鎂鋰合金零件的機械加工與安全

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，具有十分突出的優點。本文主要對鎂鋰合金的機械加工安全規程做了詳細的介紹。

[關鍵詞]鎂鋰合金；機械加工；冷卻；安全規程

一、機械加工

1、鎂鋰合金的機械加工

與那些機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，具有十分突出的優點。對于鎂鋰合金，可以在高切削速度和大進給量下進行強力切削。因為鎂鋰合金易切削，其斷屑性能十分良好，一般情況下只需經過一次精加工便可達到所要求的最終表面粗糙度。

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

2、加工刀具

由于鎂鋰合金的切削力小，熱容量也相當低，故其加工刀具應當具有較大的外后角、較大的走屑空隙、較少的刀刃數和較小的前角。另外，應當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，也應進行重新刃磨和晰磨。

刀具初磨可采用中等粒度的砂輪，然后使用精細粒度的砂輪進行刃磨，并在必要時再用細油石或超細油石進行手工珩磨。對于高速鋼刀具，采用100目的氧化鋁砂輪進行精磨即可獲得滿意的效果；對于刃磨鑲嵌硬質合金的刀具，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。切削油應當具有較低的粘度。為了防止鎂鋰合金零件腐蝕，切削液中的游離酸含量應低于0.2%。

二、機械加工安全操作規程

1、機械加工過程中的不安全因素

雖然鎂鋰合金材料合金狀態非常均勻不容易失火，但在對鎂鋰合金進行機械加工的過程中，產生的切屑和細粉末仍有燃燒或爆炸的危險。初加工階段產生的切屑尺寸較大，由于合金的導熱率很高，產生的摩擦熱可迅速散失出去，故難以達到燃點溫度，此階段事故發生較少。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。

在鎂鋰合金的加工過程中，使切屑升溫到達閃點或燃燒的影響因素如下。

a.加工速度與切削速率之間的關系。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給速率范圍。進給速率提高，切屑厚度增大，從而更不容易達到燃點溫度。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??；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生火花；鎂切屑在機床周圍或下方積聚等。

2、機械加工的安全操作規程

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，盡量使用大進給量進行加工，避免使用微小的進給量，以產生較大厚度的切屑。

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生火花。

f.保持環境整齊、干凈。

g.嚴禁在機加工工作區內吸煙、生火、電焊。

h.工作區域內應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行干法磨削時，必須用設計得當的濕法吸塵系統將鎂渣立即從工作區域中清除出去。吸塵器與磨床之間的連接管應當短而直，吸塵器應保持清潔，并將其排風口設在室外。需及時將吸塵器中的鎂渣清理出去，以防止其過多積聚。在對淤渣進行處理之前，應將其保存在水中。

隨時保持工作環境的整潔，對于保證磨削鎂鋰合金零件的安全至關重要。每天必須對砂輪與吸塵器之間的連接管進行至少一次檢查和清理，每個月應對整個吸塵系統至少進行一次徹底的清理。不得讓鎂粉聚集在座椅、窗戶、管路和其他水平面上。

不應將太多的吸塵設備與一個集中排放系統相連接。干燥管路很長的中央吸塵系統和帶過濾器的普通吸塵系統，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行濕法磨削，應當使用足量的切削液來收集所有粉塵，并將其輸送到收集點。

因此，對鎂鋰合金零件進行磨削加工時必須采取下列預防措施。

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”標簽。在對砂輪進行修整之前，應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.磨削設備操作人員應當使用平滑的帽子、平滑的手套與無口袋和袖口的平滑阻燃服，所用的圍裙或防護服應當清潔無塵和易于脫下。

d.警告標志應當放置在顯眼的地方。

e.工作區域內應存放足量的滅火器材。

4、合金屑與微細粉末的處理

干燥切屑應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。

濕切屑與淤渣應存放在置于偏僻處的通風鋼制窗口中，且必須有足夠的通風量。

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準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，并且是加強火勢而不是抑制火勢。