Искусственный камень из цемента для наружной отделки фасада

Характеристики и свойства цемента/бетона

Наверное не существует человека, который бы не сталкивался с необходимостью использовать цемент. Это поистине универсальный материал, который используется повсеместно. Он не только удобный и простой в использовании, но и нетоксичен, гипоаллергенен и может похвастаться своим долгим сроком службы. Даже пломбы первоначально стоматологи использовали именно цементные.

Цемент представляет собой порошок из клинкерного камня, который в природе и на промышленном производстве образуется при нагревании глины и известняка до 1,5 тыс.градусов. Затем гранулы клинкера смешиваются с другими добавками, например, с гипсом и измельчаются до состояния порошка. При взаимодействии с водой цемент образует камень. Именно это его качество и привлекает строителей и других любителей работы с камнями.

На изображении представлен цемент

Самым главным критерием при выборе цемента является его маркировка. Она обозначается буквой “М” рядом с цифрой, которая указывает максимальный вес, который способно выдержать готовое изделие. Так, М300 показывает, что при оказываемом весе на сжатие одного кубического сантиметра данного бетона в 300 кг он может потрескаться. Если этот показатель 500, значит вам придется оказывать давление в 500 кг, чтобы разрушить камень.

Еще рядом с буквой “М” находится литера “Д”, которая показывает процент добавок в данной партии цемента. Также возможно найти аббревиатуры свойств, которые придают цементу добавки, например гидрофобность, водонепроницаемость, устойчивость к соленой воде, белый цемент или быстрозатвердевающий.

Раствор, получающийся на основе цементного порошка и воды называется бетоном. Поэтому, в принципе, купить бетон или цемент означает одно и то же. Очень важно при выборе цемента смотреть на дату его производства. Потому что несмотря на все преимущества этого материала, одним из основных недостатков является именно его недолгий срок службы. Обычно он составляет всего 2 месяца со дня изготовления. Так, универсальный цемент с крепостью М500 через 2 месяца станет по крепости как М300, а еще спустя время совсем потеряет ее. Поэтому старайтесь приобретать цемент непосредственно перед строительными работами и обязательно изучайте сроки хранения. Что же делать, если вы приобрели хороший цемент, но он у вас немного залежался? Можно восстановить его прочность при помощи добавления в смесь пластификаторов.

Преимущества искусственного камня из бетона и цемента

В последнее время цемент активно применяется для изготовления декоративного камня и кирпича. При помощи этого материала становится возможным облицевать практически любые поверхности со значительными преимуществами перед натуральным камнем:

Разнообразие плиток, которые можно получить, используя лишь бетон в смеси с некоторыми компонентами, поистине удивляет. Это и имитация мрамора, и гранита, и лабрадорита, а также практически любого камня, который используется для облицовочных работ. При соблюдении всех нюансов изготовления даже опытному глазу будет нелегко отличить натуральный камень от декоративного.

На фотографии фасад из декоративного (искусственного) камня сделанного из цемента

Цемент имеет хорошую звукоизоляцию. Поэтому облицевав стены вашего жилища даже тонким слоем плитки из бетона, вы оградите себя от излишних уличных шумов и криков. Цементную плитку не рекомендуется класть внутри помещения, так как она хотя и легче натурального камня, но все же намного тяжелее плитки из гипса. Кроме того, цемент превосходит гипс по цене и срокам хранения. Так, если у вас дома не сильно влажные помещения, то целесообразнее делать облицовку из гипса. В предыдущей статье мы рассказывыали как самостоятельно изготовить декоративный (искусственный) камень из гипса для внутренней отделки.

Зато для внешних облицовочных работ бетонная декоративная плитка подойдет как нельзя лучше. Современные мастера до мельчайших подробностей продумывают дизайн и используют в облицовке одного объекта до нескольких видов различных плит. Так, цокольную часть здания выкладывают имитацией валунов, среднюю линию – сланцевых горных пород, а верх здания – искусственным кирпичом. Конечно, не обязательно экспериментировать сразу со многими формами – фасад, выложенный сплошным декоративным кирпичом одного вида ничуть не уступает по своей эффектности и красоте.

Сейчас очень модно использовать бетонную плитку в уличном облагораживании кафе, ресторанов, парков, а также магазинов и офисных помещений. Это выглядит престижно, модно и современно.

Как сделать декоративный (искусственный) камень из бетона своими руками

Искусственный (декоративный) камень из бетона можно также изготовить самостоятельно. Это не требует особенных навыков и инструментов. Также не потребуется вызывать мастера для облицовки фасада, что обычно требуется при работе с натуральным камнем. Искусственный камень из цемента обычно очень прост при монтажных работах и вы с ним можете работать так же, как и с плиткой из гипса – укладывая плитку бесшовно или с расшивкой швов. Единственное, что может понадобиться – это разложить плитку перед укладкой на землю, чтобы зараннее спрогнозировать получаемый рисунок. Особенно это уместно при фантазийных узорах с разными размерами камней.

Бетонный декоративный камень для фасада изготавливается при помощи заливки бетона в специально подготовленную форму. Обычно в раствор добавляется песок или другие материалы в зависимости от желаемого результата. Так, чтобы получить мелкозернистые вкрапления каменной крошки, в раствор добавляют керамзит или другие ингредиенты. Идеально добавлять песок просеянный с мелкой фракцией – тогда раствор получится равномерным и более однородным.

После замеса раствора его выливают в формы, которые разложены на столе. На больших производствах это вибростолы, которые позволяют бетону равномерно смешаться при вибрациях. Многие умельцы изготавливают такие столы дома самостоятельно или просто заставляют стол вибрировать – время вибрации составляет всего 3-5 минут. Если у вас не получится изготовить вибростол, попробуйте немного потрясти форму в течении указанного времени для обеспечения лучшей схватываемости компонентов.

Цементная плитка сохнет довольно долго, поэтому нужно запастись терпением и несколькими формами – так как период схватывания одной заливки составляет от 12 часов. После доставания камня из формы еще дополнительное время просушки составит около 2 недель. Не спешите с укладкой плитки, иначе вместо красивого фасада может получится сплошное огорчение.

Кроме того, стоит помнить, что оптимальная температура работы с камнем от 5 до 25 градусов. Поэтому не торопитесь укладывать плитку при более низких или высоких температурах, чтобы не укоротить жизнь вашему камню. Также стоит учитывать, что покраска изделия перед замесом сделает его более устойчивым к выцветанию и вам не придется дополнительно обновлять верхний слой краски после крепления на стену.

Пошаговая инструкция для изготовления камня из цемента

1. Готовим все необходимые ингредиенты:

2. Смешиваем между собой сухие ингредиенты. Если вы добавляете еще какие-то составы в смесь, то перед замесом их необходимо тщательно смешать. Песок должен быть мелкой фракции и тщательно очищенный или просеянный через сито.

