Методы и способы соединения деревянных деталей

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

Шиповое соединение (шип-паз)

Самым простым и одним из самых надежных является соединение шип-паз. Оно широко применяется в столярном деле. Подобным способом собирают в единое целое деревянные детали оконных рам, изготавливают самые различные детали корпусной мебели, листы фанеры. Суть данного способа состоит в том, что на торце одной соединяемой детали делают шип, который вставляется в паз другой детали и фиксируется в нем.

Для работы удобно использовать специальный ламельный фрезер, за неимением такового можно обойтись простым ручным инструментом. Понадобится:

• ручная обушковая пила с мелким зубом;
• электрическая или ручная дрель;
• несколько стамесок разной ширины;
• наждачная бумага;
• измерительный инструмент, угольник и карандаш.

Сначала размечают заготовки. Параметры шипа и паза зависят от параметров деревянных деталей и конфигурации изделия, тем не менее стоит учитывать несколько общих рекомендаций.

Параметры паза также должны соответствовать этим критериям

В любом случае важно следить за тем, чтобы размеры шипа и паза совпадали. Детали должны соединяться легко, без нажима, но не выпадать под собственным весом. Не должно быть люфтов, щелей и перекоса

Не должно быть люфтов, щелей и перекоса.

Первым вырезают паз, такая последовательность вызвана тем, что шип гораздо проще подгонять под паз, чем наоборот. С помощью пилы делают пропилы, лишнюю древесину удаляют с помощью дрели, дно паза и стенки выравнивают стамесками.

Далее делают шип. Брусок зажимают в тиски и ручной ножовкой удаляют лишнюю древесину. До требуемых размеров шип доводят с помощью стамесок и шлифовальной шкурки.

В большинстве случаев для фиксации деталей достаточно одного лишь столярного клея, обеспечить максимум прочности помогут шурупы или гвозди.

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).

Упрочнение соединения деталей из древесины

Как уже говорилось выше, упрочнить соединение деревянных брусьев можно с помощью обыкновенных деревянных нагелей. Нагельные укрепления обыкновенно совершают с помощью двух нагелей, вклеенных в один и в другой конец поперечины, в вертикальные стойки, в соответствующие им гнезда. Существует определенная инструкция выполнения таких соединений:

Размечаем гнезда для нагелей:

1. Для четкой разметки, необходимо подлежащие скреплению детали приложить друг к другу.
2. Провести линию карандашом, отмечая места для нагелей.

Нагель представляет собой деревянный шкант различных размеров (используется как для мебели, так и для возведения домов)

1. Продолжить линию на кромку каждой из заготовок, с помощью угольника.
2. Высверливаем гнезда для нагелей:

• Для того чтобы гнездо расположилось ровно посредине деревянной детали, необходимо использовать кондуктор для сверления.
• Чтобы гнездо получилось необходимой глубины, необходимо использовать муфту для стопора.

1. Собираем детали:

• Необходимо нанести на нагель клей и вставить его в соответствующее гнездо первой детали.
• Соединяем детали вместе.
• Зажимаем.
• Оставляем на время, чтобы дать клею высохнуть.

Упрочнение соединения при помощи ламелей

Если сравнивать виды соединений деревянных конструкций, безусловно, выигрывает ламельное объединение. Пусть цена таких соединений будет чуточку выше, зато с ними очень легко и удобно работать.

Ламели – это спрессованное дерево в виде сплющенных шариков. Гнезда для таких шариков вырезают при помощи специальной ламельной машины. При этом отверстие получается идеальной формы. А из-за того, что ламели немного короче, нежели гнездо, совмещение деталей при склеивании получается более точным. Это очень не удобно.

Ламели могут быть и пластиковыми и металлическими

Ламельные скрепления выполняются по следующей инструкции:

1. Определяем местоположение гнезд:

• Отмечаем места для гнезд так же, как делали это в нагелевых креплениях, с той лишь разницей, что упрощается необходимость переноса разметки на кромки.
• Для того чтобы ламели в кромке не проступали на поверхность, заготовка должна быть достаточно широкой.

1. Подбираем ламели необходимого размера.
2. В соответствии с выбранным размером ламели, устанавливаем глубину пропила на ламелевой машине.

