Магний — один из самых легких конструкционных металлов, он весит на 33% меньше алюминия. Хотя он широко распространен в земной коре, он не так широко используется в промышленности, как другие металлы. Почему так? Это связано с реакционной способностью магния или с какими-то сложностями его обработки?
В этой статье рассматриваются сложности обработки магния на станках с ЧПУ, рассматриваются ее процессы, проблемы, меры безопасности и области применения.
Магний: основные свойства
Магний — серебристо-белый структурно легкий металл плотностью около 1.73 г/см³. Его гексагональная кристаллическая структура обеспечивает хорошую прочность, но такая конфигурация также делает магний менее пластичным по сравнению с другими металлами.
Почему обработка магния на станке с ЧПУ?
Магний не встречается в природе в чистом виде, а добывается из таких минералов, как доломит и магнезит. Он имеет несколько ключевых характеристик, которые делают его сильным кандидатом для современной обработки:
- Высокое соотношение прочности к весу: Магний имеет соотношение прочности к весу 130 кН/кг, что делает его высокоэффективным материалом для применений, чувствительных к весу. Это значительно выше, чем у стали (38 кН/кг) и близко к алюминию (158 кН/кг).
- Легкая обрабатываемость: Мягкость магния и низкие силы резания облегчают обработку на высоких скоростях резания. Эта обрабатываемость является одним из его основных преимуществ перед более твердыми металлами.
- Электромагнитные помехи (EMI) Экранирование: магниевые сплавы обеспечивают эффективную защиту от электромагнитных помех, защищая чувствительные электронные компоненты от внешних сигналов. Вот почему это часто встречается в электронных корпусах, например, в камерах и телефонах.
- Возможность вторичной переработки: Магний является восьмым по распространенности элементом в земной коре и может быть относительно легко переработан. Это делает его экологически чистым выбором для отраслей, ориентированных на устойчивое развитие.
Процессы обработки магния с ЧПУ
В зависимости от типа структуры и формы, которую вам необходимо получить, магний обычно подвергается следующим методам обработки:
Лазерная резка
Лазерная резка использует мощные лазеры для точной резки листов магния. Этот метод эффективен при создании тонких и сложных деталей.
Сверление с ЧПУ
Сверление с ЧПУ используется для создания точных отверстий в заготовках из магния. Этот процесс включает в себя вращающиеся сверла, которые проникают в материал для достижения одинаковых размеров отверстий.
Токарная обработка с ЧПУ
Токарный станок с ЧПУ это процесс обработки, при котором вращающаяся заготовка из магния разрезается с помощью неподвижного режущего инструмента. Этот метод хорошо подходит для создания цилиндрических и симметричных форм, таких как валы, штифты и резьбовые детали
Фрезерные
фрезерные с ЧПУ использует вращающиеся режущие инструменты для придания магниевым заготовкам желаемой геометрии. В этом случае заготовка остается неподвижной, а режущий инструмент перемещается по нескольким осям для удаления материала. Фрезерование популярно для производства детализированных деталей, таких как корпуса, кронштейны и сложные компоненты.
Распространенные магниевые сплавы для обработки на станках с ЧПУ
Магниевые сплавы делятся на две основные категории: деформируемые и литые. Деформируемые магниевые сплавы обрабатываются такими методами, как прокатка, экструзия или ковка, а литые магниевые сплавы создаются путем плавления и заливки в формы.
Некоторые популярные магниевые сплавы в обрабатывающей промышленности представлены в таблице:
| магниевого сплава | Прочность на растяжение (МПа) | Твердость (по Бринеллю) | Относительное удлинение (%) | Плотность (г / см³) | Особенности |
| АЗ31Б | 290 | 73 | 15% | 1.77 g / cm³ | Высокая обрабатываемость, легкий вес, обычно анодированный для защиты от коррозии, часто используемый в качестве альтернативы алюминию. |
| АЗ91Д | 230 | 63 | 3-7% | 1.81 g / cm³ | Отличная коррозионная стойкость, широко используется при литье под давлением. |
| АЗ61Б | 310 | 68(Бринелл) | 15% | 1.80 g / cm³ | Хорошая прочность, легкий вес, подходит для применений, сбалансированная прочность и пластичность. |
Проблемы обработки магния на станках с ЧПУ
Магний обладает отличными характеристиками механической обработки, однако его химическая природа создает множество рисков для безопасности:
Реактивная природа
Магний относится к классу щелочноземельных металлов, который известен своей высокой реакционной способностью. У них есть два электрона валентной оболочки, и они всегда готовы отдать их ради стабилизации. Вот почему он легко воспламеняется и легко реагирует в присутствии смазочно-охлаждающих жидкостей на водной основе.
легковоспламеняющийся
Магний легко воспламеняется, особенно в виде мелкой стружки или пыли, поскольку летящая искра может воспламенить его и привести к возгоранию.
Низкая температура плавления
Магний имеет низкую температуру плавления, 650 ℃, по сравнению с другими металлами. Это создает проблему при обработке на более высоких скоростях, поскольку чрезмерное выделение тепла может привести к налипанию стружки и размазыванию режущего инструмента, что приведет к ухудшению качества поверхности.
Износ инструмента
Магний слегка абразивен, и его обработка со временем может привести к постепенному износу инструмента, особенно если режущие инструменты не имеют соответствующего покрытия или не выбраны.
Соображения при обработке магния на станке с ЧПУ
Каждый металл, включая магний, обладает уникальным набором физических и химических свойств, которые требуют индивидуальных подходов к обработке. При обработке магниевых деталей следует учитывать следующие ключевые факторы:
Проектные требования
Магний хрупкий по сравнению со многими другими металлами, поэтому необходимо поддерживать соответствующую толщину стенок, чтобы предотвратить растрескивание или деформацию во время механической обработки. В большинстве случаев можно достичь минимальной толщины стенки 0.03 дюйма (0.8 мм).