3. Если вы используете бетономешалку, то наливаете в нее воду и включаете. Если нет, то набираем нужное количество воды в емкость для замеса. Теперь насыпаем в воду краситель и перемешиваем. Если вы хотите получить яркие светлые тона декоративной плитки, то желательно приобретать цемент белого цвета. Однако это выйдет на порядок дороже. После окрашивания воды насыпаем постепенно полученную сухую смесь и начинаем вымешивать при помощи дрели.

4. Вымешиваем цемент достаточное количество времени, чтобы смесь стала однородной и по консистенции напоминала густую вязкую сметану. Она не должна капать или литься, а скорее, накладываться. Чем меньше в составе воды, тем прочнее получается исходный камень.

5. После окончания вымешивания раскладываем состав в смазанные разделительной смазкой формы. Бетон заливается до половины, после чего специальными вибрирующими движениями с помощью стола или вручную он утрясается в форме до однородной массы. После этого можно проложить слой армированной сетки для повышения прочности.

6. Выкладываем форму до верха оставшимся составом, разравниваем шпателем. Теперь снова необходимо сообщить будущим камням вибрацию для равномерного распределения раствора. Трясем формочки или включаем вибростол примерно на 3-5 минут.

7. Оставляем камень для высыхания примерно на 12 часов.

8. Отделяем камень от формы и отправляем на окончательную просушку до двух недель.

9. После просушки можно дополнительно покрыть плитку красителем.

На фотографии декоративный (искусственный) камень из бетона

Отделка фасада искусственным камнем

Отделка фасада декоративным (искусственным) камнем возможна без приглашения специализированного мастера на дом. Нужно всего лишь запастись изготовленной плиткой, клеевым материалом, грунтовочными составами для обработки стен и инструментами для них. Перед выкладкой камня нужно определиться, планируете ли вы работать со швами или без них.

Если вы хотите выкладывать искусственный фасадный камень со швами, то нужно приобрести специальную затирочную смесь или изготовить ее самостоятельно, строительный шприц или просто целофанновый пакет. Расстояние между швами не должно быть больше 12 мм. Также необходимо подготовить ветошь, чтобы декоративный фасадный камень не пострадал от цементного клея во время укладки – его необходимо сразу же вытирать.

Декоративный камень для фасада дома укладывается на тщательно обработанную поверхность. Так, все стены выравниваются, щели и трещины тщательно заделываются штукатуркой, после чего штукатурка должна просохнуть в течение суток. Ровность стены проверяется при помощи уровня – проверить нужно во всех направлениях: вертикальном, горизонтальном и диагональном.

Отделка фасада дома искусственным камнем из бетона/цемента

После выравнивания стены штукатурными работами приступаем к этапу грунтовки стен. Грунтовка предохраняет стену от развития различных микроорганизмов, плесени, грибков, а также повышает адгезию. Лучше нанести два слоя грунтовки, хорошо их просушив согласно времени, указанном в инструкции.

После выполнения всех подготовительных работ можно приступать к наружной отделке стены декоративным камнем. Для этого нужно приготовить клеевой или цементный раствор. Вы можете изготовить его самостоятельно либо приобрести в строительном магазине готовую смесь. Замешивайте столько состава, сколько вам потребуется на одну кладку.

Плитку перед укладкой желательно предварительно разложить на земле для получения готового рисунка. Возможно, вам понадобится циркулярная пила для подрезки камня под нужный размер. Вся подготовленная плитка очищается сзади металлической щеткой для повышения ее сцепления со стеной, а также очищения от пыли.

Плитка укладывается снизу вверх с отступом от земли в 5-10 сантиметров – так вы защитите ее от появления плесени и других неблагоприятных процессов. Каждый последующий слой выравнивается уровнем, если вы укладываете камни с геометрическим рисунком. При бесшовной укладке камни кладутся максимально близко друг к другу.

Клеевой состав наносится зубчатым шпателем на заднюю поверхность плитки и на саму стену. После прикладывания плитки к стене, можно простучать по ней специальным резиновым молотком для лучшего крепления. Если вы попали клеем на плитку, то сразу вытрите ее заранее подготовленной ветошью.

Укладывание плитки начинается с углов помещения, дверных и оконных проемов. Если вы кладете ровную плитку, то каждый предыдущий слой выравниваете по уровню. Затирка швов выполняется через сутки после проведения фасадных работ. Помещаем затирочный материал в строительный пистолет, шприц или просто пакет с обрезанным углом и равномерно выкладываем его между кирпичами. Через полчаса прогладьте швы расшивкой.

После высыхания вашего камня можете покрыть его гидрофобизатором – это защитит его от проникновения влаги и освежит цвет.

Искусственный камень из цемента

Натуральный камень широко используется для создания ландшафтных дизайнов, мощения садовых дорожек и облицовки фасадов малоэтажных зданий. С помощью природного гранита, мрамора, песчаника, сланца и других видов натурального камня можно создавать эксклюзивные композиции, фасады и ландшафтные дизайны.

Изготовленный своими руками искусственный камень из цемента не содержит в своей себестоимости: заработной платы наемных работников и офисных специалистов, начислений на заработную плату, процента прибыли, транспортно-складских расходов, НДС и т.п.

Поэтому искусственный камень на основе цемента произведенный в домашних условиях имеет минимальную стоимость по сравнению в искусственным материалом произведенным специализированными компаниями и фирмами. В этой статье мы подробно рассмотрим вопрос: Как сделать искусственный камень из цемента своими силами?

Инструкция по изготовлению искусственного камня из цемента

Технология производства искусственного конструкционного или облицовочного камня довольно простая, но потребует приобретения или изготовления специального инвентаря – форм-матриц для заливки искусственного камня.

Можно приобрести готовые матрицы в магазине строительных материалов, Однако лучше всего изготовить формы самостоятельно. Это значительно дешевле, кроме того в этом случае, вы получите в свое распоряжение именно ту конфигурацию элементов, которая больше всего подходит под конкретные условия.

Для изготовления форм-матриц понадобятся следующие материалы:

Формы для искусственного камня

Заготовив указанные материалы можно приступать к непосредственному изготовлению формы. Этапы технологии:

В целях ускорения производства искусственного камня и эффективного использования цемента и других компонентов, есть смысл изготовить несколько штук или несколько десятков форм.

Изготовив необходимое количество форм-матриц, можно приступать к производству искусственного камня из цемента. Кроме форм потребуются следующие материалы и инструменты:

Читайте также:  Вещи для кухни с Али

Пропорции материалов для раствора

Пропорции материалов для производства искусственного камня из цемента: цемент 1 часть, песок 0,5 части, гранотсев или мраморный щебень 1-2,5 части, суперпластификатор 0,2 – 0,7% от массы цемента, краситель 5% от массы раствора, вода 0,6 части (ориентировочно).

