Тема 1. 2 З'єднання у виробах з деревини.

            Нероз’ємні з’єднання

Мета: освітня – ознайомлення студентів із нероз’ємними з’єднаннями у виробах з деревини

Міжпредметні зв’язки: Основи технології меблевого виробництва;

2.9 Дер.; Тема 1.1

Методи та прийоми викладання: Лекція з елементами бесіди

 

Матеріально-технічне забезпечення, дидактичні засоби, ТЗН: натурні зразки; плакати із видами нероз’ємних з’єднань

 

Література: 

1. К.А.Дмитрієва, с. 35-42;

2. П.Д.Прудников, с. 31-39;

3. І.М.Заяць, с. 22-30

План

1. Класифікація з’єднань.

2. Нероз’ємні з’єднання

3. Основні елементи шипових з’єднань

4. З’єднання клеєм  ; шурупами; цвяхами; скобами; нагелями.

5. Міцність шипових з’єднань.

 

 

1. Класифікація з’єднань в меблевих виробах

      З’єднання елементів у меблевий виріб відбувається різними способами. Вибір варіантів з’єднань є достатньо різноманітним. Конструктор, вибираючи те чи інше з’єднання, повинен пам’ятати, що воно повинне забезпечити надійність і довговічність виробу, його технологічність і естетичність.

        Всі з’єднання, що використовуються, можна розділити на два основних типи роз’ємні і нероз’ємні.       

     Роз’ємні – дозволяють зібрати і розібрати конструкцію. Нероз’ємні – не передбачають розбирання конструкції. Нероз’ємні з’єднання здійснюються за допомогою клею, цвяхів, скоб і без шурупної фурнітури.

      Роз’ємні з’єднання поділяються на стаціонарні і рухомі.

  Стаціонарні з’єднання забезпечують постійне взаємне розташування з’єднуваних частин меблевого виробу. До них відносяться з’єднання: на стяжках, на шурупах, на шкантах, без клею. Роз’ємні рухомі з’єднання забезпечують переміщення елементів виробу відносно один одного в заданому напрямку.

        До рухомих з’єднань відносяться з’єднання на петлях, на роликах, на направляючих.

        Таким чином, столярно-меблеві вироби з’єднуються між собою в складальні одиниці роз’ємними і нероз’ємними з’єднаннями

         

 

Нероз’ємні з’єднання за своїм призначенням поділяються на п’ять груп:

- з’єднання по довжині;

-  з’єднання по ширині;

- з’єднання шипові, кутові, кінцеві;

- кутові серединні;

- кутові ящикові.

 

   Всі елементи з’єднань мають нормалізовані розміри.

 

    З’єднання (зрощування) брусків по довжині застосовуються в столярно-меблевому виробництві при переробці короткомірних пиломатеріалів, низькосортної продукції і кускових відходів на заготівки потрібних розмірів. Застосовуються з’єднання на вус, впівдерева, на зубчастий шип, на подвійний та клиновий замки. При виготовленні меблів найчастіше застосовується з’єднання на зубчастий шип.

     З’єднання брусків по окрайці застосовуються при формуванні щитів з вузьких деталей (брусків) за шириною, а в деяких випадках за пластом при формуванні склеєних блоків з тонких за товщиною брусків і дошок. 

    Найчастіше застосовуються з’єднання на гладку фугу, у чверть, на вставну рейку, в шпунт і гребінь, у гребінь у награт, на круглих шипах металічними

S – подібними скріпками. Вибір того чи іншого з’єднання по окрайці зумовлюється вимогами міцності виробу, його призначенням, трудомісткістю виконання тощо. Наприклад, з’єднання по окрайці на гладку фугу має меншу міцність, ніж з’єднання в шпунт і гребінь. Водночас з’єднання на гладку фугу простіше у виконанні й економніше у використанні деревини.

      Кутові кінцеві з’єднання. Основними елементами з’єднання є шипи і провушини, або гнізда. Залежно від товщини деталей і призначення кутові кінцеві з’єднання можуть бути: на шип відкритий скрізний одинарний, подвійний і по трійний; на шип з потьомком і напівпотьомком скрізним і глухим на шипи круглі вставні (шканти) скрізні і нескрізні; на вус: з вставними круглими і плоскими шипами (скрізними і нескрізними); на зубчастий шип.

     З’єднання з потьомком і напівпотьомком застосовують у випадках, коли необхідно запобігти вивертання брусків при їх складанні. Різні з’єднання на вус дозволяють приховати торці брусків.

       Кутові й серединні з’єднання. Залежно від товщини брусків і призначення кутові серединні з’єднання можуть бути різними: на шип одинарний нескрізний, на шип одинарний скрізний, на шип скрізний подвійний, у паз і гребінь нескрізний, на шипи круглі вставні, на шип «ластівчин хвіст» (у награт).

