[发明专利]利用3D打印与传统制造工艺相结合的制造电力器材方法及用途

说明书

技术领域

本发明涉及到电力器材加工领域，具体涉及一种采用3D打印熔滴复合成形与传统制造工艺模具成形相结合的工艺进行电力器材的制造的方法及其用途。

背景技术

3D打印(3D printing)，又被称为增材制造技术，出现在上世纪90年代中期。其源可追溯到快速成型技术(Rapid Prototyping，RP)，从3D计算机辅助设计(3D CAD)发展开始，人们就希望方便地将设计直接转化为实物。

随着科技的不断进度，3D打印技术在越来越成熟，已广泛应用于航天、医药和模型设计领域，是一种前景广阔的金属产品高效制造技术。当今世界最前沿3D打印“金属熔滴沉积技术”，无需价格昂贵的激光系统，运行费用很低，可靠性高。

目前电力器材的成型方法主要有铸造和锻压两种。其中铸造方法有重力或低压铸造、高压压铸和挤压铸造等，但由于铝合金液流的快速注入超越了金属模型腔内气体的上升速度，腔内空气来不及排出而裹入铝合金液内，可能出现气泡和疏松，另一方面，在巨大成型压力下，造成溶于铝合金液体内部的气体来不及排出，气体以固熔体、化合物和气孔滞留在铸件内，使铸件塑性(延伸率、冲击韧性等)显著降低。真空压铸法和充氧压铸法，这两种较为有效的压铸辅助工艺，目的是消除或减少压铸件内部的气孔。但这种“全无”操作工艺，在实施中困难较多，若控制不当，效果并不明显，再加上压铸模具密封结构复杂，制造使安装难度大，又需较高的设备投资，所以在国内应用较少，开展有一定困难。电力金具锻造工艺按方式可以分为自由锻造和模锻，按锻造温度分为热锻、温锻、和冷锻，常用的方式为热锻。自由锻造时，锻造师应控制每次锻造的压下量，对操作者要求比较高。模锻需要设计模具，使毛坯变形获得锻件，时间周期较长，生产成本很高。

目前，电力器材制造和使用存在库存量大、采购成本高、施工效率低和生产制造效益低等问题，这些问题是伴随电网发展的必然问题，也是全国性的问题。

那么如何开发一种就地、即刻、批量、快速、便捷、低成本的电力器材成形技术及其工厂化生产系统，对现代电网建设具有重要意义。

发明内容

本发明目的是提供一种利用3D打印与传统制造工艺相结合的制造电力器材的方法及其用途，该方法将3D打印与电力器材制造紧密结合，缩短电力器材产品的生产周期、降低生产材料的废弃率，促进电力器材结构的革新、提高了电网建设的施工效率。

本发明的技术方案是：

一种运用3D打印与传统制造工艺相结合的制造电力器材的用途，具有用于配变电金具、线路金具、电缆金具及附件、预绞式线路金具、不锈钢扎带、出口金具、架空绝缘金具、超高压电力线路器材的用途。

一种利用3D打印与传统制造工艺相结合的制造电力器材的方

法，它包括以下步骤：

步骤一：在计算机中绘制电力器材的三维零件模型或通过电力器材原物3D扫描得到三维模型，导入3D打印机中；

步骤二：将模型按一定的厚度切片分层，将电力器材的三维信息转换成一系列二维轮廓信息，3D工控机设在熔滴沉积设备一侧，并与熔滴沉积设备通过导线连接和控制，在熔滴沉积设备上设有进出料仓和出料仓，将铜粉或铝粉加入至熔滴沉积设备中的坩埚内，坩埚外端设有加热元件，坩埚端口设有进气装置，通过加热元件将金属融化；

步骤三：所述金属微滴产生系统主要由微滴产生器、脉冲压力控制器、温度控制器和沉积平台组成，所述坩埚顶端设有喷嘴，所述喷嘴与坩埚为分体结构，所述脉冲压力控制模块由固态继电器和电磁阀组成，通过固态继电器的通、断来控制气路上电磁阀的开闭状态，利用压力脉冲在腔体内产生膨胀、收缩的波动压力，迫使部分金属熔液从腔体底部的喷嘴射出，所述产生的脉冲压力用来控制微滴的按需喷射，控制工作腔体内压力变化可控制喷射和产生均匀微滴，所述沉积平台为数控系统，它由多轴控制器、伺服驱动单元、伺服电动机以及反馈单元组成，用于沉积平台运动以及与喷射单元的协调控制；溶液从坩埚喷嘴流出形成熔滴；

步骤四：在计算机的控制下，使形成的熔滴按照二维轮廓信息在沉积平台上逐层堆积，沉积平台采用高精度导轨和滚珠丝杠，通过数控移动沉积平台，移动平台按照三维模型中第一层截面轮廓数据和填充数据进行纵向运动，溶液通过喷嘴挤出，再通过三轴运动平台，按照二维轮廓信息逐层对金属熔滴进行堆积得到电力器材三维实体零件；

步骤五：将成型后三维实体零件或近形件利用激光对沉积金属的侧面进行切削、打磨处理；

步骤六：将复合成形的电力金具烘干。