Введение
Способ соединения двух заготовок торцами в деревообработке или металлообработке.
Шалф-соединение (или скарф-соединение) – это способ соединения двух заготовок торцами в деревообработке или металлообработке. Оно применяется, когда соединяемый материал недоступен в необходимой длине. Это альтернатива другим видам соединений, таким как торцевое соединение и врезное соединение, и часто предпочтительнее их в столярном деле, поскольку обеспечивает практически невидимую линию склейки.
Методы
Соединение образуется путем разрезания противоположных конических концов на каждой детали, которые затем соединяются вместе. При работе с деревом это обеспечивает большую площадь склеивания по длинным волокнам, что дает более прочное соединение, чем при простом торцевом соединении. Конусность обычно выполняется под углом от 1:8 до 1:10. Концы обычного шнуркового соединения заостряются до тонкого края, что помогает замаскировать соединение в готовом изделии, в то время как в других формах шнуркового соединения концы часто обрезаются до тупого выступа, который входит в соответствующий паз в соединяемой детали. При использовании шнурковых соединений в реставрации старинных самолетов большинство развитых стран выдают сертификат летной годности только в том случае, если во всех таких соединениях используется угол не менее 1:8.
Сила
Определение максимальной осевой силы для двух деталей, соединенных клеем, можно легко выполнить, используя два уравнения, выведенных из геометрии задачи путем разделения компоненты осевой силы на растягивающую силу и силу сдвига, нормальную и параллельную скашиванию. Предполагается, что предел прочности на сдвиг равен σ/2. Приведенные уравнения необходимо скорректировать, если предел прочности на сдвиг превышает σ/2. Два уравнения, определяющие максимальную осевую силу, имеют вид: F=σ/sin(α)^2 и F=σ/sin(2α), где α – угол между горизонталью и соединением. Оба уравнения следует оценить для конкретной задачи, и меньшее из полученных значений F соответствует величине максимально допустимой осевой силы. Первое уравнение учитывает разрушение при растяжении, а второе – при сдвиге. Следует обратить внимание на некоторые особые углы или сравнить графики этих двух уравнений на одном чертеже. Соединение наиболее слабо при α=90° из-за предела прочности на растяжение и при α=45° из-за предела прочности на сдвиг. Однако, если предел прочности на сдвиг больше σ/2, то α=45° будет прочнее, чем α=90°. Наибольшая прочность соединения достигается при угле между этими двумя значениями, равном 63,4°. Соединение становится прочнее 63,4° при угле 25,4°. При достаточно малом угле прочность соединения продолжает возрастать, и разрушение произойдет в любом месте деталей, скорее всего, вне зоны соединения.
Вариации
В деревообработке выделяют две принципиально различные категории врезок встык (шарфов), в зависимости от того, имеют ли сопрягаемые поверхности взаимное зацепление или нет. Простая врезка встык – это просто две плоские поверхности, соединенные под углом к оси соединяемых заготовок, и полностью полагается на клей и/или механические крепежные элементы (такие как винты, гвозди или болты) для обеспечения прочности. Врезки встык с взаимным зацеплением, такие как крюковые, с шипом и с выступом, обеспечивают различную степень прочности на растяжение и сжатие, хотя большинство из них все же нуждаются в механическом креплении для удержания соединения закрытым. Простая врезка встык не предпочтительна, когда требуется высокая прочность, поэтому ее часто используют в декоративных целях, например, при установке отделки или молдингов. Использование современных высокопрочных клеев может значительно повысить несущую способность простой врезки встык. Крюковая врезка с шипом широко используется в судостроении, а также в деревянном каркасе и строительстве деревянных мостов. В крупных деревянных конструкциях, таких как эти, врезка встык практически всегда крепится сквозными болтами и часто дополнительно усиливается снаружи железными или стальными накладками и/или обвязками. Врезка встык также может быть использована для решения проблем, возникающих, когда доска оказывается слишком короткой для предполагаемого применения. Доску можно разрезать пополам под углом, формируя врезку встык. При склеивании детали смещаются друг относительно друга, так что две части больше не выровнены по одной линии. Это позволяет увеличить длину доски. После высыхания клея доску можно выровнять до одинаковой толщины, в результате чего получится более длинная, но более тонкая доска. В традиционном деревянном каркасе используется множество типов врезок встык для соединения бревен.