Пазы для соединения. Шиповое соединение деталей

С давних пор в столярных и плотницких работах применяют соединение шип - паз. Древние зодчие, используя этот способ, умудрялись создавать уникальные деревянные постройки без единого гвоздя или шурупа. И хотя самые разнообразные метизы сейчас вполне доступны, сочленение отдельных частей различных конструкций этим методом не только не утратило своей актуальности, но и находит широкое применение в современных изделиях и материалах.

Принцип соединения и его разновидности

По конструктивному исполнению все соединения шип - паз делают по одному принципу: на одной детали делают выступ, а на второй - углубление. По конфигурации и размерам они в точности совпадают. При плотном сочленении этих двух деталей получается прочный технологический узел. При строительстве домов такое соединение препятствует сдвигу одной части конструкции относительно другой; при изготовлении мебели оно значительно увеличивает площадь, на которую наносят клей, тем самым обеспечивая дополнительную прочность изделия.

По геометрической форме выступа и углубления такие стыковки делят на два основных вида:

• прямоугольного сечения (иногда со скругленными ребрами шипов и пазов);

• в виде трапеции (еще ее называют «ласточкин хвост»).

По количеству шипов и углублений, которые необходимо сделать для одного сочленения деталей, эти соединения подразделяют на:

• одношиповые;
• многошиповые.

Важно! Независимо от количества и геометрической формы выступов и углублений их необходимо делать только параллельно волокнам древесины.

Область применения

Соединение шип - паз нашло применение во многих сферах нашей повседневной жизни. Например, при обустройстве полов помещений по такому принципу стыкуют такие привычные всем покрытия, как ламинат, обычная половая доска, плиты из ДСП, ДВП или МДФ.

Дерево, как один из самых экологически безопасных материалов, применяют для изготовления самой различной мебели (от простой кухонной табуретки до дизайнерского гарнитура для гостиной или столовой), рулонных пластинчатых штор, жалюзи и многого другого. И все эти изделия в основном изготавливают с применением соединения шип - паз.

При строительстве деревянных каркасных построек, домов из бруса, при обустройстве балочно-стропильной конструкции потолка и крыши также не обойтись без обустройства выступов и углублений.

Соединение бруса

Шип - паз в соединении бруса применяют как для обустройства угловых конструкций из дерева, так и для продольного совмещения отдельных кусков. В зависимости от размеров сечения и предполагаемых нагрузок выбирают геометрию и количество выступов и проушин. Например, при строительстве деревянных домов в основном используют одношиповое соединение. А для увеличения длины брусков небольшого сечения с использованием клея применяют многошиповой способ.

Соединение досок

Практически всем владельцам загородной недвижимости давно полюбился такой материал, как вагонка, в результате использования которого получают абсолютно ровную вертикальную поверхность. Шип - паз соединение досок применяют для обустройства полов, внутренней отделки дома, а также и для внешней обшивки строения (естественно с антисептическим покрытием).

Выступы плотно фиксируют в углублениях соседних досок, что препятствует их смещению относительно друг друга. При обустройстве полов плотное соединение шпунтованных досок между собой препятствует их смещению в вертикальной плоскости (пол получается ровным) и значительно увеличивает теплосберегающие свойства покрытия (щелей между досками просто нет).

Использование ручного электрического фрезера

Обустройство соединений шип - минимизирует трудозатраты и значительно сокращает время на производство столярных работ. Конечно, этот полезный инструмент не поможет при строительстве дома, например, из бруса с сечением 150 х 150 мм, так как фрез такого размера для ручного фрезера нет, да и мощности этого агрегата будет недостаточно для их установки. А вот если вы захотите самостоятельно построить мебель, небольшие или дверные коробки, то такой инструмент просто необходим. В зависимости от размера соединяемых деталей и геометрической конфигурации соединения приобретаете нужную фрезу, а может быть, и две (одну - для пропила паза, другую - для изготовления шипа). Регулировочные приспособления фрезерного инструмента, а также направляющие подшипники (обычно входящие в комплект таких фрез) помогут создать выступы и углубления, точно совпадающие по размерам и форме.

Инструменты и приспособления для самостоятельного изготовления

Если вам необходимо изготовить какое-то штучное деревянное изделие, то экономически невыгодно приобретать дорогостоящий электрический фрезер. Скорее всего, у каждого в хозяйстве найдется необходимый набор инструментов, а если и придется докупить, то совсем немного. К тому же дополнительно приобретенные приспособления в дальнейшем могут пригодиться для производства мелких ремонтных работ (например, починки деревянной мебели). Для того чтобы изготовить соединение шип - паз своими руками с применением только обычного ручного инструмента, вам понадобятся:

• ножовка по дереву (с мелкими зубцами);
• столярный рейсмус (специальное приспособление для нанесения разметки) или обычный строительный угольник;

• линейка и карандаш;
• стамеска по дереву.