Цемент, песок и гранотсев (мраморный щебень) и краситель загружаются в бетоносмеситель и тщательно перемешиваются. Далее добавляется суперпластификатор, вода и все опять тщательно перемешивается. Готовый раствор должен иметь консистенцию густой сметаны.

С помощью кельмы или шпателя раствор выкладывается в смазанную разделительным составом форму-матрицу до половины и уплотняется вибрированием и «штыкованием». По конфигурации формы, ножницами по металлу вырезается армирующая сетка и укладывается в форму, после чего форму заполняют раствором до верхнего среза и опять уплотняют.

Заливка форм

Завершающим этапом заливки искусственного камня является нанесение насечек гвоздем в виде сеточки. Насечки необходимы для лучшего сцепления элемента с основой. Залитые раствором формы выдерживают в тени в течение 12 часов, после чего искусственный камень извлекают из форм, формы тщательно моют, а получившиеся изделия сушат в тени в течение 14 дней. После полного высыхания искусственный камень можно использовать по назначению.

Бывают случаи, когда элементы облицовки требуется подогнать друг к другу или аккуратно удалить наплывы раствора. В связи с этим у неспециалистов в области обработки камня возникнет вопрос: чем резать искусственный камень из цемента? Вариант один – угловая шлифмашинка и алмазный диск соответствующего диаметра. Популярные бренды алмазных дисков: KEOS Standart, KEOS Professional, TURBO DS SORMA, Диам Алмаз RV, Grost и другие.

Что такое заливка декоративного камня и как ее произвести?

Декоративный камень для отделки фасада и интерьера — очень модный и ходовой способ облицовки. Многие выбирают готовые решения и не стеснены в средствах, поэтому могут себе позволить не только приобретение искусственных декоративных элементов, но и камня натурального происхождения.

Чтобы сделать красивую, долговечную облицовку со стеснённым бюджетом, возможно отлить плитки самостоятельно. Для этого потребуется умение смешать раствор, необходимые компоненты, формы и детальная инструкция.

Алгоритм изготовления и технология процедуры

Нужно подготовить следующий набор материалов, инструментов и подручных приспособлений:

  1. Формы из силикона, пластика или композита — готовые или самостоятельно изготовленные.
  2. Гипс, цемент и песок речной, акриловые смолы, другие связующие элементы, наполнители, пластификаторы в зависимости от вида и типа декоративного камня.
  3. Шуруповёрт или дрель с винтовой насадкой (миксер строительный).
  4. Весы, рассчитанные на сыпучие материалы, с возможностью взвешивания нескольких килограммов.
  5. Ведро или другие ёмкости для замешивания раствора и жидкости.
  6. Шпатели — узкий и широкий, лучше всего подойдут с рабочей поверхностью 10 и 40 см.
  7. Ковш или черпак для сыпучих материалов и жидкости.
  8. Чистая вода.
  9. Пульверизатор или краскопульт.
  10. Мыло хозяйственное.
  11. Ёмкость с мерной шкалой для сыпучих и для жидких веществ.

Выбор форм зависит от количества нужных элементов декоративного камня. Силиконовые готовые или самодельные изделия не отличаются такой высокой прочностью, как полиуретановые. Сделать много блоков лучше в одной форме, чтобы обеспечить сходство всех элементов.

Проще поддаются чистке резиновые ёмкости, поэтому лучше применять их при работе с разными растворами для декоративного камня. Ширина не должна превышать 25–30 см в диаметре, поскольку гипсовые смеси в широких ёмкостях будут быстро высыхать по поверхности, что затруднит процесс.

Выбор материала

Заливка возможна из разных компонентов в зависимости от нужного вида и технических характеристик декоративного каменного покрытия. Чаще всего в домашних условиях создаются гипсовые, цементно-песчаные и акриловые элементы. Другие типы искусственного камня, например, керамогранит или гибкий камень, в кустарных условиях с достойными качеством и свойствами сделать не получится.

Для создания гипсовых декоративных каменных плиток может подойти любая марка этого материала. Главное – подобрать состав так, чтобы качества заготовок соответствовали сфере эксплуатации облицовки и условиям.

Подбирается гипс в соответствии с нанесённой на упаковку маркировкой. Число указывает твёрдость готового изделия. Чем оно выше – тем плитка получится прочнее. Продукция с маркировкой Г16 стоит существенно выше, чем аналог Г6, поскольку плитку из первого материала сломать будет намного сложнее, чем аналогичную из Г6.

Перед работой требуется подготовить рабочее место. Инструменты, материалы нужно разложить в удобном порядке, чтобы ко всем был удобный доступ.

  1. Готовится раствор воды и хозяйственного мыла для смазывания поверхности трафаретов и более лёгкого извлечения готовых плиток.
  2. Смачивание выполняется пульверизатором или краскопультом.
  3. Выставляется по уровню поверхность, на которую для застывания после заливки помещаются формы. Это обеспечит ровную поверхность для крепления на стены.

В зависимости от используемой марки материала и воды пропорции могут отличаться. Лучше поинтересоваться в точке продажи стройматериала об особенностях и способе смешивания компонентов. Некоторые смеси разводятся с водой в соотношении 1:1.

В зависимости от жёсткости воды также может изменяться пропорция.

Чтобы плотность раствора не изменялась, необходимо придерживаться найденного соотношения. Для этого нужно делать пометки на бумаге, заводить примерно 70% от порции с последующим добором до полного объёма.

  1. Дрелью или шуруповёртом с миксерной насадкой делается замес до однородной консистенции. Добавлять нужно порционно, чтобы размешивалась смесь равномерно, без комков. Длительность замеса должна быть короткой.
  2. Как только раствор наберёт нужную густоту, приступают к самой заливке. Заливается смесь в форму из ведра, причём верхний слой разравнивается широким шпателем (40 см).

Надавливать слишком сильно на инструмент при разглаживании не стоит, поскольку в результате испарения жидкости поверхность гипсовых элементов слегка прогнётся внутрь. Поэтому повторное выравнивание тыльной стороны элементов производится примерно через 1–2 минуты.

Расформовка, т. е. отделение плиток от макета, выполняется примерно через треть часа. Тогда гипс достаточно затвердеет, чтобы его можно было достать и отправить на просушку.