      Кутові ящикові з’єднання. Ці з’єднання застосовуються в коробках, шухлядах тощо. З’єднання можуть бути на шип прямий відкритий, на шип «ластівчин хвіст» відкритий, на круглий вставний шип скрізний.

    Ящикове з’єднання на шип «ластівчин хвіст» роблять відкритим і напівпотай. З’єднання напівпотай застосовується тоді, коли потрібно, щоб шипи були менш помітними. З’єднання на круглих шипах слід застосовувати в тих випадках, коли шканти працюють на зріз, а не на розтяг.

     З’єднання цвяхами, шпильками, гвинтами і металічними скріпками. З’єднання будівельними цвяхами застосовуються рідко. Їх використовують при настиланні підлоги, виготовленні тари, складанні перегородок та ін. декоративні цвяхи використовують для кріплення облицювальних тканин при обойних роботах.

        Металічні шпильки (цвяхи без головок) застосовуються для закріплення розкладок і штапиків, які утримують у рамці скло, дзеркало, фільонку, кріплення декоративних елементів. З’єднання на гвинтах застосовуються у випадках, коли потрібно підсилити клейове з’єднання. В з’єднаннях, до яких ставляться підвищені вимоги міцності (автобудування, вагонобудування, гнуті й гнутоклеєні меблі), використовують гвинти з підсиленою нарізкою і з шестигранними або з квадратними головками, а також болти, гвинти по металу тощо. Шурупами кріпиться вся фурнітура, завіси, замки, різноманітні прикраси.

        З’єднання на металічних скріпках широко застосовуються при формуванні щита з окремих брусків, складанні рамок та ін. ці вироби після формування (складання) обклеюються фанерою або деревино волокнистою плитою.

 

        2. Нероз’ємні з’єднання

   З’єднання за допомогою клею. Найпоширенішою групою серед нероз’ємних з’єднань є з’єднання за допомогою клею. Завдяки їм створюються конструкції різних форм і призначень. Клейові з’єднання мають ряд позитивних якостей. Вони достатньо технологічні, мають високу стійкість, підвищують формостійкість, знижують імовірність розтріскування.

   3. Шипові з’єднання. Основні елементи шипових з’єднань – шип, гніздо, провушина, шпунт, гребінь. Шип – виступ на кінці деталі, що має певну форму і розміри. Шип входить в гніздо, провушину чи шпунт. Гніздо – це отвір чи заглиблення в деталі. Провушина – отвір на кінці деталі, відкрите з двох чи трьох сторін. Форма і розміри шипа відповідають формі і розмірам шипа або провушини. Шпунт (паз) – це заглиблення в деталі по всій його довжині. Гребінь – це частина деталі, що виступає, яка співпадає за формою і розміром зі шпунтом.

     За формою шипи бувають плоскими, круглими, трапецевидними («ластівчин хвіст») і зубчастими. Шипи можуть бути суцільними (виконаними безпосередньо на кінці деталі) і вставними (цілком самостійними деталями).

     Вставні круглі шипи називаються шкантами. Площини бокових граней шипів називаються щічками.

     Уступи, що утворюють перехід від бруска до тіла шипа, називаються заплечиками. Довжина шипа – це відстань від торцевої його грані до за плечиків. Його товщина – відстань між щічками шипа, ширина – поперечний розмір щічки.

     За допомогою шипів утворюються з’єднання: кутові кінцеві; кутові серединні; кутові ящикові; по довжині і по крайках.

     Шипові з’єднання бувають: скрізні (торець шипа виходить на видиму поверхню своєї торцевої грані); відкриті (після з’єднання поверхня верхньої грані шипа стає видимою); з потемком (після з’єднання всі бокові грані шипа стають невидимими); з напівпотьомком (після з’єднання видимою є лише частина верхньої грані шипа); на прямий шип (грані елементів шипового з’єднання взаємно перпендикулярні); на вус (торцьові грані з’єднуваних брусків зрізані під гострим кутом, який найчастіше рівний 45⁰).

     Основні види шипових з’єднань і їх розмірний взаємозв’язок регламентується ГОСТ 9330 – 76. Міцність шипових з’єднань залежить від площі склеювання і щільності дотику елементів.

        Кутові кінцеві, серединні і ящикові з’єднання служать для створення об’ємних конструкцій (рамок, коробок, ящиків). З’єднання на шип прямою відкритий одинарний, подвійний чи потрійний відрізняються один від одного за міцністю, а значить, вибір з’єднання буде визначатися величиною навантажень під час експлуатації.

        З’єднання на шип з потьомком і напівпотьомком (крізні і нескрізні) поступаються за міцністю відкритим шиповим з’єднанням. Але вони запобігають вивертанню брусків при їх зборі).

