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镁材的应用前景及安全加工

  在镁中添加不同合金元素,可以形成具有不同性能和用途的镁合金。镁合金是目前世界上最轻质的商用金属工程结构材料。镁及镁合金既可以铸造成形的方式制备出各种铸件或压铸件,也可通过各种塑性加工和热处理成形方式加工出不同品种、规格、性能和用途的半成品,然后进行切削加工,冷却成形或接合成形和表面处理等深加工成各种零件或结构部件与其他结构材料相比,镁及其合金具有一系列的优点,如密度低、比强度和比刚度高、阻尼减震降噪能力强、电磁屏蔽性能优异、抗辐射、摩擦时不起火花、热中子捕获截面小、液态成型性能优越、切削加工和热成形性好、可焊接和胶接、对碱、煤油、汽油和矿物油具有化学稳定性、易于回收利用等,符合“21世纪绿色结构材料”的特征,越来越受到人们的亲睐。 镁及其合金材料在越来越多的行业得到了广泛的应用,如汽车行业中,车内构件,车体构件,发动机及传动系统,地盘等,另外在航空航天行业、现代兵器、核工业、轮船行业、铁路铁轨行业、电子信息等等国民重点行业中得到了广泛的应用,优于性能优越的特点,在取代如铝材等方面也有了较好的成果。尽管镁及合金有这么广泛的市场,但是在镁及合金加工时仍然遇到了一些瓶颈。 在加工镁及其合金零件时,对镁及其合金材料进行切割是一个必不可少的步骤。但是切削镁合金零件是一项危险性很大的加工操作。因为镁合金的熔点很低(651℃),在切削中产生的高达500~600℃的切屑飞溅,使操作者处于不安全条件下加工。加之高温的碎屑和粉尘与冷却液中的油剂混合,很容易引起燃烧,稍有不慎(处理不当),将会造成火灾事故发生。通常在切削过程中,要求一定将产生的切屑处理好,将碎屑和粉尘,迅速处理出加工现场。一般采用在刀具前加一个隔离罩,防止切屑乱飞,将碎屑和粉尘及时清扫干净。条件好的公司,使用真空吸尘器把切屑、碎屑和粉末从切削区抽吸到集屑箱内,然后进行清理。经过长时间的加工实践证明,采用干式切削或使用最小量润滑(MQL)液冷却与使用真空吸尘方法相结合的方法,能较好的收集切屑,取消清扫碎屑和粉尘的工作程序。但是,附加在机床上的真空吸尘器将给换刀和机床的高速运动造成不便。油剂冷却液虽然可以减少,但还不能完全取消,所以造成火灾事故的危险依然存在。另外混合在油剂冷却液中的碎屑和粉尘也再不能回收利用,所以还需付出另派专人处理的费用。 最近,为满足高速切削镁合金零件的市场需要,国外多家技术公司联手合作研究,新开发出一种安全可靠的新加工方法。而其中的核心技术是设计出一台能包括中空的刀具、夹头和主轴在内的新型真空吸尘系统,及时、高效、彻底地将切屑和碎屑与粉尘抽吸到一个较大空间的集屑箱内。正是这个与冷却液加注方向相反的吸尘系统,使镁合金的高速切削变得安全、可靠。 在新的真空吸尘系统中,最关键的零件有特别设计的新结构刀具、刀具夹头。新型刀具设计成中空型刀体和具有特殊几何形状的硬质合金刀头。通过使用CNC系统所具有的圆弧内插补功能,控制刀具的切削运动,和设计出的具有断屑、定向控制切屑排除方向功能的切削刃共同作用,产生出的体积小而且容易折断的切屑,因而使镁合金切屑的收集与排除变得快速、容易。该系统设计中,刀具夹头选用了HSK刀夹结构形式,与通入大流量高压冷却液效果相同,有利于切屑的顺利排除。 据相关公司技术人员透露,使用该系统能及时排除切削镁合金切屑的95%。同时,还对该系统能否用于其它材料,例如铝合金加工,进行了试验研究,结果表明,只要处理好影响系统全局的关键问题,例如,使用能产生出体积小、易折断切屑的刀具,即可在加工中使用新型真空吸尘系统。 为了迎合最新镁及镁合金材料切削技术的需求,满足新的镁及镁合金材料切削技术对切削液的要求,艾森公司着手研究符合现代化、安全化镁及镁合金材料切削技术的要求的一系列切削液,确保了新的切削镁及合金材料技术能有很好的应用,也保证艾森公司始终走在行业的领先地位,引领国内同行业的发展新潮流。


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