Способы крепления деревянных конструкций: соединяем детали с использованием различных методик

Вопросы, рассмотренные в материале:

• Разновидности крепежных изделий для соединения металла
• Рекомендации по выбору крепежа для соединения металлических изделий
• 6 способов соединения металлических изделий
• Области применения различных способов соединения металлических изделий

Сегодня строительная область предоставляет широкий выбор всевозможных крепежей и методов совмещения различных материалов. Но какие есть способы соединения металлических изделий, знают далеко не все, хотя эта информация может очень пригодиться, ведь сферы, где это актуально, многочисленны и разнообразны.

В нашей статье мы представили обзор основных способов, с помощью которых соединяют детали из металла, указав их ключевые особенности. Также перечислили главные крепежные изделия, которые применяются для этой цели, поэтому информация вас ожидает крайне полезная.

Разновидности крепежных изделий для соединения металла

Для соединения изделий друг с другом используется металлический крепеж, представленный на рынке в широком ассортименте. Крепежные элементы имеют разные размеры, форму и назначение. Чаще всего детали соединяют винтами, болтами, гайками, саморезами, шурупами, анкерами, заклепками, шпильками, шайбами и т. п.

1. Болт.

Одним из способов соединения металлических изделий является посредством болтов – стержней с наружной резьбой и четырех- или шестигранной головкой. Для соединения требуется гайка или отверстие с внутренней резьбой. Болт внешне напоминает винт, оба крепежных элемента широко применяются в машиностроении, строительстве и пр.

Различаются они по способу работы:

• болт проходит через соединяемые элементы насквозь, фиксируется гайкой или гаечным ключом;
• винт вкручивается в деталь с резьбой с помощью отвертки или торцевого ключа.

В отличие от второго, первый не прокручивается внутрь соединяемых элементов.

Рекомендуем статьи по металлообработке

• Марки сталей: классификация и расшифровка
• Марки алюминия и области их применения
• Дефекты металлический изделий: причины и методика поиска

2. Саморезы.

Для соединения деревянных деталей часто используются саморезы:

• крепежными элементами с мелкой резьбой соединяют металлические заготовки небольшой толщины с деревянными или пластмассовыми деталями;
• саморезы с крупной резьбой предназначены для фиксации деревянных деталей.

Острый наконечник, выполненный в форме сверла, самостоятельно проделывает отверстия в соединяемых заготовках.

3. Гайка.

Еще одним способом соединения деталей из металла является с помощью гаек – крепежных элементов с отверстием и внутренней резьбой. Используются в паре с болтами. Гайки различаются по форме (шестигранные, круглые с насечками, квадратные, T-образные, с выступами для пальцев и т. п.), а также по прочности.

4. Шуруп.

Этот крепежный элемент представляет собой стержень с наружной резьбой, острием конической формы и головкой. Способ соединения металла между собой с помощью шурупов заключается во вкручивании крепежа в готовое отверстие или мягкий материал (пластмассу, дерево). В этом заключается разница между ними и саморезами. Они менее универсальны по сравнению с последними, так как имеют меньшую высоту и шаг резьбы. Востребован этот вид крепежных изделий в строительных и отделочных работах.

5. Анкер.

Анкер крепится к опорному основанию и удерживает нужный элемент. Крепеж имеет две части:

• нераспорную, которая не участвует непосредственно в фиксации конструкций;
• распорную (рабочую), с изменяемыми размерами.

Помимо основных частей, может иметь манжету – кайму, препятствующую проникновению внутрь основания или фиксируемой конструкции. Анкеры используют для соединения металлических изделий из листовых материалов, а также для крепления тяжеловесных конструкций и фундамента.

6. Заклепки.

Делятся на два основных вида:

• Вытяжные, состоящие из алюминиевой головки и стержня из оцинкованной стали. Они предназначены для неразрывной фиксации двух или более металлических элементов. При работе с ними используются механические инструменты.
• Резьбовые заклепки широко применяются в машиностроении и электронике. На стержень этого крепежного изделия нанесена резьба, поэтому соединяемые с его помощью детали можно при необходимости разобрать.

7. Шпилька.