Рекомендуем посмотреть видео о создании декоративных каменей из гипса:

Цемент

Для заливки этих каменных плиток потребуется следующий набор материалов:

Инструкция по изготовлению декоративного камня из цементно-песчаной смеси:

  1. Из воды, песка и цемента в пропорции 1:1:3 готовится раствор. Максимально допустимый процент содержания красящего пигмента не должен превышать 3% общего объёма, но для получения нужного оттенка делается несколько экспериментальных заготовок. Пигмент вносится сначала в воду и разводится полностью, а потом вносятся сыпучие материалы порционно.
  2. Разделительный состав наносится на контактирующую с раствором часть формы.
  3. Примерно на 50% толщины будущей плитки выкладывается рабочий раствор в каждую ячейку формы, а затем покрывается армирующей сеткой. Перед этой операцией требуется разровнять поверхность состава.
  4. Чтобы с поверхностью плитка схватывалась лучше, после 20-30 минут выдерживания залитых форм гвоздём или толстой проволокой делают на тыльной части элементов неглубокие бороздки.
  5. В форме декоративные каменные плитки должны находиться не менее полусуток. А после извлечения просушиваться ещё примерно 14 часов.
Акриловый материал

В составе акрилового материала широко применяется мраморная или гранитная крошка. Это обеспечивает плиткам необходимую прочность, декоративность внешнего слоя. Вспомогательные компоненты придают окраску, обеспечивают внутреннюю текстуру.

Инструкция по изготовлению декоративного камня из акрила:

  1. Все компоненты, которые будут составлять основу смеси, сортируются по крупности, чтобы распределение по толщине камня было равномерным.
  2. Разогревается акрил, вносится в сыпучую смесь. Этот материал служит связующим веществом.
  3. Полученная вязкая масса формируется в нужные элементы.

Получить каменные блоки из акрилового состава можно экструзионным или литьевым способом.

У литых блоков застывание происходит равномерно — это обеспечивает отсутствие внутренних напряжений, а материал позволяет применять более универсально.

Экструзионное формирование

Применяется специальная форма с отверстием заданной толщины и ширины отверстие. Полимерная смесь «протягивается» через него, прижимается валиками, что даёт на выходе сплошную ленту постоянной толщины и габаритов. Этим способом создают заготовки с неправильной геометрией (угловых элементов), больших плит. Чтобы в материале не образовывалось комков, необходимо постоянно поддерживать заданную высокую температуру смеси.

Литьевое

При литьевом способе создания акриловых декоративных камней процесс усложняется «расслаиванием» материала. Чтобы залить форму, не всегда получается сделать это за один раз, особенно если высота плиты более 2 см. Акриловая смола смешивается с красящими пигментами и неорганическим наполнителем. Чтобы разогревать смолы до нужной температуры, нужно пользоваться специальными печами.

Чтобы форма плиток была ровной, без изъянов, готовые залитые акриловой смесью формы накрываются небольшим прессом. Слабые места формы продавливаться таким весом не должны.

Материал шлифуется, обрезается только после полного затвердения структуры акрилового камня.

Как сделать форму?

Заливочная форма изготавливается так:

  1. Подбирается образец. Это может быть готовая каменная декоративная плитка разных производителей из коллекции или другая произвольная рельефная форма.
  2. Готовится опалубка. Для цементно-песчаных смесей — деревянная с проложенной бумажной коробкой внутри, фанерным или деревянным ящиком. Главное, чтобы стенки выдержали давление раствора.
  3. Стенки опалубки и сами образцы покрываются солидолом (для цементных растворов) или силиконом.
  4. Все образцы с небольшим шагом (примерно 1–2 см) выкладываются вверх выпуклостью.
  5. Заливают композитом, силиконом или другим формовочным составом. Как только смесь застывает, её извлекают с опалубки и ещё выдерживают 2–3 недели.
Силиконовые

Для создания формы из силикона можно воспользоваться куском ДСП, который должен быть по размеру, как сама форма. Затем выполняются такие действия:

  1. выбирается элемент (желательно несколько одинаковой или разной текстуры);
  2. приклеиваются лицевой частью кверху на лист ДСП, выставляются края опалубки из кусков ДСП высотой примерно 5–7 см по периметру листа;
  3. замешивается тесто из силиконовых компонентов или пластилина для большей герметизации формы;
  4. заполняется форма силиконом из туб, оставляется примерно на 3 часа;
  5. извлекается застывшая заготовка, очищается от лишнего.

Рекомендуем посмотреть видео об изготовлении формы из силикона для декоративного камня:

Из компаунда

Для создания матрицы из компаунда нужно приготовить кусок ДСП размером примерно 0,5х0,5 м или другим, который соответствует количеству расположенных заготовок с шагом примерно 1-1,5 см друг от друга. Для опалубки, которая послужит границами компаунда, подойдут бруски с сечением 2х2 см или небольшие полоски ДСП по периметру матрицы.

Если применяется обычная древесина, необходимо её покрытие солидолом или другим жирным составом для лучшего отделения вещества формы после его затвердевания. Для формовочных элементов могут подойти уже готовые плитки или покупная форма.

Поскольку прочность полиуретана выше, чем силикона, то при использовании последнего нужно форму делать слегка толще, чтобы заливаемые заготовки не прорывали основу.

При изготовлении макета нужно хорошо герметизировать стыки реек с ДСП основой, чтобы компаунд не вытекал. Для герметизации подойдёт обычный силикон, который наносится на внешнюю сторону рейки перед её прикручиванием к плоскости.

Стандартный комплект для заготовки содержит:

Для формирования качественной заготовки выбираются целые мастер-формы с ровной плотной поверхностью без изъянов или дырочек. Требуется надёжное крепление, поскольку заливаемый компаунд может сдвинуть с места объекты, что испортит заготовку. Тыльная сторона также должна надёжно крепиться к основанию, чтобы состав не затекал под изделия. Для этого её края промазываются обычным герметиком, излишки которого удаляются.

Силикон должен хорошо просохнуть, затем смазкой с интервалом примерно 1–2 минуты дважды смазывается вся поверхность мастер-форм, бортов и плоскости ДСП, которая будет соприкасаться с компаундом.

Смазка просушивается, а заготовка выставляется на поверхность, выверенную уровнем. Чтобы состав компаунда был равномерным, без твёрдого осадка, перед заливкой он хорошо вымешивается.

Для этого используется палочка из дерева или обычный штапик для деревянных оконных рам. Внесением небольшого количества отвердителя и повторного перемешивания достигается нужная консистенция состава. Тонкой струйкой по всем углублениям разливается приготовленный раствор в полости заготовок. Извлекается форма после полного затвердения компаунда.

Как правильно сушить?

Если заготовки из гипса, то для их просушки рекомендуется выдерживать температуру примерно 30–40 °C. При этом необходимо обеспечивать постоянную вентиляцию для отвода испарившейся влаги. Можно сушить в специальной камере или на открытом пространстве. Для создания вентиляционного шкафа нужно использовать закрытую камеру с вытяжным вентилятором и отводной гофрой, тепловентилятор, устанавливаемой под рядами перфорированных сквозных полок.

Как красить?

