Соединение деталей из древесины. Основные виды соединений деревянных деталей

«Виды и способы соединений

деталей в изделиях из древесины»

Урок технологии

7 класс

2016 г.

Тема: Виды и способы соединений деталей в изделиях из древесины.

Цели урока: сформировать знания о видах и способах соединений деталей в изделиях из древесины; способствовать развитию у учащихся умения выбирать способы соединения; формировать необходимость в труде.

Задачи урока:

1. Дать понятие учащимся о видах и способах соединения деталей из древесины. Угловые, серединные и ящичные шиповые соединения, их элементы и конструктивные особенности;

2. Продемонстрировать виды и способы соединения;

3. Научить правильно рассчитывать соединение.

Оснащение урока:

1. Материально-техническая база: Образцы соединения деталей из древесины.

2. Дидактическое обеспечение урока:

Технология 7 класс. Под редакцией В. М. Казакевича, Г. А. Молевой;

Презентация.

Методы обучения:

1. словесные методы (объяснение, беседа);

2. наглядные методы (демонстрация наглядных пособий).

Тип урока: урок объяснения нового материала.

Ход урока

Организационный момент

Актуализация опорных знаний

Как только древний человек придумал орудие труда, он почти сразу же приступил к строительству жилища из дерева. Прошло много тысячелетий, но он продолжает улучшать свое жилище. Современные технологии делают этот процесс намного проще, но основы, заложенные нашими предками, передаются из поколения в поколение (Слайд 3)

Кто знает, как построить дом?
Чтоб было нам уютно в нём,
Чтобы он тёплым был и прочным.
Строитель это знает точно.

А знаете ли вы, какие дома можно построить?(Кирпичные, панельные, деревянные и т.д.)

Сообщение темы и цели урока.

Сегодня мы с вами будем говорить о построении деревянного дома.

Из какого материала строится деревянный дом?

Какие есть виды и способы соединения деревянных деталей – мы с вами сегодня и будем изучать.

Давайте вспомним, какими способами можно соединить детали из древесины (шурупами, гвоздями, болтами, склейкой).

Где можно встретить данные виды соединений?

Изучение нового материала

Рассказ учителя

Давайте рассмотрим с вами способы соединения деревянных деталей. В основном, это плотничные соединения, которые передавались из поколения в поколение на протяжении множества столетий.

Все изделия из древесины состоят из нескольких деталей, которые можно соединить различными способами. Процесс соединения деталей в целое изделие называется сборкой .

Приступая к соединению древесины, мы должны обработать ее и приготовить к употреблению.

Одно из основных правил, которые следует знать и выполнять – это присоединении тонких деталей к более толстым.

Существует несколько видов соединения древесины:

Соединение в торец

Соединение в наклад

Соединение в полдерева

Соединение в шпунт

Соединение «гнездо - шип»

Сращивание по длине (Слайд 4)

В зависимости от расположения деталей в изделиях различают концевые (рис. а) и серединные (рис.б) соединения.

Они могут быть выполнены с помощью гвоздей, шурупов или клея.

Соединение в торец (сплачивание) считается самым простым способом соединения. При этом способе поверхности двух соединяемых деталей плотно подгоняются друг к другу при помощи гвоздей или шурупов. Длина гвоздя (шурупа) должна пройти через первую деталь и войти во вторую деталь на 1/3 длины гвоздя. Толщина гвоздя должна соответствовать размеру древесины, чтобы при забивании не появилось трещины. Гвоздей должно быть не менее 2 и располагаться они должны не на одной линии. (Слайд 6)

Соединение в наклад - две детали накладываются одна на другую и соединяются при помощи гвоздей, шурупов или болтов. Заготовки могут размещаться на одной линии или под определенным углом.

Сращивание по длине. Сращивание простым является для вертикальных опор.(Слайд 8)

Соединение в шпунт применяют при настилке пола или досок обшивки. При таком соединении исключены щели между досками.(Слайд 9)

Соединение «гнездо – шип» наиболее распространенное среди соединений деревянных деталей. (Слайд 10)

Шиповое соединение состоит из паза, выдолбленного или высверленного в одной из деревянных деталей, а так же шипа, выполненного на конце другого, прикрепляемого элемента. Детали должны иметь одинаковую толщину, но если толщина разная, то гнездо изготавливается в той части, которая более толще, а шип изготавливается во второй, более тонкой части.

Элементами шипового соединения являются шип, соединяемый с гнездом или проушиной. (Слайд 11, 12)

Шиповое соединение деталей: а - одинарным шипом; б - двойным шипом

Шипом называют выступ на торце деревянной детали.

Гнездом называют отверстие в другой детали, которое соединяется с шипом.

Проушиной называют паз на торце детали, соединяемый с шипом.

Профили и размеры шипа и проушины должны совпадать. Длина шипа должна равняться ширине присоединяемого бруска.

В зависимости от толщины деталей применяют шипы: одинарные, двойные, тройные и т. д. При толщине заготовок до 40 мм обычно применяют одинарные шипы, от 40 до 80 мм - двойные, свыше 80 мм - тройные и многократные. «Шип» - от немецкого «середина». Проушина - промежуток между ушками (щечками, шипами).

Соединение выполняют на клею с дополнительным скреплением гвоздями, шурупами.

Беседа по изученному материалу.

1. Какие существуют виды соединений?

2. Какие соединения называют шиповыми?

3. Где их применяют?

4. Чем они отличаются?

5. Назовите виды шиповых соединений.

Практическая работа учащихся «Соединение деталей из древесины»

1.ТБ учащихся при работе

2. Изготовление макетов шиповых соединений.

3. Оценивание работ учащихся, анализ ошибок.

Подведение итогов урока

Уборка рабочих мест

К атегория: Резьба по дереву

Соединение деталей древесины

Соединение деревянных деталей гвоздями

Для соединения деталей простого изделия достаточно гвоздей. Номенклатура гвоздей очень велика, существуют, например, обойные, с уменьшенной головкой, ящичные (рис. 3). Длина гвоздя должна быть равна утроенной толщине соединяемой детали. Крайние гвозди забивают под некоторым углом, чтобы они не вылезали (рис. 4), столярным молотком, несколько отличающимся от слесарного (рис. 5). Для лучшего вхождения в. дерево гвозди смазывают мылом.

