气氛系统和循环过滤系统有什么区别呢?循环过滤系统是气氛系统中的重要组成部分,气氛系统远远要比看到的样子更复杂。
事情还要从最开始的世界第一台SLM打印机说起,这个打印机当时只是在富含氩气的密封环境下打印,后来他们觉得碳化物(氧化物)还是很多,于是就开始用抽真空的方法,但成形后发现内部质量依然不好,后来经大量实验证明,碳化物(氧化物)还是依然影响着打印零件,假如让氩气吹过去,就像他们看到收拾秋天落叶的机器是利用压缩空气把草坪上的落叶吹走一样,随后在接入氩气的时候,从另一侧开口再让氩气流出,之后有调整了氩气进、出口的位置,碳化物(氧化物)被顺利的排出了;接下来,他们又开始考虑如何收集碳化物(氧化物,此时应该叫烟尘了),如何更经济的使用氩气,最后通过汽车空气滤芯解决了这一问题,再后来,循环过滤系统就被标准化的应用了。
老样子,先看图

最开始标准化的循环过滤系统包含以下部分:
1、初级过滤:初步过滤大量烟尘
2、二级过滤:进一步过滤更为细小的烟尘
3、循环风机:控制氩气在成形仓和过滤单元组成的闭环内循环
4、烟尘收集装置:收集来自初级过滤带来的大量烟尘颗粒
初级过滤一般选用过滤等级为F9(ISO 16890/对0.4μm颗粒 ≥ 95%)的中高效滤芯,二级过滤一般选用过滤等级为H13(EN 1822/对最易穿透粒径(MPPS, ~0.3μm) ≥ 99.95%)的高效滤芯;因为成形仓的需求是纯净的氩气,所以H13滤芯被称为主过滤器,F9滤芯则被称为预处理过滤器,说到这先解释一个问题,什么不直接用H13过滤器?
因为H13滤芯是高精度的过滤,所以直接过滤烟尘易发生堵塞,这就导致更换滤芯发生的成本较高,因此在H13滤芯之前设置一个成本更为廉价F9滤芯进行预处理,就会有效提升H13滤芯的使用寿命
后来随着生产时长越来越高,F9滤芯的更换频率也加大了,为了降低F9滤芯的更换频率,人们发明了一个小装置,叫反吹模块,意思就是在F9滤芯的过滤效率较低时,通过反吹模块将大量氩气瞬间注入滤芯内部,这导致滤芯外表面附着的烟尘开始脱落,因此提升了F9滤芯的使用寿命(当反吹也没有明显提升过滤效率时,还是要更换滤芯)
再后来,在风量越大,烟尘排出效果越好的现象下,人们发现风量越大,虽氩气排出的不仅仅是烟尘,还有少量金属粉末,随着不断摸索,逐渐形成了一个共识,只要随氩气排出的粉末在可接受的范围之内,风量越大越好,这导致F9滤芯的使用寿命降低,因此,又在F9滤芯之前设置一个旋风分离器来分离粉末和大颗粒烟尘

随着设备越做越大,常规滤芯越做越大,更换频率越来越高,成本逐渐增高,为了解决这个问题,人们发明了长期不用更换的高效滤芯,反吹效果更好,滤芯的更换周期从1000小时直接提升至50000小时以上,虽然成本较高,但是长远的利益角度考虑还是想到划算,而且免去频繁更换滤芯的易发生安全问题

有了稳定可靠的风量只解决了一部分问题,上文说过风量越大,烟尘排出效果越好,但是有些时候,即便风量再大,烟尘的排出效果也不好,通过这个现象,人们开始分析成形仓室内氩气的入口和出口的位置和形状,通过ansys的fluent软件大量分析,终于解决了这个问题,通过设置上下两个进风口和出粉口的位置,解决了烟尘顺利排出和成型仓内清洁的问题(也就是形成了完整的气氛系统),又通过设置进风口形状和结构的设计,解决了氩气稳定均衡(流量均匀且无湍流)的在成形仓内流通
目前,自研循环过滤系统是部分厂家的主要竞争力;进、出风口的结构设计也是设备研发当中的重要环节