Самостоятельное изготовление углового соединения

В качестве примера рассмотрим, как сделать соединение шип - паз двух брусков одинакового сечения под прямым углом с помощью подручных инструментов. Допустим, вам надо соединить 60 х 60 мм (они вполне могут подойти для изготовления оконных рам летнего домика).

Толщина выступа при одношиповом соединении (в соответствии с рекомендациями справочников по столярным работам) должна составлять ⅓÷⅜ от толщины бруска (в вашем случае она составит 20 мм). Длина шипа будет равняться толщине бруска (60 мм). Размеры выемки должны соответствовать размерам шипа, с таким расчетом, чтобы он с усилием входил в проушину.

Внимание! Шипы необходимо обустраивать на вертикальных деталях деревянной конструкции, а пазы - на горизонтальных.

Алгоритм выполнения работ довольно прост:

• Сначала выполняем разметку будущих выступов и проушин. Если отнесетесь к этому процессу без должного внимания, то изготовленные шипы и пазы могут не совпасть друг с другом по размерам или взаиморасположению. Также есть опасность, что они будут входить друг в друга неплотно. Все это значительно снизит прочность и надежность соединения.
• С помощью рейсмуса (или угольника) на расстоянии 60 мм от торца наносим линию на все четыре стороны обоих брусков.
• Затем на двух противоположных сторонах и на торце чертим две параллельные линии на расстоянии 20 мм друг от друга.

• По линиям разметки ножовкой делаем пропилы торца до поперечной черты, то есть на глубину 60 мм.

На заметку! Чтобы толщина пропила (приблизительно равна величине разводки зубьев режущего полотна ножовки) не повлияла на точность изготовления соединения, устанавливаем лезвие пилы с внешней стороны (при обустройстве шипа) или с внутренней (при изготовлении паза).

• На торце бруска с выступом отпиливаем наружные куски древесины.
• Стамеской аккуратно выдалбливаем внутреннюю часть углубления.

• Вставляем шип в паз и проверяем изготовленное соединение. При необходимости удаляем выступающие дефекты стамеской.

В заключение

Если вам необходимо самостоятельно обустроить шип - паз то лучше всего потренироваться на обрезках брусков.

Если изготовленные выступы и углубления точно совпали, и сочленение отдельных частей получилось прочным, то можно приступать к работам на заготовленном строительном материале. Ну, а если шип слишком свободно входит в паз, или наоборот, то необходимо еще раз проверить правильность разметки, провести еще одну тренировку, и только после этого приступать к осуществлению задуманного проекта.

Ласточкин хвост, разъёмное шиповое соединение (пазы трапециевидной формы), используемое в машиностроении и столярных изделиях для надежного крепления деталей между собой. В данном материале рассмотрим изготовление приспособлений облегчающих производство пазов в дереве с помощью ручного фрезера.

Приспособления для фрезера по дереву своими руками

Сам станок очень древнее изобретение человечества, описания принципов фрезеровки появились в 16 веке, а прототипом станка было изобретение Леонардо да Винчи, который предложил вращать круглый напильник для увеличения обработки изделия, что можно считать первым аналогом фрезы.

А уже американский изобретатель Эли Уитни за годы жизни с 1765 по 1825 довел до ума все разрозненные попытки создать полноценный станок, за что по праву считается создателем первого фрезерного станка, хотя с этим утверждение согласны не все ученые.

И поскольку станок имеет столь древние корни, то и приспособлений к изготовлению различных деталей великое множество, описать их все в свете данного материала не представляется возможным, а посему рассмотрим только некоторое из них, на мой взгляд, наиболее важные и полезные.

Универсальное приспособление для соединения шип паз

заводская пластина для изготовления соединения шип паз

Используется с фрезером для резов соответствующих пазов и шипов, оно устанавливается в тиски, и деталь прижимается струбциной к устройству. Как правило, продается в магазинах.

внешний вид соединения

Рассмотрим приспособления для фрезерования пазов

Выпилите верхнюю часть – столешницу из 18 мм фанеры длиной 40 см. и достаточной ширины, чтобы обработать самую толстую заготовку, которую Вы планируете соединять шипом.

Вырежьте два бруска 5х10 см., отпилив их такой же длины, что и верх. Бруски в дальнейшем будут играть роль прижима заготовки и центровки ее относительно паза в столешнице. Чтобы подготовить верх, проведите линию в его центре, затем отфрезеруете пазовую выемку по линии с одного конца.

схематичное изображение оснастки

Обратите внимание

Выемка должна быть такой же ширины, как копировальное кольцо, которое Вы будете использовать со своей фрезой. Выемка должна быть достаточно длинной, чтобы соответствовать длине самого длинного паза, который Вы собираетесь резать.

Затем отфрезеруйте два перпендикулярных центральной линии регулировочных паза. Наконец, просверлите смотровое отверстие между этими двумя пазами. Чтобы собрать всю конструкцию, вверните болты в губки и закрепите верх к брускам гайками-барашками с шайбами.

