§ 12. Соединение деталей из древесины с помощью гвоздей, шурупами и саморезами

         Приходилось ли тебе забивать гвозди молотком, помогая родителям дома или на даче? Если да, то это значит, что ты соединял детали из древесины в единое целое.

        Соединение деталей из древесины в единое изделие называют сборкой. Сборку можно выполнить с помощью гвоздей, шурупов, клея и др. Наиболее простым является соединение деталей гвоздями (иногда говорят: соединение «на гвоздях»).

Соединение деталей гвоздями

      Для соединения деревянных деталей в конструкцию применя­ют соединение с помощью гвоздей. Промышленность выпускает различные виды гвоздей. Общим для них является их строение (рис. 1).

Рис. 1. Строение гвоздя: а – головка; б – стержень; в – остриё

    Вместе с тем гвозди отличаются формой головки, длиной и диаметром стержня, назначением, материалом, из которого из­готовлены, и т.п. (рис. 2).

Рис. 2. Виды столярных гвоздей: а – с плоской головкой; б – с конической головкой; в – со сферической головкой; г – с выпуклой декоративной головкой; д – спиральный

    Различают следующие основные типы гвоздей: обыкновенные (рис. 3, а), кровельные (рис. 3, б), с насечкой (рис. 3, в), с винтовыми канавками (рис. 3, г), с потайной головкой (рис. 3, д), обойные, или мебельные (рис. 3, е) и др.   Несмотря на многообразие типов гвоздей, все они имеют стержень, остриё и шляпку. Гвозди изготовляют обычно из проволоки. В настоящее время вместо обойных гвоздей часто применяют стальные скобы, забиваемые с помощью специального сшивателя – степлера.

Рис. 3. Гвозди разных типов: а – обыкновенные; б – кровельные; в – с насечкой; г – с винтовыми канавками; д – с потайной головкой; е – обойные

Большое распространение получили гвозди с плоской голов­кой (рис. 4).

Рис. 4. Виды столярных гвоздей с плоской головкой

          В зависимости от этих параметров гвозди используют для соединения толстых и тонких деталей в конструкцию, для остекления окон, крепления тканевых, резиновых, металлических и других конструкционных элементов с древесными элементами конструк­ции и т. п. Для работы с фанерой и ДВП применяют тонкие гвозди.

      Основные инструменты, которые используются для соедине­ния деталей с помощью гвоздей, – столярный молоток, клещи, инструменты для вытягивания гвоздей – выдерга (рис. 5 и 6).

Рис. 5. Основные инструменты для соединения деталей с помощью гвоздей: а – молотки; б – клещи; в – инструмент для вытягивания гвоздей (выдерга)

Рис. 6. Столярные инструменты: а, б – молотки: 1 – боёк; 2 – носок; 3 – прорезь для вытаскивания гвоздей; в – клещи: 1 – губки; 2 – ось; 3 – ручки

               Соединения на гвоздях могут быть концевыми и серединными (рис. 7).

Рис. 7. Соединения на гвоздях (на примере подставки-решётки): 1 – концевое; 2 – серединное

      При соедине­нии деталей следует помнить, что соединяют всегда более тонкую деталь с более толстой. Чем толще соединяемые детали, тем больше должен быть диаметр гвоздей, соединяющих эти детали. В соответствии с размерами заготовок подбирают длину и диаметр гвоздей. Длина гвоздя, не проходя­щего насквозь, должна быть в 2...4 раза больше толщины более тонкой детали, а его диаметр – в 10 раз меньше ее толщины.

       Забивают гвоздь на расстоянии не менее 10 мм от покромки детали, иначе она может расколоться. Если гвоздь необходимо забить ближе чем 10 мм от покромки, в детали сверлят отвер­стие, диаметр которого меньше диаметра гвоздя на 0,5 мм.
       При забивании гвоздя молоток держат за ручку на расстоя­нии 20…30 мм от ее конца (рис. 8) и наносят удар по центру головки гвоздя. Гвоздь при этом удерживают за стержень около головки (рис. 9).

Рис. 8. Хватка молотка

Рис. 9 Удерживание гвоздя в начале забивания: а – пальцами; б – плоскогубцами

        Для надёжного соединения деталей необходимо, чтобы длина гвоздя была в два-три раза больше толщины прибиваемой детали. При этом нужно помнить, что соединение будет более прочным, если гвоздь забивают в основную деталь поперёк волокон древесины (рис. 10, а), и менее прочным – если вдоль волокон (рис. 10, б).

Рис. 10. Соединение деталей гвоздями: а – поперёк волокон; б – вдоль волокон основной детали (показано в разрезе): 1 – гвоздь; 2 – прибиваемая деталь; 3 – основная деталь

       Направление удара должно совпадать с осью гвоздя, иначе он согнется (рис. 11).

