Podstawowe zasady łączenia drewna
Prawdopodobnie słyszałeś już o drewnianych domach, które wcześniej budowano na pagórkowatych terenach bez ani jednego gwoździa. Budowa takich domów wymagała dużej cierpliwości i umiejętności montażu części. Przykład tych domów pokazuje nam, że elementy drewniane można „dopasować” tak, aby ściśle przylegały do siebie, a jednocześnie stabilnie stały. Możemy to zastosować również w przypadku mocowania połączeń: za pomocą gwoździ, wkrętów do drewna, kleju, kleju na zimno itp.
Nitowanie (rysunek 1, część 1) dobrze trzyma połączenie tylko w przypadku, gdy jest wykonane dwoma gwoździami. Dotyczy to również połączenia wykonanego za pomocą wkrętów do drewna. Wokół jednego gwoździa lub wkrętu do drewna części można obracać jak wokół kołka.
Połączenia drewniane
Połączenia zakładkowe i krawędziowe
Najprostszym sposobem łączenia drewna jest połączenie na zakład, kiedy dwa materiały są złożone jeden na drugim, a połączenie jest szpachlowane i zabezpieczane gwoździami lub wkrętami do drewna (rysunek 1, część 2a). Złącze jest trwalsze, jeśli z każdej części usunie się po przekątnej jedną warstwę, uzyskując ukośne złącze w kształcie litery Z (rysunek 1, część 2b). Jeśli złącze będzie poddane naciskowi w kierunku złącza, lepiej jest usunąć połowę grubości z każdej części na złączu i wykonać połączenie zgodnie z rysunkiem 1, część 2c. To złącze może mocno utrzymać nawet jedną śrubę, a przesuwanie się złącza zapobiega przecięciu.
Rysunek 1 — Nitowanie i podstawowe połączenia zakładkowe, krawędziowe i na pióro i wpust.
Zębata klapka tworzy solidne, rozciągliwe połączenie bez użycia śrub. Wadą tego połączenia jest to, że połączenie dwóch części można wykonać tylko z boku (rysunek 1, część 2d).
W przypadku większych elementów bezpieczniejsze jest łączenie za pomocą wcięcia krawędziowego lub pióra i wpustu (rysunek 1, część 3). Aby wykonać połączenie, z jednej strony formuje się pióro, a z drugiej wpust (tego typu połączenia występują w przypadku podłóg drewnianych lub parkietów). W przypadku takich połączeń pasowanie musi być dokładne, a części muszą być precyzyjnie obrobione za pomocą dłuta, piły i strugarki profilowej. W ten sposób mocuje się twardą listwę krawędziową w pobliżu deski kreślarskiej.
Łatwiejsze jest połączenie z nacięciem krawędziowym, gdzie obie części są nacięte w ten sam sposób. Należy tam jedynie wykonać wcięcie krawędziowe za pomocą strugarki profilowej.
Połączenia z kołkami drewnianymi
Łączenie za pomocą kołków drewnianych (rysunek 2, część 1) wykonuje się za pomocą okrągłych lub kwadratowych kołków drewnianych. Takie połączenia można zobaczyć w stołach i krzesłach. W przypadku kołków okrągłych, które są dzielone lub wykonywane na tokarce, otwory wierci się w drugiej części złącza. Istnieje możliwość wywiercenia otworów w obu częściach złącza i wykonania kołków oddzielnie od twardego drewna. Ważne jest, aby w złączu znajdowały się co najmniej dwa korki (wokół jednego korka istnieje możliwość rotacji materiału jak wokół jakiegoś wałka) i aby otwory były głębsze niż długość korków. W przeciwnym razie korek będzie spoczywał na dnie otworu i nie będzie można dokręcić połączenia.
Korek wykonany dłutem (zdjęcie 2, część 2) jest trudniejszy do wykonania, podobnie jak wymagany do niego otwór, ale wystarczy tylko jeden korek, aby połączyć się z wtyczką wykonaną w ten sposób. Wykonuje się go w przypadkach, gdy część nie może obracać się wokół własnej osi. Należy zachować ostrożność, aby pozostawić wystarczającą grubość wokół otworu, aby część nie pękła pod wpływem obciążenia.
Rysunek 2 — Połączenia z drewnianymi kołkami, wpustem i piórem i wpustem.
Jaskółczy ogon, pióro i rowek
Aby połączyć dłuższe elementy wzdłuż boków, stosuje się połączenie trapezowe (połączenie na jaskółczy ogon) (rysunek 2, część 3). Wykonanie tego połączenia wymaga dużo cierpliwości i dobrego narzędzia. Stosowany przy łączeniu półek. Główną wadą tego rodzaju łączenia jest to, że łączenie można wykonać tylko z boku. „Jaskółczy ogon” musi wejść w rowek poprzeczny do kierunku włókien, w przeciwnym razie nastąpi rozdarcie, pęknięcie łączonej części.