    В усіх нескрізних з’єднаннях передбачають зазор (не менше 2 мм) між торцем шипа і стінкою гнізда. Це робиться для того, щоб уникнути руйнування конструкції в момент неминучих деформацій, викликаних гігроскопічністю деревини.

    Найбільш поширеними у меблевих виробах є шкантові з’єднання. Це пояснюється їх наступними позитивними якостями:

1) трудомісткість виготовлення елементів з’єднання (отвору і шканта) порівняно з іншими шиповими з’єднаннями мінімальна;

2) застосування шкантових з’єднань дозволяє зекономити до 10% матеріалу з’єднуваних деталей;

3) основним конструкційним матеріалом для меблевих виробів є деревинностружкові плити. Виготовлення шипів і провушин на них неможливо через особливості структури. Шкантові з’єднання деталей із деревиностружкової плити дають необхідну міцність.

 

      З’єднання на вус застосовують в конструкціях, де необхідно приховати торці з’єднуваних деталей. Вусові з’єднання поступаються міцністю і технологічністю прямим кутовим з’єднанням. ГОСТ 9330-76 пропонує вусові з’єднання тільки із вставними шипами (плоскими чи шкантами) як найбільш технологічні.

       З усіх ящикових шипових з’єднань найбільш міцним є з’єднання на шип «ластівчин хвіст». Але через низьку технологічність його застосовують рідко. Найбільш технологічним є шкантове з’єднання, яке забезпечує достатню міцність. Кількість шкантів залежить від розмірів ящика і передбачуваних навантажень. Збільшення кількості шкантів ускладнює збирання ящика, тому в одному з’єднанні не варто використовувати більше шести шкантів.

      З’єднання по довжині дозволяють із маломірних відходів виготовити повноцінні деталі. Це приводить до збільшення корисного виходу деревини і більш повного її використання. З усіх способів з’єднання по довжині найбільш поширеним є зубчасте клейове з’єднання (ГОСТ 19414 – 79). Це пояснюється наступним: воно забезпечує високі показники міцності на розтягування і згинання; воно технологічне, так як для його створення існують виробничі спеціалізовані лінії.

        Зубчасті клейові з’єднання залежно від виходу елементів шипів на площину і крайку можуть бути вертикальними (вихід поверхні елементів шипів на площину деталі); горизонтальними (вихід поверхні елементів шипів на крайку деталі); діагональними (вихід поверхні елементів шипів на площину і кромку).

       Міцність зубчатого шипового з’єднання залежить від довжини шипа і нахилу його площин. Нахил повинен бути не менше 1:8, що забезпечує оптимальні умови збору.

         З’єднання по довжині на вус і клиноподібне наділені високою міцністю, але потребують значної витрати матеріалу і трудовитрат.

         З’єднання по довжині шипів у торцевий паз і впівдерева передбачає зіткнення торцевих поверхонь, що послаблює міцність. Тому їх можна рекомендувати лише в конструкціях, де ці з’єднання працюють на стискання.

        Група з’єднань за кромками служить для збільшення розмірів деталей за шириною. Ці з’єднання, як і з’єднання за довжиною, допомагають знизити матеріалоємність конструкцій. З усіх з’єднань по кромці найбільш технологічним є з’єднання на гладку фугу. Воно не трудомістке і дає мінімум відходів. Оскільки профіль спряження простий (гладка поверхня), то в з’єднанні можна забезпечити високу щільність зіткнення деталей, що склеюються. А це створює умови більшої міцності з’єднання.

        З’єднання за кромками на шкантах підходить для спряження нешироких деталей, оскільки збільшення кількості шкантів підвищує трудомісткість збору з’єднання. Достатньо міцним і технологічним є з’єднання по кромках на вставну рейку. Рейка може бути виконана із клеєної фанери чи деревини з поперечним розташуванням волокон

         З’єднання   методом фолдінг. Для створення корпусних і ящикових конструкцій застосовують з’єднання методом фолдінг (англ. – складний). Суть методу полягає в отриманні коробу з плоского щита, в якого в поперечному напрямку прорізані клиновидні пази. Із зовнішньої сторони щита під пазами приклеюють плівку. В пази наносять клей, короб складають. Плівка забезпечує достатню еластичність і міцність поверхні згину в момент складання

         В іншому варіанті паз цілком відділяє одну частину щита від іншої. При цьому клейовий склад, нанесеній раніше в зону вибору паза, виконує роль шарнірного елементу, який потім видаляється. Такий спосіб застосовують при облицюванні натуральним шпоном, шаровим пластиком. При фолдінг-методі збірка точніша, ніж при традиційному способі, елементи склеюються більш міцно завдяки високій точності операції і рівномірного стиснення елементів, створюються умови для автоматизації більшості операцій. Цей метод можна використовувати на плоских елементах, що пройшли стадію опорядження.