Соединение деревянных деталей шурупами

Соединение шурупами - более прочное, разборное. Шурупы (рис. 39) бывают стальные, латунные, из различных 11 сплавов. Их обозначение аналогично обозначению винтов (шуруп 2 X 20 означает шуруп диаметром 2 мм и длиной 20 мм).

Рис. 1. Рашпиль: а - плоский; б - полукруглый; 1 - тело рашпиля; 2 - ручка; 3 - насечка; 4 - хвостовик

Рис. 2. Брусок для шлифования древесины: 1 - стеклянная шкурка; 2 - деревянный брусок; 3 - пробка

Рис. 3. Гвозди: а - обойный; б - с уменьшенная головкой; в - ящичный

Рис. 4. Соединение деревянных деталей гвоздями

Рис. 6. Молотки: а - столярный; 1 - ручка; 2 - боек; з - вспомогательный боек; 4 - клин; б - слесарный

Рис. 7. Шурупы: а - с потайной головкой; б - с полукруглой головкой; в - с полупотайной головкой; г - с шестигранной головкой; д - с квадратной головкой

Рис. 8. Инструменты для подготовки к сверлению: 1 - шило; 2 - бурав

Рис. 9. Шуруп (и винт) с кре» стовым шлицем и соответствующая отвертка

Прежде чем ввернуть шуруп, в мягкой древесине достаточно сделать мелкое отверстие шилом, а в твердой - буравом (рис. 8).

Резьбу крупных шурупов смазывают мылом. Шурупы ввертнвают отверткой с лопаткой по форме паза в шурупе. Даже при самом аккуратном отношении отвертка с лопаткой часто срывается с головки (особенно у шурупов из сплавов) и царапает деталь. В связи с этим целесообразнее применять шурупы с крестовым шлицем (рис. 9).

Соединение деревянных деталей сращиванием

При необходимости соединения планок в прочную раму отрезают четыре строганых детали и укладывают их в виде прямоугольника по вычерченному эскизу. На верхней и нижней сторонах планок карандашом отмечают ширину прилегающих деталей, а затем угольником переносят отметку на весь контур. После этого с помощью рейсмуса (рис. 11) наносят риски для снятия материала. При отрезании необходимо учесть толщину пильного полотна (рис. 10). После этого собирают раму, промазывая клеем, иногда соединяя штифтами.

Рис. 10. Угловое ступенчатое соединение

Рис. 11. Рейсмус

Рис. 12. Детали шипового соединения: 1 - проушина; 2 - шип

Шиповое соединение деревянных деталей

Для изготовления рамы, которая должна быть прочнее сращенной рамы, применяют одинарное шиповое соединение. Две противоположные детали рамы (называемые обвязкой) имеют проушины или шипы (рис. 12). Если на обвязке большей длины сохранилась часть коры, в ней делают шип, на меньшей - проушины. Торцы обвязок размечают на три равных части и выпиливают надрезы: для шипа - с внешней стороны риски, для проушины - с внутренней. Проушину выдалбливают долотом до середины, затем обвязку переворачивают и доделывают проушину до конца. После этого проушины и шипы зачищают рашпилем или стеклянной шкуркой и собирают раму (рис. 13).

Еще прочнее соединение с многократными шипами, применяемое для соединений углов рам несущих конструкций столов, кресел, ящиков и т. п. Вручную такие шипы изготавливают следующим образом: наносят точную разметку карандашом, пилой делают надрезы с обеих сторон, узким долотом вначале с одной, а затем с другой стороны срубают материал, зачищают рашпилем или стеклянной шкуркой. Готовые обвязки соединяют, устраняют дефекты и проверяют размеры и перпендикулярность соединения. После этого готовят эпоксидный или другой клей, кисточкой или щепкой аккуратно наносят его на все стыковочные поверхности и, легко постукивая, собирают изделие. После этого счищают выступивший клей, измеряют прямоугольность, стягивают под нагрузкой и выдерживают на воздухе для сушки. Еще более сложным является соединение в шип «ласточкин хвост» (рис. 14).

Рис. 13. Шиповое соединение: 1 - проушина; 2 - шип

Рис. 14. Соединение в шип «ласточкин хвост»

Клеевое соединение

Для соединения деревянных деталей применяют столярный клей, казеин, эпоксидный клей различных марок, При использовании синтетических клеев следует руководствоваться инструкциями по их применению.

Столярный клей. Клей продается в виде плиток, гранул или порошка. Плитки дробят, заливают водой (в массовом отношении 1: 1) и выдерживают 12-24 ч: крошки- 90 мин, а порошок - 20 мин. После того как клей разбухнет, его нагревают в водяной бане (рис. 15) до 60°С, непрерывно перемешивая. Клей ни в коем случае нельзя доводить до кипения.Правильно приготовленный клей стекает с палочки или щепки медленно и равномерно.

Рис. 15. Водяная баня для столярного клея

Клей наносят на соединяемые поверхности (перед соединением их нужно нагреть хотя бы до комнатной температуры, чтобы клей не остывал слишком быстро, не затвердевал и не терял своих свойств) и зажимают изделие струбцинами. После выдержки в течение 24 ч клей высыхает и соединение приобретает прочность. Склеивание необходимо выполнять в помещении при температуре не ниже 20 °С. Клей готовят в количестве, необходимом для соединения деталей.

Недостатком столярного клея является то, что во влажной среде соединение теряет прочность, поэтому он непригоден для влагостойких соединений.

Казеиновый клей. Казеин - белый порошок, который растворяют в воде в стеклянной или керамической посуде в соотношении, указанном в инструкции по применению. Недостаток казеинового клея заключается в необходимости использования его сразу же после прип> товления, так как он быстро теряет свои свойства. Однако клей дешев и влагостоек. Порошок медленно при непрерывном перемешивании засыпают в воду до получения кашицы; через 30 мин клей размешивают, и он готов к применению. Густой клей наносят большим слоем, чем столярный. Склеиваемые детали зажимают струбциной и выдерживают не менее 8 ч. На следующий день клей затвердевает, и соединение готово к дальнейшей обработке.

Синтетические клеи. В специализированных магазинах можно приобрести различные синтетические клеи на основе фенолформальдегидных, мочевиноформальдегидных, эпоксидных и других смол.

Выбранный в зависимости от назначения клей готовят в помещении с температурой примерно 20 °С, оборудованном приточно-вытяжной вентиляцией.
Клей смешивают в стеклянной, фарфоровой, керамической или эмалированной посуде. Приготавливать клей в запас нельзя, так как жизнеспособность синтетических клеев обычно не превышает 4-6, редко - 20 ч.