Krótsze elementy łączą się na pióro i wpust (zdjęcie 2, część 4). Łączenia, które są tutaj krótsze, wykonujemy tak samo jak w deskach patos, tylko tutaj są krótsze. Zmodyfikowaną formą tego złącza do łączenia dłuższych elementów jest złącze zębate (rysunek 3, część 1).
Rysunek 3 — Przegub przekładni, złącza kątowe i połączenie wtykowe.
Połączenia narożne i rozłączne
W przypadku połączeń narożnych stosuje się ukośną formę połączenia na pióro i wpust (rysunek 3, część 2) lub trójkątną zatyczkę z zagłębieniem w rowku lub przymocowane zewnętrznie trójkątne wzmocnienie (rysunek 3, część 3). Stosowany jest głównie do produkcji ramek do obrazów.
Połączenia, które można bez problemu zdemontować, wykonane są za pomocą wtyku i sworznia (rysunek 3, część 4). Można je dokręcać i demontować według potrzeb.
Jeśli z jakiegoś powodu nie możemy wykonać połączenia wtykowego, solidne połączenie można uzyskać wbijając kołek z twardego drewna pod kątem pomiędzy 2 i 5° lub metalowy kołek w kołek włożony wcześniej do otworu (rysunek 4, część 1). Klin rozszerza wtyczkę i tym samym wzmacnia połączenie. Przykładem takiego połączenia jest mocowanie główki młotka do rękojeści. Wtyczka musi stać z ostrzem normalnym do kierunku włókien zarówno w otworze, jak i we wtyczce, w przeciwnym razie zamiast mocowania złącze może pęknąć.
Rozkład obciążenia
Podparcie i przenoszenie sił w belkach
Na koniec pokażemy kilka przykładów konstrukcji samonośnych. Na zdjęciu 4, będącym częścią 2, widać ukośną belkę. Wyciągnięta w ten sposób belka nie będzie się ześlizgiwać ze słupów, a siły występujące w podporach są normalne do osi podłużnej i nie powodują ukośnego zginania słupów.
Rysunek 4 — Mocowanie kołka klinem i przenoszenie sił w złączach belek.
Obraz 4, część 3, przedstawia nachylenie belki pochyłej na belkę poziomą. Przy takim połączeniu siła ukośna jest podzielona na poziomą i pionową. Siła pionowa działa na poziomo umieszczoną belkę, natomiast siła pozioma działa na „czop” belki. Kształtując w ten sposób połączenie musimy zadbać o to, aby „czop” belki poziomej był na tyle mocny, aby pod wpływem siły poziomej nie pękł, a nawet nie ześlizgnął się i nie zawalił całej konstrukcji.
Samonośna konstrukcja drzwi
Zdjęcie 5 przedstawia „obciążoną” i „samonośną” konstrukcję bramy. (Samonośna to konstrukcja, której nie trzeba wzmacniać, trzymana oddzielnie.)
Rysunek 5 — Odkształcenie i usztywnienie drzwi za pomocą płyty ukośnej lub stalowej linki.
Na zdjęciu powyżej widać, że pod wpływem ciężaru drzwi zawiasy ulegają deformacji (drzwi się opadają). Górny wspornik jest wyciągany, a dolny wciskany w ścianę.
Środkowe zdjęcie pokazuje, jak drzwi mogą stać się samonośne poprzez ich naciśnięcie. Ciężar drzwi przejmuje wzmocniona deska ukośna Z, dlatego należy ją połączyć z deską górną i dolną za pomocą wylotu noskowego, aby zapobiec przesuwaniu się. Poniższy rysunek przedstawia konstrukcję samonośną poprzez wyciągnięcie stalowej liny.
Precyzyjna produkcja połączeń drewnianych
Ważne jest, aby drewniane elementy łączące były wykonane jak najdokładniej, tj. czy zatyczka dokładnie pasuje do otworu, ząb do otworu na ząb itp. Aby to osiągnąć musimy albo dokładnie zmierzyć i oznaczyć, albo użyć specjalnego narzędzia, albo zrobić szablon albo… itd. Najprostszym rozwiązaniem jest jednak wykonanie najpierw jednej części, a następnie wykorzystanie jej jako szablonu do oznaczenia drugiej części. W ten sposób, chociaż pierwsza wyprodukowana część nie jest najdokładniejsza, druga część zostanie odpowiednio dostosowana (zdjęcie 6).
Obraz 6 — Przenoszenie wymiarów z pierwszej do drugiej części złącza w celu dokładnego dopasowania.