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、新技術需求應用領域的不斷拓寬，特別是在武器裝備、航空、航天、汽車零部件等領域，對新材料的特性和加工技術提出了更高、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構金屬材料，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，符合綠色結構材料的特征。近幾年來，鎂合金在武器裝備、航天、汽車、電子、電器產品外殼和3C等相關領域得到了廣泛的應用。

關鍵詞：鎂合金；機械加工；機械性能；安全生產

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的結構金屬材料，也是目前新型的環(huán)保綠色結構材料，采用鎂合金可以降低零部件的結構重量，減少污染排放，加上目前鎂的提煉及加工技術的發(fā)展及其材料成本的下降，因此降低了生產鎂的能源消耗。

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合金鋁刀片，它比較鋒利，具有高速鋼、硬質合金的強度和韌性，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

安全生產決定企業(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，避免小進給量產生的細切屑；③在確保產品質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配；④及時清理機床內及其周圍的切屑，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 結束語

新材料加工技術的發(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，充分體現(xiàn)了其材料的優(yōu)越性，是新一代新型環(huán)保的綠色結構材料，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〕