Распространенный размер ламелей:

• 0 ламель (самые маленькие).
• 10 ламель (средние).
• 20 ламель (самые большие).

• На устойчивой поверхности для работы укрепляем заготовку.
• Совмещаем со сделанными ранее отметками ламелевую машину.
• Выбираем гнездо под ламель.
• Во время бурения держим машину в необходимом положении достаточно крепко.
• Собираем и склеиваем детали из дерева: смазываем клеем кромки и гнезда заготовок, подлежащих совмещению.

• После нанесения клея вставляем ламели в соответствующие гнезда.
• Зажимаем заготовки друг с другом.
• Оставляем до полного высыхания клея.

Подходящие для этого способы

Вариантов сращивания балок существует множество, отличаются они методами, которых всего 3:

• при помощи вырезания замка;
• с применением клина;
• при помощи дополнительных досок.

Желательно, чтобы любой из перечисленных способов включал дополнительное крепление болтами, хомутами, клеем и другими вспомогательными элементами. В противном случае есть риск смещения бруска.

Как состыковать замком?

Данный способ самый разнообразный из всех, требующий точных расчетов. Со стыковочных концов 2-х брусков бензопилой или при помощи ножовки выпиливают форменные замки, которые при соединении захватывают друг друга, превращая 2 малые балки в 1 большую. Самыми распространенными способами выпиливания являются:

• притык вполдерева;
• с торцевым гребнем;
• сковороднем;
• в косую накладку;
• косой прируб с зубом и т.д.

Каждый из них имеет варианты. Где-то используется несколько гребней или шипов, где-то один.

Нарастить с клином

Метод с клином чаще всего делается для косого выруба внакладку. Два бруса вырезают по рисунку, соединяют в центре и вбивают брус по ширине, соответствующий ширине балки. Этот метод считается наиболее прочным, но и самым сложным, поскольку необходимо соблюдать высокую точность расчетов сразу для 3-х элементов.

Соединить досками

В данном случае в брусьях не вырезают замки и не вбивают клинья. Они держатся только за счет досок с 2-х или 4-х сторон, которые закрепляют болтами к поверхности соединяемых балок. Эстетичность в данном случае страдает. Но при данном способе остается возможность ремонтировать стыковочные места, менять утеплитель. Болты закрепляют в шахматном порядке, используя резиновые шайбы.

В некоторых случаях балки просто прикладывают одну к другой и скрепляют 4-6 болтами, не используя ни доски, не вырубки. Смещение на стыке в обоих случаях исключено. Данный способ подходит для мелкокалиберного бруса или досок.

Пошаговая инструкция

Когда все инструменты готовы, древесина обработана и зачищена, можно переходить к основной работе по выпиливанию стыков. Выглядит она следующим образом.

1. Каждый рабочий брус выравнивают по краям. Для этого используют угольник, которым измеряют каждую из 4 сторон бруса, чертят контрольную линию и срезают при помощи бензопилы или циркулярной пилы с 2-х широких сторон. Если диска не хватает по всей длине, остаток спиливают вручную ножовкой.
2. Далее прочерчивают сам рисунок, линии на брусе также со всех 4-х сторон.
3. Бензопилой или ножовкой создают надрезы. Если нет уверенности, чтоб мастер при помощи бензопилы сделает точный надрез, лучше использовать ручную пилу. В данном случае погрешности сильно скажутся на качестве стыков, восстановить или заделать их будет крайне сложно или невозможно.
4. После выполнения надрезов, ненужный кусок бруса аккуратно удаляют при помощи стамески и молотка.
5. Когда лишние части с обоих брусков удалены, необходимо приложить один брус к другом, чтобы проверить точность соединения. Как правило, на стыке всегда присутствует незначительная щель, она не должна превышать 1 см. В этом месте будет проложен джут.
6. Далее обе части склеивают или соединяют при помощи болтов, предварительно просверлив дрелью отверстия. Идеальным вариантом будет склейка и соединение болтами.

Доски сращивают методом внахлест. Поскольку пиломатериал мелкого сечения, его нельзя подпиливать и удалять какие-либо, даже незначительные части. Таким образом, доски соединяют при помощи 4-6 болтов.

