镁合金零件CNC加工的安全规范详解

随着“镁合金应用开发和产业化”项目的推进，企业在实际生产中遇到了很多问题，如工艺和安全问题。这是因为国内大多数镁合金压铸企业第一次接触镁合金。因此，本文概述了镁合金压铸零件的加工工艺及安全操作程序，供参考。1镁合金加工

密度高的镁合金比铝合金轻36%，比锌合金轻73%，比钢轻77%，被公认为质量最小的结构金属材料。少量镁合金零件的加工可以在手动操作的小型机床上进行。大量高效地加工镁合金零件时，使用专用的大型自动化机械加工中心或计算机数控机器更经济。与加工性能低的金属材料相比，切削性能好的镁合金具有突出的优点。镁合金可以在较高的切削速度和进给率下进行强有力的切削，从而减少加工作业时间。因此，在执行相同任务时，以镁合金为原料，可以减少加工设备的数量，节省基础设施投资，减少占地面积，减少人力成本和管理费。

1.1镁合金的切削功耗

加工镁合金零件时，单位体积切削量的耗电量低于其他普通金属。在几种典型切削速度下，不同金属对镁的功耗见；

镁合金因为导热性好、切削力小，加工过程中冷却速度快，刀具寿命长、粘刀量少，可以降低刀具成本，减少更换刀具所需的停机时间。镁合金易切削，碎屑性能非常好，一般只需一次精加工即可达到所需的最终表面粗糙度。

1.2镁合金材料对加工性能的影响

1.2.1对芯片形成的影响

加工过程中形成的碎屑类型与材料成分、零件形状、合金状态和进给率等因素有关。使用单刃刀具进行镁合金的车、长传、刨、铣削时产生的碎屑可分为三类。在大输送下，粗碎屑形成好碎屑的：a中间输送下，形成长度短、碎屑好的碎屑。c .在小输送下形成长而卷曲的碎屑。

1.2.2对畸变变形的影响

镁的比热高，热导率高，摩擦产生的热量会迅速扩散到零件的各个部分，因此切削镁合金时不会产生高温。但是，如果切削速度和进给速度较高，则零件产生的热量也相当高，温度太高，扭曲的可能性很大。

1.2.3对热膨胀的影响

如果对已完成零件的尺寸公差要求比较严格，则设计中必须考虑镁的热膨胀系数这一影响因素。如果在上述加工条件下产生相当大的热量，则会影响零件的加工精度。镁的热膨胀系数略高于铝，明显高于钢，在20200范围内为26.6 ~ 27.4 m/m/m。

2.4对冷变形的影响

切削过程中，镁合金零件很少发生冷变形引起的扭曲或翘曲。但是，如果刀具太钝、进给速度太慢、加工过程中刀具停止等不利因素，则会发生扭曲变形或变形。

1.3刀具对镁合金零件加工的影响

1.3.1刀具材料的影响

刀具初磨可采用中等粒度的砂轮，然后使用精细粒度的砂轮进行刃磨，并在必要时再用细油石或超细油石进行手工珩磨。对于高速钢刀具，采用100目的氧化铝砂轮进行精磨即可获得满意的效果;对于刃磨镶嵌硬质合金的刀具，一般采用320目的碳化硅砂轮或200300目的金刚石砂轮。

1.4切削液对加工的影响

切削液有两个主要功能：冷却和润滑。镁的冷却速度快，可以使加工的表面保持在较低的温度水平。此外，镁的可加工性使其与钢不容易粘合，加工时不需要润滑。

加工镁合金零件时，高速或低速切削速度、切削液的使用或不使用都可以获得光滑的加工表面，而切削液的使用主要是为了冷却工件。最大限度地减少零件扭曲和碎屑着火的可能性。因此，在镁合金零件的加工中，切削液一般称为冷却水。生产批量大时，冷却液是延长刀具寿命的因素之一。

冷却剂一般用矿物油。矿物密封油和煤油已成功地用作镁合金加工的冷却剂。为了获得更好的冷却效果，切削液的粘度必须低。为了防止镁合金零件的腐蚀，切削液中的游离酸含量必须低于0.2%。

