隨著(zhù)“鎂合金應用開(kāi)發(fā)和產(chǎn)業(yè)化”項目的推進(jìn)，企業(yè)在實(shí)際生產(chǎn)中遇到了很多問(wèn)題，如工藝和安全問(wèn)題。這是因為國內大多數鎂合金壓鑄企業(yè)第一次接觸鎂合金。因此，本文概述了鎂合金壓鑄零件的加工工藝及安全操作程序，供參考。1鎂合金加工

密度高的鎂合金比鋁合金輕36%，比鋅合金輕73%，比鋼輕77%，被公認為質(zhì)量最小的結構金屬材料。少量鎂合金零件的加工可以在手動(dòng)操作的小型機床上進(jìn)行。大量高效地加工鎂合金零件時(shí)，使用專(zhuān)用的大型自動(dòng)化機械加工中心或計算機數控機器更經(jīng)濟。與加工性能低的金屬材料相比，切削性能好的鎂合金具有突出的優(yōu)點(diǎn)。鎂合金可以在較高的切削速度和進(jìn)給率下進(jìn)行強有力的切削，從而減少加工作業(yè)時(shí)間。因此，在執行相同任務(wù)時(shí)，以鎂合金為原料，可以減少加工設備的數量，節省基礎設施投資，減少占地面積，減少人力成本和管理費。

1.1鎂合金的切削功耗

加工鎂合金零件時(shí)，單位體積切削量的耗電量低于其他普通金屬。在幾種典型切削速度下，不同金屬對鎂的功耗見(jiàn)；

鎂合金因為導熱性好、切削力小，加工過(guò)程中冷卻速度快，刀具壽命長(cháng)、粘刀量少，可以降低刀具成本，減少更換刀具所需的停機時(shí)間。鎂合金易切削，碎屑性能非常好，一般只需一次精加工即可達到所需的最終表面粗糙度。

1.2鎂合金材料對加工性能的影響

1.2.1對芯片形成的影響

加工過(guò)程中形成的碎屑類(lèi)型與材料成分、零件形狀、合金狀態(tài)和進(jìn)給率等因素有關(guān)。使用單刃刀具進(jìn)行鎂合金的車(chē)、長(cháng)傳、刨、銑削時(shí)產(chǎn)生的碎屑可分為三類(lèi)。在大輸送下，粗碎屑形成好碎屑的：a中間輸送下，形成長(cháng)度短、碎屑好的碎屑。c .在小輸送下形成長(cháng)而卷曲的碎屑。

1.2.2對畸變變形的影響

鎂的比熱高，熱導率高，摩擦產(chǎn)生的熱量會(huì )迅速擴散到零件的各個(gè)部分，因此切削鎂合金時(shí)不會(huì )產(chǎn)生高溫。但是，如果切削速度和進(jìn)給速度較高，則零件產(chǎn)生的熱量也相當高，溫度太高，扭曲的可能性很大。

1.2.3對熱膨脹的影響

如果對已完成零件的尺寸公差要求比較嚴格，則設計中必須考慮鎂的熱膨脹系數這一影響因素。如果在上述加工條件下產(chǎn)生相當大的熱量，則會(huì )影響零件的加工精度。鎂的熱膨脹系數略高于鋁，明顯高于鋼，在20200范圍內為26.6 ~ 27.4 m/m/m。

2.4對冷變形的影響

切削過(guò)程中，鎂合金零件很少發(fā)生冷變形引起的扭曲或翹曲。但是，如果刀具太鈍、進(jìn)給速度太慢、加工過(guò)程中刀具停止等不利因素，則會(huì )發(fā)生扭曲變形或變形。

