47 .Зʼєднання деревини і пластмас

На практиці використовують три види з’єднань:

- змикання - збільшення розмірів поперечного перерізу;

- нарощування - збільшення довжини елемента;

- вузлове з’єднання -з'єднання елементів під кутом у вузлах.

Використовують такі типе зєднань:

-з ’єднання без спеціальних в’язів;

- з'єднання на механічних в'язях;

- з ’єднання із клейовими в’язями.

У з’єднаннях, окрім пружних та пластичних деформацій, мають місце

значні початкові деформації. Вони виникають вже при незначному

завантаженні й залежать від точності підгонки елементів та щільності

влаштування в’язів. Зміщення з’єднувальних елементів один відносно одного

під дією навантаження називають податливістю. Вона притаманна усім

з’єднанням, за виключенням клейових.

Податливість з’єднання явище негативне і складає від 0,2 до 2 мм. Тому,

при проектуванні та виготовленні виробів необхідно, щоб початкові

деформації були якомога менші (уникнути їх повністю неможливо).

За ступенем податливості з’єднання поділяють на:

- жорсткі - клейові з’єднання (початкові деформації відсутні);

- податливі - всі інші з’єднання.

Конструктивні врубки (рис. 5.4) являють собою з’єднання, у яких діючі

зусилля набагато менші їх несучої здатності, тому й не потребують

розрахунку. В дерев’яних конструкціях найбільшого поширення знайшли

конструктивні з’єднання в напівдерева, косий прируб, в чверть, в шпунт.

Лобові упори -це найбільш простий і надійний спосіб кріплення стиснутих елементів

вздовж, впоперек та під кутом один до одного (рис. 5.5). Лобові упори

працюють і розраховуються на зминання.

Поздовжній упор (рис. 5.5, а) - це з’єднання обрізаних під прямим кутом

стиснутих елементів або ж стиснутого елемента з опорою чи діафрагмою

опорного башмака, В місці етика конструктивно встановлюють накладки і

стягують болтами.

Поперечним лобовим упором (рис. 5.5, б) стикують стержні під прямим

кутом, коли торець стиснутого елемента опирається на пласть іншого з

наступним закріпленням неробочими в'язями. В такому стику у гірших умовах

знаходиться елемент, що зазнає зминання впоперек волокон. Щоб підвищити

міцність у цьому напрямку часто додатково влаштовують підкладку із

деревини твердих порід чи металу.

Похилий лобовий упор (рис. 5.5, в) являє собою з’єднання кінців двох елементів, осі яких розташ овані під кутом один до одного.

Основною складовою з'єднань із робочими в’язями виступають нагелі -

вкладиші, що протидіють взаємному зсуву з’єднувальних елементів і котрі

працюють в основному на згин.

За формою нагелі бувають:

- циліндричні - болти, штирі, цвяхи, гвинти;

- пластинчасті - дубові чи сталеві пластинки.

Болти і штирі використовують для змикання складених стиснутих

елементів та у вузлових з'єднаннях; цвяхи - для змикання складених

стиснутих елементів з дощок, рідше у вузлових з’єднаннях; глухарі і шурупи -

в з’єднаннях із сталевими накладками; пластинчасті нагелі - для змикання

брусів у складених балках.

В залежності від виду деформації нагеля розрізняють:

- симетричні з ’єднання (непарна кількість з’єднувальних елементів);

- несиметричні з ’єднання (парна кількість з’єднувальних елементів).

За кількістю площин зрізу (рис. 5,8) з'єднання бувають однозрізні, двозрізні

й багатозрізні. У даному випадку поняття „зріз” не відноситься до характеру

роботи нагеля, адже він працює на згин, а означає тільки місця перетину

нагеля площинами зсуву з’єднувальних елементів

Клейові з’єднання повністю забезпечують монолітність (жорсткість)

з’єднання. Використання такого з'єднання дозволяє із дрібнорозмірного

пиломатеріалу створювати конструкції великих розмірів, різних форм перерізу

та обрису. В клеєних елементах раціонально розміщують по висоті перерізу

пиломатеріали різної якості, а також розподіляють вади деревини по перерізу

і довжині з досягненням максимальної міцності елемента. Крім того, при

компонуванні клеєного пакету небажані вади можна вирізати із дошки.

Клейові з'єднання призначені в основному для роботи на зсув вздовж

клеєного шва. В окремих випадках шви працюють на розтяг, перпендикулярно

площині склеювання (на відрив). Така робота знижує міцність з’єднання, тому

її слід уникати.

Клейовий шов повинен забезпечувати міцність з’єднання, яка б не

поступалася міцності деревини за відповідної роботи. Тобто, міцність шва

вважається достатньою, якщо руйнування з’єднання відбувається по

матеріалу деревини, а не клею.

Для склеювання використовують пиломатеріали хвойних порід (листяні

породи допускаються тільки за спеціальними рекомендаціями). Вологість

деревини повинна знаходитись в межах 8...12% .

Склеювання пластмас

Склеювання є найбільш ефективним і універсальним, а тому й найбільш

поширеним способом з’єднування пластмас між собою та з іншими

матеріалами. До позитивних якостей цього з’єднання належать відсутність

послаблень, герметичність з’єднання, можливість з'єднувати різнорідні

матеріали (метал з пластиками, пінопластами тощо). Основні недоліки

склеювання - низька міцність на поперечний розтяг (відрив), обмежена

теплостійкість, трудомісткість виконання.

Для склеювання використовуються клеї на основі синтетичних смол.

Високу міцність шва забезпечують резорцинові клеї ФР-12, клеї на основі

епоксидних смол (ЗД-12) також володіють високою міцністю, універсальністю

й простотою використання. Для склеювання еластичних матеріалів

використовують каучукові клеї Н88, світлопроникні матеріали з’єднують

полімеракрилатними клеями.

З'єднання елементів пластмас виконують в стик, на „вус”, в напівпереріз, з

накладками, із втулками (рис. 5.26).

Клейові шви в основному працюють на зсув, тому розрахунок їх ведуть за

дотичними напругами

За допомогою зварювання з’єднують термопластичні пластмаси,

температура плавлення яких невисока, що робить зварювальні роботи досить

зручними. Термореактивні пластмаси практично не зварюються.

При зварюванні нагрівання пластмаси суміщають з тиском. Це дозволяє не

доводити матеріал до повного плавлення, обмежуючись тільки переходом

його у в'язко-текучий стан. Міцність зварних швів складає 60...98% міцності

основних матеріалів.

На даний час найбільш поширене зварювання нагрітим газом, нагрітим

інструментом, нагрітим присадочним (матеріалом, контактним способом,

струмом високої частоти.

До позитивних якостей зварювання відносять малу трудомісткість та

високу щільність шва; до недоліків - зварюються тільки термопласти і міцність

шва у більшості випадків на 20...30% поступається міцності цільного

матеріалу.

При зварюванні елементів використовують стикові шви, внапуск, з

накладками, кутові та таврові (рис. 5.27). Обробка кромок та товщина швів

залежить від товщини з’єднувальних елементів.

Механічні з’єднання ефективні при потребі кріплення

тонколистових матеріалів між собою або приєднання до масивного

дерев'яного елемента. Використовують для цього відповідно заклепки,

саморізи та нагелі, болти, шурупи.