Чтобы использовать наше оборудование, начертите паз на заготовке и отметьте на ней центральную линию. Ослабьте барашки и установите заготовки между брусками таким образом, чтобы центральная линия соединилась с линией верха приспособы, проверьте, что край заготовки находится напротив кромки верха.

Зажмите барашки. Выровняйте фрезу по одному концу чертежа паза, затем отметьте вспомогательные линии на верхней поверхности стола по края базы фрезера.

Как правильно работать с оснасткой шип паз

Повторите это еще раз, чтобы отметить линии другого конца. Отфрезеруйте паз, внизу начиная рез с выравнивания базы фрезера по первой вспомогательной линии, и остановите фрезерование, когда пластина дойдет до второй вспомогательной линии.

Итак, в каких случаях нужно соединение «шип паз»

Вертикальные перемычки

В большинстве изделий (например, столах) перемычки или распорки соединяются с вертикальными ножками (рис. 1). При таком расположении волокна на склеиваемых поверхностях деталей - взаимно перпендикулярны.

Горизонтальные перемычки

Ситуация с перемычками, например, на пристенном столике. как сделать который мы расскажем в одной из следующих статей, несколько другая. Чтобы получить отсеки для выдвижных ящиков, перемычки устанавливаются горизонтально относительно ножек, и вместо одного широкого шипа с большой поверхностью склейки у вас появляются две маленькие склеиваемые поверхности.

Решение

Для решения этой проблемы придётся выпилить два паза и два шипа (рис. 2). Это может выглядеть как ослабление соединения, но это не совсем так. Двойные шипы увеличивают площадь склейки за счёт двух больших щёчек.

Итак,изготовление соединения двойной паз шип - хороший вариант соединения ножек с узкими (тонкими) перемычками, но при этом в два раза возрастает количество запилов. Это не означает, что в два раза увеличивается количество настроек станка.

В пристенном столике (о нем в следующей статье) перемычки и ножки одинаковой толщины. Это означает, что внешние щёчки шипов (и пазов) могут быть на одинаковом расстоянии от рёбер детали.

Поэтому два паза на каждой ножке (и две внешние щёчки шипов) могут быть выпилены с одной установки станка.

Как в любом соединении паз/шип, необходимо сначала выбрать пазы (рис. 3 и 4). Для их высверливания требуется всего одна установка сверлильного станка. Затем концы пазов можно спрямить стамеской.

Как сделать двойные шипы

Внешние щечки

Сначала для выпиливания заплечика установите продольную линейку, которая будет служить ограничителем (рис. 5-7), определяющим длину шипа. Затем поднимите диск и перекрывающимися запилами выпилите первую щёчку. Затем разверните деталь и выпилите вторую щёчку. Проверьте подгонку и. если необходимо, поднимите диск.

Внутренние щёчки

Разметьте их непосредственно по пазам. Для этого поставьте деталь над пазами и сделайте соответствующие отметки (фото 2). Как и для внешних щёчек, для выпиливания внутренних нужна только одна установка диска. Но на этот раз деталь надо поставить на торец (рис. 8-13).

Затем подрезкой острой стамеской подгоните шипы к пазам.

Двойное соединение шип-паз – как сделать: инструкция к фото

1. Чтобы создать проём для выдвижных ящиков, вместо одной перемычки устанавливают две. Но тогда на шипах уменьшится поверхность склейки.

2. При использовании двойных шипов и пазов площадь склейки удваивается, что увеличивает прочность соединения деталей.

3. Чтобы определить длину пазов, на каждой детали отметьте их верхние и нижние концы. Затем, чтобы определить ширину пазов, разметьте все их боковые стороны.

10. Не меняя установки диска, разверните деталь так, чтобы к блоку-ограничителю прижалась противоположная грань детали. Выпилите щёчку и удалите лишнюю древесину.

11. Грубо выпилив шипы, проверьте их подгонку к пазам. Для точной подгонки щёчки и заплечики придётся подрезать стамеской.

12. Если шипы не входят точно в пазы, несколькими проходами острой стамески надо удалить неровности на внешних сторонах щёчек.

13. Чтобы шипы полностью сели в пазы, надо подрезать их заплечики, при этом внутренний заплечик может быть немного утоплен.

Разные виды столярных соединений – какие прочнее других

Вам требуется рамочное соединение, которое не развалится, когда дети превратят дверцу шкафа в игровой снаряд для своих забав?

Или ящичное соединение, выдерживающее рывки и толчки без повреждений?

Мы испытали 12 образца обоих типов, чтобы выбрать из них два лучших.

Ранее мы подвергли жестокому испытанию различные пазовые, шиповые, стыковые и усовые соединения, чтобы выяснить, какие из них наиболее. Теперь, чтобы узнать, какие рамочные и ящичные соединения самые крепкие, мы изготовили дюжины образцов для испытаний и подтолкнули их к гибели (в буквальном смысле).

Для дверных рамок мы сделали по шесть образцов с контрпрофильными соединениями, в шпунт и гребень, вполдерева и с полупотайными шипами.