1.3刀具對鎂合金零件加工的影響

1.3.1刀具材料的影響

刀具初磨可采用中等粒度的砂輪，然后使用精細粒度的砂輪進(jìn)行刃磨，并在必要時(shí)再用細油石或超細油石進(jìn)行手工珩磨。對于高速鋼刀具，采用100目的氧化鋁砂輪進(jìn)行精磨即可獲得滿(mǎn)意的效果;對于刃磨鑲嵌硬質(zhì)合金的刀具，一般采用320目的碳化硅砂輪或200300目的金剛石砂輪。

1.4切削液對加工的影響

切削液有兩個(gè)主要功能：冷卻和潤滑。鎂的冷卻速度快，可以使加工的表面保持在較低的溫度水平。此外，鎂的可加工性使其與鋼不容易粘合，加工時(shí)不需要潤滑。

加工鎂合金零件時(shí)，高速或低速切削速度、切削液的使用或不使用都可以獲得光滑的加工表面，而切削液的使用主要是為了冷卻工件。最大限度地減少零件扭曲和碎屑著(zhù)火的可能性。因此，在鎂合金零件的加工中，切削液一般稱(chēng)為冷卻水。生產(chǎn)批量大時(shí)，冷卻液是延長(cháng)刀具壽命的因素之一。

冷卻劑一般用礦物油。礦物密封油和煤油已成功地用作鎂合金加工的冷卻劑。為了獲得更好的冷卻效果，切削液的粘度必須低。為了防止鎂合金零件的腐蝕，切削液中的游離酸含量必須低于0.2%。

2加工安全操作規程

2.1加工過(guò)程中的不安全因素

加工鎂合金過(guò)程中產(chǎn)生的碎屑和細粉都有燃燒或爆炸的危險。超加工階段產(chǎn)生的碎屑大小很大。由于鎂的熱導率高，摩擦熱能迅速逸出，很難達到燃點(diǎn)溫度，現階段事故較少。但是，在精加工階段，細碎屑和細粉末比表面積大，因此很容易達到引燃溫度，引起燃燒或爆炸事故。

鎂合金加工過(guò)程中，碎屑達到閃點(diǎn)或燃燒的影響因素如下：

A.加工速度與切削速度的關(guān)系在給定的一組條件中，有可能引起燃燒的加工速度和進(jìn)給速度范圍。輸送速度提高，碎屑厚度增加，達到燃點(diǎn)溫度更不容易。如果加工速度足夠低，任何大小的碎屑都不能被點(diǎn)燃。如果加工速度足夠高，與刀具的接觸時(shí)間就很短，因此任何大小的芯片都不能加熱到引燃溫度。

B.環(huán)境的相對溫度。相對溫度越高，起火的可能性越大。

C.合金的成分和狀態(tài)。單相合金比多相合金不容易著(zhù)火。合金狀態(tài)越均勻，起火的可能性越小。

D.其他因素。進(jìn)給率或刀具量太小。處理過(guò)程中暫停時(shí)間過(guò)長(cháng)。刀具的后角和頭屑空間太小。不使用切削液，而是使用高切削速度。刀具與鑄件上嵌套的異種金屬芯襯碰撞時(shí)，可能會(huì )產(chǎn)生火花。鎂屑堆積在機床周?chē)蛳旅妗?/span>

2.2加工安全操作規程

A.切削工具要保持鋒利，磨出更大的嗅覺(jué)和浮雕角度。不能使用鈍、附著(zhù)碎屑或破損的刀具。

b通常使用盡可能大的進(jìn)給量進(jìn)行加工，避免使用較小的進(jìn)給量，從而生成較大厚度的碎屑。

C.請不要讓刀具中途停留在工件上。

D.使用小切削量時(shí)，應使用礦油冷卻劑降低溫度。

E.鎂合金零件有鋼芯襯里時(shí)，請避免與刀具碰撞的火花。

F.請保持環(huán)境整潔干凈。

G.加工工作區嚴禁吸煙、火災、焊接。

2.3 磨削加工中的安全問(wèn)題

鎂粉很容易燃燒，懸浮在空氣中時(shí)會(huì )引起爆炸。應采取一切可能的措施，確保鎂磨削粉塵的正確收集與處置。

在對鎂合金零件進(jìn)行干法磨削時(shí)，必須用設計得當的濕法吸塵系統將鎂渣立即從工作區域中清除出去。吸塵器與磨床之間的連接管應當短而直，吸塵器應保持清潔，并將其排風(fēng)口設在室外。需及時(shí)將吸塵器中的鎂渣清理出去，以防止其過(guò)多積聚。在對淤渣進(jìn)行處理之前，應將其保存在水中。

