镁合金在机械加工中的应用

康霞+孙芳+王瑰丽

摘 要：随着社会的发展和科技的进步以及市场对新材料、新技术需求应用领域的不断拓宽，特别是在武器装备、航空、航天、汽车零部件等领域，对新材料的特性和加工技术提出了更高、更严的要求，轻型、环保、力学性能好的材料取代了传统材料，成为目前市场上各行业首选的材料。例如镁合金是目前最轻的工程结构金属材料，密度小、比强度和比刚度高、电磁屏蔽性能优异、抗辐射、摩擦时不起火花、金切削加工和热成型性好，且在碱、煤油和矿物油中化学性能稳定、利于回收利用，符合绿色结构材料的特征。近几年来，镁合金在武器装备、航天、汽车、电子、电器产品外壳和3C等相关领域得到了广泛的应用。

关键词：镁合金；机械加工；机械性能；安全生产

中图分类号：TG146.22 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.15.078

文章编号：2095-6835（2015）15-0078-02

1 镁合金材料的性能及特点

1.1 密度低

镁合金的密度为1.8 g/cm3，比铝合金轻36%，比锌合金轻73%，比钢轻77%，是目前世界上最轻质的结构金属材料，也是目前新型的环保绿色结构材料，采用镁合金可以降低零部件的结构重量，减少污染排放，加上目前镁的提炼及加工技术的发展及其材料成本的下降，因此降低了生产镁的能源消耗。

1.2 切削加工性能良好，稳定性较高

与其他金属材料相比，镁合金具有良好的切削性，其切削速度远远高于其他金属。由于镁合金稳定性较好，因此它在高切削速度和大进给量强力切削时加工精度高，并且毛刺少、易于去除，提高了机械加工速度。因此，在完成同样的工作任务时，如果采用镁合金作原材料，可以减少加工设备的台数，减少占地面积，从而节约了基建投资，降低了劳动力成本和企业的管理费。

1.3 高温耐热、导热性好

在机械加工过程中，镁合金与其他金属材料相比切削阻力小，所需的切削力也小，加上其材料高温耐热及良好的导热性，采用较快的切削速度进行切削加工时产生的热量会迅速地扩散到零件的各个部位，加工过程中零件的变形量小。镁合金与其他金属切削阻力比较如表1所示。

表1 镁合金与其他金属切削阻力比较

镁合金材料在切削加工过程中一般不需要切削液，只有在钻、镗深孔等排屑不好的情况才需要切削液，切削液使用黏度较低的矿物油。在日常加工过程中，也可以将煤油和机油按一定比例调配代替矿物油，冷却效果非常好，而且加工成本低。

1.4 化学性很强

镁合金与其他金属相比，熔点低、比热小，在空气中易氧化、易燃烧且生成的氧化膜疏松，机械加工过程禁止使用普通的冷却液，以免冷却液中的水与镁合金发生化学反应，引起火灾和爆炸事故，所以加工镁及镁合金材料的车间特别要注意防火。

镁合金是比较活跃的有色金属，其化学反应速度特别快，不能用水清洗零件，且存放时不能直接接触金属货架，避免零件外表氧化腐蚀，造成零件外观超差。

1.5 镁合金在机械加工中对刀具的要求

镁合金在机械加工中常用硬质合金铝刀片，它比较锋利，具有高速钢、硬质合金的强度和韧性，也具有超硬材料的硬度和耐磨性，能够满足产品的工艺要求。另外，镁合金的切削力低，热容量也相当低，因此加工镁合金的刀具应当具有较大的外后角、排屑空隙，较少的刀刃数和较小的前角。除此之外，镁合金在加工过程中要求刀具各个表面非常平滑，无凸起或凹陷。采用普通刀具加工镁合金材料时，要求刀具刃磨后必须十分锋利和平整，不能有毛刺、卷刃等，最好是在砂轮上刃磨后再用油石进行手工研磨，从而延长刀具的使用寿命。

2 镁合金的安全生产

安全生产决定企业的发展和命运，良好的安全环境可以使国家和集体免受损失，使职工的生命安全得到保障。安全生产不单单是某个车间、某个人的事，它是一个系统工程，我们在使用新材料时一定要对它进行充分的认识，了解其加工过程中的安全隐患和安全防范措施，做到防患于未然。

2.1 镁合金机械加工的不安全因素

在机械加工的过程中，镁合金产生的切屑和细粉末都有燃烧或爆炸的危险。

粗加工阶段，镁合金产生的切屑尺寸较大，即使镁的导热率很高，它也可以迅速将产生的磨擦热散失出去，不容易达到燃点温度，切屑燃烧或爆炸的危险性小。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，特别是在精加工对刀时容易产生丝状粉末，此时最容易引燃着火。除此之外，镁合金在加工过程中禁止用水冷却，因为镁合金在高温下容易和水发生化学反应而起火。在镁合金加工过程中，要及时清理机床内及其周围的切屑，避免镁合金在加工过程中起火，进而引起火灾和爆炸事故。

2.2 镁合金的安全生产采取的措施

针对以上这些不安全因素，我们可采取如下措施：①对操作者进行安全操作教育，使其充分了解镁及镁合金在机械加工中的安全隐患；②切削过程中尽量使用大进给量切削，避免小进给量产生的细切屑；③在确保产品质量的前提下尽量在加工过程中不使用切削液，必须使用时，采用煤油和机油按一定比例调配；④及时清理机床内及其周围的切屑，并将切屑统一管理、单独存放，禁止存放在密闭的空间里；⑤工作区域内要存放干沙，以便着火时可作应急处理；⑥定期检查安全防范措施，杜绝火灾和爆炸事故的发生。

3 结束语

新材料加工技术的发展和应用并非一朝一夕所能掌握，所谓“冰冻三尺，非一日之寒”“积跬步，方以成千里；积小流，方以成江河”。镁合金在机械加工中的研究开发和应用可以说是方兴未艾。近年来，我们积累了不少镁合金加工工艺技术，充分体现了其材料的优越性，是新一代新型环保的绿色结构材料，同时也出现了一系列需要我们进一步研究解决的问题，从而不断拓宽它的应用范围。

参考文献

[1]郑峰.常用金属材料手册[M].北京：化学工业出版社，2007.

[2]唐全波，黄少东，伍太宾.镁合金在武器装备中的应用分析[J].兵器材料科学与工程，2007（02）.

〔编辑：王霞〕