Профессиональная разметка с помощью точных инструментов

Плотные соединения изделий из дерева начинаются с аккуратной и точной разметки

Это особенно важно, если вы изготавливаете соединения вручную и линии разметки служат ориентирами для инструментов. Точность механической обработки зависит от аккуратной настройки упоров, стопоров, вылета и наклона пильных дисков и фрез. Далее описаны шаги, которые помогут добиться великолепных результатов

Для этого не требуется уникальное оборудование, но следует выбирать инструменты, которые гарантируют аккуратность и эффективность. Кроме того, выработайте привычку соблюдать следующие правила при измерениях и разметке

Далее описаны шаги, которые помогут добиться великолепных результатов. Для этого не требуется уникальное оборудование, но следует выбирать инструменты, которые гарантируют аккуратность и эффективность. Кроме того, выработайте привычку соблюдать следующие правила при измерениях и разметке.

• Пользуйтесь точными инструментами. Например, старайтесь, если возможно, в большинстве случаев применять точную стальную линейку вместо рулетки с гибкой лентой. Хорошие инструменты стоят дороже, но они прослужат вам в течение всей жизни.
• Постоянство — залог успеха. На протяжении всей работы над проектом пользуйтесь одними и теми же измерительными инструментами, чтобы избежать небольших неточностей, влияющих на качество соединений. Например, отметки 300 мм на двух линейках могут не совпадать.
• Главное — результат, а не измерения. В большинстве случаев следует избегать измерений, когда можно использовать для разметки смежной детали уже готовую деталь с элементами соединения. Например, сделав шипы на передней стенке ящика, разметьте с их помощью «ласточкины хвосты» на заготовках боковых стенок.
• Применяйте правильные приемы разметки и правильные инструменты. С хорошими разметочными и измерительными инструментами проще добиться необходимой точности.

Острый нож оставляет тончайшую линию, обеспечивая высокую точность разметки. В некоторых случаях углубленная линия становится также стартовой позицией для стамески

Соединение «гнездо-шип»

Наиболее часто используемый способ соединения деревянных деталей. Такое сочленение прочное, жесткое и выглядит максимально аккуратно. Чтобы выполнить такое соединение, нужно иметь некие навыки и опыт, а также быть внимательным. Неправильно выполненное соединение «гнездо-шип» непрочное и выглядит некрасиво.

Суть его следующая. В конце одной заготовки высверливается или выдалбливается паз, а в конце другой — шип. Лучше, когда элементы имеют одинаковую ширину. Если толщина разная, то шип проделывают в тонкой детали, а паз, соответственно, в толстой.

Последовательность шипового соединения:

• Используя рейсмус, прочертить две параллельные друг другу риски сбоку одной заготовки. Расстояние должно быть по ширине будущего шипа. Для его ровности следует сделать разметку с двух сторон.
• Наиболее оптимальный инструмент для выполнения шипов — ножовка, имеющая узкое полотно и мелкие зубья, или лучковая пила. В процессе работы зубья инструмента должны проходить по внутренней кромке разметочной линии. Для удобства деталь лучше зажать в тисках. Лучше всего шип изготовить чуть больше требуемого размера. Тогда в случае необходимости можно убрать лишнее. А вот если шип окажется короче, то весь процесс потребуется повторить заново.
• Используя долото или стамеску, во второй детали делают гнездо (паз). Естественно, размеры паза должны соответствовать размерам шипа. Лучше всего перед тем, как приступить к долблению, по всему периметру паза просверлить отверстия. Края аккуратно обрабатываются стамеской.

Если соединение деревянных деталей выполнено правильно, то поверхности кромок шипов прилегают плотно к стенкам гнезда. Это дает хорошее сцепление при склеивании. Чтобы посадка шипов была более тугой, их размеры должны быть на 0,2-0,3 мм больше размеров гнезда. При превышении этой величины может произойти раскол тетивы, при допуске меньше крепление потеряет свою прочность в процессе эксплуатации.

Кроме того, такое соединение предполагает еще склеивание и крепление шурупами, гвоздями или деревянными нагелями. Для упрощения работы перед ввинчиванием шурупов следует просверлить отверстия. Головки шурупов скрывают в потай (выполненный с помощью зенковки). Направляющее отверстие должно быть равно 2/3 диаметра винта и быть меньше на 6 мм (приблизительно) его длины.

