Соединение деревянных деталей: виды соединения, назначение, техника выполнения, необходимые материалы и инструменты, пошаговая инструкция работы и советы специалистов
При соединении деревянных деталей нужно помнить важный момент — всегда тонкая деталь крепится к толстой, но не наоборот.
Согласно взаимному расположению элементов различают такие способы соединения деталей из дерева:
- наращивание — увеличение детали по высоте;
- сращивание — удлинение заготовки;
- сплачивание — увеличение элемента по ширине;
- вязка — соединение под углом.
Способы соединения деревянных деталей при изготовлении мебели чаще всего используют следующие:
- склеивание;
- «ласточкин хвост»;
- встык;
- пазовое;
- внахлест;
- глухое на шипах;
- сквозное шиповое.
Рассмотрим технологии некоторых соединений более детально.
Виды крепежей для дерева
Выделяют следующие разновидности соединительных элементов для дерева. К ним относятся:
- соединения с перфорированным основанием;
- анкерные шурупы;
- «шип-паз»;
- трёхмерные рейки;
- «ёж»;
- саморезы с резьбой KonstruX.
Каждый тип изделия отличается по размеру, форме и материалу из которого оно изготовлено.
Сращивание по длине
Такой вид соединения деревянных деталей имеет некоторые нюансы. По своей сути это удлинение элементов в горизонтальном направлении. Сращивание может быть:
- Впритык — срезы концов выполняются под прямым углом и совмещаются друг с другом. В оба бруса (бревна) забивают скобу.
- Косой притык — срезы выполнены под углом, а концы скрепляют штырем или гвоздем.
- Торцевой притык с гребнем.
- Прямая накладка — длина вырубки в 1,5-2 раза больше, чем толщина бруса (бревна).
- Косая накладка — концы срезают под углом и фиксируют болтами.
- Накладка с косым прирубом — на концах деталей выполняют торцевые гребни, имеющие ширину и длину в одну треть толщины бруса.
Виды металлического крепежа
Главное назначение мебельного крепежа заключается в создании прочного соединения, которое добавляет прочности мебельной конструкции. Одни виды используются в качестве точечной фиксации, а другие помогают создать своеобразный каркас, который будет удерживать несколько элементов между собой.
На сегодняшний день разработано несколько основных моделей крепежных деталей. К ним относятся:
- мебельный уголок. Этот элемент предназначен для крепления двух отдельных частей между собой. Он помогает собрать все детали в одну конструкцию;
- конфирмат. Это обычные болты и саморезы для мебельной атрибутики;
- шкант. Он представляет собой деревянный фиксатор;
- стяжка;
- полкодержатель;
- гайки и болты.
Рассмотрим каждую категорию в отдельности. Основные характеристики этих деталей помогут разораться для чего предназначены эти изделия.
Наращивание по высоте
Из названия понятно, что суть заключается в удлинении брусьев или бревен в вертикальном направлении. Оси элементов находятся на одной вертикальной прямой. Виды наращивания такие:
- Наращивание впритык. Для восприятия случайных нагрузок по бокам вставляется заершенный штырь.
- Наращивание с одним или двумя шипами. Ширина и высота одного шипа должны быть не меньше одной трети толщины бруса. Глубина гнезда — чуть больше высоты шипа.
- Наращивание в полдерева. Концы обоих бревен нужно срезать на половину их толщины на 3-3,5 диаметра в длину.
- Наращивание языком. В одном брусе нужно выпилить развилку, в которую нужно вставить соответственно срезанный конец другой заготовки. Само соединение необходимо обернуть жестью.
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.
Сплачивание по ширине
Применяют для увеличения изделия по ширине. Используя способы сплачивания, важно обращать внимание на расположение годовых колец дерева. Важно чередовать доски в зависимости от их направления. Варианты сплачивания такие:
- Впритык — детали нужно обтесать и прифуговать по угольнику.
- В шпунт — высота и ширина гребня равняется 1/3 толщины доски.
- В ножовку — кромки нужно обтесать под острым углом к широкой плоскости доски.
- Гребнем с высотой от 1/3 до половины доски.
- Четверть с уступом, равным половине толщины доски.
- В шпунт с рейками — в каждой доске выбрать пазы, в которые нужно вставить рейку, имеющую ширину вдвое больше глубины паза.
