1. Основные виды столярных соединений

Столярно-строительные и мебельные изделия состоят из различных деталей, соединенных между собой тем или иным способом и большей частью неподвижно. В некоторых частях разборной и складной мебели применяются и разъемные соединения.

Деталь - брусок, доска (делянка), щиток - как первичный элемент изделия может быть изготовлена из одного куска древесины, из двух или нескольких кусков, предварительно склеенных между собой, а также может быть фанерованной.

Соединение двух или нескольких деталей образует узел - щит, рамку, коробку, представляющие собой конструктивные элементы изделия. Из соединенных между собой деталей и узлов получают простое столярное изделие или обособленную его часть - комбинат, агрегат.

Детали соединяют между собой путем столярной вязки, клея или металлических скреп.

Согласно ГОСТу 9330-60 "Детали деревянные. Основные соединения", различают следующие группы соединений:

• по длине - деталей, примыкающих друг к другу торцами; это соединение осуществляется путем сращивания или наращивания деталей;
• по кромкам (сплачивание) - двух и более элементов для получения широкой детали;
• угловые концевые - деталей, сходящихся под тем или иным углом, для образования большинства конструктивных элементов строительных и мебельных изделий;
• угловые срединные - соединение элементов, из которых один либо примыкает своим концом к середине другого (примыкания), либо пересекает его под тем или иным углом (пересечения) для образования в основном щитов;
• ящичные угловые (ящичные вязки) - широких элементов; такие соединения применяются при сборке ящиков, коробок и т. п. Они могут быть концевыми и срединными (примыкания).

Из сопряженных элементов образуется простейшее изделие или часть сложного изделия (агрегат), в зависимости от назначения которого выбирается и способ соединения элементов.

Сращивание и наращивание. Вследствие сравнительно небольшой длины столярных деталей, не превышающей обычной длины используемых досок и брусков, сращивание и наращивание в столярных работах применяется в основном лишь при изготовлении столярно-строительных изделий (поручни, карнизы, плинтусы и т. п.), а также при замене негодных частей деталей новыми.

Рис. 181. Сращивание и наращивание: а - накладкой вполдерева; б - шипами; в - клиновидным замком

Сращивание и наращивание выполняется:

1. впритык, когда элементы соединяются друг с другом торцами плоско обрезанными под прямым или косым углом;
2. накладкой вполдерева (рис. 181, а);
3. шипами круглыми, плоскими и косыми типа "ласточкин хвост" (рис. 181, б);
4. клиновидным замком (рис. 181. в).

Рис. 182. Сплачивание: а - в гладкую фугу на клею; б - на шкантах; в - на шипах; г - в четверть; д - в шпунт; е - на рейках; ж - на шпонке; з - в наконечник - паз; и - в наконечник на шипах

Сплачивание применяют главным образом для соединения узких элементов с целью получения детали большей ширины; значительно реже сплачивание служит для увеличения толщины. Лицевые стороны изделия фанеруют - оклеивают древесиной ценных пород. При сплачивании применяются следующие способы соединения элементов:

1. В гладкую фугу на клею (рис. 182, а), заключающееся в том, что детали плотно прифуговывают кромками одну к другой и затем склеивают. После этого детали помещают в специальные приспособления (верстаки, сжимы, прессы), сжимают при помощи винтов, клиньев и т. п. и оставляют в сжатом положении до высыхания клея. При сжатии излишний клей выдавливается по линии соединения.
2. На шипах и шкантах (рис. 182, б, в), когда в кромках плотно прифугованных деталей вырубают гнезда или высверливают отверстия. в которые вставляют прямоугольные шипы или круглые шканты. Толщина шипов не должна превышать ¹/₃ толщины соединяемых деталей.
3. В четверть (рис. 182, г), когда в кромках соединяемых деталей выбирают до половины их толщины и такой же ширины продольные выемки - четверти.
4. В шпунт (рис. 182, д), при котором в кромке одной детали выбирают посредине паз - шпунт в ¹/₃ толщины, а в кромке другой отбирают гребень, соответствующий пазу. Гребень и паз могут быть прямоугольной или трапециевидной формы ("ласточкин хвост").
5. На рейку (рис. 182, е), отличающееся от соединения в шпунт тем, что в кромках соединяемых деталей выбирают пазы, в которые выявляют рейку.
6. На шпонках (рис. 182, ж), состоящее в том, что в соединяемых деталях выбирают суживающиеся кверху и по длине трапециевидные пазы глубиной в ¹/₃ толщины доски. В пазы заколачивают бруски-шпонки со скошенной кромкой соответственно профилю выбранного паза. Помимо сплачивания элементов, такое соединение служит также средством предохранения щитов от коробления.
7. В наконечник (рис. 182, з, и), заключающееся в том, что на торцовую кромку щита, обработанную в виде шпунта-гребня треугольного, прямоугольного или иного профиля, наклеивают брусок. Это соединение применяют для предохранения щитов от коробления и укрытия торца, плохо поддающегося чистовой обработке и отделке.