Также изготовили опытные образцы ящичных соединений:

• с пазом и гребнем,
• с прямыми ящичными шипами,
• с открытыми и полупотайными шипами «ласточкин хвост»,
• шпоночные с пазом «ласточкин хвост»,
• пазо-гребневые с двумя плечиками,
• в фальц и ус с замком.

Для обеспечения равных условий все соединения были изготовлены из ш древесины примерно одинаковой плотности с применением одного и того же клея. В образцах рамочных соединений (за исключением отдельных указанных случаев) использовался красный дуб сечением 18×50 мм. Образцы ящичных соединений – из тополя 12×100 мм.

На испытательном оборудовании в каждое соединение двумя способами. В первом измерялось сопротивление соединений разрыву, как в случае грубого открывания выдвижного ящика или резкого бокового рывка сдвижной дверцы.

В другом испытании проверялась способность соединений противостоять излому до нарушения прямоугольности деталей и разрушения склейки. (Представьте себе ребёнка, раскачивающегося на дверце шкафа или широкий бельевой ящик, перекосившийся от резкого выдёргивания.)

Когда утихли треск и хруст ломающейся древесины, мы обнаружили, что все соединения выдержали значительно большую нагрузку на разрыв, чем на излом, что показалось довольно необычным для реальных условий. Например, ящичные соединения в среднем выдерживали усилие на разрыв около 675 кгс, а на излом только 36 кгс.

Рамочные соединения в дверцах в среднем выдержали усилие на разрыв около 550 кгс, но только 231 кгс на излом. Сравнить относительную прочность соединений в каждой категории можно по таблицам. Проанализировав столбцы цифр, мы выяснили несколько особенностей, которые вы сможете применить в своей мастерской, чтобы сделать соединения прочнее.

РАМОЧНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ

Соединения вполдерева

Результат. В испытании на излом соединения вполдерева выдержали вдвое большую нагрузку, чем следующее по прочности соединение. Вывод. Большая площадь склейки вдоль волокон придает этому соединению исключительную прочность. Применяйте его в рамах для зеркал и тяжелых дверцах, чтобы быть уверенными в их надежности.

Результат. В испытаниях на разрыв у большей части соединений вполдерева лопнула не склейка, а древесина на стойках. Вывод. Это соединение способно удержать в дверцах тяжелые вставки, например, стеклянные витражи.

Результат. В соединениях с разрушенной склейкой можно было увидеть грубые следы пильного диска. Вывод. Для прочного склеивания гладко шлифуйте контактирующие поверхности соединения.

Результат. Несмотря на то, что соединения вполдерева примитивны и легко выполняются, они превосходят по прочности другие, более трудоёмкие соединения, например, контрпрофильные. Вывод. Большая сложность не гарантирует большей прочности.

Соединения с полупотайным шипом

Результат. В каждом испытании на разрыв стойка с гнездом разрывалась по древесине вдоль прежде, чем ломался шип на перекладине. Вывод. Склейка вдоль волокон стенок гнезда и щёчек шипа достаточно прочна, но слабее, чем в соединениях вполдерева.

Результат. В испытаниях на разрыв во всех образцах трещины в стойках совпадали с дном гнезда. Вывод. Длинные шипы уменьшают вероятность появления трещин и усиливают соединение, как и в предыдущих испытаниях.

Результат. Ни в одном из испытанных образов шипы не сломались и даже не проявили признаков слабости. Вывод. Неоднократно проверенное практикой правило делать шипы толщиной равной трети толщины деталей в очередной раз доказало достаточную продольную прочность шипов.

Результат. В нескольких образцах, испытанных на излом, шипы выламывали древесину между гнездом и торцом стойки (см. фото), но не раньше, чем стойки лопались вдоль. Вывод. Применяйте это соединение для случаев, когда требуется повышенная надёжность. Прочности склейки шипа более чем достаточно, несмотря на уязвимость тонкой стенки гнезда.

Результат. Соединение ослабляется, когда торец шипа не достигает дна гнезда. Вывод. Зазор между дном гнезда и шипом для сбора излишков клея ослабляет соединение. Старайтесь уменьшать его до минимума и не наносить слишком много клея.

Соединения в шпунт и гребень

Результат. Как и в соединениях с полупотайными шипами, стойки разламываются по дну шпунта при испытаниях на разрыв. Во всех случаях короткие гребни-шипы длиной 10 мм прочно удерживались прилегающими стенками пазов.

Вывод. Так как длина таких шипов ограничена глубиной шпунтов в стойках, уделите особое внимание тщательной подгонке и склейке всех элементов такого соединения, в том числе торцам и заплечикам шипов.

Результат. Торцы шипов отрывали волокна древесины на дне шпунтов. Вывод. Клей плохо заполняет зазоры в соединениях. Точно подогнанный по длине шип увеличивает прочность и улучшает внешний вид соединения.