Соединения с клеем и без него
По ширинеСтыковка деталей без применения крепежа также возможна. Иногда монтаж осуществляют исключительно за счет упругости древесины, но обычно для повышения надёжности контактирующие поверхности смазывают различными клеевыми составами. Высыхая, они формируют практически монолитную линию контакта, за счет чего соединение становится неразъемным. Цена конструкции при этом возрастает ненамного, а вот запас прочности увеличивается.
В зависимости от расположения соединяемых элементов выделяют соединения по ширине, по длине и по высоте.
Соединение по ширине: а) плоская фуга, б) четверть, в) рейка, г) и д) гребень, е) ласточкин хвост.
Когда нам нужно состыковать несколько досок или брусьев по ширине, то применятся одна из методик, описанных в таблице ниже:
- При выполнении работ боковые поверхности сращиваемых досок тщательно выравниваются таким образом, чтобы при их стыковке не было даже минимального зазора.
- Для крепления используется либо клей, либо накладные деревянные рейки, которые фиксируют конструкцию сверху и снизу.
- В боковых поверхностях деталей выбираются пазы шириной не более 1/3 от толщины самой детали.
- В пазы вклеивается рейка соответствующих габаритов, после чего элементы соединяются между собой.
- При соединении по продольной стороне каждого элемента выбирается уступ, размеры которого составляет примерно 1/2 толщины доски или бруса.
- Для крепления симметричные части соседних досок стыкуются и фиксируются либо с помощью клея, либо с применением механического крепежа.
- На продольной стороне одной доски формируется выступ в форме шипа или угла, на второй доске – впадина соответствующей конфигурации.
- При монтаже выступ загоняется во впадину и фиксируется клеем.
- В ряде случаев клей не используется, что позволяет сделать соединение быстроразъемным.
- По способу монтажа эта методика практически аналогична предыдущей, но выступ и впадина имеют трапециевидную форму.
- При этом сама стыковка осуществляется задвиганием шипа в паз с одного из торцов.
- Клей для этого способа применяется сравнительно нечасто.
Соединение на гребень
По длинеСоединение дерева по длине применяют в том случае, если нам необходимо нарастить размер деревянной доски, балки или бруса. Здесь используются сходные методики, однако длинные детали испытывают повышенные нагрузки на изгиб, потому и крепление необходимо осуществлять с хорошим запасом прочности.
Наиболее распространенными способами сращивания деревянных конструкций по длине являются:
- На ус. Участки соединяемых деталей обрезаются под углом таким образом, чтобы площадь контакта была максимальной. При этом чем более острым будет угол среза, тем надежнее будет фиксация с помощью клея или крепежа.
Схема склейки на ус
Обратите внимание! Креплением «на ус» можно сращивать даже достаточно толстые фанерные листы, и если все сделать правильно, прочность материала в месте стыка снизится незначительно.
- На зуб. На торце одной детали формируются зубья, на другой – соответствующие впадины. Элементы вклеиваются друг в друга, при этом за счет большой площади контакта прочность фиксации возрастает в разы.
Фото зубчатой склейки
Прямой и косой накладные замки
Важно! Иногда внутрь замка вставляют дополнительный усиливающий элемент – рейку. В этом случае под нее делают специальную выборку соответствующего размера.
Нужно отметить, что некоторые методики продольного сращивания применяются и при оформлении углов. Так, наиболее популярными являются угловые узлы, вырубленные «в четверть», «в полдерева» и «в замок», хотя в строительстве активно используют и другие схемы.
Варианты угловых соединений
По высотеПри возведении опор, столбов, мачт и других вертикальных элементов иногда возникает необходимость увеличить высоту конструкции.
При этом используются такие способы фиксации деталей:
- Крепление впритык с потайным шипом или сквозным гребнем. На нижней опоре формируется шип или гребень, на верхней – соответствующее углубление. Конструкции стыкуются, после чего место контакта усиливается дополнительным крепежом.
Схемы вертикального наращивания: а)-б) впритык, в)-д) вполдерева, е) косым прирубом, ж) накладкой
- Крепление вполдерева. На опорах делаются симметричные вырубки на 1/2 толщины, а затем детали соединяются. Зажим осуществляется либо с помощью стальных сквозных болтов, либо с использованием накладных хомутов/полосовой стали.
