Основні принципи з’єднання деревини
Ви, напевно, вже чули про дерев’яні будинки, які раніше будували в горбистій місцевості без жодного цвяха. Будівництво таких будинків вимагало великого терпіння та вміння складати деталі. Приклад цих будинків показує нам, що дерев’яні частини можна «скроїти» так, щоб вони щільно прилягали одна до одної і водночас міцно стояли. Ми також можемо застосувати це у випадку, коли з’єднання фіксуються: цвяхами, шурупами, клеєм, холодним клеєм тощо.
Клепка (малюнок 1, деталь 1) добре утримує з’єднання тільки в тому випадку, якщо воно виконується двома цвяхами. Це також стосується з’єднань, виконаних шурупами по дереву. Навколо одного цвяха або шурупа деталі можна обертати, як навколо шпильки.
Дерев’яні з’єднання
Нахлест і крайові з’єднання
Найпростішим способом з’єднання деревини є з’єднання внахлест, коли два матеріали складаються один на одного, а з’єднання шпаклюється, закріплюється цвяхами або шурупами (малюнок 1, частина 2a). З’єднання є міцнішим, якщо з кожної частини видалити один шар по діагоналі, щоб отримати похиле Z-з’єднання (Малюнок 1, частина 2b). Якщо з’єднання буде піддаватися тиску в напрямку з’єднання, тоді краще видалити половину товщини з кожної частини в місці з’єднання та виконати з’єднання згідно з малюнком 1, частина 2c. Це з’єднання може міцно тримати навіть один гвинт, а ковзання з’єднання запобігає порізам.
Рисунок 1 — Заклепки та основні з’єднання внахлестку, кромки та шпунт.
Зубчастий клапан утворює міцне еластичне з’єднання без використання гвинтів. Недоліком цього з’єднання є те, що з’єднання двох частин можна виконати лише збоку (малюнок 1, деталь 2d).
Для великих деталей безпечніше з’єднати за допомогою виїмки або гребня (малюнок 1, частина 3). Для з’єднання на одній деталі формується шпунт, а на іншій — паз (такі з’єднання зустрічаються з дерев’яною підлогою або паркетом). У цих з’єднаннях посадка має бути точною, а деталі мають бути точно оброблені за допомогою зубила, пилки та рубанка. Таким чином прикріплюється тверда кромка біля креслярської дошки.
Простішим є з’єднання кромки з виїмкою, коли обидві частини мають однакові насічки. Там потрібно зробити лише крайовий надріз за допомогою рубанка.
З’єднання з дерев’яними заглушками
З’єднання дерев’яними дюбелями (малюнок 2, деталь 1) виконується круглими або квадратними дерев’яними дюбелями. Такі стики можна побачити в столах і стільцях. Для круглих пробок, які розрізають або виготовляють на токарному верстаті, отвори просвердлюють у другій частині стику. Можна просвердлити отвори в обох частинах стику і зробити заглушки окремо з твердої деревини. Важливо, щоб у з’єднанні було принаймні дві заглушки (навколо однієї заглушки є можливість обертання матеріалу, як навколо якогось валу), і щоб отвори були глибше ніж довжина заглушок. Інакше заглушка впирається в нижню частину отвору, і з’єднання неможливо затягнути.
Заглушку, виготовлену за допомогою долота (малюнок 2, деталь 2), зробити важче, як і необхідний отвір для неї, але для з’єднання із заглушкою, зробленою таким чином, достатньо лише однієї заглушки. Виготовляється в тих випадках, коли деталь не повинна обертатися навколо своєї осі. Слід подбати про те, щоб залишити достатню товщину навколо отвору, щоб деталь не зламалася під навантаженням.
Рисунок 2 — З’єднання з дерев’яними заглушками, ласточкиним хвостом і гребнем.
Ласточкин хвіст, перо та канавка
Для з’єднання більш довгих частин уздовж боків використовується трапецієподібне з’єднання (з’єднання «ластівчин хвіст») (малюнок 2, частина 3). Виготовлення цього з’єднання вимагає великого терпіння та хорошого інструменту. Використовується при з’єднанні полиць. Головним недоліком цього виду з’єднання є те, що з’єднання можливе тільки збоку. «Ластівчин хвіст» повинен входити в паз, поперечний до напрямку волокон, інакше буде розрив, поломка з’єднуваної частини.