Сплачивание в гладкую фугу на клею может быть выполнено как с параллельными, так и с непараллельными кромками соединяемых досок. Последнее соединение по затрате материала более экономично, так как используются доски с кромками, опиленными по сбегу дерева, но оно менее красиво и труднее поддается выполнению.

Сплачивание на шипах и шкантах обычно выполняют без склеивания, главным образом для соединения лежащих одна на другой деталей или частей изделия с целью предупреждения их смещения. Выполнение этого вида сплачивания, в особенности на шипах, представляет некоторые трудности.

Сплачивание в четверть, в шпунт и на рейку на клею прочнее , сплачивания в гладкую фугу, так как дает большую площадь склеивания. Сплачивание на рейку выгоднее, чем в четверть или в шпунт, потому что древесина не расходуется на образование четверти или гребня, а сама рейка обычно вырабатывается из отходов.

Наилучший и наиболее прочный вид сплачивания-соединение трапециевидным шпунтом ("сшивание"). Выполнение такого соединения ручным инструментом крайне сложно и редко применяется. Для этой цели в настоящее время используются специальные сшивательные станки, получающие широкое применение при производстве мебели и тары. Соединение трапециевидным шпунтом может быть выполнено при непараллельности кромок как в продольном, так и в поперечном направлении, что позволяет полностью использовать необрезные доски со сбегом, дающие значительный отход при других способах сплачивания. Доски располагаются поочередно в разные стороны сердцевинной стороной и комлевым концом, что предупреждает коробление щита в целом.

Угловые соединения. Соединение деталей под углом, т. е. вязка углов, наиболее часто встречающийся вид соединения в столярном деле. Формы этих соединений весьма разнообразны; их можно подразделить на две основные группы: рамочные и ящичные.

Рис. 183. Столярные вязки углов: а - внакладку; б - прямым сквозным шипом: 1 - шип; 2 - заплечики шипа; 3 - щечки; 4 - проушина и гнездо; 5 - сквозное гнездо; в - тройным шипом; г - глухим и сквозным шипом с потемком; д - косым шипом; е - на шкантах; ж - на ус с прорезным шипом; з - на ус на шкантах; и - на ус с вставкой

Существуют следующие способы угловых соединений:

1. Внакладку (рис. 183, а), являющееся наиболее простым, но вместе с тем наименее прочным из всех угловых соединений. В торце каждой соединяемой детали выбирают древесину до половины ее толщины.
2. Прямым рамочным шипом (рис. 183, б, в, г), представляющее собой основной вид углового соединения различных деталей в столярном производстве. Шип - часть бруска или детали входит в гнездо, выбранное в другом бруске или детали. Шиш обычно получают при обработке торца бруска. Сообразуясь с требуемой прочностью соединения, которая зависит от общей площади склеиваемых поверхностей, рамочный шип делают одиночным, двойным или тройным. Гнездо, в которое вставляется шип, бывает открытым с одной стороны (глухое гнездо) и с двух сторон (сквозное гнездо). Отверстие, открытое с трех сторон, называется проушиной или проушкой. Гнездо бывает в срединной части бруска, а проушина - на его конце. Сквозное гнездо обычно делают в тех случаях, когда изделие окрашивается непрозрачной краской, глухое же тогда, когда внешняя лицевая сторона должна быть чистой. Если нежелательно иметь открытым торцовый конец шипа, то вместо проушины делают глухое гнездо с потемком, т. е. с суженным шипом. Это скрывает дефекты при выделке гнезда и увеличивает прочность углового соединения, так как шип оказывается зажатым с четырех, а не с двух сторон, как в проушине.
3. Косым шипом "ласточкин хвост" (рис. 183, д) - соединение более прочное, чем прямым шипом. Шип и проушину запиливают не параллельно кромкам брусков; основание шипа делают равным ¹/₃, а конец - ³/₅ толщины бруска.
4. На шкантах (рис. 183, е), называемое иногда вязкой на круглых вставных шкантах или дюбелях. Это соединение менее прочно, чем шиповое; вместе с тем оно более экономично, так как не требует припуска на шип.
5. На ус (рис. 183, ж, з, и), когда концы брусков срезают под косым углом. На ус могут быть соединены бруски как одинаковой, так и разной ширины и сходящиеся под любым углом. Для увеличения прочности соединения его делают вполдерева с прорезным или глухим шипом (на ус с шипом впотай), а иногда со вставным открытым или потайным шипом.