- Косым прирубом. Принцип выполнения узла тот же, что и в предыдущем случае, но закрепление осуществляется только с использованием хомутов.
- Наконец, можно просто установить одну опору поверх другой, а для предотвращения бокового смещения использовать более тонкие брусья либо металлические крепления для деревянных конструкций.
Нужно отметить, что все вышеописанные способы хорошо работают только для компенсации вертикальных нагрузок. Напряжение на изгиб в месте крепления способно очень быстро разрушить узел, потому вертикальное сращивание применяют только в тех случаях, когда по-другому просто не получается.
Соединение угловое в торец
Самый простой способ сплачивания двух деталей. Соединение деревянных деталей под прямым углом выполняется с использованием этого метода. Поверхности двух деталей тщательно подгоняют друг к другу и плотно прижимают. Происходит соединение деревянных деталей гвоздями или шурупами. Длина их должна быть такой, чтобы пройти через первую деталь и углубиться во вторую где-то на 1/3 длины.
Чтобы крепление было надежным, необходимо вбить не меньше двух гвоздей. Расположить их нужно по сторонам от осевой линии. Толщина гвоздя не должна вызвать растрескивание древесины. Поэтому рекомендуется заранее сделать отверстия в диаметре 0,7 от толщины используемого гвоздя.
Для усиления фиксации следует смазать поверхности, которые соединяются, клеем. Для помещений, которые не будут находиться под влиянием влаги, можно использовать столярный, казеиновый или мездровый клей. В случае использования изделия в условиях повышенной влажности лучше использовать влагостойкий клей, к примеру, эпоксидный.
Механические соединения
Начинающие мастера, выполняя работы своими руками, чаще всего используют механический крепеж. При этом для фиксации частей конструкции используются специальные элементы – гвозди, шурупы (в т.ч. самонарезающие), шпильки, заклепки, болты и т.д.
Метизы для крепления деревянных конструкций отличаются разнообразием форм и размеров
Этот способ крепления не отличается сложностью, однако при его реализации стоит придерживаться таких рекомендаций:
- Когда мы используем гвозди, нагрузки равномерно распределяются между двумя деталями и компенсируются силой трения о древесные волокна. Соответственно, для надёжного соединения необходим контакт между древесиной и гвоздем по всей его длине.
Важно! Крепеж, расположенный вдоль волокон, фиксирует куда хуже, чем забитый поперек.
- С другой стороны, при забивании гвоздя сама деталь испытывает достаточно серьёзную нагрузку, так что если диаметр крепежа будет избыточным, то тонкая деревянная пластина может расколоться. Чтобы избежать этого, опытные мастера советуют откусывать клещами острие гвоздя – тогда полученная плоская часть будет раздвигать и сминать волокна, а не рвать их.
Простой гвоздь обеспечивает надежную фиксацию
- При использовании шурупов и саморезов надёжность крепления повышается, так как за счет спиральной поверхности элемента возрастает площадь соприкосновения с древесиной. Если же шуруп забивать, а не завинчивать, то прочность соединения снижается на 40-50%.
- Во избежание раскалывания древесины, а также для облегчения работы для фиксации с использованием крепежа диметром более 6 мм выполнять предварительное сверление. При этом оптимальный диаметр отверстия должен составлять около 0,6 – 0,8 диаметра шурупа.
Самонарезающие шурупы по металлу и дереву
- Болтовые соединения осуществляются только по предварительному сверлению. При этом болт должен проходить внутри отверстий с некоторым усилием – тогда место контакта долгое время не будет расшатываться.
- Для повышения надёжности и под шляпку болта, и под гайку укладываются плоские шайбы, которые более равномерно распределяют нагрузку и предотвращают сминание древесных волокон.
Различные метизы – гвозди, саморезы и т.д. – необходимы и тогда, когда используется уголок для крепления деревянных конструкций. В этом случае крепежный элемент объединяет древесную основу с металлической деталью, которая отвечает за перераспределение нагрузки между деревянными элементами конструкции.