Рис. 11. Направление удара молотком: а – правильное; б – неправильное

       Гвоздь начинают забивать несильными ударами молотка, а когда он войдет в заготовку приблизительно на треть длины стержня, – силу удара увеличивают.

       Чтобы углубить шляпку гвоздя в древесину, используют так­же специальные цилиндрические устройства (рис. 12).

Рис. 12. Углубление шляпки гвоздя с помощью цилиндрического устройства

        Для соединения деталей из фанеры места забивания гвоздей накалывают шилом (рис. 13)

Рис. 13. Накалывание мест забивания

       Если соединяются детали со сквозным прохождением гвоздя, его длина должна быть на треть больше толщины соединяемых деталей. Для этого используют гвоздь с плоской или конической головкой. Часть гвоздя, вышедшую насквозь, загибают поперек волокон (рис. 14).

Рис. 14. Последовательность загибания гвоздя

       Если направление забивания гвоздя сместилось или он со­гнулся, его следует удалить. Такую технологическую операцию выполняют клещами, молотком или специальным инструментом с прорезью. Чтобы не повредить изделие при удалении гвоздя, под эти инструменты подкладывают кусок древесины или фане­ры (рис. 15).

Рис. 15. Способы вытягивания гвоздя: а – клещами; б – молотком; в – инструментом для вытягивания

     Рассмотрим в качестве примера последовательность соединения на гвоздях деталей домика для птиц (рис. 16).

Рис. 16. Последовательность соединения с помощью гвоздей деталей изделия «домик для птиц» (1–5)

        Перед соединением деталей карандашом размечают на них места расположения гвоздей и шилом делают углубления в этих местах (рис. 16, 1).

        Сначала соединяют гвоздями переднюю стенку с боковыми (рис. 16, 2), постоянно наблюдая за тем, чтобы кромки стенки были вровень с пластью боковин. Придерживая гвоздь левой рукой, лёгкими ударами вбивают его на небольшую глубину. Затем убирают руку и наносят сильные удары по шляпке гвоздя, стараясь попадать по ней серединой бойка молотка, иначе гвоздь согнётся. При этом молоток держат так, чтобы рука находилась на расстоянии двух-трёх пальцев от свободного конца ручки.

     После этого прибивают гвоздями заднюю стенку домика (рис. 16, 3).

     Завершающим этапом является закрепление правого и левого скатов крыши (рис. 16,– 4, 5).

        При забивании гвоздь может согнуться. В таком случае его необходимо вытащить с помощью молотка, имеющего специальную прорезь в головке, или клещей (рис. 17). Для этого под боёк молотка или губки клещей подкладывают фанеру или кусок дощечки, чтобы не повредить поверхность прибиваемой детали. Захватывают гвоздь за шляпку (рис. 17, а) или стержень (рис. 17, б) и поворотом инструмента вытаскивают его из древесины.

Рис. 17. Приёмы вытаскивания гвоздей: а – молотком; б – клещами

      Чтобы при сборке повысить прочность изделия, состоящего из брусков небольшой толщины (например, при изготовлении подставки-решётки), делают так: выбирают гвозди, длина которых больше, чем толщина двух соединяемых деталей, и пробивают ими детали насквозь. Выступающий конец каждого гвоздя загибают ударами молотка, подкладывая под гвоздь металлический пруток (или ручку клещей). Загнутый конец гвоздя забивают обратно в древесину, подложив под шляпку боёк второго молотка (рис. 18).

Рис. 18. Загибание и забивание выступающей части гвоздей

     Согнугый при работе гвоздь можно выпрямить на деревянном бруске (рис. 19) или на металлической плите. Для этого гвоздь удерживают клещами и ударяют по его выпуклой части молотком (при выпрямлении гвоздей нельзя держать их рукой!). Выпрямленные гвозди можно использовать в дальнейшей работе.

Рис. 19. Выпрямление согнутых гвоздей на бруске

При выполнении соединений с помощью гвоздей необходимо соблюдать следующие правила безопасного труда:

1. На рабочем месте должны находиться лишь те инструмен­ты и материалы, которые необходимы для работы.
2. При забивании гвоздей работать только исправным молотком.Боек молотка не должен иметь сколов, трещин, других неровностей, а ручка должна быть крепко закреплена в его корпусе с помощью клина (рис. 20).
3. 

