности склеивания имеют выступ, препятствующий смещению заготовок в продольном направлении при растяжении. Соединение, в котором скошенные концы заготовок имеют затупление, препятствующее смещению заготовок в продольном направлении при растяжении и сжатии, называют соединением на ступенчатый «ус» с затуплением (рис. 58, г ).

Зубчатое клеевое соединение (рис. 58, д) – это соединение профилированными поверхностями в виде зубчатых шипов, вертикальное клеевое соединение (рис. 58, е) – соединение с выходом профиля шипов на пласть заготовки.

В горизонтальном зубчатом соединении (рис. 58, ж) профиль шипов выходит за кромку заготовки.

Зубчатое клеевое соединение на «ус» (рис. 58, з) – соединение на «ус» профилированными поверхностями склеивания в виде зубчатых шипов.

Ступенчатое клеевое соединение (рис. 58, и) – торцовое соединение профилированными поверхностями склеивания в виде ступеньки, высота которой равна половине толщины заготовки.

Наиболее прочным является клеевое соединение на зубчатый шип. Этот вид соединения применяют для сращивания брусков створок, фрамуг, оконных и дверных коробок и других строительных элементов. Зубчатое клеевое соединение (см. рис. 58, д) изготовляют в соответствии с ГОСТ 19414-90. Склеиваемые заготовки не должны отличаться по влажности более чем на 6%. В зоне соединения заготовок не допускаются сучки более 5 мм. Параметр шероховатости поверхности склеивания зубчатых шипов Rm тах по ГОСТ 7016-82 не должен превышать 200 мкм.

Шиповые соединения

Размеры шиповых соединений приведены в табл. 1.

Простейшее столярное соединение можно представить как соединение шипа в гнездо или в проушину (рис. 1). Шип - это выступ на торце бруска (рис. 2), гнездо - отверстие, в которое заходит шип. Шиповые соединения делятся на угловые концевые, угловые серединные и угловые ящичные.

В практике столяров-любителей очень часто встречаются угловые концевые соединения. Для расчета элементов таких соединений служат рис. 3 и таблица.

Предположим, необходимо рассчитать соединение на «ус» со вставным сквозным плоским шипом (УК-11). Толщина соединяемого бруска известна (пусть s0 = 25 мм). Тогда, взяв этот размер за основу, определяем размер s1. Согласно таблице, s1 = 0,4 мм, s0 = 10 мм.

Возьмем соединение УК-8. Пусть диаметр нагеля будет 6 мм, тогда l (выбираем среднее значение - 4d) составляет 24 мм, а l1 = 27 мм. Соединения нагелями делают симметрично друг к другу и по отношению к плоскости детали, поэтому, согласно рис. 3 з, расстояние от центра отверстия под нижний нагель до центра отверстия под верхний нагель будет не менее 2d, или 12 мм; такое же расстояние и от центра отверстия нагеля до конца соединяемой детали.

На рис. 4 показаны схемы угловых серединных (тавровых) соединений , для которых при расчете необходимо соблюдать следующие основные размеры шипов и других элементов: в соединениях УС-1 и УС-2 допускается применение двойного шипа, при этом s1 = 0,2s0, l1 = (0,3…0,8) B, l2 = (0,2…0,3) В1; в соединении УС-3 s1 = 0,4s0, s2 = 0,5 (s0 - s1); в соединении УС-4 s1 = s3 = 0,2s0, s2 = 0,5 Х [ s0 - (2s1 + s3)]; в соединении УС-5 s1 = (0,4…0,5)s0, l = (0,3… 0,8)s0, s2 = 0,5 (s0-s1), b ≥ 2 мм; в соединении УС-6 l = (0,3… 0,5)s0, b ≥ 1 мм; в соединении УС-7 d = 0,4 при l1 > l на 2… 3 мм; в соединении УС-8 l = (0,3…0,5) B1, s1 = 0,85s0.

Размеры шипов и других элементов угловых концевых соединений

Соединения	s 1	s 2	s 3	l	l 1	h	b	d
УК-1	0,4s 0	0,5 (s 0 - s 1)	-	-	-	-	-	-
УК-2	0,2s 0	0,5	0,2s 0	-	-	-	-	-
УК-3	0,1s 0	0,5	0,14s 0	-	-	-	-	-
УК-4	0,4s 0	0,5 (s 0 - s 1)	-	(0,5…0,8)В	(0,6…0,3)l	0,7B 1	≥ 2 мм	-
УК-5	0,4s 0	0,5 (s 0 - s 1)	-	0,5В	-	0,6B 1	-	-
УК-6	0,4s 0	0,5 (s 0 - s 1)	-	(0,5…0,8)B	-	0,7B 1	≥ 2 мм	-
УК-7	-	0,5 (s 0 - s 1)	-	-	-	0,6B 1	-	-
УК-8	-	-	-	(2,5…6)d	l 1 > l на 2…3 мм	-	-	-
УК-9	-	-	-	(2,5…6)d	l 1 > l на 2…3 мм	-	-	-
УК-10	0,4s 0	-	-	(1…1,2)B	-	-	0,75B	-
УК-11	0.4s 0	-	-	-	-	-	-	-

Примечание. Размеры s0, B и B1, известны в каждом конкретном случае.