Клей наносят кистью или шпателем на одну из соединяемых поверхностей. Расход клея равен 0,15-0,2 кг/м2. При горячем склеивании расход клея несколько меньше; отвердевает он при этом быстрее - уже через несколько минут. Склеиваемые поверхности сжимают с усилием 0,2-1 МПа до полного отверждения клея и образования прочного соединения.

Добавляя пигменты (в количестве 3-10 % массы смолы) или растворимые в спирте и ацетоне красители, клей можно окрасить в нужный цвет.
Для приготовления клея на основе мочевиноформаль-дегидных смол (М-60, М-70, СФК-70) в качестве отверди-теля применяют хлористый аммоний, 40 %-ную молочную или щавелевую кислоту.

Для соединения древесины, целлулоида, пробки, кожи, бумаги, тканей, ПВХ, пенополистирола, слоистых пластиков с успехом применяют поливинилацетатную (ПВА) дисперсию. После отверждения соединение обладает влагостойкостью, правда кратковременной. Дисперсия дает бесцветную пленку, невидимую при вытекании клея в зазорах. При необходимости дисперсию можно окрасить пигментами.

Клеи на основе эпоксидных смол продаются в комплекте из двух компонентов - смолы и отвердителя (диэтилентриамина). Эти клеи обладают высокой прочностью. Сразу же после смешивания обоих компонентов, т. е. 100 массовых частей смолы и б-9 массовых частей отвердителя, жидкую смесь следует использовать для получения соединения. При комнатной температуре склеивание следует выполнять не позже чем через 90 мин после смешивания клея. Эпоксидные клеи типа В К (например ВК-3, В К-13 и т. п.) применяют для склеивания древесины, стекла, фарфора, полиэфирных стеклопластиков, а также не очень мягких пластмасс.

Для приклеивания керамических и пластмассовых облицовочных плиток к бетону, штукатурке, асбоцементу применяют клеи марок «Бустилат», «Стилит», а также различные мастики (например, ПС-Б, «Гумилакс»).

Клеи на основе полиэфирных смол (обычно применяемые для слоистых стеклопластиков) пригодны и для склеивания древесины, особенно при необходимости получения влагостойких соединений. Прочность этих клеев ниже, чем клеев на основе эпоксидных смол.

Во избежание вытекания клея из вертикальных соединений его можно загустить отмученным мелом, цементом, каолином, целесообразнее - коллоидным кремнеземом. Такие добавки одновременно несколько уменьшают усадку.

При изготовлении клея тщательно перемешивают смолу и ускоритель, а затем при непрерывном перемешивании добавляют катализатор. При комнатной температуре клей отверждается через 2 ч. Клеи на основе полиэфирных смол обладают влаго-, нефте-, бензино- и кислотостойкостью, причем даже при температуре 80 °С.

Для склеивания резины и каучуков между собой и с металлами, стеклом используют резиновый клей марки 88НП, представляющий собой раствор резиновой смеси 31-НП и бутилфенолформальдегидной смолы. Клей обладает водостойкостью, не вызывает коррозии некоторых цветных металлов (алюминия, магния, меди). Аналогичным назначением и свойствами обладают клеи «Термо-прен», «Лейконат», ВКР-15.

Большой популярностью пользуются клеи БФ-2, БФ-б, обеспечивающие герметичные и прочные соединения металлов и неметаллов. Клей БФ-б применяют в медицине для склеивания порезов, царапин, небольших ран.

Для соединений изделий из органического стекла используют клеи В31-Ф9, BC-1GTM, ВК-14.

Нитроцеллюлозный клей АК-20 предназначен для соединения тканей между собой и приклеивания их к древесине и металлам.

- Соединение деталей древесины

Изготовление плотных соединений из дерева

Профессиональная разметка с помощью точных инструментов

Плотные соединения изделий из дерева начинаются с аккуратной и точной разметки. Это особенно важно, если вы изготавливаете соединения вручную и линии разметки служат ориентирами для инструментов. Точность механической обработки зависит от аккуратной настройки упоров, стопоров, вылета и наклона пильных дисков и фрез. Далее описаны шаги, которые помогут добиться великолепных результатов. Для этого не требуется уникальное оборудование, но следует выбирать инструменты, которые гарантируют аккуратность и эффективность. Кроме того, выработайте привычку соблюдать следующие правила при измерениях и разметке.

Пользуйтесь точными инструментами. Например, старайтесь, если возможно, в большинстве случаев применять точную стальную линейку вместо рулетки с гибкой лентой. Хорошие инструменты стоят дороже, но они прослужат вам в течение всей жизни.
Постоянство — залог успеха. На протяжении всей работы над проектом пользуйтесь одними и теми же измерительными инструментами, чтобы избежать небольших неточностей, влияющих на качество соединений. Например, отметки 300 мм на двух линейках могут не совпадать.
Главное — результат, а не измерения. В большинстве случаев следует избегать измерений, когда можно использовать для разметки смежной детали уже готовую деталь с элементами соединения. Например, сделав шипы на передней стенке ящика, разметьте с их помощью «ласточкины хвосты» на заготовках боковых стенок.
Применяйте правильные приемы разметки и правильные инструменты. С хорошими разметочными и измерительными инструментами проще добиться необходимой точности.

Не всегда удается точно выровнять конец линейки с торцом заготовки, поэтому в такой ситуации лучше, как говорят, пожертвовать нулем. Совместите с торцом следующее порядковое деление и отметьте размер в соответствии с ним.

Чтобы провести тонкую линию параллельно грани заготовки, используйте рейсмус. Показана разметка контура гнезда на стойке после определения положения конца перекладины

Острый нож оставляет тончайшую линию, обеспечивая высокую точность разметки. В некоторых случаях углубленная линия становится также стартовой позицией для стамески

Точная настройка станков для точной обработки деталей

Станки и электроинструменты обеспечат великолепные результаты только при условии их правильной настройки и регулировки. На этой странице показаны основные особенности настройки трех машин, главных для большинства мастерских: пильного и строгально-фуговального станков, а также фрезерного стола. Подготовив их к работе, помните следующие правила.

