镁锂合金零件的机械加工与安全

李明

[摘要]镁锂合金材料是一种全新的金属材料，镁锂合金的切削性能良好，具有十分突出的优点。本文主要对镁锂合金的机械加工安全规程做了详细的介绍。

[关键词]镁锂合金；机械加工；冷却；安全规程

一、机械加工

1、镁锂合金的机械加工

与那些机械加工性能较差的金属材料相比，镁锂合金的切削性能良好，具有十分突出的优点。对于镁锂合金，可以在高切削速度和大进给量下进行强力切削。因为镁锂合金易切削，其断屑性能十分良好，一般情况下只需经过一次精加工便可达到所要求的最终表面粗糙度。

由于镁的比热高、导热性良好，摩擦产生的热量会迅速地扩散到零件的各个部分，因此对镁锂合金进行切削加工时一般并不会产生较高的温度。

2、加工刀具

由于镁锂合金的切削力小，热容量也相当低，故其加工刀具应当具有较大的外后角、较大的走屑空隙、较少的刀刃数和较小的前角。另外，应当使刀具保持尽可能高的锋利和光滑程度，必须没有划伤、毛刺和卷刃。如果刀具切削过其他金属，即使切削角没有改变，也应进行重新刃磨和晰磨。

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。

3、冷却液

由于合金的散热速度很快，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。

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。冷却液一般使用的是矿物油。切削油应当具有较低的粘度。为了防止镁锂合金零件腐蚀，切削液中的游离酸含量应低于0.2%。

二、机械加工安全操作规程

1、机械加工过程中的不安全因素

虽然镁锂合金材料合金状态非常均匀不容易失火，但在对镁锂合金进行机械加工的过程中，产生的切屑和细粉末仍有燃烧或爆炸的危险。初加工阶段产生的切屑尺寸较大，由于合金的导热率很高，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。

在镁锂合金的加工过程中，使切屑升温到达闪点或燃烧的影响因素如下。

a.加工速度与切削速率之间的关系。在任何一组给定条件下，都存在一个可能引起燃烧的加工速度和进给速率范围。进给速率提高，切屑厚度增大，从而更不容易达到燃点温度。加工速度只要足够低，任何尺寸大小的切屑都不可能被引燃。如果加工速度足够高，由于切屑与刀具的接触时间很短，故不可能将任何尺寸大小的切屑加热到引燃温度。

b.环境的相对温度。相对温度越高，则失火的可能性越大。

c.其他因素。进给速率或吃刀量太小；加工过程中的停頓时间过长；刀具的后角和容屑空间过小；在没有使用切削液的情况下采用了很高的切削速度；刀具与嵌套在铸件中的异种金属芯衬相撞时可能产生火花；镁切屑在机床周围或下方积聚等。

2、机械加工的安全操作规程

a.切削工具要保持锋利，并磨出较大的后角与离隙角；不允许使用钝的、粘有切屑的或破裂的刀具。

b.一般情况下，尽量使用大进给量进行加工，避免使用微小的进给量，以产生较大厚度的切屑。

c.不要让刀具中途停顿在工件上。

d.使用微小切削量时，要使用矿物油冷却液来减少降温。

e.如果镁锂合金零件中有钢铁芯衬时，要避免与刀具相碰产生火花。

f.保持环境整齐、干净。

g.严禁在机加工工作区内吸烟、生火、电焊。

h.工作区域内应存放足量的灭火器材。

3、磨削加工中的安全问题

镁锂合金粉末很容易燃烧，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。

在对镁锂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，对于保证磨削镁锂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锂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，对镁锂合金零件进行磨削加工时必须采取下列预防措施。

a.必须有专门用于镁锂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锂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。

4、合金屑与微细粉末的处理

干燥切屑应放置在清洁和密封的钢制容器中，并存放在不会与水接触的地方。

湿切屑与淤渣应存放在置于偏僻处的通风钢制窗口中，且必须有足够的通风量。

5、镁锂合金屑燃烧的灭火

a.D级灭火器。其材料通常使用氯化钠基粉末或一种经过钝化处理的石墨基粉末，其原理是通过排除氧气来闷熄灭火。

b.覆盖剂或干砂。小面积着火可用其覆盖，其原理也是通过排除氧气来闷熄灭火。

c.铸铁碎屑。在没有其他好的灭火材料的情况下也可用之，主要作用是将温度降到镁的燃点以下，而不是将火闷熄。）

总之，无论在什么情况下，都不能用水或任何其他标准灭火器去扑灭由镁引起的失火。水、其他液体、二氧化碳、泡沫等都会与燃烧着的镁起反应，并且是加强火势而不是抑制火势。