2加工安全操作规程

2.1加工过程中的不安全因素

加工镁合金过程中产生的碎屑和细粉都有燃烧或爆炸的危险。超加工阶段产生的碎屑大小很大。由于镁的热导率高，摩擦热能迅速逸出，很难达到燃点温度，现阶段事故较少。但是，在精加工阶段，细碎屑和细粉末比表面积大，因此很容易达到引燃温度，引起燃烧或爆炸事故。

镁合金加工过程中，碎屑达到闪点或燃烧的影响因素如下：

A.加工速度与切削速度的关系在给定的一组条件中，有可能引起燃烧的加工速度和进给速度范围。输送速度提高，碎屑厚度增加，达到燃点温度更不容易。如果加工速度足够低，任何大小的碎屑都不能被点燃。如果加工速度足够高，与刀具的接触时间就很短，因此任何大小的芯片都不能加热到引燃温度。

B.环境的相对温度。相对温度越高，起火的可能性越大。

C.合金的成分和状态。单相合金比多相合金不容易着火。合金状态越均匀，起火的可能性越小。

D.其他因素。进给率或刀具量太小。处理过程中暂停时间过长。刀具的后角和头屑空间太小。不使用切削液，而是使用高切削速度。刀具与铸件上嵌套的异种金属芯衬碰撞时，可能会产生火花。镁屑堆积在机床周围或下面。

2.2加工安全操作规程

A.切削工具要保持锋利，磨出更大的嗅觉和浮雕角度。不能使用钝、附着碎屑或破损的刀具。

b通常使用尽可能大的进给量进行加工，避免使用较小的进给量，从而生成较大厚度的碎屑。

C.请不要让刀具中途停留在工件上。

D.使用小切削量时，应使用矿油冷却剂降低温度。

E.镁合金零件有钢芯衬里时，请避免与刀具碰撞的火花。

F.请保持环境整洁干净。

G.加工工作区严禁吸烟、火灾、焊接。

2.3 磨削加工中的安全问题

镁粉很容易燃烧，悬浮在空气中时会引起爆炸。应采取一切可能的措施，确保镁磨削粉尘的正确收集与处置。

在对镁合金零件进行干法磨削时，必须用设计得当的湿法吸尘系统将镁渣立即从工作区域中清除出去。吸尘器与磨床之间的连接管应当短而直，吸尘器应保持清洁，并将其排风口设在室外。需及时将吸尘器中的镁渣清理出去，以防止其过多积聚。在对淤渣进行处理之前，应将其保存在水中。

随时保持工作环境的整洁，对于保证磨削镁合金零件的安全至关重要。每天必须对砂轮与吸尘器之间的连接管进行至少一次检查和清理，每个月应对整个吸尘系统至少进行一次彻底的清理。不得让镁粉聚集在座椅、窗户、管路和其他水平面上。

不应将太多的吸尘设备与一个集中排放系统相连接。干燥管路很长的中央吸尘系统和带过滤器的普通吸尘系统，都不适合于收集镁粉。

如果要在带式打磨装置或圆盘式磨床上对镁合金零件进行湿法磨削，应当使用足量的切削液来收集所有粉尘，并将其输送到收集点。

因此，对镁合金零件进行磨削加工时必须采取下列预防措施。

a.必须有专门用于镁合金零件加工的磨床，并贴上“镁专用”标签。在对砂轮进行修整之前，应对吸尘器做彻底清理。

b.对用铬酸盐蚀洗过的镁合金零件表面进行返工磨削时，有可能引起火花，因此要特别小心，绝不允许有粉尘聚集在附近。

c.磨削设备操作人员应当使用平滑的帽子、平滑的手套与无口袋和袖口的平滑阻燃服，所用的围裙或防护服应当清洁无尘和易于脱下。

d.警告标志应当放置在显眼的地方。

e.工作区域内应存放足量的灭火器材。

2.4镁屑和微粉处理

干燥碎屑应放置在清洁密封的钢制容器中，并存放在与水不接触的地方。

湿碎屑和残渣应存放在偏僻的通风钢窗中，并有足够的通风量，以便氢气逸出。把湿碎屑和细粉装在密封的容器里特别危险。因为高浓度的氢气聚集容易爆炸。

目前，处理镁渣、镁粉、渣的常用方法是用5%的氯化铁溶液溶解(一般1公斤干燥镁使用0.6公斤氯化铁)，在几个小时内将大部分镁转化为不燃烧的氢氧化镁和氯化镁渣。这种反应会产生氢气，所以要在室外的开放容器中处理，严禁在反应器周围点火或进行焊接工作。配制5%的氯化铁溶液时，要考虑残渣中的水。