Контрпрофильные соединения

Результат. Несмотря на профилированные кромки стоек и перекладин, эти соединения в испытаниях на разрыв и излом оказались примерно равными по прочности соединениям в шпунт и гребень. Вывод. Профильные стыки не ослабляют соединение.

Результат. Во всех испытаниях на разрыв стойки расщеплялись у конца шипа перекладины. Вывод. Соединение, показанное справа, разрушается в местах со свилеватыми или направленными под углом волокнами. Для прочных рам подбирайте прямослойную древесину.

Результат. Даже склейка торцевых и продольных волокон в таких соединениях превосходит прочностью окружающую древесину. Вывод. Соединение вполне пригодно для рам с филёнками.

Заключение

Нельзя считать случайным совпадением то, что двумя самыми прочными оказались соединения с наибольшей площадью склейки продольных волокон. Для рам с тяжёлыми стёклами или зеркалами выбирайте соединения вполдерева, особенно в тех случаях, когда ширина рамы больше её высоты. Соединения с полупотайными шипами работают так же, при этом шпунты в стойках и перекладинах делаются в заготовках до начала изготовления самих соединений. Используйте их в часто открываемых дверцах.

Не стоит также пренебрегать контрпрофильными соединениями, а также в шпунт и гребень. В реальных условиях четыре таких соединения в углах дверцы дадут вчетверо большую прочность, а заполнение филёнкой дополнительно усилит конструкцию. Оба этих соединения достаточно прочны для нормальной эксплуатации, не выдерживая лишь слишком грубого обращения. Повысить прочность любого соединения можно применением прямослойной древесины и тщательной подгонкой и склейкой элементов с гладкими поверхностями.

Ящичные соединения

Прямые ящичные шипы

Результат. Склейка прямых шипов оказалась довольно прочной – в испытаниях на разрыв расщеплялись волокна и края шипов на обеих деталях соединения. Даже в склейке торцевых волокон с продольными скалывались углы отдельных шипов. Вывод. В соединении с прямыми ящичными шипами деталей толщиной 12 мм площадь склей ки составляет 24 см2, и половина этой площади приходится на склейку продольных волокон. Применяйте эти соединения в тех местах, где требуется наибольшая прочность на разрыв, например, в ящиках для хранения тяжёлых предметов.

Результат. К нашему удивлению, прочность этих соединений на излом оказалась намного меньше и составила только 4 процента от прочности на разрыв. Вывод. Усиливайте такие соединения тонкими гвоздями, вбивая их в крайние шипы на обеих кромках.

Соединение на ус с замком

Результат. На всех образцах сужающийся гребень оставался приклеенным к ответному пазу. Прочность соединения обеспечивается склейкой продольных волокон. Вывод. В этих соединениях сочетаются прочность и красота благодаря аккуратным стыкам на внешних углах.

Результат. Узкие скосы у внешнего и внутреннего углов снижают прочность склейки.

Вывод. Выбирайте профиль фрезы, чтобы минимизировать ширину этих скосов.

Результат. В обоих испытаниях образцы разрушались почти одинаково, когда гребень ломался у основания.

Вывод. Так как формируемый фрезой гребень расширен у основания, такие соединения прочнее пазо-гребневых.

Соединение в паз и гребень

Результат. Несмотря на то, что на каждом участке продольные волокна контактируют с торцевыми, прочность склейки пазо-гребневых соединений превосходит прочность самой древесины. Соединения разрушаются, когда внешняя стенка паза отламывается полностью от кромки до кромки. Вывод. Применяя пазо-гребневое соединение для крепления задней стенки ящика к боковым, можно повысить прочность, расположив пазы в боковых стенках на большем расстоянии от торцов.

Результат. На разрушенных соединениях мы обнаружили участки с прижогами, где прочность склейки оказалась невысокой. Вывод. Древесина с прижогами плохо впитывает клей. Делая эти соединения, уменьшите частоту вращения фрезы или отшлифуйте прижоги, оставленные пильным диском.

Открытое соединение «ласточкин хвост»

Результат. В испытаниях на разрыв торцевые грани проушин отделялись от продольных волокон боковой стенки, почти не оставляя следов.

Вывод. Для большей прочности тщательно наносите клей на грани шипов и проушин с продольными волокнами.

Результат. Несмотря на тщательность работы, на некоторых шипах почти не было следов клея. Вывод. Смазывайте клеем обе детали, чтобы после выдавливания излишков в соединении оставалось достаточно клея.

Результат. Даже после разрушения склейки из-за превышения нагрузки детали остаются механически связанными. Вывод. В отличие от других соединений слабая склейка не приводит к полному разрушению ящика, если шипы расположены на передней и задней стенках, а проушины на боковых.

Шпоночное соединение с пазом «ласточкин хвост»

Результат. Все образцы в обоих испытаниях разрушались, когда отламывалась 3-миллиметровая стенка между пазом и торцом доски. Вывод. Это соединение лучше применять для ящиков, у которых деталь с гребнем может быть установлена дальше от торца детали с пазом.