Диапазон допуска механической обработки варьируется от 0.01 до 0.005 дюйма. Кроме того, при проектировании учитывайте низкую температуру плавления магния и высокую степень теплового расширения.
Режущие инструменты
Низкая температура плавления магния и его слегка абразивный характер требуют острых и прочных инструментов, способных противостоять этим испытаниям. Некоторые популярные варианты:
- Инструменты из быстрорежущей стали (HSS): Они доступны по цене, прочны, хорошо справляются с прерывистыми резами и легко затачиваются.
- Инструменты с твердосплавными напайками: наиболее известны своей превосходной износостойкостью. Твердосплавные инструменты дольше сохраняют остроту и позволяют использовать более высокие скорости обработки.
- Твердосплавные инструменты с покрытием: Инструменты с такими покрытиями, как нитрид титана, повышают твердость поверхности, термостойкость и долговечность.
- Инструменты из поликристаллического алмаза (PCD): Инструменты из PCD обеспечивают исключительную износостойкость и позволяют выполнять высокоскоростную обработку, что делает их идеальными для крупносерийного производства.
Скорость резания, скорость подачи и углы зазора
Для обработки магния используйте высокие скорости резания от 500 до 1800 м/мин для точения и растачивания со скоростью подачи выше 0.25 мм/об. Торцевое фрезерование может достигать скорости до 3000 м/мин.
Избегайте узких углов зазора, чтобы предотвратить появление прерывистой магниевой стружки и накопление тепла, что может увеличить риск возгорания.
Смазочно-охлаждающие жидкости
СОЖ на водной основе не рекомендуется использовать для обработки магния, поскольку они могут вступать в реакцию с магнием с образованием легковоспламеняющегося газообразного водорода. Вместо этого используйте охлаждающие жидкости на минеральной основе и никогда не используйте воду для тушения магниевого огня.
Советы по безопасности при обработке магния
Магний мягок и его легче обрабатывать, чем другие металлы. Тем не менее, он очень реактивен и легковоспламеняем, поэтому необходимо принять меры предосторожности. Следуйте этим советам, чтобы обеспечить безопасность во время процесса обработки.
Объявите зону обработки зоной для некурящих
Воспламеняемость магния требует устранения любых источников возгорания. Курение или открытое пламя в этом месте могут спровоцировать пожар, поэтому его следует избегать во всех случаях.
Используйте подходящее защитное снаряжение
При обработке магния надевайте защитные очки, перчатки и огнестойкую одежду. Это снаряжение защищает от ожогов и травм глаз в случае возникновения искр или воспламенения.
Храните детали из магния в сухих и закрытых контейнерах.
После механической обработки храните детали из магния в сухих закрытых контейнерах, чтобы предотвратить реакцию с влагой или другими материалами, находящимися поблизости.
Используйте огнетушители класса D.
Огнетушители класса D предназначены для тушения возгорания металлов. Они содержат сухие порошкообразные вещества, которые тушат пламя, не вступая в реакцию с горящим металлом. Альтернативный вариант – песок, так как он эффективно изолирует огонь от кислорода.
Прерывистая стружка
Настройте станок с ЧПУ для производства прерывистой (сломанной) стружки, которая рассеивает тепло более эффективно, чем непрерывная стружка. Этого можно добиться, установив низкий передний угол, высокую скорость резания и низкую скорость подачи.
Обработка магния на станке с ЧПУ
Легкость и высокое отношение прочности к весу магния делают его ценным материалом в ряде отраслей промышленности, включая автомобильный, основным медицинским, авиационно-космический, и электроника.
| Промышленность | Конкретные приложения | Достигнутые характеристики |
| Автомобильная | Рули, каркасы сидений, картеры трансмиссии | Снижение веса, повышение топливной эффективности. |
| Аэрокосмическая индустрия | Шпангоуты фюзеляжа, вертолетные редукторы | Снижение массы изделия |
| Электроника | Корпуса для ноутбуков и камер, корпуса мобильных телефонов | Легкий вес, отличное электромагнитное экранирование. |
| Спортивные товары | Теннисные ракетки, головки клюшек для гольфа | Легкость, высокая прочность |
| Медицинские приборы | Биоразлагаемые винты, пластины | Биосовместимость, разлагаемость в организме. |
Часто задаваемые вопросы (FAQ)
Трудно ли обрабатывать магний?
Нет, магний относительно легче обрабатывать из-за его мягкости и низких сил резания. Однако для этого вам потребуются твердосплавные режущие инструменты с покрытием и высокая скорость.
Какова идеальная скорость резки магния?
Это зависит от операции обработки на станке с ЧПУ. Однако обычно рекомендуется высокая скорость резания. Для токарной обработки она должна составлять от 500 до 1800 м/мин.
Магний так же прочен, как сталь?
По соотношению прочности и веса можно сказать следующее. Коэффициент стали составляет 38 кН/кг, а магния – 130 кН/кг.
Выбирайте Richconn для услуг по обработке магния
Разрабатываете продукт или прототип с использованием магния? Или вам нужна специализированная обработка магния? Выбирайте Рича Конна Обработка с ЧПУ. Наши современные фрезерные и токарные центры с ЧПУ в сочетании с нашей опытной командой инженеров гарантируют, что вы получите необходимую экспертную поддержку.
Ищете высококачественные и точные детали, соответствующие отраслевым стандартам? Свяжитесь с нами сегодня для бесплатной оценки стоимости и позвольте нам воплотить ваши проекты в жизнь.