Рис. 1. : а - в гнездо; б - в проушину; 1 - шип; 2 - гнездо, проушина.

В угловых ящичных соединениях шипы повторяются многократно. В основном применяются три вида таких соединений: на шип прямой открытый (см. рис. 3, а); на шип открытый «ласточкин хвост» (см. рис. 2, д); на открытый круглый вставной шип - нагель (см. рис. 3, з).

Часто пользуются способом соединения в шкант (нагель). Шкант - это цилиндрическая палочка из березы, дуба и т. д. Она ровно выточена и забивается в заранее просверленные отверстия - каналы, предварительно смазанные клеем. Отверстия под шканты делают в обеих деталях сразу. Шкант должен входить в отверстие туго, при помощи ударов киянки. Сверло для подготовки отверстий должно соответствовать размерам шканта. Для уменьшения диаметра шканта применяют шлифование наждачной бумагой или драчёвым напильником (риски делают не поперек, а вдоль шканта).

При выборе соединения необходимо учитывать прежде всего характер и величину нагрузки, а также то, как соединение будет сопротивляться нагрузке. Например, при соединении полки шкафа впритык со стенкой вся нагрузка будет ложиться на шурупы или шканты. Сила, с которой изделие (полка) давит на них, заставляет их сопротивляться поперечному срезу и излому. Следовательно, нагрузку здесь делают небольшую. Целесообразнее в этом случае под полочку установить деревянную рейку, плотно привинтив ее к стенке шкафа. Нагрузка увеличится, но увеличится и сопротивление ей за счет не только шурупов, но и трения между рейкой и стенкой шкафа. Значительно большую нагрузку можно допустить, если полку врезать хотя бы на небольшую глубину в массив стенки; при этом нагрузку будет воспринимать сама мебельная стенка.

Рис. 3. : а - на шип открытый сквозной одинарный - УК-1; б - на шип открытый сквозной двойной - УК-2; в - на шип открытый сквозной тройной - УК-3; г - на шип с полупотемком несквозной - УК-4; д - на шип с полупотемком сквозной УК-5; е - на шип с потёмком несквозной - УК-6; ж - на шип с потёмком сквозной - УК-7; з - на шипы круглые вставные, несквозные и сквозные - УК-8; и - на «ус» со вставным несквозным круглым шипом - УК-9; к - на «ус» со вставным несквозным плоским шипом - УК-10; л - на «ус» со вставным сквозным плоским шипом - УК-11.

Рис. 4. : а - на шип одинарный несквозной - УС-1; б - на шил одинарный несквозной в паз - УС-2; в - на шип одинарный сквозной - УС-3; г - на шип двойной сквозной - УС-4; д - в паз и гребень несквозной - УС-5; в - в паз несквозной - УС-6; ж - на шипы круглые вставные несквозные - УС-7; з - на шип «ласточкин хвост» несквозной - УС-8.

Из сравнения сопротивлений двух соединений (в полдерева с шурупом и в «ласточкин хвост») видно, что соединение в «ласточкин хвост» выдерживает нагрузку в три раза большую, чем соединение в полдерева с шурупом. Исходя из этого и ряда других примеров, можно сделать следующие выводы о целесообразности применения тех или иных соединений: столярная вязка должна быть выбрана в соответствии с величиной и направлением нагрузки на соединение; нагрузка должна восприниматься непосредственно самой конструкцией изделия (дополнительными креплениями могут быть шуруп, металлический угольник, шкант и т. д.); вязка с зазорами не допускается.

Склеивание следует производить только подготовленными поверхностями: чем шероховатее, например, поверхность шканта, тем надежнее он склеится с массивом.

Испокон веков человечество применяет дерево для строительных целей. Передовые технологии позволяют существенно упрощать трудовые операции. Этому также в немалой степени способствуют различные варианты соединения деталей. Большинство из них известны многим мастерам, а некоторые — лишь единицам. К примеру, шиповое соединение деталей из древесины — способ достаточно распространенный, а вариант соединения в полдерева использует не каждый профессионал. Предлагаем рассмотреть эти и остальные способы соединения древесины детальнее.

Шиповые соединения деревянных деталей.

Соединение методом «в торец»

Данный тип соединения применяют сегодня очень часто, что обусловлено легкостью технологии. В процессе стыковки деталей по методу «в торец» концы элементов подгоняют друг к другу с максимальной плотностью, скрепляют их крепежом (по большей части используют шурупы либо обыкновенные гвозди).

