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镁合金零件的机械加工与安全

镁合金零件的机械加工与安全

类型:机械加工,北京机械加工厂 加入时间:2012-7-4 返回列表

  1 镁合金的机械加工

  密度为1.8g/cm3的镁合金比铝合金轻36%、比锌合金轻73%、比钢轻77%,被公认为是质量最小的结构金属材料。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,切削性能良好的镁合金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,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 镁合金的切削功率消耗

  对镁合金零件进行加工时,单位体积切削量的功率消耗比其他常见金属都要低。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1所示。

  表1 镁合金与其他金属切削功率消耗比较

  材料

  相对功率消耗

  粗车时的切削速度 /m · min-1

  采用 5~10mm 钻头时的钻削速度 /m · min-1

  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,故在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。因为镁合金易切削,其断屑性能十分良好,一般清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。

  1.2 镁合金材料对加工性能的影响

  1.2.1 对切屑形成的影响

  在机械加工过程中所形成的切屑类型,与材料成分、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、膛、刨、铣时,所产生的切屑可以分为3大类:a.在大进给量下形成粗大和断屑良好的切屑:b.在中等进给量下形成长度短和断屑良好的切屑;c.在小进给量下形成长而卷曲的切屑。

  1.2.2 对扭曲变形的影响

  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,因此对镁合金进行切削加工时并不会产生较高的温度。但是,在高切削速度和大进给量的情况下,零件所产生的热量也是相当高的,很可能因为温度过高而发生扭曲变形。

  1.2.3 对热膨胀的影响

  如果对成品零件的尺寸公差要求比较严格,则在设计中必须考虑到镁的热膨胀系数这一影响因素。如果在上述加工条件下产生了相当多的热量,则很可能会影响到零件的加工精度。镁的热膨胀系数略高于铝,明显高于钢,在20200℃范围内为26.6-27.4μ m/m℃。

  1.2.4 对冷变形的影响

  在机械加工过程中,镁合金零件很少发生因为冷变形引起的扭曲变形或翘曲。但刀具太钝、进给速度太慢以及刀具在加工过程中有停顿等不利因素时,也可能造成扭曲变形或翘曲。

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