2.5镁芯片燃烧消化

A.d级灭火器。其材料通常使用氯化钠粉末或钝化的黑烟粉末，其原理是排除氧气灭火。

B.皮制或干沙。小面积着火可以覆盖，其原理是排除氧气灭火。

C.铸铁碎片。在没有其他好的灭火材料的情况下也可以使用，主要作用不是灭火，而是将温度降低到镁的燃点以下。

总之，在任何情况下都不能使用水或其他标准灭火器扑灭镁引起的火灾。水、其他液体、二氧化碳、泡沫等对燃烧的镁做出反应，加强火焰而不是抑制火焰。

2.4对冷变形的影响

切削过程中，镁合金零件很少发生冷变形引起的扭曲或翘曲。但是，如果刀具太钝、进给速度太慢、加工过程中刀具停止等不利因素，则会发生扭曲变形或变形。

1.3刀具对镁合金零件加工的影响

1.3.1刀具材料的影响

加工镁合金的刀具材料的选择取决于所需的机器和工作量。小批量加工时，一般寿命特别长的普通碳钢刀具大批量加工时，一般优先使用硬质合金镶嵌的刀具。如果加工布置和公差要求非常严格，则可以使用成本高昂的钻石头，省去繁琐的重置补偿调整工作。

1.3.2刀具设计

加工钢和铝的刀具一般也适用于镁合金加工。但是，由于镁的切削力小，热容量也相当低，加工工具应具有较大的外部后角、较大的碎屑间距、较少的刀片数和较小的前角。另外，检查刀具的每个表面是否平滑也很重要。

1.3.3刀具锐化

加工镁合金的重要原则是，刀具要尽可能保持锋利和光滑，不能有划痕、毛刺和刀刃。如果刀具切削了其他金属，即使切削角度没有变化，也必须执行重新锐化和锐化研磨。

刀具的初始研磨可以使用中等大小的砂轮，然后使用细致的砂轮进行削尖，必要时可以用细油石或超细油石进行手工研磨。对于高速钢刀具，采用100目的氧化铝砂轮。

1.4 切削液对机械加工的影响

切削液有两大功能即冷却和润滑。由于镁的散热速度很快，可使被加工表面保持在较低的温度水平上，此外镁的易切削性使其不易与钢发生胶合，切削加工时一般不需要润滑。

加工镁合金零件时，无论用高速或低速的切削速度，用或不用切削液，都可以获得平滑的加工表面，而使用切削液主要是为了冷却工件，尽可能减少零件发生扭曲变形及切屑着火的可能性。因此，在镁合金零件的机械加工中，切削液一般被称作冷却液。在生产批量很大时，冷却液是延长刀具寿命的因素之一。

冷却液一般使用的是矿物油。矿物密封油和煤油已被成功地用作镁合金加工的冷却液。为了达到更好的冷却效果，切削油应当具有较低的粘度。为了防止镁合金零件腐蚀，切削液中的游离酸含量应低于0.2%。

2 机械加工安全操作规程

2.1 机械加工过程中的不安全因素

在对镁合金进行机械加工的过程中，产生的切屑和细粉末都有燃烧或爆炸的危险。初加工阶段产生的切屑尺寸较大，由于镁的导热率很高，产生的摩擦热可迅速散失出去，故难以达到燃点温度，此阶段事故发生较少。但在精加工阶段，由于所产生的细小切屑和细粉末具有很大的比表面积，因而很容易达到引燃温度而造成燃烧或爆炸事故。

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