中航工業(yè)航宇救生裝備有限公司(湖北 襄陽 441003) 金 鑫
鎂鋁合金材料,由于具有結(jié)構(gòu)強度高、質(zhì)量較輕和散熱效果極好等技術(shù)特點,被大量用于交通運輸、航空航天等行業(yè)產(chǎn)品的裝備部件中。然而,在生產(chǎn)加工的操作實踐中發(fā)現(xiàn)該材料材質(zhì)具有以下特點:常溫下,化學(xué)性能不夠穩(wěn)定,較易發(fā)生氧化反應(yīng);是很活潑的金屬,常溫下鎂能與F、Cl、Br及I等元素作用生成相應(yīng)化合物,加熱時鎂能與硫、氮作用生成 MgS和Mg3N2。在空氣中鎂會慢慢氧化,失去銀白光澤而變黑。若溫度提高至400℃以上,鎂的氧化速度增快,超過500℃以后氧化速度更快,會著火燃燒。一旦發(fā)生燃燒,常規(guī)消防滅火措施反而助燃,如氣體式、干粉式及水液式等。采用該種材料的零件多為鑄造件、模鍛件等不規(guī)則異形毛坯零件。
如圖1所示為零件與切屑。
圖1
從開始接觸這種材料到現(xiàn)在,已有多年了,期間發(fā)生過各種各樣的多起事故;通常情況有:零件表面不知何時會產(chǎn)生銹點,從顏色發(fā)烏到隆起、起殼;只要接觸水劑,必然產(chǎn)生銹蝕;加工中轉(zhuǎn)速較高時,切屑易熔,粘結(jié)刀刃,擠壓折斷刀具;切削、操作中,不慎產(chǎn)生火點,若處置不當(dāng),極易造成重大火災(zāi)。
隨著該型產(chǎn)品性能優(yōu)異、市場不斷擴大,該材料材質(zhì)零件批量成倍增長,很有必要在生產(chǎn)加工技術(shù)上進(jìn)一步分析、發(fā)現(xiàn)、實踐、改善,并形成了一套可行、可推廣的技術(shù)方法;我們經(jīng)過不斷地學(xué)習(xí)和探索,大量汲取已有的經(jīng)驗方法和事故教訓(xùn),在理論方面較為全面地了解了材質(zhì)特性。在此,大致歸納如下:
(1)注意加工環(huán)境,應(yīng)保持干燥、無水氣、無油污,保持良好的通風(fēng)透氣條件;對于加工區(qū)全封閉的機床連續(xù)工作時間3h以上,必須每2h開放通氣10min。圖2為加工中的零件。由于現(xiàn)階段只能采用干式切削,因而加工中產(chǎn)生大量鎂屑鎂粉,在封閉空間內(nèi)達(dá)到一定濃度時,或空氣潮濕時,Mg元素與H2O反應(yīng)產(chǎn)生氫氣,易發(fā)生爆燃、爆炸事故。
圖2
(2)生產(chǎn)操作過程中,不要用汗手觸摸零件已加工表面;操作人員必須佩戴細(xì)紗手套和工業(yè)防塵口罩,以確保零件材質(zhì)不被氧化和人員身體健康。
(3)加工過程中,絕對禁止使用水基冷卻方式,最好采用潔凈干燥的惰性氣體或壓縮空氣等風(fēng)冷方式,并有抽風(fēng)換氣設(shè)備、工業(yè)吸塵器等。
(4)在加工工作區(qū)、零件存放區(qū)及切屑堆放區(qū)等,嚴(yán)禁產(chǎn)生或使用明火,如吸煙、燒焊、生火等。
(5)合理選擇機床切削參數(shù),加工刀具要保持鋒利,并磨制較大的后角和離隙角;不允許使用鈍的、粘有切屑的或破裂的刀具加工零件;具體切削參數(shù)由專業(yè)資格人員確定,生產(chǎn)操作人員不得擅自更改,如有建議,必須與相關(guān)專業(yè)資格人員協(xié)商確定。由于采用干式切削,需要在生產(chǎn)效率、去屑效率、提高散熱效率、降低可燃性及保證零件加工精度等方面取得平衡,經(jīng)過無數(shù)次實踐得到驗證:切削轉(zhuǎn)速n<2000r/min,進(jìn)給速度150mm/min≤f≤1200mm/min,刀具前角 γo≈30°,后角 αo≈10°~15°,離隙向心角κr'≈5°~8°,切削轉(zhuǎn)速與進(jìn)給速度一定要匹配。
(6)一般情況下盡量使用大進(jìn)給量進(jìn)行加工,以產(chǎn)生較大厚度的切屑;避免使用微小的進(jìn)給量而產(chǎn)生碎屑和粉塵;更不要讓刀具中途停頓在工件上。加工過程中,及時清理加工區(qū)切屑,通常不超過2h清理一次,保證工作臺面無切屑堆積現(xiàn)象。圖3為堆屑與清理。
圖3
(7)如果鎂合金零件中有鋼鐵襯芯,或者夾具壓板時,要小心避免與加工刀具相碰撞產(chǎn)生火花。
(8)加工過程中,出現(xiàn)火情時,嚴(yán)禁使用噴射式滅火器;著火點面大時,應(yīng)及時用石棉被或墊以及干沙捂蓋;著火點很小時,可用石棉手套將火點抓拿出鎂屑料區(qū),遠(yuǎn)離機床,用石棉被或墊以及干沙捂蓋。如采用噴射式滅火器,易給著火區(qū)帶入大量氧氣而有助燃作用,并把很小的著火點沖擊散開形成大面,適得其反;用石棉被或墊以及干沙捂蓋的目的是隔絕氧氣等氧化性物質(zhì),已發(fā)生燃燒的鎂屑自行燃盡;發(fā)生可能的火情是不可避免的,如鑄造件有沙眼,刀具碰撞沙粒必然產(chǎn)生火花。
(9)已加工零件必須放置在隔潮、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的支架或包裝上,如木板、木架及牛皮紙等,防止零件放置面被氧化的現(xiàn)象發(fā)生。
(10)清晰完整地記錄開始加工日期,作為每25日進(jìn)行一次表面氧化穩(wěn)定處理的依據(jù)。
(11)工序間進(jìn)行氧化處理時,在隨行文件上作好氧化日期的經(jīng)歷,一般情況下一個批次中間氧化處理為3次。
(12)經(jīng)過全面氧化處理的零件或毛坯,允許保持存放3個月;3個月期滿后,必須對表面進(jìn)行處理恢復(fù)工作。