Прирезку углового соединения в брусках, имеющих фигурно обработанные кромки (калёвки), выполняют двумя способами: обрабатывают шиповое соединение прямоугольной формы с подрезкой фигурной части на ус или выполняют шиповое соединение соответственно профилю соединяемых брусков. Первый способ, являющийся более простым (но дающий менее прочное соединение), применим при ручной обработке, второй применяют при машинной обработке деталей, обеспечивающей необходимую точность выполнения.

Узловые соединения в изделиях, окрашиваемых непрозрачной краской, укрепляют деревянными гвоздями (нагелями), вбиваемыми в просверленные отверстия.

Рис. 184. Соединения примыкания: а - глухим шипом; б - проушиной; в - вполдерева в лапу; г - вполдерева гребнем; д - внаград; е - пересечением накладкой вполдерева

Соединения примыкания (рис. 184) являются разновидностью угловых соединений: конец одного бруска примыкает к средней части другого. Их выполняют внакладку (вполдерева), прямым и косым шипом сквозным или полупотайным. Иногда примыкания выполняют на вставных круглых шипах (шкантах).

Рис. 185. Ящичные угловые соединения: а - прямым открытым шипом; б - косым открытым шипом; в - открытым шипом 'ласточкин хвост'; г - в шпунт на вставной рейке; д - в шпунт с открытым и закрытым торцом; е - на вставных плоском и круглом шипах; ж - шипом 'ласточкин хвост' впотай; з - шипом 'ласточкин хвост' впотай; и - на ус с вставной рейкой; к - на ус с гребнем; л - с подклейной бобышкой

Ящичные угловые соединения (рис. 185) досок или щитков широко применяются в столярно-мебельном деле. Они выполняются прямыми и косыми шипами вида "ласточкин хвост" или "сковородень". Число шипов зависит от ширины и толщины соединяемых деталей или щитков. Шипы имеются на концах обеих соединяемых деталей, причем щиток - деталь с проушиной на краю кромки - имеет на один шип больше, чем соответствующая ему смежная деталь.

Ящичные соединения могут быть сквозными, глухими, вполупотай и глухими на чистый ус. Сквозные соединения применяются для деталей, расположенных внутри изделия, также и на лицевых его сторонах, если покрывают их фанерой или непрозрачной краской. Детали, открытые только с одной стороны, соединяют вполупотай, а открытые со всех сторон - впотай. Ящичные угловые соединения выполняют и на вставных шипах, однако такие соединения наименее прочны.

Рис. 186. Ящичные соединения примыкания: 1 - треугольным пазом; 2 - прямоугольным пазом; 3 и 4 - косым пазом; 5 - прямыми шипами; 6 - на вставных шипах

Ящичные соединения примыкания (рис. 186) выполняют прямыми сквозными шипами и пазами с гребнем: треугольным, прямоугольным, трапециевидным (внаград). Пазовые соединения применяют в случаях, когда на внешней стороне нежелательно иметь выступающие торцы.

Соединение на клею. В столярно-мебельном производстве клеевые соединения применяются сравнительно широко. Соединение только посредством клея является достаточно прочным при условии надлежащей подгонки ч правильном склеивании деталей.

Этот способ применяется не только при соединений деталей в щит на гладкую фугу, но и для приготовления переклейных щитов (склейки щитов на пласть) и наклейки фанеры на рамку, фанерования и облицовки (наклейки фанеры и дощечек разных пород) для получения из тонких брусков и дощечек толстой детали (подставки, ножки и т. п.), а также и для приклейки мелких брусков к готовым изделиям (калёвок, плинтусов, карнизов, штапиков и т. п.).