Для покраски потребуется сначала подготовить поверхность заготовки. Для этого она шлифуется наждачной бумагой с мелкой зернистостью. Потом покрывается слоем грунтовки глубокого проникновения, высушивается. Подходят красящие составы на водной основе на базе силикатов, акрилов или силиконов в качестве красящих пигментов. Могут использоваться такие вещества:

  1. На просушенную, подготовленную и прогрунтованную поверхность наносится красящий состав.
  2. Если с поверхности старую краску или отделку не сняли, то новый слой может быстро осыпаться или растрескаться.
  3. Для наиболее стойкого результата подходят материалы для наружных работ с высокой водостойкостью.
  4. Отвердители и лаки улучшают визуальный эффект готовых плиток декоративного камня.

Изготовить декоративный камень просто даже при условии создания собственных форм для отлива. Необходимо следовать инструкции, обеспечивать максимальную герметичность. Готовые изделия должны хорошо просушиться в вентиляционных обогревательных шкафах или в условиях открытой местности. Для финишной отделки могут применяться разные краски для наружных работ. Дополнительная плёнка из водорастворимого лака обеспечит безупречный вид и надёжную защиту от влаги.

Изготовление искусственного камня.

На протяжении нескольких тысячелетий натуральные камни использовались для отделки зданий и сооружений. На сегодняшний день это достаточно дорогой материал, но он имеет альтернативу – изготовление искусственного камня своими руками в домашних условиях. При правильном выполнении всех действий он будет выглядеть привлекательно, а его стоимость будет значительно ниже.

С использованием камня при отделке интерьера можно добиться неожиданного результата. Он отлично подойдет для оформления всего помещения либо отдельных его элементов, таких как камин и колонны. Изготовить искусственный камень своими руками несложно, но нужно правильно выполнить всю последовательность процедур.

По данной теме есть похожая статья – Камни для бани: какие лучше выбрать?

По механической стойкости или другим качествам искусственный камень ничуть не уступает натуральному. Помимо этого имеет несколько важных преимуществ:

Изготовление форм для искусственного камня

Формы для изготовления искусственного камня можно приобрести в специализированном магазине, но рекомендуется сделать их самостоятельно. Начинать нужно с выбора одного из образцов. В качестве него подбирают камень, соответствующий не только своими размерами, но и формой.

Читайте также:  Как выбрать комод для гостиной

Для основного материала применяется силикон. Чтобы изготовить форму потребуется взять коробку, обладающую подходящими размерами. По форме она должна превышать камень, взятый за образец. Коробка будет выполнять роль опалубки.

После требуется и на коробку, и на выбранный образец нанести толстый слой солидола. Затем камень аккуратно расположить на дне опалубки. Дабы повысить уровень производительности, рекомендуется создать сразу несколько коробок вместе с формами.

Следующий шаг заключается в заливке силикона в опалубку. Для последующего уплотнения требуется использовать простую малярную кисть, предварительно смоченную в мыльном растворе. После окончательного заполнения формы рекомендуется аккуратно выровнять всю поверхность с помощью шпателя. Его тоже лучше всего смочить в мыльном растворе.

Залитая форма будет сохнуть на протяжении 15 дней, и только по завершении этого срока коробку можно разобрать и извлечь камень-образец.

В итоге получаются готовые формы из силикона, необходимые для самостоятельного изготовления искусственного камня. Если на поверхности обнаружены мелкие трещины или дефекты, то их рекомендуется дополнительно залить силиконом.

Изготовление формы, видео:

Создание искусственного камня из гипса

Материалы

Технология изготовления искусственного камня из гипса является самой популярной. На предварительном этапе для его создания требуется подготовить следующие материалы с инструментами:

Чтобы производить искусственный камень из гипса не потребуется большой площади. Вполне достаточным будет считаться несколько квадратов. Для начала стоит внимательно отнестись к обустройству рабочего места, все стеллажи и необходимые полки должны быть под рукой. Следующий шаг работы – подготовка гипсового раствора.

Технология изготовления

После подготовки рабочего места и создания силиконовых форм можно начинать его создание. Для этого ниже приведена инструкция:

Искусственный камень из цемента

Необходимые материалы и инструменты

Изготовление искусственного камня дома может проходить не только из гипса, но и из цемента. Для этого процесса потребуются следующие инструменты и материалы:

Все инструменты вместе с материалами требуется подготовить заранее. Это позволит сэкономить время, а также быстро и оперативно выполнить процесс, связанный с изготовлением камня для фасада.

Искусственный камень из цемента, видео:

Процесс изготовления

После завершения подготовки формы осуществляется несколько следующих этапов работы.

Видно, технология отличается простотой и не требует использования дополнительного оборудования. Камень рекомендуется извлекать из формы только по истечении 12 часов, и после оставить снова на две недели сохнуть. За этот срок материал окончательно наберет необходимую прочность. После завершения работы форму требуется тщательно промыть.

Если в процессе изготовления в состав не были добавлены красящие компоненты, то окраску можно завершить уже при изготовлении камня. Для этого нужно очистить его поверхность от пыли и грязи. С использованием кисти нанести равномерно краску. Для создания оттенков рекомендуется применять краску с более темной основой.

Искусственный камень может использоваться для многих целей. Это украшение интерьера, придание ему особенной изюминки и выразительности. Создать его в домашних условиях – не принесет трудностей, но в итоге удастся получить отличный облицовочный материал.

Делаем искусственный камень своими руками

Искусственный камень прост в обращении и обходится дешевле настоящего – более того, сделать его можно и своими руками. Конечно, купить куда проще, но иногда необходимы камни особенной фактуры и достать их не получается. Далее будет рассказано об особенностях таких камней и используемых для них материалах, как сделать форму и сам камень.

Особенности искусственного камня и материал для него

Плюсов у искусственного камня много, среди них:

Из минусов искусственного камня выделить стоит в первую очередь его недолговечность в сравнении с природным. Впрочем, срок эксплуатации далеко не так короток: примерно 30-40, в отдельных случаях 50 и более лет.

Стоит кратко пройтись по основным материалам и методикам изготовления:

Изготавливают искусственные камни и из других материалов – их ещё много, поэтому все описываться не будут. Далее подробнее рассматриваются цемент и гипс – эти материалы применять проще других, поэтому они наиболее популярны.

Как изготовить форму

Прежде, чем приниматься за сам камень, нужно сделать форму для него. Хотя можно этим и не заниматься, а просто купить готовые, но сделать её своими руками – не слишком сложная задача. Форма может относиться к одной из примерно десятка разновидностей, проще всего сделать силиконовую – именно процесс её изготовления и будет разобран далее.

Сохнуть силикон будет долго: примерно по сантиметру за неделю, так что заняться изготовлением форм лучше всего сильно заранее. Когда он просохнет, опалубку нужно будет разобрать и посмотреть – нет ли где трещин. Если они обнаружатся, замазать свежим силиконом. С помощью одной матрицы получится сделать около десятка камней, после чего она деформируется – так что стоит сразу рассчитать, сколько всего форм вам потребуется.

