本實(shí)用新型涉及一種絕緣子的3D打印設(shè)備,屬于3D打印和絕緣子技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù):
絕緣子技術(shù)近幾年來發(fā)展較快。電站用電器類絕緣子已基本完成產(chǎn)品開發(fā)、標(biāo)準(zhǔn)研究、并積累了運(yùn)行經(jīng)驗(yàn),正逐步向規(guī)?;?、產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。我國建設(shè)的世界首條交流±800kV、±1000kV、1000kV輸變電工程用電站電器產(chǎn)品中,已大規(guī)模應(yīng)用絕緣子,其中瓷絕緣子、復(fù)合絕緣子約各占1/2。但絕緣子規(guī)格型號多,特高壓絕緣子體積大,生產(chǎn)工藝流程長,成型配套設(shè)備設(shè)施多,設(shè)備投資巨大,不同規(guī)格型號的產(chǎn)品還需配備對應(yīng)的模具和工裝;且絕緣子成型過程中車削掉大量原料,生產(chǎn)成本高。3D打印技術(shù)可實(shí)現(xiàn)形狀復(fù)雜的物體成型,但由于絕緣子體積和質(zhì)量大,懸空的圓形傘裙多且承載力小易變形,絕緣子對密度和強(qiáng)度要求嚴(yán)格,普通的3D堆積打印不易成型出合格絕緣子。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是:提供一種可從基礎(chǔ)承載面分別逐層打印成型出絕緣子,也可直接在成型好的柱體、筒體、錐體上打印成型護(hù)套和傘裙的絕緣子的3D打印設(shè)備。
本實(shí)用新型所述的絕緣子的3D打印設(shè)備,包括架體,架體內(nèi)設(shè)置承載臺,承載臺底部連接主軸,主軸連接轉(zhuǎn)動系統(tǒng),承載臺上方設(shè)置第一打印頭,第一打印頭上連接第一噴嘴,第一打印頭頂部連接主體提升桿,主體提升桿連接提升裝置,提升裝置安裝在架體上,架體一側(cè)設(shè)置第二打印頭,第二打印頭上安裝第二噴嘴和第三噴嘴,第二打印頭連接橫向移動桿,橫向移動桿連接豎向移動裝置。
提升裝置可以使主體提升桿實(shí)現(xiàn)上下移動。豎向移動裝置可以帶動橫向移動桿和第二打印頭實(shí)現(xiàn)上下移動。
所述的第二噴嘴和第三噴嘴外側(cè)分別設(shè)置紫外線燈管,紫外線燈管安裝在第二打印頭上。紫外線燈管起到固化定型作用。
所述的豎向移動裝置包括豎直設(shè)置的螺桿,螺桿上套裝螺母,螺母外周安裝滑塊,滑塊與螺母之間設(shè)有軸承,橫向移動桿貫穿滑塊,螺桿連接豎向伺服系統(tǒng),橫向移動桿連接橫向伺服系統(tǒng)。橫向伺服系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)橫向移動桿左右移動。
所述的轉(zhuǎn)動系統(tǒng)包括驅(qū)動電機(jī),驅(qū)動電機(jī)連接主軸。
第一打印頭和第二打印頭均可沿Z軸豎直上下往復(fù)運(yùn)動,并實(shí)現(xiàn)XY方向的打印,打印材料和第一打印頭可自動換裝;同時轉(zhuǎn)動系統(tǒng)帶動絕緣子承載臺轉(zhuǎn)動,此時第一打印頭可打印螺旋交織平面,或者第一打印頭停止固定在XY平面上,在傳動裝置帶動下變換第一打印頭角度,實(shí)現(xiàn)內(nèi)孔、主體及主體上的護(hù)套和傘裙打印。
第一打印頭在提升桿的帶動下可以沿Z軸方向上下運(yùn)動,第一噴嘴可以沿XY平面徑向伸展,第一噴嘴軸線與Z軸的最大伸展夾角可達(dá)120°;第一打印頭可以在靜止承載面上滑動打印,也可以由伺服系統(tǒng)控制進(jìn)給伸展量在旋轉(zhuǎn)承載面上逐層打印螺旋物體,有利于提高成型密度和坯體強(qiáng)度。
