Прежде чем приступить к работе, выберите те способы соединения деталей, которые наиболее подходят для выполнения данного изделия. Обязательно следует учитывать место детали в узле и узла в изделии, а также предполагаемые нагрузки при эксплуатации.
Простейшее столярное соединение можно представить как соединение шипа в гнездо или проушину. Шип – это выступ на торце бруска, входящий в соответствующее гнездо или проушину другого бруска. Шипы бывают одинарными, двойными, многократными.
Цельный шип —это шип, составляющий одно целое с бруском. Вставным шипомназывают шип, выполненный отдельно от бруска. Шип с поперечным сечением в виде круга называется круглым, вставной круглый шип – шкантом.
Шип «ласточкин хвост»имеет профиль в виде равнобокой трапеции с большим основанием на торцевой грани шипа.
Зубчатый шипимеет профиль в виде треугольника или трапеции, меньшее основание которого является торцовой гранью шипа. Двускосый зубчатый шип имеет профиль равнобедренного треугольника.
Одинарные, 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. Шипы в «потемок» и «полупотемок» используют при изготовлении рамок, мебели и др. Шип в «потемок» применяют не только при концевом соединении, но и в тех случаях, когда требуется, чтобы края гнезда были незаметны, так как получить ровные края не всегда удается. Чтобы скрыть этот дефект, у шипа вырезают потемок, т. е. снимают часть шипа по ширине с одной или обеих сторон.
Шиповые соединения брусков бывают угловые концевые, угловые серединные и угловые ящичные. Из угловых концевых соединений наибольшую прочность имеют так называемые соединения на шип открытый сквозной одинарный, двойной и тройной.
Увеличение числа шипов увеличивает площадь склеивания, отчего повышается прочность соединения. На шип одинарный соединяют детали толщиной до 40 мм, на шип двузубчатый – от 40 до 70 мм, на шип тройной – более 70 мм. Оптимальная толщина одинарного шипа – 0,4 толщины бруска, двойного и тройного – соответственно 0,2 и 0,14 толщины бруска. Соединения на шип с «полупотемком» несквозной и сквозной применяют в случаях, когда необходимо предохранить соединения от выворачивания брусков при сборке. Соединения с несквозным шипом предусматривают в конструкциях, где желательно скрыть торец шипа. Ширина шипов принимается равной 0,6–0,7 ширины бруска, длина несквозных шипов – 0,5–0,8 ширины бруска, длина полупотемка – 0,3–0,5 длины шипа.
Шкант —это цилиндрическая палочка из древесины березы, дуба и т. п. Она забивается в заранее просверленные отверстия – каналы, предварительно смазанные клеем. Отверстия под шканты делают по шаблонам или, при возможности, в обеих деталях сразу. Шкант должен входить в отверстие туго, с помощью ударов киянки. Сверло для подготовки отверстий должно соответствовать размерам шканта. Для уменьшения диаметра шканта применяют шлифование шлифовальной шкуркой или драчевым напильником (риски делают не поперек, а вдоль шканта).
Диаметр шканта принимается равным 0,4 толщины бруска, длина – 2,5–6 его диаметрам. Расстояние между шкантами, а также расстояние от края бруска до шканта должно быть не менее 2–3 диаметров шканта. В соединениях под прямым углом для обеспечения равной прочности соединения в торце бруска рекомендуется запрессовывать шканты на глубину 0,55, а в кромку – на глубину 0,45 общей длины шканта.
Так называемые соединения на «ус» вставным плоским шипом несквозным и сквозным позволяют скрыть торцы соединяемых деталей, однако они менее прочны, чем соединения на цельные шипы. Для увеличения прочности применяют соединения двойным вставным шипом. Толщина вставного одинарного шипа принимается равной 0,4 толщины бруска, двойного – 0,2 толщины бруска. Для соединения тонких брусков обычно применяют шипы из шпона толщиной 2 мм. Ширина несквозных шипов – 0,75 ширины бруска, сквозных – 1–1,2 ширины бруска.
Из угловых серединных шиповых соединений наибольшее распространение получили соединения в паз и гребень, так как они обеспечивают правильное месторасположение присоединяемой детали без применения дополнительных креплений и увеличивают жесткость конструкции. Заплечики повышают прочность соединения и закрывают шов.