Фиксация деталей на кронштейны
Соединение Т-образное внакладку
Чтобы выполнить такое соединение деревянных деталей, нужно наложить одну заготовку на другую и скрепить их друг с другом, используя болты, шурупы или гвозди. Располагать деревянные заготовки можно как под определенным углом друг к другу, так и по одной линии.
Чтобы угол соединения деталей не менялся, применяют не менее 4 гвоздей. В случае если есть всего два гвоздя, то их вбивают по диагонали. Чтобы фиксация была более прочной, гвозди должны пройти сквозь обе детали, а выступающие концы необходимо загнуть и углубить в дерево.
Соединение вполдерева
Чтобы выполнить такое соединение двух деревянных деталей, требуются определенные навыки и наличие опыта. Выполняется оно следующим образом. В обеих заготовках выполняются выборки глубиной, которая соответствует половине их толщины. Ширина выборки должна быть равна ширине детали.
Способ соединения деревянных деталей вполдерева можно выполнить под разными углами. В таком случае важно следить, чтобы угол был одинаковый на обеих деревянных заготовках, а ширина соответствовала ширине детали. Благодаря этому детали плотно прижимаются одна к другой, а их кромки расположены в одной плоскости.
Кроме того, такое соединение может быть полным или частичным. В случае частичного соединения конец одной заготовки срезают под определенным углом, а на конце другой делают соответствующую выборку. К таким соединениям относят угловое в ус вполдерева. Суть заключается в подрезке обоих шипов под углом в 45о, вследствие чего шов между ними располагается по диагонали. При использовании этого способа нужно быть особо аккуратным, а угловые надрезы выполнять специальным инструментом — стуслом.
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.
Трехмерные рейки
В специализированных отделах представлен подробный каталог лучших деревянных крепежей. Одними из таких соединений являются трехмерные рейки. Они соединяются перпендикулярно друг другу. В результате образуется Т- образное соединение, которое считается самым прочным.
Они изготавливаются из прочных металлических сплавов, которые способны выдержать всевозможные нагрузки. Они имеют длину от 60 до 750 мм. По всей плоскости железной модели имеются надрезы и выступы.
В процессе монтажных работ один край детали фиксируют в одной из частей деревянной балки. Далее на лагах производят небольшие надрезы равные по длине выступающей части трехмерной рейки.
Склеивание
Склеивание деревянных деталей проводят следующим образом:
- Склеиваемые поверхности очищают тряпкой без ворса, а шероховатости зачищают мелким наждаком.
- Используя картонную палочку, наносят столярный клей ровным тонким слоем по всем необходимым поверхностям.
- Смазанные клеем поверхности нужно потереть друг о друга. Это обеспечит ровное соприкосновение и прочное склеивание.
- Детали нужно стянуть друг с другом, чтобы на стыках удержание было надежным. Убедиться в прямоте углов позволит измерение диагоналей. Они должны быть равны. Если это не так, положение элементов нужно подправить.
- Соединение укрепляется путем высверливания направляющих отверстий, в которые вбиваются отделочные гвозди или вворачиваются шурупы. Головки шурупов должны быть утоплены, для этого отверстия нужно расточить. Гвозди углубляют, используя пробойник.
- Отверстия с гвоздями замазываются шпаклевкой для дерева. Отверстия, расточенные под шурупы, закрывают деревянными заглушками из твердых пород, смазанных клеем. Когда клей или шпаклевка высохнут, поверхность зачищают наждаком так, чтобы она была гладкой, и затем покрывают лаком.
Крепеж узлов стропильной системы
Чтобы крыша имела высокую прочность и надежность, потребуется особое внимание уделить стропильной системе
Кроме правильно произведенных расчетов и чертежей, немаловажное значение в устойчивости конструкции имеет крепеж для стропил и всех ее элементов
Конструкция стропильной системы.
Помимо нагрузки атмосферных осадков, стропила должны выдержать вес обрешетки и общий вес кровельного пирога, что необходимо учитывать при подборе крепления.
Стропильная система является пространственной конструкцией, состоящей из следующих элементов:
Для того чтобы понять, каким образом все части стропильной системы крепятся между собой, нужно разобраться, из каких узлов она состоит, какие крепления в каждом случае используются и что они собой представляют. При сборке несущей конструкции кровли применяются крепежные элементы, как стальные, так и деревянные.
