对镁质外壳的无沉积加工

Brian-James Rothwell MM现代制造 2010-08-21

众多领域对轻金属结构的青睐，推动了人们对镁作为一种结构材料的重新认识。Multan 73-30 MG水混合冷却剂为高要求工件的切削加工带来了显著的优势，正如减速箱外壳批量加工场合所示的情况一样。

汽车企业的设计部门多年来一直致力于研究以轻型材料（如铝或工业塑料）来取代传统材料钢。因此，镁引起了人们的特别注意，因为它比铝轻约1/3。人们或许还记得，镁早在20世纪30年代就已经以多种方式被应用到工业中。但是，第二次世界大战之后，由于多种原因，镁的使用却在严重萎缩。据说，只在大众公司的甲壳虫汽车上，曲轴和减速箱外壳的制造多年以来还一直在采用镁金属。

镁合金要求较低的切削力

镁的比重很小，它属于可用于工业用途的最轻金属。通常人们都会采用镁合金，这是因为纯镁金属在铸造性、防腐性和其他加工与应用特性上都存在一些问题。其最重要的合金添加剂是铝，在常见的镁压铸合金AZ91里，镁的含量占89%，而铝的含量占9%。合金的铸造性能良好，其铸造件可以达到精细的表面形状。这种合金的切削加工也具有一定优势，这是因为这种材质要求的切削力小，允许的切削速度高。因此，刀具的磨损可以得到极大的降低，与铝切削加工相比，刀具的使用寿命可延长10倍。

镁合金除了上述的良好特性之外，也有一些不足，需要在工业加工中引起注意。例如，镁合金具有爆炸的危险，因为镁金属很容易与氢气发生反应，因此在采用冷却乳化剂进行湿式加工时，要避免设备周围的氢气浓度过大，达到危险的等级；另一个问题是乳化液受到分解的镁离子的浸入，会使水的硬度急剧增大，从而使得乳化液分解失效。此外，还有一个严重的问题就是磨损，即在采用常规的水混合冷却润滑剂时，会在刀具和设备表面产生不良的沉积物，这会造成很高的清洁和维护费用。

汽车零部件供应商Kaiser公司也遇到了严重的沉积问题。该公司25来一直从事金属部件的切削和涂层。属于其重点工作内容的有铸铁、钢质、铝质和日益增多的镁质制动盘，制动鼓、离合器外壳和减速箱外壳的批量加工。自2003年以来，该公司安装使用了连接着60多台设备的自动化镁质部件加工生产线。

高效切削

加工设备的切削功率大，转速达到16000r/min。为了避免发生火灾和爆炸，加工中心根据行业联合会的要求设置了现代化的通风系统和消防设施。切屑被排放到一个大型压力机里进行压缩并接受无公害处理。在作业安全方面，加工作业达到最高的技术水平。在开始阶段，沉淀下来的几毫米厚的石灰石很难被清除，机器、刀具、泵、管道和分离筛等所有的一切都必须接受连续不断的清洁，以便维持正常的运行。费用也是巨大的，维护小组对清洁任务应接不暇。

刀具磨损得到缓解

2005年底，Kaiser公司决定采用Henkel公司新的冷却润滑剂注入到设备里（图1、2）。因为Henkel公司的Multan系列冷却润滑剂已经在铝加工中取得了令人瞩目的成绩。

以专利乳化剂技术方案为基础的冷却润滑剂具备优良的冲洗特性，由此可以实现良好的排屑效果，从而减轻对设备的污染和刀具的磨损。为了把水混合冷却润滑剂的优点用到镁金属加工上，Henkel公司开发出了Multan 73-30 MG新产品。镁合金对水混合冷却润滑剂有着特别的要求，因此需要一种特殊的配方。Henkel公司的化学专家们把在维持乳化剂稳定的前提下的最大清洁效能视为是其主要的工作目标。事实上，冷却润滑剂的更换效果已经超出了人们的期待，获得了预期的效果。设备再没有出现过沉积的现象，现有的沉淀物也被冲洗掉。此外，加工质量得到了提高。由于刀具上面没有了沉积物，因此再没有产生废品的现象。新型冷却润滑剂供应厂商的服务和解决问题的能力得到了积极的评价。Henkel公司牢牢抓住最初阶段出现的异味重、稳定性差和过滤器频繁报废等问题并加以解决，其专业化的实验室设施也起到了良好的辅助作用。

到目前为止，Multan 73-30 MG冷却润滑剂在Kaiser公司获得成功应用已经有一年半的时间。每年一次的冷却润滑剂的更换工作并不会导致大的维护费用的产生。现在无需像以往那样对设备进行四天的清洁作业，而是只需排放旧的乳化液和注入新的乳化液即可，6%浓度的乳化液的消耗数值很理想。从最终结果上看，采用新型冷却润滑剂可以节省客观的人力、物力，既节省了费用，也节省了时间；同时也为加工作业带来了更高的安全和质量。