隨時(shí)保持工作環(huán)境的整潔，對于保證磨削鎂合金零件的安全至關(guān)重要。每天必須對砂輪與吸塵器之間的連接管進(jìn)行至少一次檢查和清理，每個(gè)月應對整個(gè)吸塵系統至少進(jìn)行一次徹底的清理。不得讓鎂粉聚集在座椅、窗戶(hù)、管路和其他水平面上。

不應將太多的吸塵設備與一個(gè)集中排放系統相連接。干燥管路很長(cháng)的中央吸塵系統和帶過(guò)濾器的普通吸塵系統，都不適合于收集鎂粉。

如果要在帶式打磨裝置或圓盤(pán)式磨床上對鎂合金零件進(jìn)行濕法磨削，應當使用足量的切削液來(lái)收集所有粉塵，并將其輸送到收集點(diǎn)。

因此，對鎂合金零件進(jìn)行磨削加工時(shí)必須采取下列預防措施。

a.必須有專(zhuān)門(mén)用于鎂合金零件加工的磨床，并貼上“鎂專(zhuān)用”標簽。在對砂輪進(jìn)行修整之前，應對吸塵器做徹底清理。

b.對用鉻酸鹽蝕洗過(guò)的鎂合金零件表面進(jìn)行返工磨削時(shí)，有可能引起火花，因此要特別小心，絕不允許有粉塵聚集在附近。

c.磨削設備操作人員應當使用平滑的帽子、平滑的手套與無(wú)口袋和袖口的平滑阻燃服，所用的圍裙或防護服應當清潔無(wú)塵和易于脫下。

d.警告標志應當放置在顯眼的地方。

e.工作區域內應存放足量的滅火器材。

2.4鎂屑和微粉處理

干燥碎屑應放置在清潔密封的鋼制容器中，并存放在與水不接觸的地方。

濕碎屑和殘渣應存放在偏僻的通風(fēng)鋼窗中，并有足夠的通風(fēng)量，以便氫氣逸出。把濕碎屑和細粉裝在密封的容器里特別危險。因為高濃度的氫氣聚集容易爆炸。

目前，處理鎂渣、鎂粉、渣的常用方法是用5%的氯化鐵溶液溶解(一般1公斤干燥鎂使用0.6公斤氯化鐵)，在幾個(gè)小時(shí)內將大部分鎂轉化為不燃燒的氫氧化鎂和氯化鎂渣。這種反應會(huì )產(chǎn)生氫氣，所以要在室外的開(kāi)放容器中處理，嚴禁在反應器周?chē)c(diǎn)火或進(jìn)行焊接工作。配制5%的氯化鐵溶液時(shí)，要考慮殘渣中的水。

2.5鎂芯片燃燒消化

A.d級滅火器。其材料通常使用氯化鈉粉末或鈍化的黑煙粉末，其原理是排除氧氣滅火。

B.皮制或干沙。小面積著(zhù)火可以覆蓋，其原理是排除氧氣滅火。

C.鑄鐵碎片。在沒(méi)有其他好的滅火材料的情況下也可以使用，主要作用不是滅火，而是將溫度降低到鎂的燃點(diǎn)以下。

總之，在任何情況下都不能使用水或其他標準滅火器撲滅鎂引起的火災。水、其他液體、二氧化碳、泡沫等對燃燒的鎂做出反應，加強火焰而不是抑制火焰。

2.4對冷變形的影響

切削過(guò)程中，鎂合金零件很少發(fā)生冷變形引起的扭曲或翹曲。但是，如果刀具太鈍、進(jìn)給速度太慢、加工過(guò)程中刀具停止等不利因素，則會(huì )發(fā)生扭曲變形或變形。

