Соединения шипом в гнездо деревянной конструкции
Соединение на шипах (шиповые соединение, соединения шипом в гнездо) имеют давнюю историю использования в деревянных рамных конструкциях. Один элемент вставляется в другой и обеспечивает приличное механическое соединение, которое максимально использовалось плотниками в традиционных деревянных каркасных постройках. В настоящее время оно редко используется о строительстве, где экономика диктует необходимость упрощения технологии изготовления.
Соединение веками совершенствовалось столярами и мебельщиками множество, и ими изобретено множество видов этих соединений. Шиповое соединение имеет большую площадь склеивания и широко, применяется при изготовлении столов и стульев, где требуется как можно большая прочность сочленения деталей.
Пропорции гнезда и шипа
Относительные пропорции гнездо и ответного шипа важны для обеспечения прочности соединения. Форма соединения во многом определяется сечением элемента с шипом.
В большинстве случаев деталь с шипом представляет собой перекладину прямоугольного сечения с широкой стороной, расположенной вертикально. Иногда широкая грань этого бруса находится в горизонтальной плоскости. В любом случае боковые грани (щеки) шипа выполняются в вертикальной плоскости, чтобы обеспечить больше плошали для склейки с боковыми поверхностями гнезда (см. картинку). Для горизонтально расположенных перекладин могут потребоваться два или более шипов, так как толщина шипа не может превышать его ширину.
Толщина шипа обычно составляет треть от ширины древесины в том месте, где соединяются два элемента конструкции одинаковой толщины. Точный размер берется с ширины полотна долота, которым выбиралось гнездо. Тонкий шип имеет относительно малое сопротивление нагрузке «на срез», а толстый шип делает слишком тонкими стенки гнезда, которые могут расколоться под воздействием нагрузки «на скручивание».
Когда элемент с шипом соединяется с более широкой деталью с гнездом, шип может быть равен половине толщины. Ширина шипа обычно равна ширине самой перекладины. Если это слишком широко, как, например, в случае с перекладиной в большой панельной двери, шип разделяется на два и называется парным шипом. Длина шипа в основном определяется устройством соединения. Шип для сквозного гнезда будет соответствовать ширине элемента с гнездом. Для непроходного, или «глухого», шипового соединения длина шипа обычно составляет три четверти ширины (глубины) детали с гнездом.
Шипы
Шипы выполняются так, чтобы их боковые грани, или щеки, были направлены вдоль волокон ножки конструкции или вертикального бруса обвязки двери или оконной рамы.
Сквозное шиповое соединение
Соединение сквозным шипом широко используется в рамных конструкциях. Торцевая текстура шипа видна на кромке вертикального бруса обвязки. Для того чтобы соединение имело хороший товарный вид, оно должно быть изготовлено аккуратно и точно. Можно применить клинья для обеспечения дополнительной прочности, а если их сделать из контрастирующей древесины, то они одновременно станут и декоративными элементами.
Разметка элементов соединения
Отрежьте по длине заготовку детали с шипом; можно оставить небольшой припуск, который снимется после склеивания. Если на детали должны быть шипы с обоих концов, расстояние между заплечиками размечайте с максимальной точностью. Прочертите линии разметки заплечиков разметочным ножом (1).
Разметьте положение гнезда на торце соответствующей детали, затем ширину гнезда с помощью детали с шипом в качестве трафарета (2). Карандашом нарисуйте все линии. Выбирайте стамеску с учетом того, что ширина гнезда должна равняться приблизительно трети толщины материала. Установите рейсмус на ширине стамесочного полотна. Теперь отрегулируйте положение колодки рейсмуса так, чтобы гнездо оказалось посередине кромок.
Рейсмус устанавливается и работает от лицевой кромки. Прочертите рейсмусом разметочные линии между отметками ширины на обеих кромках (3). Разметьте шип рейсмусом с той же настройкой. Работая от лицевой стороны. начертите разметку от линии заплечиков на одной кромке через торец по другой кромке до линии другого заплечика (4). Если элемент с шипом тоньше детали с гнездом, переустановите только положение колодки.
Вырезание соединения
Всегда вырезайте сначала гнездо, так как при необходимости легче подогнать шип к гнезду. Прижмите заготовку к верстаку или столу. Неплохо подложить под нее деревянный обрезок, чтобы не повредить поверхность верстака.
Встаньте на одной линии с заготовкой, чтобы контролировать вертикальное положение долота. Начинайте с середины, скос заточки долота направив от себя (5). Киянкой врубайте долото на глубину примерно 3 мм. Работайте по направлению к себе пошаговым расстоянием примерно 3 мм и остановитесь в 2-3 мм от конца. Это для того, чтобы у долота на отходном материале осталась точка опоры при удалении щепы (стружки). Переверните долото и работайте в направлении другого конца. Удалите щепу, действуя долотом как рычагом с двух сторон и держа его скосом заточки вниз (6).
Чтобы предотвратить раскалывание нижней части, выбирайте древесину только до середины. Излишнюю древесину на концах убирайте держа долото вертикально и скосом внутрь гнезда (7).
Переверните заготовку. Вытряхните стружки и очистите поверхность перед тем, как прижать заготовку, поскольку зажатые стружки или щепки могут повредить поверхность детали. Выбирайте отход тем же порядком, таким образом, чтобы выйти на уже вырезанную первую половину гнезда.
Высверливание гнезда
В качестве альтернативы вырубанию гнезда долотом может быть высверливание. Используйте сверлильный станок или электродрель в подставке. Это надежнее обеспечит точность работы, чем сверление от руки. Установите сверло по размеру или немного меньше ширины гнезда. Зафиксируйте доску с направляющим упором на столе сверлильного станка и отрегулируйте ее положение так, чтобы сверло оказалось посередине гнезда.
Установите сверло на глубину, равную половине толщины материала. Просверлите отверстие в каждом конце гнезда (1), затем между ними просверлите серию слегка перекрывающих друг друга отверстий (2). Переверните заготовку и, приложив ту же сторону к упору, просверлите с другой стороны. Поместив заготовку на какой-либо обрезок, прижмите ее к верстаку. Уберите остающийся отход и с помощью долота выровняйте концы гнезда.
Вырезание шипа
Заготовку установите в тиски с наклоном, направив торец от себя. С помощью наградки пропилите по каждой линии разметки (с отходной стороны материала гнезда), держа зубчатую кромку пилы параллельно поверхности верстака (1). Будьте внимательны и прекратите пиление на линии заплечика, не переходя за нее. Поменяйте положение заготовки, повернув ее торцом к себе, и пропилите подругой линии разметки шипа (2).
Затем поставьте заготовку в тисках вертикально и пилите до уровня линии заплечика (3). Установив заготовку в упоре для поперечного пиления коротких заготовок, по линии разметки заплечика спилите отход. Шип должен подходить к гнезду сразу после работы пилой, без дополнительной подгонки. Если он великоват, подчистите боковые грани стамеской. Будьте аккуратны в соблюдении симметричности шипа.
