Введение

В местах, где детали из дерева соединяются в сборку, используется столярное дело.

Столярное дело – это часть деревообработки, включающая соединение деталей из дерева, древесных плит или синтетических материалов (таких как ламинат) для создания более сложных изделий. Некоторые столярные соединения используют механические крепежи, связующие элементы или клеи, в то время как другие полагаются исключительно на деревянные элементы (например, шипы, пазы или простые соединения шип-паз). Характеристики деревянных соединений – прочность, гибкость, долговечность, внешний вид и т.д. – определяются свойствами используемых материалов и назначением соединения. Поэтому для удовлетворения различных требований применяются различные столярные техники. Например, столярные соединения, используемые при строительстве дома, могут отличаться от тех, что применяются при изготовлении шкафов или мебели, хотя некоторые принципы совпадают. В британском английском столярное дело (joinery) отличается от плотницкого дела (carpentry), которое рассматривается как вид конструктивных работ с деревом; в других регионах столярное дело считается частью плотницкого дела.

История

Многие традиционные техники соединения древесины используют уникальные свойства этого материала, часто обходясь без механических креплений или клея. Хотя каждая культура деревообработки имеет свои традиции соединений, особенно хорошо документированы и известны они в индийской, китайской, европейской и японской традициях. Благодаря сохранившимся образцам из Индии и Египта, мы знаем, что мебель первых династий демонстрировала использование сложных соединений, таких как "ласточкин хвост", более 5000 лет назад. Эта традиция получила развитие и в более поздних западных стилях. Писатель XVIII века Дидро включил в свою энциклопедию, опубликованную в 1765 году, более 90 подробных иллюстраций деревянных соединений, предназначенных исключительно для строительных конструкций. В то время как западные техники стремились скрыть соединения, восточные культуры, хотя и позже, не пытались их "маскировать". Японские и китайские традиции особенно требовали использования сотен различных типов соединений. Это объяснялось тем, что гвозди и клеи не выдерживали резких перепадов температур и высокой влажности, характерных для большей части Центральной и Юго-Восточной Азии. Кроме того, древесина, используемая в традиционной китайской мебели, содержит много смолы, из-за чего ее трудно склеить даже после очистки растворителями и применения современных клеев. С модернизацией производства появились новые разработки, призванные ускорить, упростить или улучшить процесс соединения древесины. Наряду с использованием различных клеевых составов, к новым механическим техникам относятся соединения "на печенье" и "на домино", а также соединения с использованием потайных винтов.

Свойства древесины

Многие техники соединения древесины либо основаны на, либо компенсируют тот факт, что древесина является анизотропной: её физические свойства различаются в зависимости от направления. Это необходимо учитывать при соединении деревянных деталей, иначе соединение обречено на разрушение. Склеивание досок, когда направление волокон у них перпендикулярно друг другу, часто приводит к растрескиванию досок или поломке соединений. Некоторые предметы мебели XVIII века, несмотря на то, что были изготовлены опытными мастерами, не учитывали этот фактор. В результате получается великолепная работа, которая может страдать от сломанных опорных ножек, часто прикреплявшихся приклеенными блоками, расположенными перпендикулярно основным деталям. Эти блоки крепились как клеем, так и гвоздями, что приводило к неравномерному расширению и сжатию деталей. Это также было причиной растрескивания широких досок, которые были распространены и использовались в тот период. В современной деревообработке это особенно важно, поскольку отопление и кондиционирование воздуха создают более значительные колебания влажности между окружающей средой и внутренними волокнами древесины. Все соединения в деревообработке должны учитывать эти изменения и обеспечивать возможность движения древесины. Каждый вид древесины имеет определенную скорость изменения влажности; общепринятый срок акклиматизации доски к новым условиям составляет 1 год на каждый дюйм толщины. При подготовке необработанной древесины для изготовления мебели или конструкций необходимо учитывать неравномерное изменение влажности и изменение размеров древесины, а также возможность появления трещин и сучков.

Сила

Древесина прочнее при нагрузке вдоль волокон (продольно), чем при нагрузке поперек волокон (радиально и тангенциально). Древесина – это природный композитный материал: параллельные пучки целлюлозных волокон скреплены лигнином. Эти длинные цепи волокон придают древесине исключительную прочность, сопротивляясь напряжению и распределяя нагрузку по длине доски. Более того, целлюлоза прочнее лигнина, что объясняет относительную легкость раскалывания древесины вдоль волокон по сравнению с поперечным раскалыванием. Различные породы древесины обладают разной прочностью, и фактическая прочность может варьироваться от образца к образцу. Породы также могут различаться по длине, плотности и параллельности целлюлозных волокон.