Прежде всего, сделайте заготовки одинаковой толщины. Начинайте работу над любым проектом с обработки всех заготовок до одной и той же толщины. Любые различия в толщине затрудняют получение аккуратных соединений и вызывают необходимость в дополнительной подгонке шлифовке и циклевании.
Разумный подход. Длинные доски неудобно обрабатывать, поэтому лучше сразу раскроить их на заготовки с небольшим припуском, с которыми проще управляться, добиваясь необходимой точности.
Проверяйте размеры дважды. Реальная толщина плитных и листовых материалов, как правило, отличается от номинальной, поэтому для их измерения следует использовать штангенциркуль. Только после этого выпиливайте пазы, шпунты и фальцы соответствующей ширины.

Прежде чем что-то пилить, проверьте параллельность диска пазам в столе, настройте поперечный (угловой) упор на угол 90°, а затем установите продольный упор параллельно диску. При продольном пилении используйте прижимную гребенку, удерживающую заготовку плотно прижатой к продольному упору.

Выровняйте задний стол с высшей точкой траектории режущих кромок ножей, как показано на рисунке справа. Затем с помощью проверенного угольника убедитесь, что продольный упор установлен точно под прямым углом к заднему столу. Чтобы добиться отличного результата, при строгании всегда прижимайте заготовку к упору. Медленно подавайте доску на вращающуюся ножевую головку. Когда передний конец доски пройдет над ножами, сместите вперед место приложения прижимного усилия, чтобы доска прижималась к заднему столу. Для получения хорошего результата отрегулируйте задний стол и продольный упор.

Планируйте выполнение большей части фрезерных работ за несколько проходов, настроив упор на окончательную высоту или ширину для последнего прохода. Фиксируйте положение фрезера после каждого изменения вылета фрезы. При выборке пазов, шпунтов, фальцев и других элементов соединений используйте прижимы, подобные показанной здесь прижимной гребенке. Нетрудно сделать самому, для этого не потребуется много материала.

Окончательная подгонка гарантирует успех

Вне зависимости от того, сколько соединений требуется изготовить на станке, после каждого изменения настроек всегда делайте пробные проходы и образцы соединений, используя обрезки. Регулировку следует продолжать до достижения плотной сборки пробного соединения и только после этого приступить к обработке деталей проекта. Но несмотря на все ваши старания, порой можно обнаружить несовершенство в соединениях. Опилки на пильном столе или незаметное коробление ранее остроганной заготовки могут испортить работу и сделать сборку невозможной. Если деталь слишком толстая или широкая, не поддавайтесь искушению подогнать размер с помощью станков. Точную подгонку лучше доверить ручным инструментам.

Маленький зензубель. С его помощью удается быстрее всего снять слой толщиной от 0,5 мм и более с широкого шипа или гребня. Зензубель с малым углом наклона железки особенно эффективен при работе поперек волокон. Выступающая сбоку режущая кромка позволяет обрабатывать внутренний угол вплотную к плечику шипа.
Рашпиль или напильник. Плоский рашпиль, с крупной насечкой быстро удаляет материал, но оставляет более грубую поверхность, чем рубанок. Плоский напильник работает медленнее, но им хорошо выглаживать поверхность.
Наждачная бумага. Если вам требуется снять совсем немного материала с шипа или другой широкой поверхности, наклейте кусок наждачной бумаги зернистостью 100 единиц на подходящий обрезок доски или пробковый брусок. Используйте самоклеящуюся наждачную бумагу или наклейте обычную с помощью аэрозольного клея или двухстороннего скотча. Такой способ позволяет обработать только одну плоскость, не затронув смежные, как это бывает, если просто обернуть брусок наждачной бумагой.
Стамеска. Различной ширины клинки позволят удалить материал из любых труднодоступных мест. При зачистке плоской поверхности держите стамеску фаской вверх, прижимая ее плоскую переднюю грань к древесине.

Применяя рашпиль, стамеску или любой другой инструмент для удаления материала, не спешите и регулярно проверяйте результат, соединяя детали.

Тщательно планируйте последовательность сборки

Вы аккуратно выпилили все детали, добились плотности во всех соединениях и теперь готовы заняться сборкой. Но прежде чем открыть флакон с клеем, обязательно проведите пробную сухую сборку (без клея). Собирая изделие, определите, в каком порядке лучше соединять детали, сколько струбцин потребуется для плотного сжатия всех соединений и как лучше разместить струбцины, чтобы не было перекосов.

Сборку больших и сложных проектов лучше разделить на несколько простых этапов, вместо того чтобы суетиться, пытаясь склеить все детали за один раз. Например, делая шкафчик с филенчатыми боковинами, сначала соберите рамы с филенками, а затем приступайте к основной сборке. Такой подход дает вам больше времени для проверки всех соединений и требует меньше струбцин. Другой способ выиграть время — использовать клей с увеличенным временем схватывания. Например, обычный желтый клей Titebond заставляет провести всю сборку за 15 минут, а разновидность Titebond Extend позволяет выравнивать склейку в течение 25 минут.

При установке струбцин убедитесь, что их давление приходится на середину соединения. Неправильно установленная струбцина может деформировать детали так, что между ними образуется зазор. Иногда, несмотря на все старания, соединения не получаются аккуратными. Случайно соскользнувший инструмент, невнимательность или незамеченные опилки около упора приводят к тому, что соединение оказывается неплотным или в нем появляется заметный зазор.

Собирайте шкафчик поэтапно, склеив сначала небольшие боковые филенчатые рамы. Тогда вы сможете уделить больше внимания каждому соединению. Затем приступайте к сборке корпуса

Как можно спасти кажущуюся испорченной работу?

Зазор можно замазать смесью быстросхватывающегося эпоксидного клея с пылью от шлифовки такой же древесины (смесь должна иметь консистенцию густой пасты). Лучше использовать именно эпоксидный клей вместо ПВА, так как шпаклевка неминуемо размазывается по прилегающим к соединению поверхностям и эпоксидный клей застывает, не впитываясь в древесину. Излишки такого состава нетрудно удалить шлифовкой, чтобы не возникли проблемы при нанесении отделки. Применяйте такой метод заполнения, когда на первое место выходит внешний вид соединения, а не его прочность.

Если при пробной сборке шип болтается в гнезде, такое соединение не будет прочным. Заполнение зазоров клеем не принесет пользы, поэтому не поленитесь усилить слишком тонкую часть с помощью древесины. Выпилите две накладки, чтобы шип стал чуть толще, чем требуется, и приклейте их с обеих сторон. После просушки снова подгоните шип к размерам гнезда.

