前言
2001年8月,我国将"镁合金应用与开发"列为国家计委和科技部联合下发的"十五"国家科技发展规划中材料领域的重点任务,同时"镁合金应用开发与产业化"作为十五计划的第一批项目正式启动。项目正式启动后一年多时间内,共投入国拨经费4100万元,吸引各方面资金近6亿元;全国共有21个省市自治区的4个研究院所、7所高校、20家企业直接参与了项目实施。
随着“镁合金应用开发与产业化”项目的深入实施,企业在实际生产中出现了不少问题,有工艺上的,也有安全方面的,但大多数是国内镁合金压铸企业多为第一次接触镁合金,是由于对镁的不了解而造成的。
本文将对
镁合金压铸零件的机械加工工艺及安全操作规程进行概括性的介绍,以供参考。
密度为1.8g/cm3的镁合金,比铝合金轻36%、锌合金轻73%、钢轻77%,被公认为重量最轻的结构金属材料,也有较早机械加工历史。一般情况下选用镁合金是因为其重量很轻,但是,如果零件的机械加工量很大时,它良好的机械加工性能将成为一项极有价值的优势。
小批量镁合金零件的机械加工可在手动操作的小型机床上进行,大批量高效率加工镁合金零件时,采用专用的大型自动化机械加工中心或计算机数控机床将更加经济。与那些机械加工性能较差的金属材料相比,切削性能良好的镁具有十分突出的优点,对于镁合金,可以在高切削速度和大进给量下进行强力切削,这样,机加工工时数就可以减少。因此,在完成同样的工作任务时,若采用镁合金作原材料,可以减少加工设备的台数,并节约基建投资,减少占地面积,降低劳动力成本和管理费用。
1.1、镁合金切削功率消耗
对镁合金进行加工时,单位体积切削量的功率消耗比其它常见金属都要低。在几种典型的切削加工速度下,各种金属相对于镁的功率消耗如表一所示:
表一:镁合金与其它金属切削功率消耗比较
(假定镁的功率消耗为1)
金属 |
相对功率消耗 |
粗车时的切削速度(m/min) |
采用5-10mm钻头时的钻削速度(m/min) |
镁合金 |
1.0 |
可达1200 |
150-500 |
铝合金 |
1.8 |
75-750 |
60-400 |
铸铁 |
3.5 |
30-90 |
10-40 |
低碳钢 |
6.3 |
40-200 |
15-30 |
镍合金 |
10.0 |
20-90 |
5-20 |
由于镁合金导热性好、切削力小,故加工过程中的散热速度很快,因而刀具寿命长,粘刀量少,从而可以降低刀具费用,缩短更换刀具所需的停机时间。因为镁易切削,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光洁度。
镁的一些物理特牲对机械加工性能有较大的影响,如材料成份、零件形状、合金状态、比热、导热性、热膨胀等对切屑的形成、扭曲、变形的影响。下面分别说明:
1.2.1、镁物理特性对切屑形成的影响。在机械加工过程中所形成切屑的类型,与材料成份、零件形状、合金状态及进给速度等因素相关。当采用单刃刀具进行镁合金的车、镗、刨、铣时,所产生的切屑可以分为三大类:在大进给量下形成粗大和断屑良好的切屑;在中等进给量下形成长度短和断屑良好的切屑;在小进给量下形成长而卷曲的切屑。