鎂鋰合金零件的機(jī)械加工與安全

李明

[摘要]鎂鋰合金材料是一種全新的金屬材料，鎂鋰合金的切削性能良好，具有十分突出的優(yōu)點(diǎn)。本文主要對鎂鋰合金的機(jī)械加工安全規(guī)程做了詳細(xì)的介紹。

[關(guān)鍵詞]鎂鋰合金；機(jī)械加工；冷卻；安全規(guī)程

一、機(jī)械加工

1、鎂鋰合金的機(jī)械加工

與那些機(jī)械加工性能較差的金屬材料相比，鎂鋰合金的切削性能良好，具有十分突出的優(yōu)點(diǎn)。對于鎂鋰合金，可以在高切削速度和大進(jìn)給量下進(jìn)行強(qiáng)力切削。因?yàn)殒V鋰合金易切削，其斷屑性能十分良好，一般情況下只需經(jīng)過一次精加工便可達(dá)到所要求的最終表面粗糙度。

由于鎂的比熱高、導(dǎo)熱性良好，摩擦產(chǎn)生的熱量會迅速地擴(kuò)散到零件的各個部分，因此對鎂鋰合金進(jìn)行切削加工時一般并不會產(chǎn)生較高的溫度。

2、加工刀具

由于鎂鋰合金的切削力小，熱容量也相當(dāng)?shù)?，故其加工刀具?yīng)當(dāng)具有較大的外后角、較大的走屑空隙、較少的刀刃數(shù)和較小的前角。另外，應(yīng)當(dāng)使刀具保持盡可能高的鋒利和光滑程度，必須沒有劃傷、毛刺和卷刃。如果刀具切削過其他金屬，即使切削角沒有改變，也應(yīng)進(jìn)行重新刃磨和晰磨。

刀具初磨可采用中等粒度的砂輪，然后使用精細(xì)粒度的砂輪進(jìn)行刃磨，并在必要時再用細(xì)油石或超細(xì)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。

3、冷卻液

由于合金的散熱速度很快，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，切削加工時一般不需要潤滑。

為了冷卻工件，盡可能減少零件發(fā)生扭曲變形及切屑著火的可能性。冷卻液一般使用的是礦物油。切削油應(yīng)當(dāng)具有較低的粘度。為了防止鎂鋰合金零件腐蝕，切削液中的游離酸含量應(yīng)低于0.2%。

二、機(jī)械加工安全操作規(guī)程

1、機(jī)械加工過程中的不安全因素

雖然鎂鋰合金材料合金狀態(tài)非常均勻不容易失火，但在對鎂鋰合金進(jìn)行機(jī)械加工的過程中，產(chǎn)生的切屑和細(xì)粉末仍有燃燒或爆炸的危險。初加工階段產(chǎn)生的切屑尺寸較大，由于合金的導(dǎo)熱率很高，產(chǎn)生的摩擦熱可迅速散失出去，故難以達(dá)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(xì)小切屑和細(xì)粉末具有很大的比表面積，因而很容易達(dá)到引燃溫度而造成燃燒或爆炸事故。

在鎂鋰合金的加工過程中，使切屑升溫到達(dá)閃點(diǎn)或燃燒的影響因素如下。

a.加工速度與切削速率之間的關(guān)系。在任何一組給定條件下，都存在一個可能引起燃燒的加工速度和進(jìn)給速率范圍。進(jìn)給速率提高，切屑厚度增大，從而更不容易達(dá)到燃點(diǎn)溫度。加工速度只要足夠低，任何尺寸大小的切屑都不可能被引燃。如果加工速度足夠高，由于切屑與刀具的接觸時間很短，故不可能將任何尺寸大小的切屑加熱到引燃溫度。

b.環(huán)境的相對溫度。相對溫度越高，則失火的可能性越大。

c.其他因素。進(jìn)給速率或吃刀量太??；加工過程中的停頓時間過長；刀具的后角和容屑空間過小；在沒有使用切削液的情況下采用了很高的切削速度；刀具與嵌套在鑄件中的異種金屬芯襯相撞時可能產(chǎn)生火花；鎂切屑在機(jī)床周圍或下方積聚等。