Коротші частини з’єднуються з гребнем і пазом (зображення 2, частина 4). Коротші тут стики зроблені так само, як і у пафосних дощок, тільки тут вони коротші. Модифікованою формою цього з’єднання для з’єднання довших деталей є зубчасте з’єднання (Малюнок 3, частина 1).
Малюнок 3 — Зубчасте з’єднання, кутові з’єднання та штифтове з’єднання.
Кутові та роз’ємні з’єднання
Для кутових з’єднань застосовують косу форму з’єднання шпунт-паз (малюнок 3, деталь 2) або трикутну заглушку з поглибленням у з’єднання або прикріплену зовні трикутну арматуру (малюнок 3, деталь 3). В основному використовується для виготовлення рамок для картин.
З’єднання, які можна легко розібрати, виготовляються за допомогою заглушки та шпильки (малюнок 3, частина 4). Їх можна затягнути та розібрати за бажанням.
Якщо з будь-якої причини ми не можемо з’єднати штекер-штифт, міцне з’єднання можна досягти, вбивши дерев’яний дюбель під кутом між 2 та 5° або металевий штифт у заглушку, попередньо вставлену в отвір (малюнок 4, частина 1). Клин розсуває штекер і таким чином зміцнює з’єднання. Прикладом такого з’єднання є кріплення головки молотка до ручки. Пробка повинна стояти лезом перпендикулярно до напрямку волокон як в отворі, так і в пробці, інакше замість кріплення з’єднання може тріснути.
Розподіл навантаження
Підтримка та передача сил у балках
Нарешті, ми покажемо кілька прикладів самонесучої конструкції. На малюнку 4, що є частиною 2, ви можете побачити похилу балку. Видавлена таким чином балка не буде зісковзувати з колон, а сили, що виникають в опорах, є перпендикулярними до поздовжньої осі і не викликають косого вигину колон.
Малюнок 4 — Кріплення заглушки за допомогою клина та передача зусиль у з’єднаннях балок.
Зображення 4, частина 3, показує спирання похилої балки на горизонтальну. При такому зв’язку коса сила поділяється на горизонтальну і вертикальну. Вертикальна сила діє на горизонтально розташовану балку, а горизонтальна – на «ніс» балки. Формуючи з’єднання таким чином, ми повинні переконатися, що «ніс» горизонтальної балки досить міцний, щоб вона не зламалася під дією горизонтальної сили або навіть не зісковзнула і не зруйнувала всю конструкцію.
Самонесуча дверна конструкція
На малюнку 5 показано конструкцію «навантаження» та «самонесуча» двері. (Самонесуча конструкція – це конструкція, яка не потребує зміцнення, тримається окремо.)
Малюнок 5 — Деформація та посилення дверей за допомогою діагональної дошки або сталевого троса.
На малюнку вище видно, що через вагу дверей петлі деформуються (двері опускаються). Верхній кронштейн витягується, а нижній притискається до стіни.
На середньому малюнку показано, як двері можна зробити самонесучими, затиснувши їх. Вага дверей бере на себе посилена діагональна дошка Z, і тому ми повинні з’єднати її з верхньою та нижньою дошками за допомогою носового виходу, щоб запобігти ковзанню. На малюнку нижче показано самонесучу конструкцію шляхом витягування сталевого троса.
Точне виготовлення дерев’яних з’єднань
Важливо зробити з’єднання дерев’яних частин якомога точнішим, тобто. щоб пробка точно входила в отвір, зуб в отвір для зуба і т. д. Для цього ми повинні або точно виміряти та розмітити, використати спеціальний інструмент, або зробити шаблон чи… тощо. Однак найпростішим рішенням є спочатку зробити одну частину, а потім використовувати її як шаблон для розмітки іншої частини. Таким чином, незважаючи на те, що отримана перша частина не є найточнішою, друга частина буде відкоригована відповідно (зображення 6).
Зображення 6 — Перенесення вимірювань з першої частини суглоба на другу для точного підгонки.