Превратите недостаток в достоинство

Иногда лучше не скрывать следы ремонта, а сделать их видимыми. В слишком узком ясеневом шипе, сделали два пропила и вставили в них тонкие клинья из вишни, которые плотно прижали узкие щечки шипа к краям гнезда. В других случаях, например, при соединении потайным шипом, небольшие фаски или закругления вдоль ребер плечиков сделают неплотный стык менее заметным.

Замените деталь

Это может произойти с каждым из нас. Некоторые ошибки не имеет смысла исправлять по двум причинам: (1) если независимо от вашего мастерства и старания неприглядный дефект останется заметным или (2) если быстрее и проще сделать новую деталь взамен испорченной.

«Виды и способы соединений

деталей в изделиях из древесины»

Урок технологии

7 класс

2016 г.

Тема: Виды и способы соединений деталей в изделиях из древесины.

Задачи урока:

2. Продемонстрировать виды и способы соединения;

3. Научить правильно рассчитывать соединение.

Оснащение урока:

1. Материально-техническая база: Образцы соединения деталей из древесины.

2. Дидактическое обеспечение урока:

Технология 7 класс. Под редакцией В. М. Казакевича, Г. А. Молевой;

Презентация.

Методы обучения:

1. словесные методы (объяснение, беседа);

2. наглядные методы (демонстрация наглядных пособий).

Тип урока: урок объяснения нового материала.

Ход урока

Организационный момент

Актуализация опорных знаний

А знаете ли вы, какие дома можно построить?(Кирпичные, панельные, деревянные и т.д.)

Сообщение темы и цели урока.

Сегодня мы с вами будем говорить о построении деревянного дома.

Из какого материала строится деревянный дом?

Какие есть виды и способы соединения деревянных деталей – мы с вами сегодня и будем изучать.

Где можно встретить данные виды соединений?

Изучение нового материала

Рассказ учителя

Приступая к соединению древесины, мы должны обработать ее и приготовить к употреблению.

Существует несколько видов соединения древесины:

Соединение в торец

Соединение в наклад

Соединение в полдерева

Соединение в шпунт

Соединение «гнездо - шип»

Сращивание по длине (Слайд 4)

В зависимости от расположения деталей в изделиях различают концевые (рис. а) и серединные (рис.б) соединения.

Они могут быть выполнены с помощью гвоздей, шурупов или клея.

(Слайд 5)

Сращивание по длине. Сращивание простым является для вертикальных опор.(Слайд 8)

Соединение «гнездо – шип» наиболее распространенное среди соединений деревянных деталей. (Слайд 10)

Элементами шипового соединения являются шип, соединяемый с гнездом или проушиной . (Слайд 11, 12)

Шиповое соединение деталей: а - одинарным шипом; б - двойным шипом

Шипом называют выступ на торце деревянной детали.

Гнездом называют отверстие в другой детали, которое соединяется с шипом.

Проушиной называют паз на торце детали, соединяемый с шипом.

Соединение выполняют на клею с дополнительным скреплением гвоздями, шурупами.

1. Какие существуют виды соединений?

2. Какие соединения называют шиповыми?

3. Где их применяют?

4. Чем они отличаются?

5. Назовите виды шиповых соединений.

Практическая работа учащихся «Соединение деталей из древесины»

1.ТБ учащихся при работе

2. Изготовление макетов шиповых соединений.

3. Оценивание работ учащихся, анализ ошибок.

Подведение итогов урока

Уборка рабочих мест

В основе всех соединений лежит узел – место крепления. В зависимости от того, какую фигуру напоминают соединившиеся детали и как расположен узел, существует несколько видов соединений. Среди них выделяют торцевые, боковые, угловые, Т‑образные и крестовидные.

Основные виды соединений и предъявляемые к ним требования

Появление новых видов и методов изготовления соединений деревянных элементов обусловило значительный прогресс в развитии деревянных конструкций в последние десятилетия. В современных деревянных конструкциях наряду с традиционными, вручную изготовляемыми соединениями, применяют новые соединения усовершенствованного типа.
Применяемый для нужд строительства лесоматериал в виде бревен и пиломатериала имеет максимальные размеры поперечного сечения 25-28 см и предельную длину 6,5 м. Вследствие ограниченности размеров дерева создание из него строительных конструкций больших пролетов или высоты невозможно без соединения отдельных элементов.
Соединения деревянных элементов для увеличения поперечного сечения конструкции называют сплачиванием, а для увеличения их продольной длины - сращиванием. Наряду со сплачиванием и сращиванием деревянные элементы могут соединяться в узлах конструкций под различными углами.
Необходимость правильного решения соединений отдельных деревянных элементов для работы конструкции в целом объясняется еще и тем, что анизотропное строение проявляет свои отрицательные качества в большей степени в местах соединений.
Развитие соединений деревянных конструкций ведет свою историю еще от древних деревянных сооружений. Одними из первых стали применяться соединения, в которых усилия передавались от одного элемента другому непосредственно через контактные поверхности и вызывали в основном напряжения смятия (лобовые врубки, упор и др). Использование таких соединений вело к большому перерасходу древесины. Позже, благодаря применению в соединениях рабочих связей, удалось передавать большие растягивающие усилия. Наконец важной ступенью развития отдельных элементов и деревянных конструкций в целом стало возникновение клеевых соединений. Этому способствовало создание новых отраслей химической промышленности по производству синтетических полимерных материалов и строительных клеев на их основе.

Применение того или другого вида соединений определяется видом всей конструкции, в некоторых случаях можно использовать различные виды соединений в одной конструкции.
Преимущество цельной древесины по стоимости по сравнению с клееной делает целесообразным ее применение практически во всех случаях, где позволяют запасы природной древесины или возможно ее использование на обычных (неклееных) соединениях. Применение дощато-клееных конструкций рационально в тех случаях, когда требуется большое поперечное сечение элементов, когда необходимо свести к минимуму количество металлических вкладышей, для увеличения огнестойкости, уменьшения воздействия химически агрессивных сред или в случае, когда предъявляются особые требования к архитектурной выразительности сооружения. Фанера, древесно-стружечные и древесно-волокнистые плиты и другие листовые материалы применяют в качестве обшивок и присоединяют к деревянному каркасу клеем или различными рабочими связями.