Необходимые инструменты и приспособления
Инструменты для выполнения отличаются большим разнообразием. Выбирают их в зависимости от типа выполнения работ. Так как в плотничном деле обрабатываемые элементы более крупные, чем в столярном, соответственно, и инструмент должен быть подходящий.
Для соединения деревянных деталей используют следующее:
- топор;
- рубанок, прямые и кривые струги, медведка, шерхебель — более тщательная обработка поверхностей;
- долото — долбление отверстий и гнезд;
- стамеска — для подчистки врубок;
- буры с различными наконечниками — для сквозных отверстий;
- различные пилы — для распиловки вдоль и поперек;
- молоток, молот, кувалда, киянка;
- угольник, циркуль, уровень и другие вспомогательные инструменты;
- гвозди, металлические скобы, болты с гайками, шурупы и другие изделия для крепления.
Виды креплений для пластиковых окон
- анкера или рамные дюбели;
- нагели или шурупы по бетону;
- анкерные пластины.
Этот вид крепежа относится к профессиональным, характеризуется высокой надежностью. Рамный дюбель состоит из 3 элементов:
- винта с резьбой;
- внешней гильзы;
- внутренней втулки.
Винт монтируется следующим образом: гильза вставляется в подготовленное отверстие, винт вкручивается в гильзу. При вкручивании втулка изнутри распирает гильзу, надежно фиксируя анкер.
В то же время надежность крепления является и недостатком. Винт вкручен так крепко, что вытащить его не разрушив часть стены будет практически невозможно. Демонтаж соединений может потребоваться при замене старых оконных блоков на новые либо при исправлении ошибок монтажа. Разобрать анкерное соединение чтобы отрегулировать конструкцию по вертикали и горизонтали довольно проблематично.
Рамными дюбелями непросто будет закрепить окно в доме, где основание имеет многослойную конструкцию. Например в панельных домах стены имеют внутри слой теплоизоляционного материала, в который закрутить анкер не представляется возможным. Винт будет проваливаться в утеплитель и распорка не раскроется.
Размер анкера подбирается в зависимости от величины промежутка между рамой и откосом. Для монтажа пластиковых окон подходят анкера диаметром до 10 мм. Крепежный элемент устанавливают на внутренней части блока под стеклопакетом. Исходя из того, что толщина рамы составляет 40 мм и на столько же винт входит в стену, минимальная длина крепления 80 мм. Если между откосом и рамой 2-3 см, то нужен анкер длиной 11 см, а если 6-7 см, то понадобится уже длина 15-16 см.
Шурупы по бетонуВ быту они носят название турбовинтов, нагелей, саморезов по бетону. К особенностям этого вида крепежа можно отнести отличные удерживающие усилия, что позволяет успешно применять их для закрепления пластиковых окон.
- крепления обладают высокой надежностью в бетоне, кирпиче, монолите;
- соединения можно разобрать чтобы отрегулировать или заменить элементы.
Минус всего один: нагели нельзя использовать для монтажа на стены с неоднородной структурой. Шуруп будет проваливаться в теплоизоляционный материал.
Анкерные пластиныСчитаются наиболее современным способом фиксации оконных блоков. Этот вид крепежа создавался с учетом сезонных температурных перепадов и эластичности материала. Анкерные пластины это единственный вид крепежа, который способен надежно удерживать объемное окно в многослойных стенах.
Такие пластины выпускаются двух видов:
Монтаж устройства довольно простой: одной стороной его закрепляют на торцевой части рамы, а другая прикручивается к основанию обычным шурупом длиной 50-80 мм.
Плюсы использования анкерных пластин:
- Раму не нужно сверлить насквозь, как это происходит при использовании дюбелей или нагелей.
- Поворотные модели можно легко переориентировать без сверления лишних отверстий если во время работы сверло попадает на прут арматуры.
- В панельном доме или построенном из «экспериментальных» материалов применение анкерных пластин это единственный способ надежно зафиксировать оконный блок.
К недостаткам можно отнести недостаточную надежность крепежа при использовании маленького и узкого пластмассового дюбеля. На самом деле это не соответствует действительности. Монтаж оконных блоков выполняется с обязательным запениванием зазоров строительной пеной. При застывании она дополнительно фиксирует окно по заранее установленному уровню.