Это цилиндрический стержень без головки с резьбой по всей длине или только на концах. К такому способу соединения металлических изделий прибегают при отсутствии резьбы у фиксируемых деталей. Используется в паре с гайкой, может быть дополнен шайбой. Последняя представляет собой круглую пластинку, подкладываемую под гайку и повышающую прочность крепления, предотвращающую деформацию соединяемых заготовок. Это достигается за счет увеличения прижимной поверхности скрепляемых деталей.

С помощью шпилек скрепляют любые изделия и конструкции, включая высоконагруженные. Преимущество этого способа крепления металлических элементов заключается в том, что для его применения не требуются особые навыки.

В зависимости от наличия резьбы крепежные элементы делятся на:

• метрические, представленные винтами, болтами, гайками и шпильками;
• неметрические (приспособленные), представленные гвоздями, анкерами и т. п.

В зависимости от области использования они делятся на:

• высокопрочные резьбовые крепежи;
• элементы массового использования;
• изделия для безударной и/или односторонней фиксации;
• крепежи, предназначенные для герметизации изделий;
• детали, предназначенные для соединения полимерных композитных материалов и т. п.

Это условная классификация, поскольку крепежные изделия могут одновременно относиться к нескольким группам.

Соединения в паз и боковой гребень

Это комбинация врубки в четверть и врубки в фальц. Оно используется в изготовлении мебели и устройстве откосов оконных проемов.

Выполнение соединения

1. Торцы сделайте перпендикулярными продольным осям обеих деталей. На одной детали разметьте заплечик, отмерив от торца толщину материала. Продолжите разметку на обеих кромках и лицевой стороне.

2. Разметьте второй заплечик со стороны торца, он должен быть на расстоянии одной трети толщины материала. Продолжите на обе кромки.

3. Рейсмусом разметьте глубину паза (треть толщины материала) на кромках между линиями заплечиков.

4. Ножовкой с обушком пропилите заплечики до риски рейсмуса. Удалите отход стамеской и проверьте выравненность.

5. Рейсмусом с той же установкой разметьте линию на тыльной стороне и на кромках второй детали.

Советы:

• Соединения типа соединения в паз и боковой гребень можно легко делать с помощью фрезера и соответствующего направляющего приспособления — либо только для паза, либо и для паза, и для фальца. Рекомендации по правильной работе с фрезером смотри на с. 35.
• Если гребень входит в паз слишком туго, подстрогайте лицевую (гладкую) сторону гребня или зашлифуйте шкуркой.

6. От лицевой стороны рейсмусом сделайте разметку на кромках в сторону торца и на самом торце. Пропилите по линиям рейсмуса ножовкой с обушком. Не пилите слишком глубоко, так как это ослабит соединение.

7. Работая стамеской с торца, удалите отход. Проверьте пригонку и при необходимости откорректируйте.

Рекомендации по выбору крепежа для соединения металлических изделий

Различные способы соединения металлических изделий используются в самых различных сферах промышленности и производства: от создания электронных устройств до строительства. После обработки специальными составами, повышающими их прочность и антикоррозионные свойства, крепежные элементы подходят для эксплуатации в агрессивной среде, в условиях повышенной влажности.

Срок службы готового изделия или конструкции зависит в том числе и от используемых крепежных элементов, поэтому при их выборе следует обратить внимание на следующее:

• прочность крепежа должна быть выше прочности соединяемых заготовок;
• высокая герметичность, не зависящая от того, на каком объекте используют тот или иной крепеж и/или способ соединения металлических изделий;
• качественные материалы, благодаря которым достигается высокая надежность и безопасность готовой конструкции;
• тип и диаметр крепежа выбирается в соответствии с предполагаемым характером воздействия (поперечным или продольным, статичным или динамическим).

Преимущества и недостатки стального крепежа

В машиностроении, приборостроении, мебельном производстве, строительстве и других отраслях чаще всего используются крепежные элементы из стали и ее сплавов. Они одинаково эффективно соединяют детали из дерева, металла, пластика, бетона и прочих материалов.

Стальной крепеж отличается высокой прочностью, низкой усталостью металла, отличной электропроводностью и доступной ценой. При высоких нагрузках крепежные детали из стали не изменяют свою форму, как пластиковые, и не ломаются, как чугунные.

