鎂鋁合金的安全加工

中航工業航宇救生裝備有限公司（湖北 襄陽 441003) 金 鑫

1.鎂鋁合金特點

鎂鋁合金材料，由于具有結構強度高、質量較輕和散熱效果極好等技術特點，被大量用于交通運輸、航空航天等行業產品的裝備部件中。然而，在生產加工的操作實踐中發現該材料材質具有以下特點:常溫下，化學性能不夠穩定，較易發生氧化反應;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化合物，加熱時鎂能與硫、氮作用生成 MgS和Mg3N2。在空氣中鎂會慢慢氧化，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500℃以后氧化速度更快，會著火燃燒。一旦發生燃燒，常規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在，已有多年了，期間發生過各種各樣的多起事故;通常情況有:零件表面不知何時會產生銹點，從顏色發烏到隆起、起殼;只要接觸水劑，必然產生銹蝕;加工中轉速較高時，切屑易熔，粘結刀刃，擠壓折斷刀具;切削、操作中，不慎產生火點，若處置不當，極易造成重大火災。

2.安全加工方法

隨著該型產品性能優異、市場不斷擴大，該材料材質零件批量成倍增長，很有必要在生產加工技術上進一步分析、發現、實踐、改善，并形成了一套可行、可推廣的技術方法;我們經過不斷地學習和探索，大量汲取已有的經驗方法和事故教訓，在理論方面較為全面地了解了材質特性。在此，大致歸納如下:

(1)注意加工環境，應保持干燥、無水氣、無油污，保持良好的通風透氣條件;對于加工區全封閉的機床連續工作時間3h以上，必須每2h開放通氣10min。圖2為加工中的零件。由于現階段只能采用干式切削，因而加工中產生大量鎂屑鎂粉，在封閉空間內達到一定濃度時，或空氣潮濕時，Mg元素與H2O反應產生氫氣，易發生爆燃、爆炸事故。

圖2

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

(3)加工過程中，絕對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冷方式，并有抽風換氣設備、工業吸塵器等。

(4)在加工工作區、零件存放區及切屑堆放區等，嚴禁產生或使用明火，如吸煙、燒焊、生火等。

(5)合理選擇機床切削參數，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;具體切削參數由專業資格人員確定，生產操作人員不得擅自更改，如有建議，必須與相關專業資格人員協商確定。由于采用干式切削，需要在生產效率、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，經過無數次實踐得到驗證:切削轉速n＜2000r/min，進給速度150mm/min≤f≤1200mm/min，刀具前角 γo≈30°，后角 αo≈10°～15°，離隙向心角κr'≈5°～8°，切削轉速與進給速度一定要匹配。

(6)一般情況下盡量使用大進給量進行加工，以產生較大厚度的切屑;避免使用微小的進給量而產生碎屑和粉塵;更不要讓刀具中途停頓在工件上。加工過程中，及時清理加工區切屑，通常不超過2h清理一次，保證工作臺面無切屑堆積現象。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，要小心避免與加工刀具相碰撞產生火花。

(8)加工過程中，出現火情時，嚴禁使用噴射式滅火器;著火點面大時，應及時用石棉被或墊以及干沙捂蓋;著火點很小時，可用石棉手套將火點抓拿出鎂屑料區，遠離機床，用石棉被或墊以及干沙捂蓋。如采用噴射式滅火器，易給著火區帶入大量氧氣而有助燃作用，并把很小的著火點沖擊散開形成大面，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，已發生燃燒的鎂屑自行燃盡;發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生火花。

(9)已加工零件必須放置在隔潮、化學性質穩定的支架或包裝上，如木板、木架及牛皮紙等，防止零件放置面被氧化的現象發生。

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

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

(12)經過全面氧化處理的零件或毛坯，允許保持存放3個月;3個月期滿后，必須對表面進行處理恢復工作。