Фанерование. Оклейка простой древесины тонкими дощечками (облицовка) и фанерование - оклейка листами (фанерой) более ценной древесины представляет особый вид клеевого соединения для улучшения внешнего вида изделия и повышения его прочности.

В зависимости от способа получения различают фанеру пиленую, строганую (ножевую) и лущеную.

Детали фанеруют с одной или € двух сторон; двухстороннее фанерование значительно повышает прочность изделия. Фанеру наклеивают в один или в два и более слоев.

При одностороннем фанеровании фанеру наклеивают волокнами параллельно волокнам основания (каркаса, остова или обвязки), а при двухстороннем - взаимно перпендикулярно.

Рис. 187. Фанерование деталей: а - одностороннее фанерование доски и щита; б - двухстороннее фанерование бруска; в - фанерование и облицовка брусков рамки; г - фанерование и облицовка филенчатой рамы; д - фанерование угла рамки

Вследствие усадки или высыхания клея и коробления усыхающей после увлажнения фанеры коробится основа - доска или щит (рис. 187, а) и образуется вогнутость на оклеенной фанерой поверхности. Это коробление тем больше, чем меньше отношение толщины основы к ее ширине. Фанерование хорошо высушенного бруска, толщина которого не менее половины ширины, вовсе не влечет за собой его коробления.

Наклейка фанеры на правую (сердцевинную) сторону бруска уменьшает коробление основы и можно, создавая выпуклость на правой стороне, компенсировать выгиб, получившийся вследствие усадки клея и коробления фанеры.

Двухстороннее фанерование (рис. 187, б) не вызывает коробления детали. При этом внутренние, нелицевые стороны детали можно оклеивать фанерой простых пород, а лицевые - фанерой более ценных пород.

Нередко требуется облицовывать брусковые детали с трех или четырех сторон В этом случае наклеивают на широкие грани фанеру, а на узкие - фанеру или обкладку из массива (рис. 187, в, г).

Фанеруемую поверхность соответствующим образом подготовляют: высверливают сучки и заполняют отверстия деревянными пробками; трещины и заколы заделывают деревянными вставками или шпаклюют; поверхность точно выстрагивают. Торцы, обычно плохо поддающиеся фанерованию, либо проклеивают и затем (после высыхания клея) выстрагивают цинубелем, либо оклеивают продольными брусочками.

Фанеру для лицевых и внутренних слоев нарезают кусками требуемой длины, ее кромки фугуют и соединяют (стягивают) в лист (набор) соответственно размерам оклеиваемой поверхности.

Стяжка фанеры производится на столе. Листы раскладывают фугованными кромками один к другому, прикрепляют их к столу мелкими гвоздями, швы и поверхность фанеры у швов на ширине 15 мм смазывают клеем и накладывают па места соединений полоски бумаги шириной 15 мм. После высыхания склейки гвозди выдергивают, набор снимают и наклеивают на щит.

Используя текстуру древесины и применяя соответствующее расположение (набор) листов фанеры, можно получить красивый рисунок и придать фанеруемому изделию художественный вид.

Рис. 188. Набор фанеры филенок и рамок: 1 - в рост; 2 - в горизонт; 3 - в наклон; 4 - в елку; 5 - в серединку; 6 - в шашку; 7 - в середину звездой; 8 - в ромб; 9 - в квадрат; 10 - в конверт; набор рамок: 7 - в рост; 8 - в середину; 9 - в прямоугольник; 10 - набор облицовки щита с инкрустацией жилками

На рис. 188 показаны различные виды набора фанеры.

Соответственно заданному фанерованию и набору выполняют заготовку листов фанеры.

Подбирают лицевую фанеру после того, как она нарезана по размеру (с припуском) и ее кромки отфугованы. Подборку производят одним из следующих двух способов: срезанные со ствола листы раскладывают, перевертывая каждый второй лист (как бы развертывая листы открытой книги) или просто сдвигают, не перевертывая. В первом случае один лист окажется обращенным кверху сердцевинной (правой) стороной, а другой лист - заболонной (левой). Во втором случае все листы окажутся обращенными кверху одной - сердцевинной или заболонной - стороной.