2、機(jī)械加工的安全操作規(guī)程

a.切削工具要保持鋒利，并磨出較大的后角與離隙角；不允許使用鈍的、粘有切屑的或破裂的刀具。

b.一般情況下，盡量使用大進(jìn)給量進(jìn)行加工，避免使用微小的進(jìn)給量，以產(chǎn)生較大厚度的切屑。

c.不要讓刀具中途停頓在工件上。

d.使用微小切削量時，要使用礦物油冷卻液來減少降溫。

e.如果鎂鋰合金零件中有鋼鐵芯襯時，要避免與刀具相碰產(chǎn)生火花。

f.保持環(huán)境整齊、干凈。

g.嚴(yán)禁在機(jī)加工工作區(qū)內(nèi)吸煙、生火、電焊。

h.工作區(qū)域內(nèi)應(yīng)存放足量的滅火器材。

3、磨削加工中的安全問題

鎂鋰合金粉末很容易燃燒，懸浮在空氣中時會引起爆炸。應(yīng)采取一切可能的措施，確保鎂磨削粉塵的正確收集與處置。

在對鎂鋰合金零件進(jìn)行干法磨削時，必須用設(shè)計得當(dāng)?shù)臐穹ㄎ鼔m系統(tǒng)將鎂渣立即從工作區(qū)域中清除出去。吸塵器與磨床之間的連接管應(yīng)當(dāng)短而直，吸塵器應(yīng)保持清潔，并將其排風(fēng)口設(shè)在室外。需及時將吸塵器中的鎂渣清理出去，以防止其過多積聚。在對淤渣進(jìn)行處理之前，應(yīng)將其保存在水中。

隨時保持工作環(huán)境的整潔，對于保證磨削鎂鋰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，每個月應(yīng)對整個吸塵系統(tǒng)至少進(jìn)行一次徹底的清理。不得讓鎂粉聚集在座椅、窗戶、管路和其他水平面上。

不應(yīng)將太多的吸塵設(shè)備與一個集中排放系統(tǒng)相連接。干燥管路很長的中央吸塵系統(tǒng)和帶過濾器的普通吸塵系統(tǒng)，都不適合于收集鎂粉。

如果要在帶式打磨裝置或圓盤式磨床上對鎂鋰合金零件進(jìn)行濕法磨削，應(yīng)當(dāng)使用足量的切削液來收集所有粉塵，并將其輸送到收集點(diǎn)。

因此，對鎂鋰合金零件進(jìn)行磨削加工時必須采取下列預(yù)防措施。

a.必須有專門用于鎂鋰合金零件加工的磨床，并貼上“鎂專用”標(biāo)簽。在對砂輪進(jìn)行修整之前，應(yīng)對吸塵器做徹底清理。

b.對用鉻酸鹽蝕洗過的鎂鋰合金零件表面進(jìn)行返工磨削時，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(shè)備操作人員應(yīng)當(dāng)使用平滑的帽子、平滑的手套與無口袋和袖口的平滑阻燃服，所用的圍裙或防護(hù)服應(yīng)當(dāng)清潔無塵和易于脫下。

d.警告標(biāo)志應(yīng)當(dāng)放置在顯眼的地方。

e.工作區(qū)域內(nèi)應(yīng)存放足量的滅火器材。

4、合金屑與微細(xì)粉末的處理

干燥切屑應(yīng)放置在清潔和密封的鋼制容器中，并存放在不會與水接觸的地方。

濕切屑與淤渣應(yīng)存放在置于偏僻處的通風(fēng)鋼制窗口中，且必須有足夠的通風(fēng)量。

5、鎂鋰合金屑燃燒的滅火

a.D級滅火器。其材料通常使用氯化鈉基粉末或一種經(jīng)過鈍化處理的石墨基粉末，其原理是通過排除氧氣來悶熄滅火。

b.覆蓋劑或干砂。小面積著火可用其覆蓋，其原理也是通過排除氧氣來悶熄滅火。

c.鑄鐵碎屑。在沒有其他好的滅火材料的情況下也可用之，主要作用是將溫度降到鎂的燃點(diǎn)以下，而不是將火悶熄。）

總之，無論在什么情況下，都不能用水或任何其他標(biāo)準(zhǔn)滅火器去撲滅由鎂引起的失火。水、其他液體、二氧化碳、泡沫等都會與燃燒著的鎂起反應(yīng)，并且是加強(qiáng)火勢而不是抑制火勢。