Результат. В обоих испытаниях эти соединения оказались менее прочными, чем похожие пазо-гребневые соединения, которые можно просто выпилить на пильном станке. Вывод. Учитывая, что одну деталь соединения необходимо вдвигать в другую, и это затрудняет установку дна, возможно, вам будет проще делать ящики с пазо-гребневыми соединениями.

Фальцевое соединение, усиленное гвоздями

Результат. Несмотря на отсутствие деталей с мелкими элементами, такими как в соединениях на ус с замком или в шпоночных соединениях с пазом «ласточкин хвост», здесь толщина деталей не приводит к увеличению прочности соединения. При испытании на разрыв только на одном из трёх образцов появилась трещина вдоль торца детали с фальцем. У остальных разрушение происходило по клеево му шву, соединяющему продольные волокна с торцевыми. Вывод. Даже при механическом усилении с помощью трёх гвоздей склейка торцевых и продольных волокон намного уступала прочности древесины, в отличие от большинства других соединений.

Результат. Шляпки гвоздей частично или полностью прошли сквозь деталь с фальцем при испытаниях на разрыв, и только два гвоздя вели себя так же в образцах, испытанных на излом. Вывод. Гвозди помогают фиксировать детали в процессе сборки ящика, но не надейтесь, что они компенсируют непрочную склейку.

Пазо-гребневое соединение с двумя плечиками

Результат. Слабым местом таких соединений оказалась тонкая полоска между стенкой паза и торцом детали. Вывод. Такое соединение лучше применять, когда паз можно расположить дальше от торца боковой стенки ящика.

Результат. Гребни имели толщину 4 мм, но ни один из них не сломался в ходе обоих испытаний. Вывод. Качественная склейка обеспечивает прочность даже тонких шипов и гребней.

Результат. В испытаниях на разрыв у двух образцов при максимальной нагрузке появились трещины, но соединения не разрушились. Вывод. При первых признаках растрескивания обильно нанесите клей на стенки паза с торцевыми волокнами, и, возможно, вам удастся сохранить деталь.

Полупотайное соединение «ласточкин хвост» (вверху справа)

Результат. В испытаниях на разрыв клеевые швы быстро разрушались, но детали оставались вместе благодаря форме элементов, обеспечивающих механическое запирание. Вывод. Вы можете разобрать рассохшееся соединение, удалить старый клей и заново склеить ящик.

Результат. В испытаниях на разрыв закруглённая внутренняя часть некоторых шипов отрывалась под нагрузкой. Вывод. Уменьшайте частоту вращения фрезы, чтобы избежать появления при-жогов на обеих деталях соединения. Затем наносите клей на обе детали, а не только в гнёзда.

Заключение

Выбирайте соединения с прямыми шипами для ящиков, подвергаемых грубому обращению, выдёргиванию или если они используются для хранения тяжёлых вещей. Если важен внешний вид, и на углах не должны быть видны торцевые поверхности, выбирайте соединения на ус с замком, имеющие почти такую же прочность. Пазо-гребневые соединения делаются просто, и они достаточно прочны для крепления задней стенки ящика, расположенной с отступом не менее 2 5 мм от торцов боковых стенок. Открытым соединениям «ласточкин хвост», сформированным фрезой, не хватает прочности на излом, но они считаются одними из наиболее пригодных к ремонту, поэтому столь популярны при изготовлении фамильных предметов мебели. Шпоночные соединения «ласточкин хвост» не отличаются прочностью или практичностью.

Если дно будет вставляться в шпунты всех четырёх стенок ящика, необходимо выбрать другой вариант соединения для передней или задней стенки. Усиленные гвоздями фальцы выглядят не слишком элегантно, но они легко делаются и подходят для крепления передней и задней стенок, что, несомненно, делает их очень удобными для изготовления обычных ящиков, к которым не предъявляются повышенные требования.

Вместо пазо-гребневых соединений с двумя плечиками лучше выбрать соединение на ус с замком, если только вы не вынуждены работать только с пильным станком. Полупотайные соединения «ласточкин хвост» уступают прочностью остальным соединениям, но они эффектно выглядят, не видны на передней стенке ящика, и их можно заново склеить, как и открытое соединение «ласточкин хвост».

ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ МАСТЕРОВ И МАСТЕРИЦ, И ТОВАРЫ ДЛЯ ДОМА ОЧЕНЬ ДЕШЕВО. БЕСПЛАТНАЯ ДОСТАВКА. РЕКОМЕНДУЕМ - ПРОВЕРЕНО 100% ЕСТЬ ОТЗЫВЫ. Как сделать кровать с балдахином...

Надежность и эстетика сложных конструкций из дерева во многом зависит от правильного выбора способа соединения ее составных частей. Особенно это актуально для каркасных изделий, несущих конструкций, где параметры безопасности выходят на передний план.

Качественное соединение деревянных деталей – залог долговечности, основа привлекательного вида изделия, показатель мастерства и профессионализма плотника и столяра.