Способы крепления древесины

Крепление древесины гвоздями, шурупами и нагелями.

Чтобы древесина хорошо удерживала гвозди, шурупы и нагели, нужно усвоить основные правила их крепления.

Гвоздь, забитый вдоль волокон, удерживается хуже, чем забитый поперек волокон. Гвозди следует забивать с некоторым наклоном, но не параллельно друг другу.

На гвоздях можно сколотить ящик для посылки, подрамник, но никогда не следует крепить гвоздями полочки, стулья, столы и т. д. В дополнение к склейке здесь нужно применять шурупы или нагели.

Шурупы значительно прочнее скрепляют древесину, чем гвозди. Головки у шурупов бывают потайные, полупотайные и полукруглые. Перед завинчиванием шурупа в древесине сверлят отверстие, равное примерно трети, половине его длины и меньше диаметра ненарезаннон части шурупа. Под потайную головку отверстие необходимо раззенковать, после чего шуруп ввинчивается в древесину.

Нагелями называются деревянные гвозди - строганые, прямоугольного сечения и круглые, выточенные на токарном станке. Круглые нагели обычно вытачиваются из прочной породы дерева, а прямоугольные - из той же породы, что и изделие. Примеры применения нагелей для закрепления вязки на шипах и без шипов показаны на рисунке 33.

Рис. 1. Крепление древесины гвоздями: А - правильное; Б - неправильное

Рис. 2. Вязка древесины круглыми нагелями: А и Б - при вязке на шипах; В и Г - при угловой вязке без шипов

Соединения древесины. Для получения больших поверхностей древесину составляют из отдельных частей. От пра- * вильности и тщательности соединения древесины зависит зачастую прочность изделия. Соединения древесины принято разделять на три вида. Чтобы удлинить отрезки древесины, применяется сращивание. Примерами сращивания могут быть общеизвестные в стык и внахлестку, а также сращивание древесины на шипах Увеличение ширины древесины (по слоям) называется сплачиванием. Соединение досок под углом называется вязкой.

Примеры сплачивания, сращивания и вязки древесины показаны на рисунках.

Существуют и другие способы соединения древесины. Мы рассказали о наиболее доступных, которые юные мастера легко усвоят.

Склейка древесины. При склейке досок или брусков необходимо учитывать расположение годичных слоев. Годичные слои у соседних досок должны быть обращены в разные стороны. Это значительно сокращает коробление древесины.

Расположение годичных слоев не должно быть взаимно перпендикулярным, ибо это тоже способствует повреждению склейки, так как степень усыхания и увлажнения вдоль и поперек волокон настолько различна, что может привести к разрушению склейки.

Для склеивания изделий из дерева пользуются столярным или казеиновым клеем.

Столярный к л е й приготовляется из отбросов кожевенных заводов и боен, которые в результате промышленной переработки дают клей с сильно склеивающей способностью. Чем прозрачнее и светлее клей, тем он лучше по качеству.

Столярным клеем работают, когда он находится в горячем, жидком состоянии. Для этого, размельчив плитки клея на кусочки, их кладут в посуду и заливают водой в пропорции по весу примерно: на одну часть клея берется три-четыре части воды. Через 10-12 часов, когда клей разбухнет, его нагревают, помешивая, но не доводя до кипения.

Соединение

Различают следующие основные виды сопряжений деталей из древесины: сплачивание, сращивание и наращивание элементов: длине, примыкание элементов под углом, пересечение элементов. На рисунках 16, 17, 18 и 19 показаны основные, наиболее часто встречающиеся в конструкциях юных техников виды столярных соединений.

Соединение деталей производится обычно на клею, гвоздях и шурупах, реже на болтах.

Склеивание деталей. Для склеивания древесины применяется столярный или казеиновый клей. При правильной склейке прочность по шву не уступает прочности самой древесины.

Склеивать можно только те детали, которые изготовлены из сухой древесины, так как повышенная влажность ее значительно снижает прочность соединения. Склеиваемые поверхности необходимо тщательно подогнать друг к другу, чтобы шов был тонкий и повсюду одинаковый по толщине. Прочность соединения увеличивается, если склеиваемые поверхности сделать шероховатыми (например, при помощи рашпиля) .

Для прочности склейки большое значение имеет чистота склеиваемых поверхностей," отсутствие на них пыли, грязи, жира, остатков старого клея. Из тех же соображений не следует трогать подготовленные к склеиванию поверхности руками.

Столярный клей на склеиваемые поверхности нужно наносить обязательно в подогретом состоянии (при температуре 40-70°), быстро и тонким слоем. Прочность соединения увеличивается, если склеиваемые поверхности перед нанесением на них клея немного подогревают. Такой подогрев особенно рекомендуется при склеивании больших поверхностей.

После нанесения клеевого раствора склеиваемые детали немедленно соединяют и плотно прижимают друг к другу в зажимах верстака или при помощи специальных приспособлений (рис. 20) - струбцинок, вайм, сулаг, винтовых прессов, клиновых зажимов. Мелкие детали можно связывать прочными нитками или сжимать пружинными зажимами для белья (защепками). Во многих случаях для сжимания склеенных деталей применяют какой-нибудь груз. Под прессом склеенные детали должны оставаться в сухом и теплом помещении от 12 до 24 часов, но не менее 6-8 часов. Обрабатывать склеенные детали можно только после того, как они полностью просохнут.
Густота клея зависит от , из которой изготовлены склеиваемые детали, и от"взаимного расположения волокон древесины. Так, при склеивании плотных - дуба, бука, клена, - клей нужно разводить жиже, чем при склеивании менее плотных пород - липы, сосны, ели, . Для повышения прочности склейки деталей, в которых плоскости швов расположены поперек волокон древесины, следует сухие и подогретые торцы проклеить жидким раствором клея (так называемой проклейкой). Только после того как этот слой клея высохнет, детали склеивают обычным способом.

При изготовлении различных моделей и приборов юные техники применяют для склеивания древесины и казеиновый клей. В отличие от столярного клея казеиновый клей не подогревается. В остальном все основные правила - подготовка поверхностей, порядок склеивания - при использовании казеинового клея те же, что и для столярного.

При сборке на клею своих моделей юные авиамоделисты и судомоделисты применяют специальный клей АК-20 и нитроцеллюлозный клей - эмалит. Последний представляет собою светлый (то-есть неокрашенный) нитролак, используемый в производстве для нанесения на изделие первого лакового покрытия. Порядок склеивания остается тот же.