Угловое соединение

Такой тип креплений чаще всего используется в креплении оконных, дверных блоков и парниковых рам.

Угловое соединение отличается от других тем, что сплачиваемые детали располагаются по отношению друг к другу под углом в 90°. В зависимости от использованных креплений все угловые соединения разделяются на соединения на шип и на соединения на ус.

Угловые соединения на шип имеют несколько разновидностей. Сквозное соединение на шип может в своей конструкции использовать от 1 до 3 шипов, причем с увеличением количества шипов увеличивается и прочность крепления.

Угловое сквозное соединение на шип

Несквозное соединение отличается от сквозного тем, что шиповое крепление происходит в середине деталей и внешне остается незаметным. В этом случае внутри заготовок проделайте небольшие углубления под шипы, которые будут немного глубже, чем сами шипы, чтобы оставалось место и для клея.

Угловое несквозное соединение на шип

Угловые соединения на ус отличаются тем, что стороны деталей, соединяющихся между собой, срезаны под углом в 45°. Так же, как и соединения на шип, крепления на ус могут быть сквозными, при котором видно сплачивание, и несквозными, когда само крепление зафиксировано внутри деталей.

Сквозное соединение на ус может укрепляться как одним шипом, так и тремя. Принцип крепления здесь остается тем же, что и при угловом несквозном на шип.

Угловое сквозное соединение на ус

При несквозном соединении на ус разглядеть положение шипа невозможно. Здесь в равной степени могут использоваться как круглые шипы, так и плоские — крепление от этого ни в коей мере не ослабеет. Только при выборке древесины под шипы обязательно сделайте гнезда немного больше, чем сами шипы, чтобы потом заготовки легко соединились между собой.

Угловое несквозное соединение на ус

При строительстве дома и возведении крыши вам потребуется освоить еще два типа соединения: угловая врубка и врубка в лапу.

Классификация крепёжных изделий

Металлические крепёжные элементы, используемые для соединения нескольких деталей, подразделяются на две группы:

• Цельнометаллические. Эти изделия применяются везде, где необходимо выполнить крепление деревянного бруса стандартного размера.
• Раздельные. Эта сборная конструкция служит для крепления нестандартных изделий. Надёжность таких моделей уступает цельнометаллическим конструкциям. Поэтому их применение требует предварительного расчёта жёсткости.

Кроме различий в размерах и форме крепёж отличается толщиной, которая может быть 2—3,5 мм. Наиболее популярными крепёжными деталями в строительстве являются:

• Крепёжный усиленный. Изделие имеет несколько рёбер жёсткости. Они дают возможность соединять большие брусья с различными материалами.
• Равносторонний усиленный. Имеет форму пластины с краями, согнутыми под углом 90 градусов. На поверхности каждой стороны имеются перфорированные отверстия. Применяется для крепления деревянных брусьев в местах, где отсутствует высокая прогибающая нагрузка.
• Анкерный крепёж. Изделие отличается своей формой и непропорциональными размерами. Длина и ширина одинакова, зато высота может иметь несколько размеров: 80—200 мм.
• Асимметричный уголок. Отличается от анкерного своей шириной. Деталь создаёт прямой угол относительно плоскости крепления.
• Крепёж с углом наклона 135 градусов. Применяется для соединения деревянного бруса под определённым углом. Обычно используется для скрепления стропил на крыше.
• Уголок в виде буквы Z. Специальное усиленное изделие. Используется для соединения строительных материалов, расположенных в различных плоскостях (параллельно). Приспособление может использоваться для соединения брусьев нестандартных размеров.

Инструмент для склеивания древесины

Для получения максимально прочного соединения, при склеивании древесина запрессовывается – подвергается сжатию посредством специальных прессов. В домашних условиях для этих целей используют подручные инструменты и средства – тиски, струбцины, кулачковые приспособления, рамки из металлического уголка с зажимными механизмами. Давление при прессовании древесины выдерживается в диапазоне от 0,2 до 1,2 МПа. На производстве возможны большие величины, в домашних условиях таких показателей, чтобы детали конструкции склеились, достаточно.

При соблюдении технологии склейки клеевой шов получается прочным и надежным, и, в отличие от способа соединения деталей металлическим крепежом, не портит внешний вид.