Выбор вида соединения

Вообще, видов соединений деревянных заготовок существует огромное количество, поэтому рассказать можно только о некоторых из них, наиболее распространенных.

Одним из самых простых способов нарастить деревянную деталь (брус, бревно, доску), увеличить ее ширину является торцевое соединение. Существует несколько вариантов его реализации. Часто применяют простой и функциональный метод в половину толщины (вполдерева). В зависимости от предполагаемой нагрузки на деталь срез может быть ровным или косым. В отдельных случаях стык укрепляют с помощью фигурных вырезов – замков. Данный тип соединения препятствует растяжению, скручиванию, изгибу. Так сращивают брус между собой с целью удлинения.

Создание объемных рам или деревянных каркасов требует надежных соединений под различными углами. В этом случае рационально использовать соединение типа шип-паз или шип-проушина. Узлы в месте стыка деталей выдерживают нагрузку смещения, изгиба и сжатия. Если конструкции необходима высокая стойкость на разрыв, вырезы делают трапециевидной формы.

Дополнительные связи каркасных изделий, придающие жесткость конструкции, реализуют с помощью Т-образных или крестообразных соединений. Основная нагрузка на стыках – сжатие, смещение и разрыв. В особых случаях конструкцию дополнительно усиливают металлическими уголками, шурупами или гвоздями.

Для соединения досок между собой в коробчатые конструкции под прямым углом удобно использовать специальный ящичный паз. Как понятно из названия, данный способ часто применяют для создания объемных конструкций, в том числе ящиков для мебели. Качественно изготовленный ящичный стык выглядит монолитно, имеет привлекательный вид и выдерживает внушительные нагрузки. При создании деревянной мебели часто используют соединение на шкантах, нагелях и домино (когда паз имеет продолговатую форму, в отличие от круглого шканта).

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.

Важно! Толщина шипа должна составлять примерно треть толщины детали, ширина – 70-80% ширины, длина должна равняться толщине соединяемой заготовки.

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.

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.

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

Соединение вполдерева

Достаточно часто в столярном деле используют различные варианты стыков вполдерева (простой или прямой замок). Данный тип сборки деревянных конструкций характеризуется простотой изготовления и высокой надежностью. Различают следующие его разновидности:

• поперечное соединение;
• вполдерева – ласточкин хвост;
• угловое соединение;
• на ус;
• сращивание вполдерева.

Первые два способа применяют для соединения деталей, перекрещивающихся под прямым углом. Особенно популярен ласточкин хвост, в котором форма выреза представляет собой трапецию и боковые стороны идут не под прямым углом. Паз замка слегка расширяется от торца, обеспечивая более надежную фиксацию. Надо отметить, что шиповое соединение тоже может называться ласточкин хвост, если шипы вырезаны в виде трапеций.

Второй и третий способы формируют законченный угол. Сращивание применяют в случае необходимости увеличить длину заготовки.

Как сделать поперечное соединение

Одним из самых простых является поперечное соединение. Оно отличается простотой изготовления, овладеть его премудростями может даже начинающий плотник. Работа выполняется в следующем порядке:

• делается разметка. Соединяемые детали накладывают друг на друга. С помощью линейки прочерчивают линию среза. Рейсмусом наносят разметку по толщине;
• первая деталь зажимается в тиски. Ручной пилой, аккуратно, по линиям делается распил до пометки, оставленной рейсмусом. Заготовка поворачивается. Делается второй пропил;
• заготовку вынимают из тисков. С помощью острой стамески и деревянного молотка-киянки удаляют часть древесины между пропилами;
• обрабатывают вторую деталь;
• плоскости выравнивают с помощью наждачной бумаги или абразивного бруска.

Теперь можно стыковать деревянные заготовки. Соединение должно быть плотным, без люфтов и зазоров. Если изделие будет неразъемным, стыки промазывают столярным клеем, конструкция дополнительно усиливается шурупами.

Формирование углов на ус

Одним из лучших способов создания углов различных объемных изделий является стык на ус. Он позволяет создать монолитную конструкцию, скрыть волокна торца, тем самым обеспечить привлекательный вид. Этот способ подходит для самых разнообразных изделий, но чаще всего применяется для изготовления рамок и деталей корпусной мебели.

Для создания соединения в каждой из деревянных деталей делают пропилы под углом, равным половине угла, под которым встречаются заготовки. Чаще всего этот угол прямой, следовательно, запилы выполняют под 45 градусов, тем не менее угол может варьироваться в широких пределах. Работы выполняют по следующему алгоритму.

Вначале размечают детали. Важно не забывать, что разметка выполняется по длинной стороне, в противном случае можно не угадать с размерами.

На кромках, которые будут соединены, проводят линию под требуемым углом. Комбинированным угольником разметку переносят на каждую сторону заготовки. Затем выполняют распил, для которого лучше использовать электрическую торцовую пилу, но можно работать и ручным инструментом. Работая ножовкой, важно контролировать угол среза, нелишним будет воспользоваться бруском в качестве направляющей.