       Облицювання. Облицюванням називається склеювання поверхнею заготівки тонким матеріалом.

       Ціль облицювання – скорочуючи витрату цінних матеріалів, створювати поверхні, наділені хорошими естетичними, функціонально-гігієнічними і показниками міцності. При облицюванні облицьовку приклеюють до основи.

      Облицьовка може бути виконана з натурального і синтетичного шпону, полімерних чи термореактивних плівок, декоративного паперово-слоєвого пластику, кромкового матеріалу, штучних шкір, пористо-монолітних плівок, тканин.

        В якості основи використовують деревину малоцінних порід, деревино волокнисті деревиностружкові і столярні плити, клеєну фанеру. Облицювання буває одно- і двостороннім.  Якщо деталь має форму щита або її ширина в 2 рази більша товщини, облицювання повинно бути двохстороннім. Інакше з’являться неврівноважені внутрішні напруження, які визвуть короблення.

        При двосторонньому облицюванні для уникнення короблення з цієї ж причини бажано обидві сторони щита облицьовувати матеріалом, однаковим за породою, товщиною і напрямом волокон. Але це не завжди економічно доцільно.

  Так, для економії дефіцитного струганого шпону внутрішні поверхні елементів (наприклад, бокової стінки шафи) облицьовують більш дешевим (або менш дефіцитним) матеріалом. В даному випадку треба враховувати відповідність товщини облицювання і їх модулів пружності. Необхідно, щоб створення модуля пружності на величину товщини однієї облицівки було рівне відтворенню розміру товщини на модуль пружності іншої облицівки.

      Облицювання може відбуватись в один і в два шари. Двохшарове облицювання застосовують рідко, так як це підвищує матеріалоємність виробу, але воно дає поверхню високої якості.

     При облицюванні потрібно враховувати напрям волокон облицювання і основи. Вони не повинні співпадати. Їх слід розташувати під кутом 45 – 90⁰ одне до одного. Облицювання з паралельним напрямом волокон облицівки і основи можливе тільки тоді, коли співвідношення між шириною і товщиною основи не більше, ніж 1:3

       З’єднання за допомогою цвяхів і кріпильних скоб. Застосування того чи іншого виду з’єднань окрім загальних об’єктивних причин пов’язане з традиційними методами виготовлення виробів. Так, при виготовленні меблів цвяхові з’єднання застосовувались рідко. Зараз їх використовують для кріплення деталей з тонких листових матеріалів, масиву, окремих видів фурнітури, а також при виготовленні дрібних елементів у меблях для сидіння і лежання.

     Цвяхи відносяться до стандартних виробів. Вони мають різні розміри по довжині і товщині. Форма січення цвяхів буває круглою, прямокутною, з насічкою, з гвинтовою чи кільцевою різьбою. Цвяхи розрізняють також залежно від матеріалу (стальні, мідні, алюмінієві і т.д.). Для продовження термінів служби цвяхи покривають нейлоном, цинком або цементують.

     Міцність з’єднання на цвяхах характеризує такий показник, як опір витягуванню. Він залежить від розмірів цвяхів, форми січення і матеріалу з’єднуваних деталей. Чим більшим є розмір цвяха і чим складніша форма його січення, тим вищим є опір витягуванню. Чим більшу щільність має матеріал з’єднуваних деталей, тим міцніше цвяхове з’єднання.

      Міцність з’єднання буде також залежати від взаємного розташування осі цвяха і волокон деталі, в яку він забивається. Найменшою є стійкість цвяха, забитого в торець деревини.

      В шаристі і клеєні матеріали цвяхи забиваються погано. Опір витягуванню площини деревостружкової плити є трохи вищим, ніж із деревини сосни. З’єднання цвяха з кромкою деревиностружкової плити дуже нестійке.

     Більший вплив на стійкість має вологість деревини. З підвищенням вологості стійкість падає. Це потрібно враховувати при конструюванні меблів для районів з вологими кліматичними умовами.

      Дуже важливо правильно розташувати цвях відносно торцевої поверхні і кромки, так як це виключить розтріскування матеріалу. Цвях слід розташувати на відстані не ближче, ніж величина 15 діаметрів від торця і 10 діаметрів від кромки деталі. У прикріплену деталь цвях повинен увійти як мінімум на 2/3 його довжини

     З’єднання скобами застосовують при кріпленні деталей з тонких листових матеріалів, тканин, деяких полімерних деталей, пружин. Скоби виготовляють з плоского чи круглого дроту. Типи і основні розміри скоб вміщені в Довіднику мебельника. З’єднання скобами не трудомістке, але не характеризується великою міцністю. В залежності від з’єднань вибирають розмір скоби. Для кріплення листових матеріалів висота скоби повинна бути вищою товщини деталі не менше, ніж в три рази  

 

Заняття №5

Лекція 4