Шиповое соединение. Как сделать простой шип ручным фрезером Шип паз соединение фанеры своими руками
Классическое шиповое соединение до сих пор остается основным, при изготовлении деревянных дверей и мебели. Конечно, уже давно никто не делает шипы вручную, работая ножовкой — наградкой и стамеской. Проще и качественнее детали получаются после обработки на станках. Но это не означает, что такие соединения нельзя сделать в домашних условиях, с помощью самых ходовых инструментов.
Шиповое соединение предполагает выдалбливание гнезда на одной детали и выпиливание шипа на другой. Про долбежки это отдельная тема, один из вариантов есть в статье .
Шипы могут быть коренные плоские, вставные плоские, вставные круглые (шканты, нагеля). Изготовление в статье .
Здесь ограничимся изготовлением основного плоского шипа, с помощью циркулярной пилы.
При изготовлении обвязки деревянной двери, на горизонтальных брусках требуется сделать шипы. Если шипорезный станок недоступен, то шипы можно выпилить на любом фрезерном станке или циркулярке. Только для циркулярки придется сделать специальный упор, так чтобы деталь при обработке находилась строго вертикально.
Сначала делаем разметку детали по длине с шипами. Для этого от ширины двери отнимаем две ширины вертикальных брусков и добавляем две длины шипа.
В этом случае длина шипов 60 мм. , может быть немного меньше или больше, но такая длина для двери в самый раз.
При ширине двери 700 мм. и ширине полотен 110 мм. , длина перемычки получается 480 мм. . Плюс два шипа по 60 мм. , итого длина заготовки 600 мм. .
Толщина так же может отличаться, здесь толщина деталей 40 мм. .
Шипы на циркулярке.
Делаем разметку и торцовку детали по длине 600 мм. . Теперь нам понадобится циркулярная пила с изменяемой высотой. На фото обычный недорогой «Корвет», но модель не имеет значения. Выставляем высоту пилы 12 мм. , а направляющую линейку на 60 мм. , по внешнему разводу.
Пропиливаем деталь поперек со всех сторон и с каждого торца, так мы получаем плечи шипа. Кстати говоря, эту часть работы можно сделать и ножовкой.
Самое главное точно выпилить шипы по толщине. У меня сверло на долбежке 15,5 мм. , дает гнездо шириной 16 мм. , соответственно нам нужны шипы толщиной 16 мм. .
Фрезер на фото самодельный, стол с вертикальным валом, каретки нет. Поэтому шипы выпиливаю дисковой пилой, установленной на фрезере. Пила дает нагрузку меньше чем фрезы и обработать детали можно удерживая их руками. Как сделать приспособление для работы ручной циркулярной пилой, .
На что стоит обратить внимание, желательно чтобы шип шёл по упору.
В этом случае все просто, шип упирается в вал. Ширина захвата пилы до вала, у меня примерно 58 мм. , что как раз подходит для работы. Если упора нет, то пропиливайте шип не доходя до плеч 3-5 мм. , потом подрежете стамеской.
Выставляем пилу на высоте 12 мм. по верхнему разводу и проходим первый шип, проверяя его по гнезду. Шип должен входить в гнездо плотно, но расшатываться руками.
Когда пила точно выставлена, прогоняем все шипы комплекта, сразу выпиливая шипы по толщине и ширине. При необходимости шипы подрабатываются стамеской, выравниваются плоскости, закругляется торцы и боковые кромки. Для сборки столярных изделий используют и круглые шипы — шканты. Для задалбливания гнезд в домашних условиях может пригодиться самодельное .
Шипы ручным фрезером.
Сборку столов, журнальных столиков, стульев, створок и боковин шкафов, так же лучше делать на шипах.
Шипы для мебели можно сделать и с помощью ручного фрезера. Сначала делаем разметку детали, с учетом нужной длины шипов. Затем пропиливаем на циркулярке или ножовкой плечи. Ставим деталь на рабочий стол и фиксируем струбцинами.
На небольшом расстоянии, но поперек обрабатываемой детали, устанавливаем брусок точно такой же толщины и так же притягиваем его струбцинами к рабочему столу.
Ставим на ручном фрезере концевую фрезу «бочонок», подгоняем высоту и аккуратно фрезеруем плоскость шипа. Здесь главное настроить фрезер так, чтобы пройдя шип с обеих сторон получить точную толщину шипа. А уже после настройки прогоняем все остальные детали той же толщины.
(Visited 312 times, 1 visits today)
При изготовлении деревянных изделий плоский шип является самым надежным способом соединения деталей. Сделать шип можно используя ножовку — наградку и стамеску. Но это не лучший вариант. Удобнее делать шипы используя простые электро — инструменты.
Самый подходящий станок для изготовления шипов — это
стационарный фрезер. На фото вы видите способ изготовления
с помощью пилы установленной на валу фрезера. Шип
проходится с двух сторон, так он будет точно по центру.
Шип можно вырезать и в вертикальном положении, для этого
понадобится циркулярка с изменяемой высотой пилы. Для
удерживания заготовки направляющую линейку циркулярки лучше
сделать выше чем длина шипа, например 10-15 см. .
Пойдем по порядку.
1.
Делаем заготовку деталей уже в чистом размере. При
разметке к длине деталей надо добавить длину шипов. Например
для дверей обычно делают шипы длиной 55-70 мм. , для столов
или стульев в зависимости от толщины ножки,
ориентировочно 30-40 мм. .