Обычная углеродистая сталь обладает низкой устойчивостью к коррозии, поэтому для изготовления крепежа используют легированную (с добавлением хрома, никеля, кремния, молибдена и др. элементов).

Высоким антикоррозионными свойствами отличается сталь с примесью хрома (> 10,5%) и небольшим количеством углерода (< 1,2 %).

К нержавеющим относятся аустенитные стали, содержащие хром и никель. Они могут подвергаться сварке, холодной обработке давлением, горячей обработке. Широкий набор достоинств делает их наиболее популярным для изготовления крепежных элементов. В классификаторах эта группа сталей обозначается буквой «А».

Мартенситные стали («С») упрочняются закалкой с последующим отпуском, в результате чего приобретают бОльшую твердость, чем аустенитные. Их коррозионная устойчивость при этом ниже.

Ферритные стали («F») намного мягче мартенситных из-за небольшого содержания углерода. Однако они обладают магнитными свойствами.

Области применения различных способов соединения металлических изделий

Различные способы фиксации металлических элементов применяются в разных сферах промышленности, а также в быту. Их используют при производстве мебели, в строительстве, тяжелой промышленности и т. п.

Шпоночные и шлицевые крепления распространены в сферах создания электроинструментов, оборудования, в машиностроении. Без соединений с натягом невозможно изготовить валы зубчатых колец, червячные колеса. Пайка необходима для работы над электронным оборудованием, требующем высокой точности. С помощью заклепок соединяют тонколистовые металлы.

По мере развития технического прогресса появляются и новые способы соединения металлических изделий. Современная жизнь невозможна без различных машин и механизмов. Для того чтобы они служили дольше, необходимы надежные крепежные элементы. От качества крепежа зависят также форма готового изделия, качество его работы, риски возникновения аварийных и нештатных ситуаций на производствах и т. п.

В статье мы поговорили о видах и способах соединения металлических изделий и деталей. Прежде чем купить тот или иной крепежный элемент, следует его осмотреть на наличие дефектов. Деформированные в процессе работы детали можно использовать для наружных контуров металлических заготовок. Таким образом, возможна экономия на расходных материалах, но при этом без ущерба для качества готовой продукции.

Формирование углов на ус

Одним из лучших способов создания углов различных объемных изделий является стык на ус. Он позволяет создать монолитную конструкцию, скрыть волокна торца, тем самым обеспечить привлекательный вид. Этот способ подходит для самых разнообразных изделий, но чаще всего применяется для изготовления рамок и деталей корпусной мебели.

Для создания соединения в каждой из деревянных деталей делают пропилы под углом, равным половине угла, под которым встречаются заготовки. Чаще всего этот угол прямой, следовательно, запилы выполняют под 45 градусов, тем не менее угол может варьироваться в широких пределах. Работы выполняют по следующему алгоритму.

Вначале размечают детали. Важно не забывать, что разметка выполняется по длинной стороне, в противном случае можно не угадать с размерами.

На кромках, которые будут соединены, проводят линию под требуемым углом. Комбинированным угольником разметку переносят на каждую сторону заготовки. Затем выполняют распил, для которого лучше использовать электрическую торцовую пилу, но можно работать и ручным инструментом. Работая ножовкой, важно контролировать угол среза, нелишним будет воспользоваться бруском в качестве направляющей.

Готовые детали прикладывают друг к другу, проверяя точность подгонки. Неровности придется сгладить ручным рубанком, довести угол с помощью шлифовальной шкурки. На обе поверхности наносится столярный клей, и с помощью струбцин изделие фиксируется. Дополнительной прочности можно добиться с помощью гвоздиков. Работая молотком, важно контролировать силу удара, чтобы заготовки не сдвинулись.

Особо ответственные соединения усиливают с помощью брусков, которые вклеивают во внутренний угол. Стык, который не будет виден, можно дополнительно укрепить металлическим угольником.

В результате качественно выполненной работы получится идеальный шов. Если же образовалась небольшая щель, то ее можно скрыть, расправив прилегающие волокна древесины с помощью гладкой цилиндрической поверхности. Для этого подойдет стержень обычной отвертки.