Как отлить камень из цемента

Чтобы получить раствор, добавьте одну часть цемента к трём частям песка. Песка можно взять меньше, тогда камень будет прочнее. Перемешайте песок и цемент, затем постепенно начинайте добавлять воду и краситель, постоянно перемешивая раствор. Его консистенция в итоге должна напоминать очень густую сметану. Для повышения пластичности можно добавить клей.

Если нужно сделать булыжник, то форма вообще не нужна, в других случаях она потребуется. Форму перед началом заливки раствора нужно окрасить – так краситель будет держаться лучше. Понемногу его нужно будет добавлять в раствор с самого начала и до конца замешивания – впрочем, некоторые делают заливку в два слоя, и во второй краситель не добавляют. Брать его нужно от 3% до 7% от веса смеси, это зависит от качества самого красителя, цемента, а также того, насколько интенсивное прокрашивание необходимо.

Когда заливка будет сделана наполовину, нужно добавить синтетическую сетку для армирования. Вместо неё в раствор можно залить волокна фибры. После армирования заливка продолжается до заполнения формы. Все время проводится вибрирование для уплотнения массы, так что работы нужно выполнять на вибростоле. На поверхности смеси нужно сделать бороздки – так камень будет лучше приклеиваться.

Спустя 12 часов после заливки его можно будет вынуть и закрыть в полиэтиленовый мешок, где бетон будет набирать прочность. Форму после использования стоит промыть со средством для посуды – это поможет ей дольше оставаться в хорошем состоянии. Поверхность камня стоит покрыть олифой – так на него не будет налипать пыль и краситель сохранится дольше.

Как сделать камень из гипса

Процесс похож на то как делают камни из цемента и песка. Сначала нужно подготовить воду: гипсовый раствор застывает очень быстро, хватает 5-8 минут, поэтому, если времени нужно больше, в неё заранее стоит добавить лимонную кислоту – примерно 1 грамм на литр или немного больше. С ней раствор будет оставаться жидким более часа.

Если нужен красящий пигмент, он тоже добавляется в воду сразу, примерно 3-7% от массы приготовленного гипса, после чего хорошо перемешивается. Чтобы подобрать оптимальный цвет можно сделать несколько тестовых камней, добавляя разное количество красителя.

Иногда его не добавляют вовсе и получается белый камень, который после колеруют. Делать это нужно несколькими кистями разной ширины, и не стараться выводить ровные мазки – напротив, чем хаотичнее окрашен камень, тем естественнее он будет выглядеть. Чтобы краска лучше держалась, камень стоит покрыть лаком, но нужно использовать матовый. Если лежать камень будет в сухом помещении, лак можно не использовать.

Для украшения в форму можно заранее насыпать немного песка, гальки, бисера или золы – в последнем случае камень будет смотреться красиво только издали.

Часто к гипсу добавляется песок – он делает камень прочнее; обычное соотношение составляет 10:1. После этого смесь добавляется в воду из расчёта 3:2 и перемешивается до однородности.

Форма для заливки должна быть заранее промазана, для этого обычно применяется состав из скипидара и воска. Раствор в неё заливается до заполнения, разравнивается шпателем и оставляется до застывания. Затем камень вынимается из неё, просушивается – и он готов. Лучше использовать только в помещениях, но если он хорошо обработан и пропитан, то годится и для внешней отделки.

Понравилась статья? Подпишитесь на канал, чтобы быть в курсе самых интересных материалов

Принцип действия и области применения индукционного нагрева

Электротермические устройства, которые осуществляют нагрев электропроводящих материалов посредством наведения в них индуктированных токов, называются индукционными нагревателями. Поскольку э. д. с. индукции возникает при изменении возбуждающих электромагнитное поле токов, то такие устройства могут работать только на переменном токе.

Читайте также:  Высота кровати: стандарты и оптимальные значения, основные требования при выборе

Основным элементом индукционных нагревателей является индуктор — катушка, содержащая определенное количество витков, которая при пропускании по ней переменного тока создает переменное магнитное поле. Здесь происходит преобразование (первое) электрической энергии в энергию магнитного поля.

При внесении в переменное магнитное поле электропроводящего тела индуктированная в нем э. д. с. вызывает появление “вторичного” тока. Происходит обратное преобразование (второе) энергии магнитного поля в электрическую энергию.

И, наконец, вторичный ток, наведенный в нагреваемом теле, согласно закона Джоуля-Ленца выделяет тепло: электрическая энергия переходит в тепловую. В результате третьего преобразования энергии и получается то тепло, которое обеспечивает нагрев или расплавление материалов в индукционных нагревателях.

Схема индукционного нагрева

Для работы индукционных нагревателей не требуется непосредственного контакта источника энергии с нагреваемым объектом, а необходимо только наличие магнитной связи между объектом и индуктором.

Основным и наиболее давним применением индукционных нагревателей в промышленности является их использование в качестве индукционных электропечей, предназначенных для плавки цветных и черных металлов и их сплавов. Индукционные электропечи обеспечивают высокую чистоту плавки, так как не вносят в расплавляемый материал никаких примесей.

Кроме того, индукционные электропечи создают равномерный прогрев всей массы расплавляемого материала без значительных местных перегревов. Последнее обстоятельство очень важно при выплавке многокомпонентных сплавов, составные части которых имеют различные температуры плавления. При наличии местных перегревов (как, например, в дуговых печах) в таких сплавах интенсивно угарают более легкоплавкие компоненты и начальный состав шихты нарушается.

Область применения индукционных нагревателей не ограничивается установками для плавления металлов. Очень часто в современном производстве индукционный нагрев используется для поверхностной закалки деталей, в операциях изгиба труб и профильного проката марки биметаллических изделий, для пайки изделий сложной конфигурации и т. д.

При нагреве электропроводящих материалов в электромагнитном поле высокой частоты большую роль играет наличие поверхностного эффекта. Поверхностный эффект проявляется все более и более отчетливо по мере увеличения частоты питающего тока.

Возможность быстрого нагрева только верхних слоев материала, необходимая при поверхностной закалке, целиком основана на использовании этого эффекта.

Толщина слоя, называемая “глубиной проникновения тока”, зависит от удельного сопротивления материала, частоты тока и абсолютной магнитной проницаемости.

Кроме того, подбирая такой режим работы индукционного нагревателя, чтобы при нем обеспечивалась высокая концентрация индуктированных токов в поверхностных слоях, можно получить значительное увеличение к. п. д. нагревателя.