Рис. 20. Схемы крепления бойка молотка с помощью клина: а – правильно; б – неправильно

1. Нельзя стоять за спиной работающего молотком.
2. Подбирать для работы гвозди только нужного диаметра. Не забивать изогнутые гвозди.
3. Не класть столярный молоток на край верстака.
4. Шило класть на верстак остриём от себя.
5. Гвозди должны быть размещены в коробках, а инструмен­ты – в укладках.
6. При забивании гвоздя его следует держать под головкой двумя пальцами.
7. В начале забивания гвоздя удары молотком должны выпол­няться с незначительным усилием, а потом – с большим.
8. Если ослабилось крепление бойка молотка на ручке, его не­обходимо насаживать ударами в противоположную от ручки сто­рону (рис. 21).

Рис. 21. Насадка бойка молотка: а – правильная; б – неправильная

Полезная информация

Гвоздь  — простейший крепёжный инструмент, который придумали очень давно. На Руси издревле применялись кованые гвозди, и в X—XI вв. появляется специальность кузнеца-гвоздочника, который ковал только гвозди. В период Петровских преобразований начинается широкое производство скоб, гвоздей и других изделий для строительства и судостроения. В это время и появились такие разновидности гвоздей: корабельные, полукорабельные, обойные и подковные.

Соединение деталей из древесины шурупами и саморезами

        Конечно же тебе приходилось видеть или держать в руках шурупы. А задумывался ли ты над тем, почему соединение деталей на шурупах получается более прочным, чем на гвоздях?

          Иногда с течением времени изделие, детали которого соединены гвоздями, становится менее прочным. Это происходит из-за того, что гвозди начинают шататься в отверстиях или совсем выпадают.

        Более долговечным и надёжным является соединение деревянных деталей с помощью шурупов. Шуруп – это крепёжный элемент, имеющий стержень с винтовой нарезкой и головку с прорезью – шлицем или крестообразным углублением (рис. 22) для отвёртки, с помощью которой шуруп вкручивают в древесину. Нарезка у шурупов остроугольная, поэтому шуруп сам нарезает себе резьбу в древесине. Шурупы изготавливают из стали, латуни, алюминия. В зависимости от назначения шурупы изготавливают разной длины и диаметра, а также с различной формой головок. Головки шурупов имеют различные шлицы . Головки шурупов могут быть полукруглыми (рис. 22, а), полупотайными (рис. 22, б) и потайными (рис. 22, в). Чаще применяют шурупы с потайной головкой, так как при завинчивании шурупа она не возвышается над поверхностью детали.

Рис. 22. Шурупы: а – с полукруглой головкой; б – с полупотайной головкой;в – с потайной головкой

       Соединение получается более прочным, если шуруп входит в основную деталь поперёк волокон, и менее прочным — если вдоль волокон (рис. 23).

Рис. 23. Соединение деталей шурупами поперёк волокон (а) и вдоль волокон (б) основной детали: 1 – шуруп; 2 – присоединяемая деталь; 3 – основная деталь

        В настоящее время наряду с шурупами широко применяются саморезы (рис. 24). В отличие от шурупов, у саморезов винтовая нарезка начинается от самой головки.

Рис. 24. Саморезы

      Саморезы по дереву используются для крепления материалов и лёгких конструкций к древесине. Саморезы имеют довольно редкую резьбу, что обеспечивает их надёжную фиксацию в деревянных конструкциях. Саморезы по дереву имеют длину от 16 до 300 мм.  Для надёжного соединения деталей необходимо, чтобы длина шурупа (самореза) была в два-три раза больше толщины присоединяемой детали.    Рассмотрим последовательность соединения деталей с помощью саморезов на примере крепления боковой стенки к основанию изделия «настольная полка для учебников» (рис. 25).

Рис. 25. Настольная полка для учебников: 1 – основание; 2 – боковая стенка; 3 – планка

        Перед соединением деталей на стенке и на торце основания размечают карандашом места расположения саморезов, шилом делают углубления в этих местах (рис. 26, а).

Рис. 26. Последовательность соединения боковой стенки с основанием настольной полки: а – разметка; б – сверление отверстий под саморезы; в – выполнение фаски у скцозного отверстия; г – ввинчивание самореза: 1 – отвёртка; 2 – саморез; 3 – боковая стенка; 4 – основание

        После этого выбирают подходящие для данного соединения саморезы – с потайной головкой. Учитывая, что толщина основной детали (основания) равна 16 мм и саморезы будут ввинчиваться вдоль волокон древесины, саморезы должны быть ∅ 3,5 мм и длиной не менее 40 мм.

         После этого в присоединяемой детали (стенке) сверлят сквозное отверстие диаметром чуть большим, чем диаметр самореза, в нашем случае – 4 мм (рис. 26, б). Сверление выполняют на подкладной доске.