Особенности метода:

Элементы креплений должны обладать достаточной длиной. Такой, которая бы позволила полностью проходить сквозь толщину древесины одной детали и входить во вторую хотя бы на одну треть ее размера.
Толщина гвоздя должна быть подобрана грамотно. Иначе дерево просто пойдет трещинами. Когда технологией предусмотрено крепление гвоздями большой толщины, тогда изначально перед прикреплением двух частей сверлят отверстия на поверхности дерева при помощи дрели. Для более эффективной фиксации элементов из дерева между собой диаметр отверстия делают несколько уже, нежели диаметр крепежа.
Дополнительно рекомендуют элементы склеивать. По мере возможности перед заколачиванием гвоздей стараются склеить поверхности дерева. Состав лучше выбирать безвредный и не содержащий токсинов.
Элементы крепежа не располагают в одну линейку. Для лучшего качества соединения элементов гвозди заколачивают с некоторым смещением.

Соединение гнездо-шип

Элементы шипового соединения.

Шиповые соединения хорошо известны каждому мастеру. В результате применения данного метода появляется гарантия того, что детали получат максимально жесткое и прочное сцепление. Для выполнения действий здесь требуются внимательность и наличие небольшого опыта. Потому-то начинающие умельцы к этому методу прибегают не столь часто.

Для скрепления дерева подобным образом один элемент оснащают шипом, другой — пазом. Отлично, когда скрепляемые части древесины имеют равную толщину. Если это не так, то рекомендуют выполнять паз (или гнездо) на утолщенной части. Для облегчения процесса по ввинчиванию шурупов производят сверление заранее. Учитывают, что проделанные отверстия должны обладать диаметром в 2/3 окружности шурупа. Глубину отверстий делают чуть меньшей (около 0,5 см), нежели длина шурупа.

Древесина на обеих составных частях должна иметь одинаковую степень влажности. Этот факт не стоит сбрасывать со счетов, поскольку при усушке дерева шип может стать меньше в размерах, что скажется негативно на прочности крепления.

Соединение в наклад

Виды соединений.

Этот метод не так популярен, как рассмотренные ранее. Хотя все процедуры достаточно просты: детали накладывают и скрепляют, для чего подбирают гвозди, болты либо шурупы. Особенности данной методы заключены в подготовке большого числа крепежных деталей и соблюдении аккуратности и внимательности к технологии.

Детали дерева располагают однолинейно либо немного смещают. Главное — не выполнять смещения на чересчур большой градус относительно друг друга.
Составляющие крепят, задействовав минимум 4 гвоздя, которые ставят в 2 ряда (не меньше 2-х штук в 1 ряд).
Крепление парой шурупов выполняют исключительно в диагональном направлении. Хотя рекомендуют не рисковать и добавить число крепежа.
Для увеличения прочности крепления дерева выбирают крепеж с наибольшей длиной, которая позволит выходить сквозь обе детали. После чего концы загибают.

Соединение в полдерева

Использование данного метода предусматривает наличие у специалиста высокой квалификации.

В каждой части дерева делают выборку, которая соответствует ширине скрепляемых частей. Глубину равняют половине от их толщины. Угол выборки предусматривают любой, но такой, чтобы он совпадал на каждой заготовке.

Лишь при выполнении всех правил получится гарантированно плотное соединение элементов друг с другом.

Для крепления деталей подобным образом сначала применяют клей, а после — гвозди либо шурупы.

В случае надобности делают соединение частично: окончание одного элемента древесины срезают, а на другом осуществляют выборку. Каждый из шипов подрезают на 45 градусов.

Вот вы и рассмотрели основные способы соединения деревянных элементов. Выбирайте приемлемый — и за дело.

Шиповые соединения деревянных деталей.

Соединение методом «в торец»

Особенности метода:

Элементы креплений должны обладать достаточной длиной. Такой, которая бы позволила полностью проходить сквозь толщину древесины одной детали и входить во вторую хотя бы на одну треть ее размера.
Толщина гвоздя должна быть подобрана грамотно. Иначе дерево просто пойдет трещинами. Когда технологией предусмотрено крепление гвоздями большой толщины, тогда изначально перед прикреплением двух частей сверлят отверстия на поверхности дерева при помощи дрели. Для более эффективной фиксации элементов из дерева между собой диаметр отверстия делают несколько уже, нежели диаметр крепежа.
Дополнительно рекомендуют элементы склеивать. По мере возможности перед заколачиванием гвоздей стараются склеить поверхности дерева. Состав лучше выбирать безвредный и не содержащий токсинов.
Элементы крепежа не располагают в одну линейку. Для лучшего качества соединения элементов гвозди заколачивают с некоторым смещением.

Соединение гнездо-шип

Соединение в наклад

Детали дерева располагают однолинейно либо немного смещают. Главное — не выполнять смещения на чересчур большой градус относительно друг друга.
Составляющие крепят, задействовав минимум 4 гвоздя, которые ставят в 2 ряда (не меньше 2-х штук в 1 ряд).
Крепление парой шурупов выполняют исключительно в диагональном направлении. Хотя рекомендуют не рисковать и добавить число крепежа.
Для увеличения прочности крепления дерева выбирают крепеж с наибольшей длиной, которая позволит выходить сквозь обе детали. После чего концы загибают.