2.
С помощью линейки и угольника размечаем плечи шипа со всех
сторон. Затем ножовкой делаем неглубокие пропилы по разметке.
Это будут плечи шипа.
3.
Сам шип будем выбирать ручным фрезером, концевой фрезой
«бочонок». Подшипник для фрезы здесь не нужен. Для удобства
и точности работы устанавливаем дополнительную опору для фрезера.
Это такая же по толщине деталь закрепленная перпендикулярно.
Обе детали крепятся к столу струбцинами.
При изготовлении самодельной деревянной мебели мастер сталкивается с необходимостью делать качественные шиповые соединения. Шиповое соединение деталей — самое качественное и надежное. И хотя в последнее время все больше и больше мебели делается и собирается при помощи металлических уголков, шип не сдает свои позиции. Просто сделать качественные шипы могут не многие. Если человек может их делать, можно сказать, что как столяр он уже состоялся.
В промышленности шипы, как говорят, «зарезают» на специальном точном оборудовании. В домашних условиях оно, понятно, недоступно. Поэтому многие мастера, изготавливающие простую садовую и дачную мебель, жертвуют качеством в пользу простоты. Напомню также, что шипы зарезаются в подавляющем большинстве случае только вдоль волокон древесины. Если шип будет сделан узким и поперек волокон, он обязательно сколется. Что бы он не скололся, ширина шипа должна быть не менее 15-20 толщин детали. Это требование не относится к фанере. В фанере можно зарезать шипы любой ширины, но желательно, что бы внешние слои были так же ориентированы вдоль шипа.
Между тем, давно существует достаточно простой способ, позволяющий быстро и качественно делать шиповые соединения деревянных деталей даже начинающему столяру. Способ этот предложен Ю.А.Егоровым. Суть способа достаточно проста и понятна.
Допустим, нам надо сделать шиповое соединение двух деталей. Для удобства на рисунках я их окрасил в разные цвета.
Предпосылкой для качественного изготовления шипового соединения является тот факт, что у каждой пилы есть определенная ширина реза. Она определяется величиной разводки зубьев. Ее можно измерить сделав несколько пропилов в какой либо деревяшке. А можно непосредственно использовать пилу для проведения измерений при изготовлении шипов.
На каждой детали наносим риску на глубину пропила она равна толщине деталей. Если детали одинаковые по толщине, то и глубина пропила в каждой детали будет одинаковой. Если детали имеют разную толщину, то и глубины пропилов будут разные. В тонкой детали пропилы глубже (равны толщине толстой детали), в толстой — мельче.
Детали складывают пластями друг к другу так, что бы торцы совпадали, а относительно друг друга по боковым граням их сдвигают на ширину пропила пилы, которой мы будем делать шипы. (Не толщины полотна пилы, а ширина пропила!). Детали закрепляем в тисках или верстаке и делаем произвольные пропилы равномерно по всей ширине деталей. Если детали разнотолстые, делаем пропилы на глубину равную толщине тонкой детали. (В тонкой детали потом допилим отдельно). Пропилы стараемся делать максимально вдоль оси детали, не допуская конусности шипов.
После это освобождаем детали и вновь смещаем их относительно друг друга на ширину пропила, но только уже в другую сторону. Кстати, если мы сейчас произведем сдвиг на величину чуть-чуть меньшую, чем ширина пропила, то мы получим впоследствии тугое шиповое соединение, что важно для мебели. А если сместим детали чуть больше, чем ширина пропила, то получим свободное шиповое соединение. Шипы деталей будут свободно входить в пазы другой детали. Это обстоятельство важно при изготовлении разъемных соединений (на шпильке) или поворотных соединений.
Не обращая внимания на старые пропилы, делаем новые, примерно по середине уже имеющихся шипов. Так же соблюдаем при этом и глубину пропилов и особенно тщательно их продольность.
После этого детали освобождаем, доводим глубину пропилов до необходимой величины (у тонкой детали, если детали разнотолстые). Долотом аккуратно удаляем лишние шипы (смотрите внимательнее и не удалите нужные!), зачищаем торцы в пазах.
После этого детали можно сединять.
Неразьемные соединения выполняют, как правило на клею. Для деревянных деталей прекрасно подойдут столярный клей или клей ПВА. Они сохранят надежность соединения даже в случае намокания деталей или увеличения влажности древесины. Если детали будут эксплуатироваться в сухом помещении, можно использовать и эпоксидные смолы (клеи).
После застывания клея место соединения зачищают, шлифуют и обрабатывают тем же способом, что и все изделие.
В случае, если соединение планируется разъемным или поворачивающимся, (например, вы делаете жалюзи или дверь-гармошку из досок или щитов), то прежде чем приступить к сборке, надо скруглить торцы шипов, что бы их углы не упирались в пазы при повороте. В неповоротных, но разъемных соединениях этого делать, разумеется, не надо.
Соединив детали, все шипы одновременно просверливают длинным тонким сверлом. Диаметр его должен быть равен диаметру шпильки (гвоздя), который вы будете использовать в качестве оси или крепления.
Используя этот способ изготовления шипового соединения, вы сможете быстро, легко и главное, весьма качественно изготавливать шипы на деталях вашей садовой мебели.
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.
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».
