鎂合金在機械加工中的應用

康霞+孫芳+王瑰麗

摘 要：隨著社會的發(fā)展和科技的進步以及市場對新材料、新技術(shù)需求應用領(lǐng)域的不斷拓寬，特別是在武器裝備、航空、航天、汽車零部件等領(lǐng)域，對新材料的特性和加工技術(shù)提出了更高、更嚴的要求，輕型、環(huán)保、力學性能好的材料取代了傳統(tǒng)材料，成為目前市場上各行業(yè)首選的材料。例如鎂合金是目前最輕的工程結(jié)構(gòu)金屬材料，密度小、比強度和比剛度高、電磁屏蔽性能優(yōu)異、抗輻射、摩擦時不起火花、金切削加工和熱成型性好，且在堿、煤油和礦物油中化學性能穩(wěn)定、利于回收利用，符合綠色結(jié)構(gòu)材料的特征。近幾年來，鎂合金在武器裝備、航天、汽車、電子、電器產(chǎn)品外殼和3C等相關(guān)領(lǐng)域得到了廣泛的應用。

關(guān)鍵詞：鎂合金；機械加工；機械性能；安全生產(chǎn)

中圖分類號：TG146.22 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.15.078

文章編號：2095-6835（2015）15-0078-02

1 鎂合金材料的性能及特點

1.1 密度低

鎂合金的密度為1.8 g/cm3，比鋁合金輕36%，比鋅合金輕73%，比鋼輕77%，是目前世界上最輕質(zhì)的結(jié)構(gòu)金屬材料，也是目前新型的環(huán)保綠色結(jié)構(gòu)材料，采用鎂合金可以降低零部件的結(jié)構(gòu)重量，減少污染排放，加上目前鎂的提煉及加工技術(shù)的發(fā)展及其材料成本的下降，因此降低了生產(chǎn)鎂的能源消耗。

1.2 切削加工性能良好，穩(wěn)定性較高

與其他金屬材料相比，鎂合金具有良好的切削性，其切削速度遠遠高于其他金屬。由于鎂合金穩(wěn)定性較好，因此它在高切削速度和大進給量強力切削時加工精度高，并且毛刺少、易于去除，提高了機械加工速度。因此，在完成同樣的工作任務時，如果采用鎂合金作原材料，可以減少加工設(shè)備的臺數(shù)，減少占地面積，從而節(jié)約了基建投資，降低了勞動力成本和企業(yè)的管理費。

1.3 高溫耐熱、導熱性好

在機械加工過程中，鎂合金與其他金屬材料相比切削阻力小，所需的切削力也小，加上其材料高溫耐熱及良好的導熱性，采用較快的切削速度進行切削加工時產(chǎn)生的熱量會迅速地擴散到零件的各個部位，加工過程中零件的變形量小。鎂合金與其他金屬切削阻力比較如表1所示。

表1 鎂合金與其他金屬切削阻力比較

鎂合金材料在切削加工過程中一般不需要切削液，只有在鉆、鏜深孔等排屑不好的情況才需要切削液，切削液使用黏度較低的礦物油。在日常加工過程中，也可以將煤油和機油按一定比例調(diào)配代替礦物油，冷卻效果非常好，而且加工成本低。

1.4 化學性很強

鎂合金與其他金屬相比，熔點低、比熱小，在空氣中易氧化、易燃燒且生成的氧化膜疏松，機械加工過程禁止使用普通的冷卻液，以免冷卻液中的水與鎂合金發(fā)生化學反應，引起火災和爆炸事故，所以加工鎂及鎂合金材料的車間特別要注意防火。

鎂合金是比較活躍的有色金屬，其化學反應速度特別快，不能用水清洗零件，且存放時不能直接接觸金屬貨架，避免零件外表氧化腐蝕，造成零件外觀超差。

1.5 鎂合金在機械加工中對刀具的要求

鎂合金在機械加工中常用硬質(zhì)合金鋁刀片，它比較鋒利，具有高速鋼、硬質(zhì)合金的強度和韌性，也具有超硬材料的硬度和耐磨性，能夠滿足產(chǎn)品的工藝要求。另外，鎂合金的切削力低，熱容量也相當?shù)停虼思庸ゆV合金的刀具應當具有較大的外后角、排屑空隙，較少的刀刃數(shù)和較小的前角。除此之外，鎂合金在加工過程中要求刀具各個表面非常平滑，無凸起或凹陷。采用普通刀具加工鎂合金材料時，要求刀具刃磨后必須十分鋒利和平整，不能有毛刺、卷刃等，最好是在砂輪上刃磨后再用油石進行手工研磨，從而延長刀具的使用壽命。

2 鎂合金的安全生產(chǎn)

安全生產(chǎn)決定企業(yè)的發(fā)展和命運，良好的安全環(huán)境可以使國家和集體免受損失，使職工的生命安全得到保障。安全生產(chǎn)不單單是某個車間、某個人的事，它是一個系統(tǒng)工程，我們在使用新材料時一定要對它進行充分的認識，了解其加工過程中的安全隱患和安全防范措施，做到防患于未然。

2.1 鎂合金機械加工的不安全因素

在機械加工的過程中，鎂合金產(chǎn)生的切屑和細粉末都有燃燒或爆炸的危險。

粗加工階段，鎂合金產(chǎn)生的切屑尺寸較大，即使鎂的導熱率很高，它也可以迅速將產(chǎn)生的磨擦熱散失出去，不容易達到燃點溫度，切屑燃燒或爆炸的危險性小。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，特別是在精加工對刀時容易產(chǎn)生絲狀粉末，此時最容易引燃著火。除此之外，鎂合金在加工過程中禁止用水冷卻，因為鎂合金在高溫下容易和水發(fā)生化學反應而起火。在鎂合金加工過程中，要及時清理機床內(nèi)及其周圍的切屑，避免鎂合金在加工過程中起火，進而引起火災和爆炸事故。

2.2 鎂合金的安全生產(chǎn)采取的措施

針對以上這些不安全因素，我們可采取如下措施：①對操作者進行安全操作教育，使其充分了解鎂及鎂合金在機械加工中的安全隱患；②切削過程中盡量使用大進給量切削，避免小進給量產(chǎn)生的細切屑；③在確保產(chǎn)品質(zhì)量的前提下盡量在加工過程中不使用切削液，必須使用時，采用煤油和機油按一定比例調(diào)配；④及時清理機床內(nèi)及其周圍的切屑，并將切屑統(tǒng)一管理、單獨存放，禁止存放在密閉的空間里；⑤工作區(qū)域內(nèi)要存放干沙，以便著火時可作應急處理；⑥定期檢查安全防范措施，杜絕火災和爆炸事故的發(fā)生。

3 結(jié)束語

新材料加工技術(shù)的發(fā)展和應用并非一朝一夕所能掌握，所謂“冰凍三尺，非一日之寒”“積跬步，方以成千里；積小流，方以成江河”。鎂合金在機械加工中的研究開發(fā)和應用可以說是方興未艾。近年來，我們積累了不少鎂合金加工工藝技術(shù)，充分體現(xiàn)了其材料的優(yōu)越性，是新一代新型環(huán)保的綠色結(jié)構(gòu)材料，同時也出現(xiàn)了一系列需要我們進一步研究解決的問題，從而不斷拓寬它的應用范圍。

參考文獻

[1]鄭峰.常用金屬材料手冊[M].北京：化學工業(yè)出版社，2007.

[2]唐全波，黃少東，伍太賓.鎂合金在武器裝備中的應用分析[J].兵器材料科學與工程，2007（02）.

〔編輯：王霞〕