Главным достоинством метода индукционной поверхностной закалки является возможность концентрированного выделения тепловой энергии в поверхностных слоях изделий произвольной формы и возможность передачи энергии без непосредственного контакта между нагревателем и деталью. Равномерность нагрева деталей сложной конфигурации обеспечивается с помощью индукторов специальной формы. В общем случае форма индуктора повторяет очертания детали.

Применение индукционных нагревателей, как правило, обеспечивает улучшение качественных показателей технологических операций, повышение производительности труда и создает условия для перехода производства на более высокий уровень с широкой механизацией и автоматизацией процессов.

Индукционный нагрев применяется и для такой распространенной операции, как наплавка. Наплавкой называется неразъемное соединение слоя наплавляемого металла с основным металлом.

Обычно применяется наплавка цветных металлов и сплавов на стальные и чугунные изделия. Для наплавки необходимо и достаточно расплавить присадочный металл, а основной металл довести до температуры, близкой к температуре плавления присадочного материала. Присадочный материал, применяемый для наплавки, может быть в любой форме — в виде прутков, полос, стружки и т. д.

Использование индукционных нагревательных устройств в промышленности не ограничивается рассмотренными примерами, область их применения чрезвычайно широка и увеличивается с каждым годом.

Значительные преимущества использования индукционных методов нагрева — экономичность, универсальность применения, высокое качество продукции, рост производительности труда и т. д. — позволяют оценить эти методы как прогрессивные, а индукционные нагреватели считать наиболее совершенным видом электротермических устройств.

Индукционный нагрев, основные принципы и технологии.

Индукционный нагрев (Induction Heating) — метод бесконтактного нагрева токами высокой частоты (англ. RFH — radio-frequency heating, нагрев волнами радиочастотного диапазона) электропроводящих материалов.

Индукционный нагрев – это нагревание материалов электрическими токами, которые индуцируются переменным магнитным полем. Следовательно – это нагрев изделий из проводящих материалов (проводников) магнитным полем индукторов (источников переменного магнитного поля). Индукционный нагрев проводится следующим образом. Электропроводящая (металлическая, графитовая) заготовка помещается в так называемый индуктор, представляющий собой один или несколько витков провода (чаще всего медного). В индукторе с помощью специального генератора наводятся мощные токи различной частоты (от десятка Гц до нескольких МГц), в результате чего вокруг индуктора возникает электромагнитное поле. Электромагнитное поле наводит в заготовке вихревые токи. Вихревые токи разогревают заготовку под действием джоулева тепла (см. закон Джоуля-Ленца).

Система «индуктор-заготовка» представляет собой бессердечниковый трансформатор, в котором индуктор является первичной обмоткой. Заготовка является вторичной обмоткой, замкнутой накоротко. Магнитный поток между обмотками замыкается по воздуху.

На высокой частоте вихревые токи вытесняются образованным ими же магнитным полем в тонкие поверхностные слои заготовки Δ (Поверхностный-эффект), в результате чего их плотность резко возрастает, и заготовка разогревается. Нижерасположенные слои металла прогреваются за счёт теплопроводности. Важен не ток, а большая плотность тока. В скин-слое Δ плотность тока уменьшается в e раз относительно плотности тока на поверхности заготовки, при этом в скин-слое выделяется 86,4 % тепла (от общего тепловыделения. Глубина скин-слоя зависит от частоты излучения: чем выше частота, тем тоньше скин-слой. Также она зависит от относительной магнитной проницаемости μ материала заготовки.

Для железа, кобальта, никеля и магнитных сплавов при температуре ниже точки Кюри μ имеет величину от нескольких сотен до десятков тысяч. Для остальных материалов (расплавы, цветные металлы, жидкие легкоплавкие эвтектики, графит, электролиты, электропроводящая керамика и т. д.) μ примерно равна единице.

Например, при частоте 2 МГц глубина скин-слоя для меди около 0,25 мм, для железа ≈ 0,001 мм.

Индуктор сильно нагревается во время работы, так как сам поглощает собственное излучение. К тому же он поглощает тепловое излучение от раскалённой заготовки. Делают индукторы из медных трубок, охлаждаемых водой. Вода подаётся отсасыванием — этим обеспечивается безопасность в случае прожога или иной разгерметизации индуктора.

Применение:
Сверхчистая бесконтактная плавка, пайка и сварка металла.
Получение опытных образцов сплавов.
Гибка и термообработка деталей машин.
Ювелирное дело.
Обработка мелких деталей, которые могут повредиться при газопламенном или дуговом нагреве.
Поверхностная закалка.
Закалка и термообработка деталей сложной формы.
Обеззараживание медицинского инструмента.

Высокоскоростной разогрев или плавление любого электропроводящего материала.

Возможен нагрев в атмосфере защитного газа, в окислительной (или восстановительной) среде, в непроводящей жидкости, в вакууме.

Нагрев через стенки защитной камеры, изготовленной из стекла, цемента, пластмасс, дерева — эти материалы очень слабо поглощают электромагнитное излучение и остаются холодными при работе установки. Нагревается только электропроводящий материал — металл (в том числе расплавленный), углерод, проводящая керамика, электролиты, жидкие металлы и т. п.

За счёт возникающих МГД усилий происходит интенсивное перемешивание жидкого металла, вплоть до удержания его в подвешенном состоянии в воздухе или защитном газе — так получают сверхчистые сплавы в небольших количествах (левитационная плавка, плавка в электромагнитном тигле).

Поскольку разогрев ведётся посредством электромагнитного излучения, отсутствует загрязнение заготовки продуктами горения факела в случае газопламенного нагрева, или материалом электрода в случае дугового нагрева. Помещение образцов в атмосферу инертного газа и высокая скорость нагрева позволят ликвидировать окалинообразование.

Удобство эксплуатации за счёт небольшого размера индуктора.

Индуктор можно изготовить особой формы — это позволит равномерно прогревать по всей поверхности детали сложной конфигурации, не приводя к их короблению или локальному непрогреву.

Легко провести местный и избирательный нагрев.

Так как наиболее интенсивно разогрев идет в тонких верхних слоях заготовки, а нижележащие слои прогреваются более мягко за счёт теплопроводности, метод является идеальным для проведения поверхностной закалки деталей (сердцевина при этом остаётся вязкой).

Лёгкая автоматизация оборудования — циклов нагрева и охлаждения, регулировка и удерживание температуры, подача и съём заготовок.

Установки индукционного нагрева:

На установках с рабочей частотой до 300 кГц используют инверторы на IGBT-сборках или MOSFET-транзисторах. Такие установки предназначены для разогрева крупных деталей. Для разогрева мелких деталей используются высокие частоты (до 5 МГц, диапазон средних и коротких волн), установки высокой частоты строятся на электронных лампах.

Также для разогрева мелких деталей строятся установки повышенной частоты на MOSFET-транзисторах на рабочие частоты до 1,7 МГц. Управление транзисторами и их защита на повышенных частотах представляет определённые трудности, поэтому установки повышенной частоты пока ещё достаточно дороги.