Для любителей создания предметов обихода своими силами на FORUMHOUSE открыта тема о мебели для дома и дачи. Как организовать удобный уголок для работы с деревом, можно узнать в статье об обустройстве столярной мастерской. В видео о деревянных элементах в загородном доме показаны интересные изделия, сделанные пользователями портала.

Как правильно соединять доски по длине вставной планкой

Планка укрепляет соединение по всей длине, выполняя при этом две функции: она увеличивает вдвое площадь стыковочных участков, покрываемых клеем, так как проникает внутрь обеих досок, что придает соединению дополнительную прочность, а благодаря противоположному направлению волокон в планке по отношению к волокнам в основных деталях соединение более устойчиво к нагрузкам.

Использование фанеры

Для планки, которая должна быть очень тонкой, самый подходящий материал — фанера. Если, к примеру, вы возьмете планку из цельного дерева, то расположение волокон в планке и досках окажется параллельным. При этом будет достигнута высокая прочность соединения, но сама планка не выдержит нагрузки и сломается, если доски начнут прогибаться. Можно использовать планку с поперечным направлением волокон. Она хорошо выдерживает нагрузку при прогибании досок и придает большую прочность соединению, но такие планки ограничены по длине и крайне ненадежны при продольных нагрузках. Многослойная фанера компенсирует недостатки планок из цельного дерева, обеспечивая соединению прочность.

Альтернатива рейке — вставные шипы, которые располагают с посадкой на клей на расстоянии 10-20 см друг от друга. Сначала в одной доске высверливают отверстие для шипов, затем специальными маркерами помечают расположение шипов на другой доске.

Левая планка длиннее, средняя — толще, чем нужно, правая выполнена правильно. Она должна быть короче общей высоты пазов, чтобы осталось место для клея.

Глухое соединение с использованием планки из многослойной фанеры. Планка полностью скрыта, а доски в торцах сохраняют целостность.

Склейка щита из заготовок, соединённых рейками

Если клеить щит из фугованных досок, то возникнут трудности:

• зажатые струбциной заготовки могут «разъехаться» и получится ступенька;
• ступеньку можно убрать только рейсмусом или длительной шлифовкой.

Этих недостатков нет при соединении деталей щита на вставленную рейку. Для работ выбирают следующий порядок:

1. Готовят 40‒миллиметровые доски. Они должны быть гладкими и одинаковой толщины.

2. Из досок выкладывают щит и карандашом рисуют базу. Отметка базы нужна, чтобы делать пропилы с нужной стороны и для правильной сборки досок в щит.

3. На каждой заготовке циркулярной пилой делают с двух сторон пропилы глубиной 9 мм. У заготовок, размещённых по краям щита, делают по одному пропилу.

4. Из обрезков древесины нарезают рейки, которые на 1 мм тоньше ширины пропила, а шириной на 1 мм меньше, чем глубина пропилов в двух досках, то есть 17 мм. Рейка, вставленная в паз, должна легко двигаться.

5. Для склейки используют клей ПВА. Его наносят кисточкой так, чтобы он заполнял пазы.

6. Собранный щит зажимают струбцинами и оставляют сохнуть.

7. Выдавленные остатки клея удаляют острым инструментом, а затем щит шлифуют. При таком способе соединения заготовок требуется минимальная шлифовка поверхности.

Пример взят с ютуб канала Wooden Ware, ролик «Склейка деревянных щитов, быстро и качественно!»

Ошибки в процессе соединения

Перед удлинением необходимо осмотреть брус или доску и отбраковать его, если в местах планируемого соединения имеются трещины.

Пока древесина монолитная, они не влияют на ее целостность, но если повредить ее в уязвимом месте, при спиливании данная щепка отлетит и создаст ненужный зазор.

Второй момент связан с выбором инструмента. Это должен быть высокоточный электро или бензоприбор, который сможет создать ровную линию, не захватив и не обтесав лишний участок. Самым точным инструментом, вызывающим доверие, является острая ручная пила.

Также нужно учитывать размер по длине замка. Он не должен быть слишком мал, чтобы конструкция держалась крепко. Чтобы избежать ошибок, необходимо воспользоваться готовыми проектами и расчетами для определенной длины замка по отношению к балке.