近年来，随着增材制造的崛起和发展，越来越多的企业加入了粉末冶金的行列，其中重要的生产工艺就是气雾化制粉，此工艺为了保持工艺的稳定性，需要消耗大量的氩气进行保护。在金属增材制造-3D打印的上下游产业链中，氩气作为必不可少的工艺气体，其成本始终居高不下。那么，有没有一种解决方案能够帮助企业控制氩气的消耗成本，以及应对氩气排放带来的环保挑战呢？近日， 陕西迪凯机电科技有限公司就这一问题进行了分享。
▲ 金属3D打印零件
图片来源：迪凯机电
气体在多阶段起着重要作用
粉末治金是一种金属加工工艺，它通过将金属或合金的粉未颗粒压制成所需形状，然后通过高温烧结或热处理过程，使这些粉未颗粒熔合在一起，从而制造出零件、组件或材料，具有特定的性能和形状，通常用于制造复杂形状或特殊性能要求的要部件。
在粉末治金过程中，气体在多个阶段起着重要作用，以下是一些用气特点:
1、惰性气氛保护
粉末冶金中的高温烧结步骤需要在无氧或低氧环境下进行，以防止金属粉末氧化。因此，使用惰性气体（如氮气、氩气）作为保护气氛是常见的做法。这些气体能有效隔离氧气，确保烧结过程在无氧环境中进行。惰性气氛还有助于减少烧结过程中可能产生的杂质和气体排放，从而提高产品的纯度和质量。
2、气氛精确控制
在粉末冶金过程中，炉内气氛的精确控制对于产品的性能至关重要。这包括氧分压、气氛组成和气氛流量的严格控制。通过精确调节这些参数，可以确保材料在烧结过程中获得所需的化学和物理性质。气氛控制还涉及对烧结炉内温度分布的精确调控，以确保粉末颗粒在整个烧结过程中均匀受热，从而避免产生内部应力或缺陷。
3、热处理气氛调整
在粉末冶金后的热处理过程中，可能需要调整气氛以改变材料的性质。例如，使用氢气进行还原处理可以去除金属氧化物，从而改变材料的化学组成和性能。不同的热处理气氛还可以用于调整材料的硬度、韧性、耐腐蚀性等性能，以满足不同应用的需求。
4、保护和冷却气氛应用
在粉末冶金过程中，制备好的零件需要得到保护以防止氧化和污染。这可以通过在零件周围维持一层惰性气氛来实现。在某些情况下，还需要使用气体进行快速冷却以改善材料的性能。例如，使用氮气作为冷却剂可以迅速降低材料的温度，从而提高其硬度和耐磨性。
5、气体流动和压力控制
在粉末冶金过程中，气体的流动和压力控制对于确保粉末的均匀压制和烧结至关重要。通过精确控制气体的流动和压力，可以确保粉末在压制过程中得到充分的压实，并在烧结过程中获得均匀的加热和冷却。在一些先进的粉末冶金设备中，还使用气动装置来精确控制粉末的流动和压实过程，从而实现更高精度的产品制造。
6、环保和节能考虑
在粉末冶金过程中使用气体时，还需要考虑环保和节能的问题。选择环保型气体和采用节能技术可以降低生产过程中的能耗和排放，提高生产效率和可持续性。总的来说，气体在粉末冶金过程中扮演着至关重要的角色。通过精确控制气体的使用和保护措施，可以确保最终制备的材料具有所需的性能和质量，同时实现环保和节能的目标。
氩气回收再利用
近年来，随着增材制造的崛起和发展，越来越多的企业加入了粉末冶金的行列，其中重要的生产工艺就是气雾化制粉，此工艺为了保持工艺的稳定性，需要消耗大量的氩气进行保护，就目前的企业情况来说，一年的氩气消耗金额高达2800多万。惊人的数字也各企业的经营和生产带来挑战。随着气体的无节制排放，一大笔金额的氩气就被白白排放到大气中，企业急需一款能改善目前的问题革新产品，迪凯机电智能撬装式氩气回收装备可以给企业在产线末端做回收，完成纯化、除油、过滤、氩气纯度再达到99.999%，将使用过的氩气循环重复利用，即可为企业节约成本、降本增效，也可为国家双碳战略做贡献。