1.3刀具對鎂合金零件加工的影響

1.3.1刀具材料的影響

加工鎂合金的刀具材料的選擇取決于所需的機器和工作量。小批量加工時(shí)，一般壽命特別長(cháng)的普通碳鋼刀具大批量加工時(shí)，一般優(yōu)先使用硬質(zhì)合金鑲嵌的刀具。如果加工布置和公差要求非常嚴格，則可以使用成本高昂的鉆石頭，省去繁瑣的重置補償調整工作。

1.3.2刀具設計

加工鋼和鋁的刀具一般也適用于鎂合金加工。但是，由于鎂的切削力小，熱容量也相當低，加工工具應具有較大的外部后角、較大的碎屑間距、較少的刀片數和較小的前角。另外，檢查刀具的每個(gè)表面是否平滑也很重要。

1.3.3刀具銳化

加工鎂合金的重要原則是，刀具要盡可能保持鋒利和光滑，不能有劃痕、毛刺和刀刃。如果刀具切削了其他金屬，即使切削角度沒(méi)有變化，也必須執行重新銳化和銳化研磨。

刀具的初始研磨可以使用中等大小的砂輪，然后使用細致的砂輪進(jìn)行削尖，必要時(shí)可以用細油石或超細油石進(jìn)行手工研磨。對于高速鋼刀具，采用100目的氧化鋁砂輪。

1.4 切削液對機械加工的影響

切削液有兩大功能即冷卻和潤滑。由于鎂的散熱速度很快，可使被加工表面保持在較低的溫度水平上，此外鎂的易切削性使其不易與鋼發(fā)生膠合，切削加工時(shí)一般不需要潤滑。

加工鎂合金零件時(shí)，無(wú)論用高速或低速的切削速度，用或不用切削液，都可以獲得平滑的加工表面，而使用切削液主要是為了冷卻工件，盡可能減少零件發(fā)生扭曲變形及切屑著(zhù)火的可能性。因此，在鎂合金零件的機械加工中，切削液一般被稱(chēng)作冷卻液。在生產(chǎn)批量很大時(shí)，冷卻液是延長(cháng)刀具壽命的因素之一。

冷卻液一般使用的是礦物油。礦物密封油和煤油已被成功地用作鎂合金加工的冷卻液。為了達到更好的冷卻效果，切削油應當具有較低的粘度。為了防止鎂合金零件腐蝕，切削液中的游離酸含量應低于0.2%。

2 機械加工安全操作規程

2.1 機械加工過(guò)程中的不安全因素

在對鎂合金進(jìn)行機械加工的過(guò)程中，產(chǎn)生的切屑和細粉末都有燃燒或爆炸的危險。初加工階段產(chǎn)生的切屑尺寸較大，由于鎂的導熱率很高，產(chǎn)生的摩擦熱可迅速散失出去，故難以達到燃點(diǎn)溫度，此階段事故發(fā)生較少。但在精加工階段，由于所產(chǎn)生的細小切屑和細粉末具有很大的比表面積，因而很容易達到引燃溫度而造成燃燒或爆炸事故。

飛航可以自主完成鎂合金加工、鎂合金導電氧化及噴漆/噴粉全工序制作，最終成品可以滿(mǎn)足GJB150A相關(guān)環(huán)境試驗要求，具體工序包括：鎂合金CNC加工（AZ31B/AZ80）、鎂合金開(kāi)模及鎂合金壓鑄（AZ91D）、鎂合金導電氧化（本色/彩虹色）和鎂合金噴漆/噴粉；鎂合金導電氧化鹽霧試驗96小時(shí)以上。