Сплачивание досок

Качественная древесина стоит дорого, купить хорошую доску с необходимыми параметрами не всегда возможно, да не всегда и нужно. Чтобы сделать, к примеру, столешницу, вовсе необязательно искать доску шириной в стол, обладая навыками столярного дела, можно создать идеальное деревянное полотно с необходимыми параметрами.

Вариантов сплачивания много. Широко распространена доска с шипом и пазом, так называемая вагонка. Она позволяет создавать ровные деревянные поверхности большой площади. Часто используется упрощенный ее вариант – доска со стыком в четверть.

Сплачивание на гладкую фугу (встык)

Самый простой способ, не требующий дополнительных элементов. Боковые грани досок фугуют, лучше делать это попарно, зажимая обе соседние доски в тиски и одновременно обрабатывая их. Такая обработка создаст точную поверхность, на которой неровности одной доски будут компенсироваться неровностями другой. Обе доски промазывают клеем и фиксируют до полного его застывания.

С использованием дополнительных связей

Данный способ дает более надежную конструкцию, при этом не отличается особой сложностью. Доски для него также выравнивают, но в соединяемых торцах проделывают симметричные отверстия для установки шкантов или шпилек. Возможно усиление полученного полотна с помощью вбиваемых металлических скоб. Конечно, скобы вбивают с внутренней стороны изделия.

Сплачивание несущих элементов

Удлинить (нарастить) доску, являющуюся частью несущей конструкции можно несколькими способами. Самый простой и самый надежный – соединение вполдерева с последующей накладкой на место соединения усиливающих планок. Некритичные участки можно усилить с помощью фанеры.

Этот же способ используют и для сочленения досок под различными углами. Точно выполненные разрезы сочленяемых деталей позволяют обойтись и без усиливающих накладок, достаточно закрепить доски в месте стыка шурупами.

Давайте рассмотрим наиболее встречающиеся крепёжные метизы

Болт – представляет собой крепёжную делать для разъёмного соединения, который является по своей сути стержнем с резьбой на одном конце и специальной головкой на другом (как правило, 4-х или 6-ти граненая).

Для производства болтов используют низколегированную, углеродистую стали, или специальные стали, так же встречаются изделия из латуни других материалов.

Имеющаяся на болте резьба предназначена для навинчивания гайки.

Болты производятся, как с полной, так и не полной резьбой (относительно длинны стержня болта).

Скобы

Данный вид метиза применяется по принципу гвоздя. Скобы представляют собой элементы П-образного вида. Они монтируются в мягкие поверхности конструкций. Скобы предназначены для деревянных соединений, МДФ или фанеры. Для удобства и правильного монтажа используют строительный степлер. С его помощью можно делать надежные соединения. Скобы часто применяются в строительстве, при сборке мебели.

Шплинты

Это метизы, которые на одном конце имеют характерное ушко. Главное предназначение такого метиза заключается в предотвращении самораскручивания болтов и гаек. Изначально шплинты сгибают до нужной формы, чтобы было удобно использовать с другими типами крепежей. Этот тип крепления применяется в строительной индустрии. Шплинтам характерна относительная гибкость. Универсальное применение и низкая стоимость обуславливают повышенный спрос на данную категорию товаров.

Монтируются шплинты просто, вам даже не понадобятся специальные инструменты. В зависимости от технических требований, особенностей крепежа вы можете выбрать подходящий тип шплинта. Чаще всего изделия изготавливают из нержавеющей, углеродистой и легированной стали. Эти материалы способны выдерживать большие нагрузки и обеспечить устойчивую защиту от коррозии.

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

Анкера

По своим конструктивным особенностям они напоминают дюбель-гвоздь. Анкер состоит из дюбеля и болта. При вкручивании болта расширяются стенки дюбеля. Анкера применяются для фиксации габаритных и тяжелых предметов. Существует целый перечень разновидностей анкеров.

Компрессионные анкера устанавливаются на готовые неразборные конструкции. При установке рамы обеспечивается плотная посадка трех частей рамы — головки, упора и петель. Кладочные анкера используются на рамах, прикрепленных к стене из кирпичного блока. Анкера со стальными шпильками крепятся к стальным основаниям. Анкера-шпильки для дерева имеют одну особенность: анкер имеет зажимы, которые используются для обертывания и закрепления его на деревянной шпильке во время установки.