镁合金在切削加工过程中容易出现的问题与对策

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1、材料应用MATERIALAPPLICATION镁合金在切削加工过程中容易出现的问题与对策摘要：镁合金在切削加工过程中容易出现燃烧、加工机床/加工零件被腐蚀等问题，而正确使用镁合金切削液可以减少这类问题的发生。分析了镁合金在切削加工过程中容易出现的各种问题的原因；介绍了选择镁合金切削液的原则；通过试验，配制了对钢铁和镁合金都具有缓蚀效果的水基切削液。关键词：镁合金切削液腐蚀缓蚀剂中图分类号：TG501.5文献标识码：B徐关庆林键彬陆勇林的问题，这成为困扰镁合金推广应用的原因之一。图1镁合金在切削加工过程中容易出现1和图2是燃烧后的加

2、工镁合金的机床，图3是腐蚀的的问题镁合金加工机床，图4是腐蚀的镁合金加工件。镁合金是常用金属中最轻的金属，而且加工性能2问题的原因分析十分良好，是重要的汽车轻量化材料之一。由表1看出，与其他金属相比，镁合金是切削功率消耗比最低2.1镁合金在切削加工过程中容易燃烧的原因的金属。一般情况下，只需要经过一次精加工便可以镁的化学性质活泼、燃点低，切削过程产生的达到最终要求的表面粗糙度。但镁合金在切削加工过灼热加速了比表面积很大的镁屑与空气中的氧进行放程中，容易出现燃烧或者加工机床/加工零件被腐蚀热反应：Mg+O2=MgO+△Q，切屑越薄，

3、越容易表1几种金属材料的切削功率消耗比较-1-1材料相对功率消耗粗车时的切削速度/mm·min采用5～10mm钻头的钻削速度/mm·min镁合金1.0可达1200150～500铝合金1.875～75060～400铸铁3.530～9010～40低碳钢6.340～20015～30镍合金10.020～905～20注：假定镁合金切削功率消耗为1。32汽车工艺与材料AT&M2011年第3期材料应用MATERIALAPPLICATION又迅速汽化，由此而引起爆炸。2.2镁合金加工机床/镁合金加工零件容易被腐蚀的原因在实际生产中发现，使用常规乳

4、化切削液的镁合金加工机床往往比切削钢铁或者切削铝合金的机床腐蚀得严重，同时被切削的镁合金零件也容易发生腐图1燃烧后的干式加工镁合金的机床蚀。分析原因如下。[2]从图5可知，只有在pH≥12的强碱条件下，镁的表面才能因形成具有一定钝化性能的Mg（OH）2而呈现稳定状态；镁及其合金在酸、弱碱及潮湿的大气中都不稳定。镁在常温、纯净水中的反应比较温和，水中电解质浓度的增加、镁材料中杂质的增多、镁材料表面积的增加，都会加速镁的腐蚀。图2燃烧后的使用水性切削液加工镁合金的机床图3发生腐蚀的使用常规乳化切削液的镁合金加工机床图5镁-水的pH-E

5、图镁合金在切削过程中，铸铁机床的某些表面大部分时间沾附着潮湿的、松散的、单体颗粒较小的镁屑。这些镁屑和机床（铸铁）表面组成了原电池，发生如下的电化学腐蚀。2+阳极（镁屑）区域：Mg-2e=Mg-阴极（钢铁）区域：2H2O+2e=H2+2OH，图4腐蚀的镁合金零件（使用常规乳化切削液加工）2+-Mg+2OH=Mg(OH)2达到镁合金的燃点温度而发生燃烧。当有水存在的时铸铁表面生成的白色粘性Mg(OH)2胶体不但候，高温下镁与水发生的反应比其与空气中氧的反应没有电化学保护作用，反而成为腐蚀介质的吸附点更为剧烈：Mg+2H2O=H2+M

6、g(OH)2+△Q，反应释而变成了原电池的阴极区域，引发铸铁的局部腐蚀放出大量的热与氢气，氢与空气中的氧结合形成的水（见图6）。2011年第3期汽车工艺与材料AT&M33材料应用MATERIALAPPLICATION（a）腐蚀发生前（b）腐蚀初期（c）腐蚀后期图6沾附镁屑的铸铁的腐蚀过程同样原因导致沾附潮湿镁屑的镁合金零件也容易热、粘度及其流量等都有密切关系，表2列出了有关发生腐蚀。数据。从中可见，从冷却效果和清除沾附在零件表面的切削液的难易程度及生产成本考虑，采用水性切削3问题的解决措施液比较理想。但如果使用不适当的水性切削液加

7、工镁3.1正确选择镁合金切削冷却液合金零件，将会导致几个问题：a.容易引起加工机床金属加工切削液具有冷却、润滑、清洗和防锈4的腐蚀；b.粘附在零件表面的乳化液容易引起零件腐个功能。正确地选择和使用适合于镁合金加工的切削蚀；c.沾有乳化液的镁屑在回收、储存过程中由于发液，可以有效地解决上述生产中遇到的问题。生析氢反应，自燃的可能性比较大。这些都是需要特镁合金切削功率消耗比低，且化学性质活泼，易别注意的。发生燃烧。因此选择镁合金切削液时应侧重于冷却、3.2水基镁合金切削液的研制清洗和防锈性能。切削液通过热传导的作用降低切削3.2.1p

8、H值与粘度范围的选择温度，使镁屑的温度在加工过程中始终低于其燃点温水基切削液的各种标准中规定其pH值一般为度，从而可以避免燃烧事故的发生。国外提倡采用矿8~10。若pH值过低，对钢、铸铁和铜的防锈性能下物油切削液加工镁合金，可以抑止镁和水/空气发生