       Для потайной головки самореза на входе сквозного отверстия ∅ 4 мм в стенке выполняют фаску (скос поверхности торцевой кромки) сверлом большего диаметра, заточенным под углом 90° (рис. 26, в). Фаску обрабатывают до тех пор, пока диаметр D (рис. 26, в) не станет равен диаметру головки самореза.

       В детали «основание», в которую будет ввёртываться саморез, сверлят глухое отверстие ∅ 2,5 мм. Глубина этого отверстий (рис. 26, б) равна длине ввинчиваемой части самореза, т. е. 24 мм. Глубину сверления контролируют по ограничителю сверла.

        Если диаметр шурупа небольшой ( 2...3 мм) и он не глубоко входит в основную деталь, то отверстие в детали делают шилом на глубину ввинчиваемой части шурупа.

       Затем соединяют стенку с основанием, ввинчивая саморезы отвёрткой в направлении по часовой стрелке (рис. 26, г). Если после ввинчивания самореза на его головке появились заусенцы, то их надо зачистить шлифовальной шкуркой.

        Для ввинчивания и вывинчивания шурупов и саморезов предназначен современный электрический инструмент – шуруповёрт.

Правила безопасной работы

1. При завинчивании шурупов или саморезов работать исправной отвёрткой, рабочая часть которой соответствует размеру шлица или крестообразной прорези.
2. При ввинчивании шурупа (самореза) следует плотно прижимать к нему отвёртку, чтобы она не провернулась и не повредила прорезь головки.
3. При завинчивании нельзя удерживать шуруп (саморез) рукой.

Знакомимся с профессиями

Плотник — это специалист, который занимается обработкой древесины, изготовлением из неё различных изделий. Соединение деталей из древесины — одна из операций, которую выполняют плотники, например, при строительстве зданий и сооружений. Плотник знает породы и свойства древесины, умеет качественно выполнять операцию сборки деревянных деталей.

Столяр-сборщик – это специалист, который на деревообрабатывающем или мебельном предприятии занимается сборкой деталей из древесины для получения различных изделий. Сборка на шурупах (саморезах, винтовых стяжках и т. п.) – одна из операций, которую выполняет столяр-сборщик. При этом он пользуется специальными инструментами: электрическими и пневматическими (работающими на сжатом воздухе) шуруповёртами. Он знает породы и свойства древесины, умеет аккуратно и точно соединять детали из древесины.

Новые слова и понятия

Сборка, гвозди, клещи, плотник, шуруп, саморез, столяр-сборщик.

Практическая работа    "Соединение деталей из древесины гвоздями"

1.  Рассмотрите различные гвозди и запишите в рабочую тетрадь их типы, длину, диаметр, назначение.
2. Рассмотрите имеющиеся в учебной мастерской инструменты для соединения деталей с помощью гвоздей. Запишите в рабочую тетрадь названия частей, из которых они состоят.
3. Получите у учителя заготовку, разметьте места расположения гвоздей и шилом сделайте углубления в этих местах.
4. Подберите гвозди нужного диаметра.
5. Соедините гвоздями детали изделий.
6. Проверьте качество соединения на гвоздях

Практическая работа  "Соединение деталей из древесины с помощью шурупов (саморезов)"

1. Рассмотрите различные крепёжные элементы и запишите в рабочую тетрадь их названия, типы головки, длину и диаметр.
2. Получите у учителя детали, разметьте на них места расположения шурупов (саморезов) и шилом сделайте углубления в этих местах.
3. Подберите шурупы (саморезы) нужного диаметра.
4. Подготовьте дрель и свёрла необходимого диаметра.
5. Просверлите сквозные отверстия в присоединяемой детали и глухие – в основной детали.
6. Соедините шурупами (саморезами) детали изделий
7. Проверьте качество полученного соединения.

Найдите в Интернете информацию о видах современных инструментов и приспособлений, предназначенных для соединения деревянных деталей.

Проверяем свои знания

1. Что такое сборка деталей?
2. Какие типы гвоздей ты знаешь?
3. Какие инструменты необходимы для сборки деталей с помощью гвоздей?
4. Почему сначала гвоздь вбивают лёгкими ударами молотка по шляпке гвоздя и только после этого наносят сильные удары?
5. Почему нельзя стоять за спиной человека, забивающего гвозди?
6. Каково назначение шурупов и саморезов? В каких случаях следует применять соединение деталей шурупами и саморезами, а не гвоздями?
7. Какие типы шурупов и саморезов ты знаешь?
8. Почему шуруп и саморез нельзя забивать в древесину молотком?
9. Почему при завинчивании нельзя удерживать саморез рукой?
10. Для чего на входе сквозного отверстия делают фаску?
11. Почему соединение, при котором шуруп ввинчивается в основную деталь поперёк волокон, получается более прочным?