根據(jù)技術(shù)方案所述,其特征在于XY軸定位精度0.05~0.1mm,Z軸定位精度0.02~0.05mm,主軸轉(zhuǎn)動速度無級可調(diào);兩打印頭帶有固化裝置,打印無機(jī)泥料打印時采用UV固化裝置,打印硅橡膠傘套和傘裙時采用UV固化或EB固化,每個打印頭獨(dú)立溫度控制;第一打印頭的噴嘴直徑0.6~2mm,第二打印頭的噴嘴直徑0.4~0.8mm;打印層厚0.254~1.27mm,最大打印尺寸Φ600×6000mm;壓力驅(qū)動采用壓縮空氣,壓力0.3~0.6MPa。
通過向自有配方中加入0.05%~0.2%的PVA,球磨5h后過篩除鐵,壓制擠出成瓷絕緣子打印材料,水分10%~30%,通過和上述打印方法結(jié)合,有效提高瓷絕緣子的坯體密度。由于直接高溫3D打印成瓷機(jī)理未研究透徹,3D打印直接瓷化的絕緣子性能達(dá)不到應(yīng)用要求,本實(shí)用新型針對瓷絕緣子采用先3D打印成型,不需烘干,隨后入窯燒制成瓷的方法。
通過向液體硅橡膠(道康寧)中加入0.02%~0.1%的光引發(fā)劑、0.3%~0.6%的硅烷偶聯(lián)劑,攪拌均勻制成硅橡膠打印材料。打印硅橡膠前,先在主體上噴涂或噴墨打印自制改性過渡涂層,然后再逐層打印硅橡膠護(hù)套和傘裙。
本實(shí)用新型的有益效果是:
縮短絕緣子成型的工藝流程,提高勞動效率,省掉真空擠出設(shè)備、噴霧干燥設(shè)備、大型冷等靜壓機(jī)、注射機(jī)、注射模具等,同時該3D設(shè)備比數(shù)控機(jī)床整體構(gòu)造簡單、造價低,大幅減少設(shè)備投資,節(jié)省人力成本和能源消耗,應(yīng)用到絕緣子新品開發(fā)、型式試驗(yàn)樣品、小批多型號絕緣子上具有明顯優(yōu)勢。與普通的3D打印比,不需鋪粉層和支撐材料,成型用時短,生產(chǎn)效率高,提高成型密度和抗彎強(qiáng)度。
附圖說明
圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本實(shí)用新型的截面結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中:1、架體;2、承載臺;3、主軸;4、轉(zhuǎn)動系統(tǒng);5、主體提升桿;6、第一打印頭;7、第一噴嘴;8、第二噴嘴;9、紫外線燈管;10、第二打印頭;11、滑塊;12、橫向移動桿;13、螺桿;14、第三噴嘴。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型做進(jìn)一步描述:
如圖1~圖2所示,本實(shí)用新型所述的絕緣子的3D打印設(shè)備,包括架體1,架體1內(nèi)設(shè)置承載臺2,承載臺2底部連接主軸3,主軸3連接轉(zhuǎn)動系統(tǒng)4,承載臺2上方設(shè)置第一打印頭6,第一打印頭6上連接第一噴嘴7,第一打印頭6頂部連接主體提升桿5,主體提升桿5連接提升裝置,提升裝置安裝在架體1上,架體1一側(cè)設(shè)置第二打印頭10,第二打印頭10上安裝第二噴嘴8和第三噴嘴14,第二打印頭10連接橫向移動桿12,橫向移動桿12連接豎向移動裝置。第二噴嘴8和第三噴嘴外側(cè)分別設(shè)置紫外線燈管9,紫外線燈管9安裝在第二打印頭10上。豎向移動裝置包括豎直設(shè)置的螺桿13,螺桿13上套裝螺母,螺母外周安裝滑塊11,滑塊11與螺母之間設(shè)有軸承,橫向移動桿12貫穿滑塊11,螺桿13連接豎向伺服系統(tǒng),橫向移動桿12連接橫向伺服系統(tǒng)。轉(zhuǎn)動系統(tǒng)4包括驅(qū)動電機(jī),驅(qū)動電機(jī)連接主軸3。第一打印頭6和第二打印頭10采用現(xiàn)有角度可調(diào)打印頭即可。
實(shí)施例1:
檢查設(shè)備,換裝打印材料和打印頭,第一打印頭6的第一噴嘴7直徑0.8mm,第二打印頭10的第二噴嘴8和第三噴嘴14直徑0.5mm,打印材料采用自制瓷絕緣子無機(jī)材料,PVA0.1%、水分20%。開啟設(shè)備,根據(jù)輸入的CAD數(shù)據(jù)調(diào)整第一打印頭6和第二打印頭10的基準(zhǔn)位置,設(shè)定反向打印絕緣子,傘傾角朝上,開啟驅(qū)動電機(jī)帶動承載臺2轉(zhuǎn)動,設(shè)定轉(zhuǎn)速40r/min。開啟自動打印,主體提升桿5帶動第一打印頭6打印絕緣子圓柱形主體,每層從平面圓心螺旋打印至最大圓周線,層厚0.8mm,每層用時30s,直至主體打印成型結(jié)束;當(dāng)圓柱形主體打印高度到300mm時,橫向伺服系統(tǒng)帶動第二打印頭10開始打印第一組傘裙,打印完第一組傘裙后提升至下一組傘裙水平位置,進(jìn)給到主體位置開始打印第二組傘裙,依次循環(huán)直至打印完所有傘裙。把成型完的產(chǎn)品取下放入窯爐燒制成瓷,檢測該瓷絕緣子的體積密度為2.43g/cm3。
實(shí)施例2:
在承載臺2上固定好空心玻璃鋼圓管,用酒精清理干凈內(nèi)外表面,準(zhǔn)備成型空心復(fù)合絕緣子。檢查設(shè)備,換裝打印材料和打印頭,第一噴嘴7直徑0.5mm,第二打印頭10噴嘴的直徑0.4mm,打印材料采用自制硅橡膠材料,光引發(fā)劑0.02%、硅烷偶聯(lián)劑0.5%。開啟設(shè)備,根據(jù)輸入的CAD數(shù)據(jù)調(diào)整第一打印頭6和第二打印頭10的基準(zhǔn)位置,設(shè)定反向打印絕緣子,傘傾角朝上,開啟驅(qū)動電機(jī)帶動承載臺2轉(zhuǎn)動,設(shè)定轉(zhuǎn)速30r/min。開啟自動打印,主體提升桿5帶動第一打印頭6打印內(nèi)孔隔離傘,從內(nèi)筒壁打印至中心原點(diǎn),層厚0.8mm,每層用時50s,直至內(nèi)孔傘打印成型結(jié)束;同時,橫向伺服系統(tǒng)帶動第二打印頭10開始打印玻璃鋼空心管外第一組傘裙,打印完第一組傘裙后提升至下一組傘裙水平位置,進(jìn)給到主體位置開始打印第二組傘裙,依次循環(huán)直至打印完所有傘裙。把成型完的產(chǎn)品取下,檢測該復(fù)合絕緣子傘裙的體積密度為1.21g/cm3。
實(shí)施例3:
在承載臺2上倒立放置并固定好實(shí)心玻璃鋼錐體,用酒精清理干凈表面,準(zhǔn)備成型空心復(fù)合絕緣子,使打印后的絕緣子傘傾角朝上。檢查設(shè)備,換裝打印材料和打印頭,第二打印頭10的噴嘴直徑0.5mm,打印材料采用自制硅橡膠材料,光引發(fā)劑0.03%、硅烷偶聯(lián)劑0.6%。開啟設(shè)備,根據(jù)輸入的CAD數(shù)據(jù)調(diào)整第一打印頭6和第二打印頭10的基準(zhǔn)位置,提升第一打印頭6至指定高位,只使用第二打印頭10,開啟驅(qū)動電機(jī)帶動承載臺2轉(zhuǎn)動,設(shè)定轉(zhuǎn)速50r/min。開啟自動打印,橫向伺服系統(tǒng)帶動第二打印頭10開始打印錐體外第一組傘裙,打印完第一組傘裙后提升至下一組傘裙水平位置,進(jìn)給到主體位置開始打印第二組傘裙,依次循環(huán)直至打印完所有傘裙。把成型完的產(chǎn)品取下,檢測該復(fù)合絕緣子傘裙的體積密度為1.17g/cm3。
實(shí)施例4:
在承載臺2上倒立放置并固定好擠出成型的圓柱形泥段,表面用濕海綿擦拭一遍,準(zhǔn)備成型瓷絕緣子。檢查設(shè)備,換裝打印材料和打印頭,第二打印頭10噴嘴的直徑0.4mm,打印材料采用自制無機(jī)泥料,PVA0.2%、水分30%。開啟設(shè)備,根據(jù)輸入的CAD數(shù)據(jù)調(diào)整第一打印頭6和第二打印頭10的基準(zhǔn)位置,設(shè)定絕緣子傘傾角朝上。提升第一打印頭6至指定高位,只使用第二打印頭10,開啟轉(zhuǎn)動系統(tǒng)4帶動承載臺2轉(zhuǎn)動,設(shè)定轉(zhuǎn)速25r/min。開啟自動打印,橫向伺服系統(tǒng)帶動第二打印頭10開始打印錐體外第一組傘裙,打印完第一組傘裙后提升至下一組傘裙水平位置,進(jìn)給到主體位置開始打印第二組傘裙,依次循環(huán)直至打印完所有傘裙。把成型完的產(chǎn)品取下燒制成瓷,檢測該瓷絕緣子傘裙的體積密度為2.45g/cm3。