Индуктор для нагрева мелких деталей имеет небольшие размеры и небольшую индуктивность, что приводит к уменьшению добротности рабочего колебательного контура на низких частотах и снижению КПД, а также представляет опасность для задающего генератора (добротность колебательного контура пропорциональна L/C, колебательный контур с низкой добротностью слишком хорошо «накачивается» энергией, образует короткое замыкание по индуктору и выводит из строя задающий генератор). Для повышения добротности колебательного контура используют два пути:
– повышение рабочей частоты, что приводит к усложнению и удорожанию установки;
– применение ферромагнитных вставок в индукторе; обклеивание индуктора панельками из ферромагнитного материала.

Так как наиболее эффективно индуктор работает на высоких частотах, промышленное применение индукционный нагрев получил после разработки и начала производства мощных генераторных ламп. До первой мировой войны индукционный нагрев имел ограниченное применение. В качестве генераторов тогда использовали машинные генераторы повышенной частоты (работы В. П. Вологдина) или искровые разрядные установки.

Схема генератора может быть в принципе любой (мультивибратор, RC-генератор, генератор с независимым возбуждением, различные релаксационные генераторы), работающей на нагрузку в виде катушки-индуктора и обладающей достаточной мощностью. Необходимо также, чтобы частота колебаний была достаточно высока.

Например, чтобы «перерезать» за несколько секунд стальную проволоку диаметром 4 мм, необходима колебательная мощность не менее 2 кВт при частоте не менее 300 кГц.

Выбирают схему по следующим критериям: надёжность; стабильность колебаний; стабильность выделяемой в заготовке мощности; простота изготовления; удобство настройки; минимальное количество деталей для уменьшения стоимости; применение деталей, в сумме дающих уменьшение массы и габаритов, и др.

На протяжении многих десятилетий в качестве генератора высокочастотных колебаний применялась индуктивная трёхточка (генератор Хартли, генератор с автотрансформаторной обратной связью, схема на индуктивном делителе контурного напряжения). Это самовозбуждающаяся схема параллельного питания анода и частотно-избирательной цепью, выполненной на колебательном контуре. Она успешно использовалась и продолжает использоваться в лабораториях, ювелирных мастерских, на промышленных предприятиях, а также в любительской практике. К примеру, во время второй мировой войны на таких установках проводили поверхностную закалку катков танка Т-34.

Недостатки трёх точки:

Низкий кпд (менее 40 % при применении лампы).

Сильное отклонение частоты в момент нагрева заготовок из магнитных материалов выше точки Кюри (≈700С) (изменяется μ), что изменяет глубину скин-слоя и непредсказуемо изменяет режим термообработки. При термообработке ответственных деталей это может быть недопустимо. Также мощные твч-установки должны работать в узком диапазоне разрешённых Россвязьохранкультурой частот, поскольку при плохом экранировании являются фактически радиопередатчиками и могут оказывать помехи телерадиовещанию, береговым и спасательным службам.

При смене заготовок (например, более мелкой на более крупную) изменяется индуктивность системы индуктор-заготовка, что также приводит к изменению частоты и глубины скин-слоя.

При смене одновитковых индукторов на многовитковые, на более крупные или более малогабаритные частота также изменяется.

Под руководством Бабата, Лозинского и других учёных были разработаны двух- и трёхконтурные схемы генераторов, имеющих более высокий кпд (до 70 %), а также лучше удерживающие рабочую частоту. Принцип их действия состоит в следующем. За счёт применения связанных контуров и ослабления связи между ними, изменение индуктивности рабочего контура не влечёт сильного изменения частоты частотозадающего контура. По такому же принципу конструируются радиопередатчики.

Недостаток многоконтурных систем — повышенная сложность и возникновение паразитных колебаний УКВ-диапазона, которые бесполезно рассеивают мощность и выводят из строя элементы установки. Также такие установки склонны к затягиванию колебаний — самопроизвольному переходу генератора с одной из резонансных частот на другую.

Современные твч-генераторы — это инверторы на IGBT-сборках или мощных MOSFET-транзисторах, обычно выполненные по схеме мост или полумост. Работают на частотах до 500 кГц. Затворы транзисторов открываются с помощью микроконтроллерной системы управления. Система управления в зависимости от поставленной задачи позволяет автоматически удерживать

а) постоянную частоту
б) постоянную мощность, выделяемую в заготовке
в) максимально высокий КПД.

Например, при нагреве магнитного материала выше точки Кюри толщина скин-слоя резко увеличивается, плотность тока падает, и заготовка начинает греться хуже. Также пропадают магнитные свойства материала и прекращается процесс перемагничивания – заготовка начинает греться хуже, сопротивление нагрузки скачкообразно уменьшается – это может привести к “разносу” генератора и выходу его из строя. Система управления отслеживает переход через точку Кюри и автоматически повышает частоту при скачкообразном уменьшении нагрузки (либо уменьшает мощность).

Индуктор по возможности необходимо располагать как можно ближе к заготовке. Это не только увеличивает плотность электромагнитного поля вблизи заготовки (пропорционально квадрату расстояния), но и увеличивает коэффициент мощности Cos(φ).

Увеличение частоты резко уменьшает коэффициент мощности (пропорционально кубу частоты).

При нагреве магнитных материалов дополнительное тепло также выделяется за счет перемагничивания, их нагрев до точки Кюри идет намного эффективнее.

При расчёте индуктора необходимо учитывать индуктивность подводящих к индуктору шин, которая может быть намного больше индуктивности самого индуктора (если индуктор выполнен в виде одного витка небольшого диаметра или даже части витка — дуги).

Имеются два случая резонанса в колебательных контурах: резонанс напряжений и резонанс токов.
Параллельный колебательный контур – резонанс токов.
В этом случае на катушке и на конденсаторе напряжение такое же, как у генератора. При резонансе, сопротивление контура между точками разветвления становится максимальным, а ток (I общ) через сопротивление нагрузки Rн будет минимальным (ток внутри контура I-1л и I-2с больше чем ток генератора).

В идеальном случае полное сопротивление контура равно бесконечности – схема не потребляет тока от источника. При изменение частоты генератора в любую сторону от резонансной частоты полное сопротивление контура уменьшается и линейный ток (I общ) возрастает.

Последовательный колебательный контур – резонанс напряжений.

Главной чертой последовательного резонансного контура является то, что его полное сопротивление минимально при резонансе. (ZL + ZC – минимум). При настройке частоты на величину, превышающую или лежащую ниже резонансной частоты, полное сопротивление возрастает.
Вывод:
В параллельном контуре при резонансе ток через выводы контура равен 0, а напряжение максимально.
В последовательном контуре наоборот – напряжение стремится к нулю, а ток максимален.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *