镁铝合金的安全加工

中航工业航宇救生装备有限公司（湖北 襄阳 441003) 金 鑫

1.镁铝合金特点

镁铝合金材料，由于具有结构强度高、质量较轻和散热效果极好等技术特点，被大量用于交通运输、航空航天等行业产品的装备部件中。然而，在生产加工的操作实践中发现该材料材质具有以下特点:常温下，化学性能不够稳定，较易发生氧化反应;是很活泼的金属，常温下镁能与F、Cl、Br及I等元素作用生成相应化合物，加热时镁能与硫、氮作用生成 MgS和Mg3N2。在空气中镁会慢慢氧化，失去银白光泽而变黑。若温度提高至400℃以上，镁的氧化速度增快，超过500℃以后氧化速度更快，会着火燃烧。一旦发生燃烧，常规消防灭火措施反而助燃，如气体式、干粉式及水液式等。采用该种材料的零件多为铸造件、模锻件等不规则异形毛坯零件。

如图1所示为零件与切屑。

图1

从开始接触这种材料到现在，已有多年了，期间发生过各种各样的多起事故;通常情况有:零件表面不知何时会产生锈点，从颜色发乌到隆起、起壳;只要接触水剂，必然产生锈蚀;加工中转速较高时，切屑易熔，粘结刀刃，挤压折断刀具;切削、操作中，不慎产生火点，若处置不当，极易造成重大火灾。

2.安全加工方法

随着该型产品性能优异、市场不断扩大，该材料材质零件批量成倍增长，很有必要在生产加工技术上进一步分析、发现、实践、改善，并形成了一套可行、可推广的技术方法;我们经过不断地学习和探索，大量汲取已有的经验方法和事故教训，在理论方面较为全面地了解了材质特性。在此，大致归纳如下:

(1)注意加工环境，应保持干燥、无水气、无油污，保持良好的通风透气条件;对于加工区全封闭的机床连续工作时间3h以上，必须每2h开放通气10min。图2为加工中的零件。由于现阶段只能采用干式切削，因而加工中产生大量镁屑镁粉，在封闭空间内达到一定浓度时，或空气潮湿时，Mg元素与H2O反应产生氢气，易发生爆燃、爆炸事故。

图2

(2)生产操作过程中，不要用汗手触摸零件已加工表面;操作人员必须佩戴细纱手套和工业防尘口罩，以确保零件材质不被氧化和人员身体健康。

(3)加工过程中，绝对禁止使用水基冷却方式，最好采用洁净干燥的惰性气体或压缩空气等风冷方式，并有抽风换气设备、工业吸尘器等。

(4)在加工工作区、零件存放区及切屑堆放区等，严禁产生或使用明火，如吸烟、烧焊、生火等。

(5)合理选择机床切削参数，加工刀具要保持锋利，并磨制较大的后角和离隙角;不允许使用钝的、粘有切屑的或破裂的刀具加工零件;具体切削参数由专业资格人员确定，生产操作人员不得擅自更改，如有建议，必须与相关专业资格人员协商确定。由于采用干式切削，需要在生产效率、去屑效率、提高散热效率、降低可燃性及保证零件加工精度等方面取得平衡，经过无数次实践得到验证:切削转速n＜2000r/min，进给速度150mm/min≤f≤1200mm/min，刀具前角 γo≈30°，后角 αo≈10°～15°，离隙向心角κr'≈5°～8°，切削转速与进给速度一定要匹配。

(6)一般情况下尽量使用大进给量进行加工，以产生较大厚度的切屑;避免使用微小的进给量而产生碎屑和粉尘;更不要让刀具中途停顿在工件上。加工过程中，及时清理加工区切屑，通常不超过2h清理一次，保证工作台面无切屑堆积现象。图3为堆屑与清理。

图3

(7)如果镁合金零件中有钢铁衬芯，或者夹具压板时，要小心避免与加工刀具相碰撞产生火花。

(8)加工过程中，出现火情时，严禁使用喷射式灭火器;着火点面大时，应及时用石棉被或垫以及干沙捂盖;着火点很小时，可用石棉手套将火点抓拿出镁屑料区，远离机床，用石棉被或垫以及干沙捂盖。如采用喷射式灭火器，易给着火区带入大量氧气而有助燃作用，并把很小的着火点冲击散开形成大面，适得其反;用石棉被或垫以及干沙捂盖的目的是隔绝氧气等氧化性物质，已发生燃烧的镁屑自行燃尽;发生可能的火情是不可避免的，如铸造件有沙眼，刀具碰撞沙粒必然产生火花。

(9)已加工零件必须放置在隔潮、化学性质稳定的支架或包装上，如木板、木架及牛皮纸等，防止零件放置面被氧化的现象发生。

(10)清晰完整地记录开始加工日期，作为每25日进行一次表面氧化稳定处理的依据。

(11)工序间进行氧化处理时，在随行文件上作好氧化日期的经历，一般情况下一个批次中间氧化处理为3次。

(12)经过全面氧化处理的零件或毛坯，允许保持存放3个月;3个月期满后，必须对表面进行处理恢复工作。