Соединение в паз – более простое, но менее устойчивое. Паз – широкий, равный толщине присоединяемой детали; торцевая часть детали выполняет функции шипа.
Из угловых ящичных соединений наиболее распространенное, простое в изготовлении и достаточно прочное соединение на шип прямой открытый. Оно применяется при угловой вязке широких дощатых деталей и щитов на нелицевых частях изделия. Чем тоньше и чаще расположены шипы, тем прочнее вязка. Рекомендуемая толщина шипа не менее 1/4 и не более целой толщины щита. Клеевые швы должны проходить через шипы, а не через проушины; при одинаковых размерах шипов и проушин месторасположение клеевого шва на прочность соединения не влияет.
Соединения на шип круглый вставной (шкант) менее распространено из-за сложности изготовления.
Сплачивание применяют в тех случаях, когда необходимо соединить столярный материал по ширине кромки в щиты или блоки. Наиболее распространенным методом сплачивания является сплачивание на гладкую фугу. При этом кромки стыкуемых участков плотно пристреливают по всей длине и сжимают на клею. Наилучший щит (для предотвращения коробления, при всех соединениях по кромке) получается при соединении максимально узких заготовок с таким их расположением, при котором соединяемые кромки одноименны (по расположению годичных слоев), а соседние пласти взаимно противоположны. Прочность соединения на гладкую фугу по кромке не уступает прочности цельной древесины при скалывании вдоль волокон.
Соединение в паз и гребень прямоугольный по прочности несколько уступает соединению на гладкую фугу. Неизбежная неточность сопрягаемых профилей паза и гребня не обеспечивает требуемой для склеивания плотности, вследствие чего прочность соединения может оказаться недостаточно высокой. Толщина гребня принимается 4, 6, 8, 10 и 12 мм, длина – 4, 6, 8, 10 и 12 мм для заготовок соответственно толщиной 10–12 мм, 12–19 мм, 19–25 мм, 25–29 мм, 29–40 мм. Соединение в паз и гребень трапецеидальный более прочное, чем в паз и гребень прямоугольный. Для большей плотности сплачивания (с лицевой стороны) щечку паза, выходящую на внутреннюю сторону щита, делают на 0,5 мм ужощечки, выходящей на лицевую сторону. В конструкциях, работающих на истирание, паз и гребень смещают ближе к нелицевой стороне.
Соединение на рейку – достаточно прочное. Для более плотного сплачивания (с лицевой стороны) щитов нижние щечки пазов делают каждую на 0,25 мм рке, чем верхние. Особенно прочным получается соединение, если применять рейки из древесины с поперечным направлением волокон или из фанеры с поперечным расположением рубашечных слоев. Ширина реек – 20–30 мм, толщина реек из древесины – 0,4 толщины заготовки, из фанеры – 3–6 мм.
Соединение в четверть выполняется без клея и применяется в конструкциях, где форма щита и плотность соединения достигаются путем крепления деталей шурупами или гвоздями.
Для уменьшения коробления столярных щитов из массива применяют и меры конструктивного характера: сплачивание на шпонках, с наконечником в паз (шпунт) и гребень, с вклеенной рейкой в торец, с вклеенной треугольной рейкой, с наклеенной треугольной рейкой и многослойно. Шпонки в щитах делают заподлицо с плоскостью или выступающими. На каждый щит требуется не менее двух шпонок, которые ставят поперек щита на расстояние 150–200 мм от его концов, выбирая для этого пазы «ласточкин хвост». Один конец пазов можно не доводить до конца. Глубина пропила составляет обычно от 1/4 до 1/3 толщины щита. По выбранному пазу изготовляют шпонки и с усилием забивают в него.
В связи с набуханием или усыханием размеры дощатых щитов могут изменяться. Поэтому шпонки, поставленные для связывания досок в одно целое и предупреждения коробления щита, не следует ставить на клею и прикреплять наглухо шурупами. Их ставят насухо, что дает возможность щиту свободно суживаться и расширяться. Чтобы шпонки при усыхании древесины не выскочили из пазов, их рекомендуется укрепить с узкой стороны одним шурупом.
У щитов с наконечниками и пазами эти два элемента фактически являются теми же шпонками, прикрепленными к торцевой части щита путем насадки на их гребни. Широкий наконечник хорошо препятствует короблению щита, однако использовать слишком широкий не рекомендуется, поскольку он также может покоробиться.
