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