Готовые детали прикладывают друг к другу, проверяя точность подгонки. Неровности придется сгладить ручным рубанком, довести угол с помощью шлифовальной шкурки. На обе поверхности наносится столярный клей, и с помощью струбцин изделие фиксируется. Дополнительной прочности можно добиться с помощью гвоздиков. Работая молотком, важно контролировать силу удара, чтобы заготовки не сдвинулись.

Особо ответственные соединения усиливают с помощью брусков, которые вклеивают во внутренний угол. Стык, который не будет виден, можно дополнительно укрепить металлическим угольником.

В результате качественно выполненной работы получится идеальный шов. Если же образовалась небольшая щель, то ее можно скрыть, расправив прилегающие волокна древесины с помощью гладкой цилиндрической поверхности. Для этого подойдет стержень обычной отвертки.

Шип в проушину

Угловые и тавровые (пример: Т-образное соединение оконной рамы) пересечения удобно выполнять методом шип-гребень в проушину. В данном случае проушину делают в торце вертикальной детали, пропилы под шип – в горизонтальной ее составляющей.

Работа начинается с разметки проушины. Толщина заготовки делится на три. Тонкой ножовкой делают пропилы на глубину, равную ширине другой заготовки. С помощью стамесок удаляют лишнюю древесину, стенки проушины выравнивают наждачной бумагой.

Размечают вторую заготовку. Ширина шипа должна быть равна ширине первой заготовки, толщина равняться толщине шипа. Пропилы выполняют ручной ножовкой, тщательно контролируют глубину и угол наклона. Лишнее снимают стамеской.

Окончательную доводку по толщине выполняют с помощью наждачной бумаги. Детали должны соединяться с легким усилием и не распадаться под собственным весом.

Шип в гнездо

Более сложным соединением является способ шип в гнездо. Оно требует большего мастерства, но отличается гораздо более высокой надежностью и долговечностью. Сфера использования та же, что и в предыдущем случае, а именно – Т-образные стыки. Отличие данного метода заключается в том, что шип делается в торце вертикальной детали, в теле горизонтальной выпиливается гнездо.

Это одно из самых распространенных мебельных соединений. Различают соединение со сквозным шипом и с глухим. Отличие состоит в том, что в первом случае вырезается сквозное гнездо, во втором прорезь делается на определенную глубину.

Особенности японского столярного соединения

Небывалых высот столярного искусства достигли японские мастера. Используя традиционные техники, комбинируя различные типы соединений, они создают точные и надежные стыки без применения гвоздей и прочего крепежа. Стыковка различных деревянных деталей выполняется исключительно благодаря силе трения.

В основе надежности данных соединений лежит точный срез. Идеально подогнанные линии замков на обеих сопрягаемых деталях позволяют создать соединение с безукоризненной точностью. Сложные конфигурации замков требуют большого опыта, знаний и умения владеть инструментом, но при желании всему этому можно научиться.

Сплачивание досок

Качественная древесина стоит дорого, купить хорошую доску с необходимыми параметрами не всегда возможно, да не всегда и нужно. Чтобы сделать, к примеру, столешницу, вовсе необязательно искать доску шириной в стол, обладая навыками столярного дела, можно создать идеальное деревянное полотно с необходимыми параметрами.

Вариантов сплачивания много. Широко распространена доска с шипом и пазом, так называемая вагонка. Она позволяет создавать ровные деревянные поверхности большой площади. Часто используется упрощенный ее вариант – доска со стыком в четверть.

Сплачивание на гладкую фугу (встык)

Самый простой способ, не требующий дополнительных элементов. Боковые грани досок фугуют, лучше делать это попарно, зажимая обе соседние доски в тиски и одновременно обрабатывая их. Такая обработка создаст точную поверхность, на которой неровности одной доски будут компенсироваться неровностями другой. Обе доски промазывают клеем и фиксируют до полного его застывания.

Сплачивание несущих элементов

Удлинить (нарастить) доску, являющуюся частью несущей конструкции можно несколькими способами. Самый простой и самый надежный – соединение вполдерева с последующей накладкой на место соединения усиливающих планок. Некритичные участки можно усилить с помощью фанеры.

Этот же способ используют и для сочленения досок под различными углами. Точно выполненные разрезы сочленяемых деталей позволяют обойтись и без усиливающих накладок, достаточно закрепить доски в месте стыка шурупами.

Рубка без остатка означает, что уложенные бревна сформируют ровный угол, их концы не будут выступать за пределы строения, отдельная его разновидность – теплый угол. Рубка с остатком, в свою очередь, означает, что по углам здания сформируется переплетение из выступающих торцов. Второй способ более затратный в плане количества материала, но здание лучше сохраняет тепло и более устойчиво.

Существуют различные способы соединения деталей из дерева, умение определить оптимальный для того или иного вида работ позволит значительно разнообразить ассортимент изделий, которые может изготовить мастер. Правильно выбранный способ обеспечит привлекательный внешний вид изделию и гарантирует надежность объемной конструкции.