鎂鋁合金的安全加工

中航工業(yè)航宇救生裝備有限公司（湖北 襄陽(yáng) 441003) 金 鑫

1.鎂鋁合金特點(diǎn)

鎂鋁合金材料，由于具有結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高、質(zhì)量較輕和散熱效果極好等技術(shù)特點(diǎn)，被大量用于交通運(yùn)輸、航空航天等行業(yè)產(chǎn)品的裝備部件中。然而，在生產(chǎn)加工的操作實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)該材料材質(zhì)具有以下特點(diǎn):常溫下，化學(xué)性能不夠穩(wěn)定，較易發(fā)生氧化反應(yīng);是很活潑的金屬，常溫下鎂能與F、Cl、Br及I等元素作用生成相應(yīng)化合物，加熱時(shí)鎂能與硫、氮作用生成 MgS和Mg3N2。在空氣中鎂會(huì)慢慢氧化，失去銀白光澤而變黑。若溫度提高至400℃以上，鎂的氧化速度增快，超過(guò)500℃以后氧化速度更快，會(huì)著火燃燒。一旦發(fā)生燃燒，常規(guī)消防滅火措施反而助燃，如氣體式、干粉式及水液式等。采用該種材料的零件多為鑄造件、模鍛件等不規(guī)則異形毛坯零件。

如圖1所示為零件與切屑。

圖1

從開始接觸這種材料到現(xiàn)在，已有多年了，期間發(fā)生過(guò)各種各樣的多起事故;通常情況有:零件表面不知何時(shí)會(huì)產(chǎn)生銹點(diǎn)，從顏色發(fā)烏到隆起、起殼;只要接觸水劑，必然產(chǎn)生銹蝕;加工中轉(zhuǎn)速較高時(shí)，切屑易熔，粘結(jié)刀刃，擠壓折斷刀具;切削、操作中，不慎產(chǎn)生火點(diǎn)，若處置不當(dāng)，極易造成重大火災(zāi)。

2.安全加工方法

隨著該型產(chǎn)品性能優(yōu)異、市場(chǎng)不斷擴(kuò)大，該材料材質(zhì)零件批量成倍增長(zhǎng)，很有必要在生產(chǎn)加工技術(shù)上進(jìn)一步分析、發(fā)現(xiàn)、實(shí)踐、改善，并形成了一套可行、可推廣的技術(shù)方法;我們經(jīng)過(guò)不斷地學(xué)習(xí)和探索，大量汲取已有的經(jīng)驗(yàn)方法和事故教訓(xùn)，在理論方面較為全面地了解了材質(zhì)特性。在此，大致歸納如下:

(1)注意加工環(huán)境，應(yīng)保持干燥、無(wú)水氣、無(wú)油污，保持良好的通風(fēng)透氣條件;對(duì)于加工區(qū)全封閉的機(jī)床連續(xù)工作時(shí)間3h以上，必須每2h開放通氣10min。圖2為加工中的零件。由于現(xiàn)階段只能采用干式切削，因而加工中產(chǎn)生大量鎂屑鎂粉，在封閉空間內(nèi)達(dá)到一定濃度時(shí)，或空氣潮濕時(shí)，Mg元素與H2O反應(yīng)產(chǎn)生氫氣，易發(fā)生爆燃、爆炸事故。

圖2

(2)生產(chǎn)操作過(guò)程中，不要用汗手觸摸零件已加工表面;操作人員必須佩戴細(xì)紗手套和工業(yè)防塵口罩，以確保零件材質(zhì)不被氧化和人員身體健康。

(3)加工過(guò)程中，絕對(duì)禁止使用水基冷卻方式，最好采用潔凈干燥的惰性氣體或壓縮空氣等風(fēng)冷方式，并有抽風(fēng)換氣設(shè)備、工業(yè)吸塵器等。

(4)在加工工作區(qū)、零件存放區(qū)及切屑堆放區(qū)等，嚴(yán)禁產(chǎn)生或使用明火，如吸煙、燒焊、生火等。

(5)合理選擇機(jī)床切削參數(shù)，加工刀具要保持鋒利，并磨制較大的后角和離隙角;不允許使用鈍的、粘有切屑的或破裂的刀具加工零件;具體切削參數(shù)由專業(yè)資格人員確定，生產(chǎn)操作人員不得擅自更改，如有建議，必須與相關(guān)專業(yè)資格人員協(xié)商確定。由于采用干式切削，需要在生產(chǎn)效率、去屑效率、提高散熱效率、降低可燃性及保證零件加工精度等方面取得平衡，經(jīng)過(guò)無(wú)數(shù)次實(shí)踐得到驗(yàn)證:切削轉(zhuǎn)速n＜2000r/min，進(jìn)給速度150mm/min≤f≤1200mm/min，刀具前角 γo≈30°，后角 αo≈10°～15°，離隙向心角κr'≈5°～8°，切削轉(zhuǎn)速與進(jìn)給速度一定要匹配。

(6)一般情況下盡量使用大進(jìn)給量進(jìn)行加工，以產(chǎn)生較大厚度的切屑;避免使用微小的進(jìn)給量而產(chǎn)生碎屑和粉塵;更不要讓刀具中途停頓在工件上。加工過(guò)程中，及時(shí)清理加工區(qū)切屑，通常不超過(guò)2h清理一次，保證工作臺(tái)面無(wú)切屑堆積現(xiàn)象。圖3為堆屑與清理。

圖3

(7)如果鎂合金零件中有鋼鐵襯芯，或者夾具壓板時(shí)，要小心避免與加工刀具相碰撞產(chǎn)生火花。

(8)加工過(guò)程中，出現(xiàn)火情時(shí)，嚴(yán)禁使用噴射式滅火器;著火點(diǎn)面大時(shí)，應(yīng)及時(shí)用石棉被或墊以及干沙捂蓋;著火點(diǎn)很小時(shí)，可用石棉手套將火點(diǎn)抓拿出鎂屑料區(qū)，遠(yuǎn)離機(jī)床，用石棉被或墊以及干沙捂蓋。如采用噴射式滅火器，易給著火區(qū)帶入大量氧氣而有助燃作用，并把很小的著火點(diǎn)沖擊散開形成大面，適得其反;用石棉被或墊以及干沙捂蓋的目的是隔絕氧氣等氧化性物質(zhì)，已發(fā)生燃燒的鎂屑自行燃盡;發(fā)生可能的火情是不可避免的，如鑄造件有沙眼，刀具碰撞沙粒必然產(chǎn)生火花。

(9)已加工零件必須放置在隔潮、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的支架或包裝上，如木板、木架及牛皮紙等，防止零件放置面被氧化的現(xiàn)象發(fā)生。

(10)清晰完整地記錄開始加工日期，作為每25日進(jìn)行一次表面氧化穩(wěn)定處理的依據(jù)。

(11)工序間進(jìn)行氧化處理時(shí)，在隨行文件上作好氧化日期的經(jīng)歷，一般情況下一個(gè)批次中間氧化處理為3次。

(12)經(jīng)過(guò)全面氧化處理的零件或毛坯，允許保持存放3個(gè)月;3個(gè)月期滿后，必須對(duì)表面進(jìn)行處理恢復(fù)工作。