Первый способ (развертывание) применяют для фанер с вязкой древесиной, мало подверженной растрескиванию. Колкую древесину (например, дуб) нельзя ставить на лицо левой (заболонной) стороной вверх, так как при усушке лист фанеры будет коробиться, отгибаясь кверху, тогда как листы, обращенные левой стороной вниз, при короблении плотно прижмутся к основанию, и в этом случае трещины будут мало заметны. Поэтому фанеру колкой древесины при подборе сдвигают, обращая все листы левой стороной к основанию.

Соединение элементов из различных материалов. Для производства мебели в настоящее время применяются, кроме массивной древесины, древесно-стружечные и древесно-волокнистые плиты, древесные и другие пластики, цветные металлы и т. д. Соединения таких материалов с массивной древесиной отличаются от приведенных выше соединений.

Рис. 189. Соединение элементов из древесно-волокнистых и древесностружечных плит: а - на гладкую фугу; б - на вставную рейку; в - угловое соединение на ус с вставной рейкой; г - угловое соединение с вставной пиля строй; д - с вставной рейкой; е - заделка кромок древесиной; ж - срединное соединение в шпунт

Элементы из древесно-стружечных и древесно-волокнистых плит, обладающие более высокой чувствительностью к увлажнению, меньшей прочностью и некрасивой поверхностью, обычно соединяют с древесиной ценных пород. Применяются следующие соединения (рис. 189): оклейка лицевых поверхностей шпоном и строганой фанерой, соединение по ширине на гладкую фугу и на вставную рейку, угловые соединения на ус со вставными рейками и шкантами, с вставной пилястрой из древесины на гладкую фугу и на вставную рейку, срединные соединения на гладкую фугу и в шпунт и гребень, заделка кромок древесиной. Закрепление соединений производится смоляными клеями, винтами и специальными скрепами.

Слоистые пластики присоединяют к древесине с помощью карбинольного клея или винтами и скрепами.

Соединения на винтах, скрепах и гвоздях.Соединение на винтах применяют в разборных изделиях, а также в изделиях, подверженных увлажнению, при которых клеевое соединение является ненадежным. Соединение на винтах иногда применяется с целью упрощения работы, когда склейка или вязка деталей затруднительна.

Винтами крепится почти вся фурнитура: петли, пятники, ручки, замки и различные украшения, а также и некоторые деревянные части: штапики, обкладки и т. п.

Рис. 190. Деревянные гвозди (нагели)

Скрепление нагелями (рис. 190) применяется главным образом для скрепления шиповых соединений. Для скрепления деталей из мягкой древесины нагели делают клинообразной формы, с заостренным концом и изготовляют их из твердых пород; для скрепления твердых пород применяют круглые нагели из мягкого дерева. Толщина нагелей от 3 до 12 мм.

Нагели забивают в отверстия, в собранном на клею и запрессованном соединении. Концы их смазывают клеем и забивают ударами молотка, при этом твердый нагель вминается в древесину соединения, а мягкий обминается по отверстию. При одном нагеле его ставят в центре соединения, а при двух - каждый из них располагают на расстоянии в ¹/₄ диагонали от внутреннего и наружного углов.

Рис. 191. Соединения на скрепах и петлях: а - соединения волнистыми пластинками; б - усовое соединение металлической пластинкой; в - соединение металлическим кольцом; г - скрепление металлическим угольником; д - скрепление на деревянных сухарях

Соединения на металлических скрепах получают всё большее распространение. Применяемые скрепы весьма разнообразны.

Сшивка деталей при помощи волнистых пластинок (рис. 191, а) состоит в том, что половину пластинки по длине вгоняют (углубляют) в одну деталь, а вторую половину - в другую. Более всего это применимо при сборке брусков в рамку для последующего ее оклеивания фанерой (пустотелый щит) или же при сборке для этой же цели массивного дощатого щита.

Усовое соединение делают при помощи стальной пластинки, вгоняемой в соединяемые детали (рис. 191, б).

Сплачивание на кольцах (рис. 191, в) состоит в том, что для кольца в соединяемых деталях выбирают канавку, в которую закладывают специальное кольцо, стягивающее соединяемые детали.

Металлические скрепления для усиления вязки деревянных деталей чаще всего применяют в виде накладываемого сверху металлического угольника (рис. 191, г).

Наряду с металлическими скрепами пользуются деревянными угольниками, бобышками или сухарями (рис. 191, д), укрепляемыми на клею и на винтах.