Соединение на гвоздях и шурупах наиболее простой и доступный способ соединения отдельных деталей из древесины (рис.21). Гвозди и шурупы широко применяют также для крепления на деревянных основаниях различных металлических деталей.

Чтобы соединения на гвоздях были прочными, нужно правильно подобрать размеры гвоздей, их количество и направление забивки. Гвозди, забитые в торец детали, то-есть вдоль волокон древесины, держатся слабее, чем те, которые забиты перпендикулярно древесным волокнам.

Руководитель кружка должен предостеречь юных техников от забивки нескольких гвоздей вдоль одного слоя древесины, так как это может вызвать раскалывание древесины. Расколоть древесину может и слишком толстый гвоздь или гвоздь, забитый слишком близко к торцовому краю доски, бруска или рейки.

Прибивают гвоздями всегда более тонкую деталь к более толстой: доску или тесину к бруску, фанеру к доске или бруску и т. д. Гвозди подбираются так, чтобы их длина была в 2,5-4 раза больше толщины прибиваемой детали (чем толще прибиваемая деталь, тем меньше относительная длина гвоздей, . используемых для ее прибивания) .

Прочность соединения деталей возрастает, если гвозди забиваются «ласточкиным хвостом», то-есть в разных плоскостях.

Для увеличения прочности соединения прибивание деталей гвоздями часто комбинируют со склейкой.

Если длина гвоздей превышает общую длину соединяемых деталей и гвозди проходят насквозь, конец каждого гвоздя загибают крючком и забивают в поверхность детали (рис. 21,в).

Шляпки головок гвоздей. обычно портят внешний вид изделия. Поэтому.их стараются «утопить» на несколько миллиметров под поверхность детали, а получившиеся углубления зашпаклевать. Для этого каждый гвоздь перед его забивкой «укладывают плашмя на какой-нибудь массивный металлический предмет - наковальню, плиту или обух топора - и расплющивают его головку молотком. Затем гвоздь забивают так, чтобы плоскость его расплющенной головки совпала с направлением волокон древесины. Забитый гвоздь загоняют еще на несколько миллиметров. Для этого на его шляпку укладывают боком головку другого гвоздя и ударом молотка по последней углубляют забитый гвоздь.

Когда необходимо прибить тонкие реечки, штапики и другие детали или когда эти детали предварительно склеивают, головки гвоздей откусывают кусачками.

Для извлечения забитых гвоздей пользуются клещами или специальным молотком, имеющим для этой цели захват - гвоздодер. Для предохранения поверхности изделия от повреждений под клещи и молоток подкладывают при извлечении гвоздей обрезки фанеры или деревянные бруски

Сборку деревянных конструкций различных моделей и приборов, особенно когда отдельные детали конструкций должны быть съемными, часто производят при помощи шурупов.

При сборке конструкций на шурупах (рис. 22) сначала производят разметку, то-есть устанавливают места расположения шурупов. Затем в верхней детали под каждый шуруп просверливают шилом, буравчиком или сверлом отверстие, диаметр которого должен быть равен или чуть-чуть меньше диаметра верхней цилиндрической части шурупа. В нижней детали под шурупы просверливают отверстия вдвое меньшего диаметра. При завинчивании в древесину шурупы нарезают в ней резьбу, благодаря которой они плотно стягивают соединяемые детали и хорошо в них держатся.

Иногда для достижения особой прочности конструкции сборку деталей проводят на клею и шурупах одновременно.

Клеевые соединения дерева

Из досок ограниченных размеров можно склеивать конструкции любых размеров и форм. Для склеивания используется маломерная древесина и древесина пониженного качества с удалением сучков и пороков. Клеевые конструкции могут быть прямыми, изогнутыми, постоянного, переменного, профильного сечений, длиной до десятков метров и высотой поперечного сечения, измеряемой метрами. Клеевые соединения прочны и монолитны, их податливость так мала, что ее не учитывают, поэтому клееные элементы рассчитывают как элементы цельного сечения (рис. 18). Эти соединения водостойки, стойки против загнивания и в химически агрессивных средах, что обеспечивает их надежность и долговечность.Для склеивания используются доски толщиной не более 50 мм и шириной по пласти не более 180 мм. Доски с большими размерами при усушке и разбухании коробятся. При этом возникают растягивающие поперек волокон напряжения, которые разрушают клеевые швы. Доски должны иметь влажность не более 10±2%. Перед склеиванием доски острагивают. Причем глубина острожки должна быть не менее 3 мм так, чтобы клеевой шов получился максимально тонким (не более 0,1 мм).

При склеивании соединений во избежание коробления конструкции, учитывают направление волокон и годичных слоев древесины склеиваемых деталей. Склеивая заготовки, кромка к кромке, годичные слои соседних брусков и дощечек располагают так, чтобы сердцевина и заболонь одной дощечки примыкали к сердцевине и заболони другой. При склеивании пластями направление годичных слоев в кромках соседних дощечек должно быть противоположным. Чтобы склеенный шов был менее заметен, в клей добавляют минеральные пигменты соответствующего - от 8 до 10% (по объему).

Для склеивания досок применяются клеи на основе термореактивных смол. Для склеивания древесины с металлом применяется эпоксидный клей ЭПЦ-1.

Технология склеивания состоит из нескольких процессов. Сначала доски из массива древесины распиливается на бруски, эти бруски фугуются так, чтобы боковые кромки примыкали друг к другу без зазора. Затем поперечными распилами из брусков выпиливают . Далее бруски собирают в пакет с ориентированием годовых слоев. Пакет разбирается, на торцах брусков делают зубчатый стык (гребенку), склеиваемые поверхности промазываются клеем, пакет вновь собирается и запрессовывается струбцинами.

Клей наносят равномерно на обе склеиваемые поверхности. Нанесение клея только на одну сторону клеевого шва не обеспечивает равномерного смачивания другой стороны, что приводит к непроклеенным пятнам и снижению прочности всего изделия. Так же не рекомендуется и через чур, обильное нанесение клея. Это приводит к его выдавливанию при запрессовке и затрате времени на его удаление. После нанесения клея, склеиваемые изделия выдерживают некоторое время, определенное изготовителем клея. За это время из клея испаряется излишняя влага, а концентрация клеящего вещества нарастает. Особенно выдержка необходима для жидких клеев или при высокой температуре клея и воздуха помещения. Поспешная склейка приведет к чрезмерному выдавливанию клея и образованию «голодной» склейки. И наоборот, в холодном помещении или густом клее время выдержки должно быть уменьшено, вплоть до немедленной склейки. В холодном помещении рекомендуется прогреть склеиваемые детали, но не более чем до 45°С, т.к на перегретой древесине клей может быстро высохнуть, образуя сухие пятна. По той же причине в помещении не допускаются сквозняки и запыленность.