Стабильность измерений

Дерево расширяется и сжимается в ответ на влажность, как правило, в гораздо меньшей степени в продольном направлении, чем в радиальном и тангенциальном. Как трахеофиты, деревья обладают лигнифицированными тканями, которые транспортируют ресурсы, такие как вода, минеральные вещества и продукты фотосинтеза, вверх и вниз по растению. Хотя древесина срубленного дерева больше не жива, эти ткани все еще поглощают и отдают воду, вызывая набухание и усадку древесины в зависимости от изменения влажности. Когда важна стабильность размеров древесины, предпочтительнее использовать четвертьраспильную или распиленную по радиальному направлению древесину, поскольку ее волокнистая структура более однородна и, следовательно, менее подвержена влиянию влажности.

Материалы, используемые для соединения

Стропины могут фиксировать деревянные соединения без использования клея или механических крепежей, например, в шиповом соединении с нагелем. Клей очень эффективен для соединения древесины, когда обе поверхности соединения представляют собой торцы волокон. Правильно склеенное соединение может быть таким же прочным или даже прочнее цельного куска дерева. Животный клей растворим в воде, что позволяет разбирать соединения, используя пар для размягчения склейки. Могут использоваться различные механические крепежи, самыми простыми из которых являются гвозди и шурупы. Клей и крепежи могут использоваться совместно.

Укрепление суставов

Шкант: Небольшой стержень, используемый внутри соединения для выравнивания и усиления. Традиционные соединения, такие как соединения встык, используются с натуральной древесиной, поскольку для их изготовления не требуются материалы, кроме самой древесины. Шкантовые соединения также полезны для соединения более слабых и дешевых композитных материалов, таких как ламинированная ДСП, и в ситуациях, когда доступен ограниченный набор инструментов для деревообработки (поскольку для установки шкантов требуются только простые просверленные отверстия). Порода древесины для шканта может отличаться от основной детали, чтобы сбалансировать прочность и стоимость, а в некоторых столярных изделиях конец шканта может быть виден как часть дизайна. Соединения на "печенье": Небольшой готовый деревянный элемент в форме "печенья" вставляется в предварительно вырезанный паз для выравнивания кромки или соединения встык при склеивании. Соединитель "Домино": Запатентованная разновидность соединителя для "печенья", использующая готовый деревянный элемент, большего размера, чем традиционное "печенье", и называемый "домино"; сочетает в себе преимущества шкантов и соединений на "печенье". Все виды усиления, использующие древесину в качестве промежуточного элемента, используют целлюлозные волокна материала для сопротивления разрушению. "Печенье" или "домино" могут обеспечивать лишь незначительное увеличение прочности, но при этом служить надежным направляющим элементом для соединения деталей.

Плотник как профессия

Столяр – это ремесленник и специалист, изготавливающий изделия путем соединения деревянных деталей, как правило, более легкие и декоративные, чем работы, выполняемые плотником, включая мебель и внутреннее убранство дома, корабля и т.п. Столяры могут работать как в мастерской, где формирование различных соединений облегчается использованием стационарных, механизированных инструментов, так и непосредственно на объекте. Обычно столяры изготавливают такие изделия, как межкомнатные и входные двери, окна, лестницы, столы, книжные полки, шкафы, мебель и т.д. В судостроении судовой столяр может работать не только с деревом, но и с другими материалами, такими как линолеум, стеклопластик, фурнитура и уплотнители. Термины "столярное дело" и "столяр" широко используются в Великобритании, Австралии и Новой Зеландии. В Северной Америке этот термин не распространен, хотя главный профсоюз американских плотников называется Объединенным братством плотников и столяров Америки. В Великобритании ученик, осваивающий профессии, связанные с обработкой дерева, может выбрать изучение столярного дела на верстаке или плотницко-столярного дела на строительной площадке. Столярное дело на верстаке включает подготовку, разметку и изготовление столярных элементов, в то время как плотницко-столярное дело на строительной площадке ориентировано на установку этих элементов, а также на разметку и изготовление деревянных конструкций, используемых в строительстве.

История плотничества

В истории европейских технологий, столярное дело возникло в Средние века как развитие каркасно-панельной конструкции, призванное компенсировать деформацию древесины, вызванную изменениями влажности. Каркасно-панельная конструкция использовалась при изготовлении мебели. Развитие столярного дела привело к появлению "столяров" – группы деревообработчиков, отличных от плотников и изготовителей "арков" (арки представляли собой промежуточный этап между сундуком, сделанным плотником, и каркасным сундуком). Изначальное значение термина "столярное дело" лишь отдаленно связано с современной практикой изготовления соединений в деревообработке, которая является прерогативой плотников. Эта новая техника развивалась на протяжении нескольких столетий, и столяры стали изготавливать более сложную мебель и обшивать панели помещениями. Шкафное дело выделилось в отдельную профессию, поэтому столяры (под этим названием) стали больше ассоциироваться с изготовлением и установкой панелей. К периоду расцвета ремесленной деревообработки (конец XVIII века) плотники, столяры и мастера по изготовлению шкафов были четко разграничены и проходили разное обучение. В британском английском языке столяра в разговорной речи называют "чиппи".