现在应用于金属增材制造-3D打印行业越来越广泛，具有显著的经济效益，作为消耗资源来说，对企业最大的问题是如何控制消耗的成本以及面对环保层面如何破局。智能撬装式氩气回收装备正是我国内市场的空缺项目，为了企业的降本增效和环保需求，陕西迪凯机电科技有限公司研发的智能化撬装式氩气回收装备即将创新入市。
l 智能撬装式氩气回收装备
它是国内首套智能撬装式氩气回收装备，主要结合企业现有痛点及需求研发，特点结合市场上主流产品的缺陷做出大胆创新。
▲迪凯机电智能撬装式氩气回收装备
智能撬装式氩气回收装备由三部分组成：
①A部分-炉口撬架；
②B部分-回收撬架；
③C部分-外置设备。
智能撬装式氩气回收装备组成部分：
A 部分-炉口撬架 作为整个装备的前端部分，主要解决降温、除尘、气体远端输送等问题
B 部分-回收撬架 作为整个装备的核心部分，主要解决回收、循环、过滤、补气、增压等问题
C 部分-外置设备 作为整个装备的末端部分，主要解决过滤、循环、监测、储气等问题
产品的特点：
①无油回收，回收率高
②智能化、撬装式，模块化设计
③小型化、货架化，生产周期短
产品的功能、性能：
①产品型号丰富，全面适配国内外主流 EIGA 制粉炉。
②原生设计的智能无油氩气增压机，流量和压力自适应调节，可针对任意工况一键设置。并采用国际知名品牌气阀，机油首保后终身免更换，维保周期长达 6000h。
③设计使用寿命：10 年以上
④氩气回收率: ≥95%
⑤整体气密性优异，并采用无油压缩方式，保障成品粉末的低含氧量。
⑥重载设计：装备的可靠性高，可满足 24h*365 天连续稳定运行。
⑦系统智能化自动运行，可实现无人值守，助力企业建设智慧工厂，帮助企业节约人力成本。
⑧通过选择合适的方舱配置，可满足北方城市的室外高低温生产环境。也可以实现明显的降噪效果，满足室内生产环境对噪音大小的要求。
不同于第一代回收技术，现有的智能撬装式氩气回收装备可应用于 3D 打印金属粉末全行业的氩气应用场景, 包括 EIGA、VIGA、PREP、热处理炉和筛粉设备等。
l 氩气增压机
为了填补国内的空白市场，氩气增压机的研发一直都在不断地创新发展，作为创新型企业的陕西迪凯机电科技有限公司实现了氩气增压机的国产化。
▲迪凯机电氩气增压机
氩气增压机作为回收装备的核心单体设备之一。其技术发展方向具有鲜明的特点：零级无油、更大压力和更大流量。
基于氩气独特的气体性质，以及3D打印金属粉末企业对安全性和可靠性的极高要求，此前只能使用进口品牌无油氩气增压机。氩气增压机由我国创新型公司研制完成，可用于国产化替代的智能氩气无油增压机。且经实际项目验证，产品的性能、功能、可靠性和维修性均能完全满足技术要求。
随着技术的持续创新和成本的不断降低，金属3D打印设备将变得更加智能化和高效化，能够实现更高的生产效率和更精准的打印质量。同时，金属材料的种类也将不断增加，能够满足不同领域的需求。
未来，金属3D打印技术将在航空航天、汽车制造、医疗器械和建筑等领域得到广泛应用，为行业带来革命性的变革。此外，金属3D打印还将推动制造业向数字化、智能化转型，提高整个产业链的效率和竞争力。
在金属3D打印的上下游产业链中，氩气作为必不可少的工艺气体，其成本始终居高不下。基于市场需求，小型化的3D打印设备-氩气回收装置将进一步填补市场，一方面帮助用户降低生产成本，另一方面助力用户加速迈向数字化和智能化，并提高生产效率和市场竞争力。
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