После нанесения клея детали соединяют, плотно прижимают друг к другу и стягивают струбцинами, тисками или кладут под пресс. Самая примитивная струбцина получается из двух досок с просверленными отверстиями и вставленными в них болтами. Для костных клеев рекомендуется поддерживать давление от 0,1 до 0,4 МПа, при склеивании мездровым клеем давление может быть от 0,1 до 1,2 МПа. Величина давления во многом зависит от густоты клея. Давление более 1,2 МПа не рекомендуется, так как ведет к усадке древесины и требует сложного оборудования.

После склеивания досок на боковых поверхностях элементов образуются провесы, которые удаляют фрезерованием. Предел прочности клеевых швов на растяжение невелик, он примерно соответствует прочности древесины растяжению поперек волокон. Необходимо тщательно соблюдать технологию склеивания. В этом случае адгезия (сцепление клея с древесиной) будет достаточна и возможные разрушения будут проходить не по клею, а по древесине.

Виды клеевых соединений древесины

Среди соединений древесины наибольшее распространение получило клеевое. Это связано с тем, что с помощью клея можно из маломерной и низкокачественной древесины получить изделия практически любой формы, крупных размеров, высокого качества, экономичного профиля.

Клееные деревянные конструкции менее подвержены короблению, чем изготовленные из целого куска древесины, а прочность их, как правило, выше за счет перераспределения пороков и наличия клеевых прослоек. Соединение деталей производится по длине, ширине, толщине и в угол.

Соединение по длине

Склеивание древесины в торец очень непрочно, поэтому при соединении отрезков по длине приходится заменять его склеиванием другого типа. С этой целью применяется соединение деталей на ус и на зубчатый шип.

Соединение на ус.

Прочность соединения зависит от длины уса: чем ус длиннее, тем больше соединение приближается к пластовому типу склеивания и тем выше его прочность. Однако при этом увеличивается . Для изделий повышенной прочности длина уса принимается равной 10...12 толщинам деталей, в остальных случаях восьми толщинам. При растяжении или сжатии усового соединения в нем возникают нормальные и сдвигающие напряжения.

Нормальные напряжения, МПа: а = P sin α 102/F. Сдвигающие напряжения, МПа: τ = Р sin 2 α 102/2F, где Р - растягивающее или сжимающее усилие, Н; α - угол скоса уса, град; F - площадь поперечного сечения склеенных элементов, см2. Эти уравнения можно использовать для расчета при условии, что толщина клеевой прослойки не более 0,01 толщины склеиваемых элементов. Если толщина клеевой прослойки составляет 0,1 толщины элемента, концентрация напряжения в клеевой прослойке достигает 1,5.

Соединение на зубчатый шип.

Расход материала в соединении на зубчатый шип меньше, чем в соединении на ус, при той же прочности. Сдвигающие напряжения в клеевых швах зубчатых шипов при растяжении определяются так же, как для усового соединения. Благодаря симметричности скосов концентрация напряжений и неравномерность толщины клеевой прослойки мало влияют на прочность зубчатого соединения.

Все соединения, будь то плотничные или столярные, называются посадками, потому что в их основе лежит принцип насаживания детали с шипом на деталь с пазом. В зависимости от того, как плотно соприкасаются детали в креплении(виды соединения ), все посадки разделяются на напряженные, плотные, скользящие, свободные и очень свободные.

В основе всех соединений лежит узел – место крепления. В зависимости от того, какую фигуру и как расположен узел, существует несколько видов соединений. Среди них выделяют торцевые, боковые, угловые, Т‑образные и крестовидные.
Торцевые соединения

Есть еще одно определение такого соединения – наращивание. Оно характеризуется тем, что все детали скрепляют между собой в торцевой части, при этом увеличивается длина целой детали. В зависимости от типа крепления такие торцевые соединения выдерживают большие нагрузки при сжатии, растяжении и изгибе. Обычная целая доска во многом уступает , полученной при наращивании.

Торцевое соединение деталей, сопротивляющееся сжатию, может иметь различную конструкцию. Основная особенность этого соединения состоит в том, что каждый обладает и накладкой, и пазом, которые чаще всего делают равными и по толщине, и по длине. Если нет уверенности в прочности будущего соединения, можно дополнительно усложнить его шипами или различными стыками, например стыком в тупой угол. Но это соединение потребует дополнительного клеевого крепления или крепления с помощью гвоздей и шурупов.

Торцевое соединение деталей, сопротивляющееся растяжению, в основе своей конструкции содержит накладку в замок. Сначала чертят накладку, затем на одной детали делают паз, а на другой – выступ. Именно этот замок и позволяет обеим половинам не разъединяться. Так же как и соединение, сопротивляющееся сжатию, этот тип соединения может иметь прямую накладку Боковые соединения

Боковые соединения называют еще сплачиванием. Чаще всего такое соединение используют при устройстве полов, дверей или ворот. Это достаточно прочное соединение. Большие массивы, которые получают в результате такого соединения, дополнительно крепят поперечными досками или щитамиУгловые соединения

Такой тип креплений чаще всего используют в креплении оконных, дверных блоков, парниковых рам, элементов скамеек и качелей. Угловое соединение отличается от других тем, что сплачиваемые детали располагают по отношению друг к другу под углом в 90°. В зависимости от использованных креплений все угловые соединения разделяют на соединения на шип и на ус.

Угловые соединения могут быть Т‑образные и L‑образные.

L‑образные угловые соединения (они также носят название концевых) имеют множество вариантов: от простого – вполдерева, до наиболее прочного – на тройной шипТ‑образное соединение названо так из‑за своего внешнего вида. После закрепления деталей вставная деталь как бы вырастает из массива другой. Чаще всего такой тип соединения используют при сопряжении лаг перекрытий и перегородок с обвязкой дома.
Угол, при котором соединяют детали, обязательно должен быть 90°. При других углах соединение получается непрочным и очень быстро приходит в негодность.