筆記本電腦外殼鎂合金數（shù）控加（jiā）工
2014-3-23 來（lái）源：成都四威高科技產業（yè）園公司 作者： 鄧偉 羅一桓
鎂合金材（cái）料在3C產品加工中的（de）優勢：
目前，3C產品高速（sù）發展（zhǎn），競爭激烈，消費群對3C產品的“輕、薄”特性的需求尤為強（qiáng）烈，這就促使3C產品加工製造技術必（bì）須從材料和（hé）加工工藝上尋求（qiú）突破。其中，鎂合金材料成為3C產品加工製造中原材料的新寵。
首先，鎂合金是實用金屬中最輕的金屬，比重大約是鋁的2/3，是鐵的1/4，迎合了3C產品客戶群對“輕、薄”特性的需求。此外，鎂合金（jīn）還具有比強度（dù）高，彈性模量大（dà），消（xiāo）振性好等（děng）特點，非常適合（hé）作為3C電子產品的結構件。資料顯示，如果在3C產品的（de）外殼上用鎂合金代替ABS塑料，則材料重量可以最大減少36%，厚度降低64%。
其次，鎂合金具有良好的散熱性。鎂合金的導熱（rè）能力是ABS塑料的（de）350～400倍，對於在內部產生高溫的電子產品，如果外殼和散熱部件上使用鎂合金，多數情況下無（wú）需散熱風扇或散熱孔。
最後，鎂合金具有良好的電磁屏蔽特性。鎂合金具有優於鋁合金的磁屏蔽性能、更良（liáng）好的阻隔電磁波功能，更適合於製作容易（yì）被外界幹擾（rǎo）的精密（mì）電子產品。也可以用作計算機、手機等產生電磁波輻射的（de）電（diàn）子產品外殼，以降低電磁波對人體的輻射危害。
鎂合金數控加工技術在3C產品中的優勢：
鎂合（hé）金材料具有加工易燃、腐蝕的特性，相對（duì）於鐵、鋁等傳統金屬（shǔ）材料來說，並（bìng）不太適合於（yú）切削加工。因此，鎂合金材（cái）料應用初期更廣泛（fàn）采（cǎi）用模鑄、壓鑄等工藝方法成形。但是，隨著3C產品技術發展，這樣的成形方（fāng）式難以滿足需求。首先，隨著3C產品小型化、集成化程度越來越高，使（shǐ）得3C產（chǎn）品外殼結構越來越複雜，模鑄、壓鑄等工（gōng）藝方法難以精密成形；其次，3C產品研（yán）發製造周期越來越（yuè）短，模鑄、壓鑄的開模周期嚴重製（zhì）約其生（shēng）產周期。
最後（hòu），消費群對（duì）產品（pǐn）外觀缺（quē）陷的零容（róng）忍與幾乎不可避免的（de）鑄造缺陷存在嚴重矛盾。因此，鎂合金數控加工技術越來越（yuè）被（bèi）重視。
鎂（měi）合金數控加工的安全性分析：
傳（chuán）統觀念認為，鎂合金具有高度危險性，是一種不安全材料。鎂合金的數（shù）控加工，首先必須解決加工（gōng）生產（chǎn）的安全性，這是後續加工生產的前提和準則。
但是，筆者通過理論研究，結（jié）合本單位大量的鎂合金（jīn）生產（chǎn）實踐，總結認為，理論上存在的危險性（xìng）在實踐中並不能一概而論（lùn）：事實上鎂（měi）合金的塊狀固體（tǐ）相當安全，不會發生燃燒和（hé）爆炸。甚至將鎂塊直接對著火焰加熱和燃燒（shāo），也很難（nán）引起鎂的燃燒。即使鎂塊被引燃，隻要（yào）將火焰源撤離，鎂塊（kuài）也會因為熱量迅速散失，溫度（dù）降至燃點以下（xià），而自動熄滅（miè）火焰。鎂的粉塵（chén）、碎屑、輕薄料的確（què）存在一（yī）定的燃燒、爆（bào）炸危害（hài）性。一般認（rèn）為：當空氣中鎂粉濃度達到（dào）20mg/L以上（shàng）時，就可能引起爆炸；直接（jiē）對鎂粉加熱到340～560℃也可能（néng）引起鎂粉塵燃燒。因此保證鎂合金的生產安全，其關鍵在於對鎂的粉（fěn）塵、碎屑進行有效管理和控製。
因此， 對於鎂合金的生產管理，既不能“談鎂色變”，以至於不敢開展鎂（měi）合金生產（chǎn）活動，也不能麻痹（bì）大意，隨意（yì）進行鎂合金生產。
隻要在鎂合金生產（chǎn）過程中，進行嚴格有效的生產管理，是能保證其生產安全的。
鎂合金數控加（jiā）工在企業中（zhōng）的應（yīng）用：
筆者所在的成都四威高科技產業園公司，長期以來主要承擔以鋁合金、銅合金為主的電子裝備零件的機械加工任務，以高質量、高信譽享譽西南地區乃至全（quán）國。在鎂合金材料應用之（zhī）初，企業就敏銳地（dì）預見到（dào）該材料在電子裝備（bèi）領（lǐng）域的巨大（dà）前景，果斷投入（rù）大量人（rén）力和物力進行研究，是少數率先掌握鎂合金數控加工及表麵處理技術，並形成規模生（shēng）產能力的企業之一（yī）。
鎂合金筆記本電腦（nǎo）外殼數控加工工藝分析：
（1）工藝分析 圖1所示（shì）為本公司為其他企業代工生產的一款筆記本電腦外殼， 材料（liào）為（wéi）鎂合金ME20。該零件結構複雜，尺寸精度要求高，因此采用鎂合金板材整體數（shù）銑加工的方式成形。鎂合金加工在刀具選擇、切削參數選擇、切削方案選擇、切削（xuē）液選擇和防腐蝕措施、切屑（xiè）處理等方麵都與傳統鋁合金加工有很大區（qū）別。
圖1 某型鎂合金筆記本電腦外殼
（ 2）刀具選擇 鎂合金（jīn）導熱性好， 材（cái）料軟， 切削力小， 所以加工（gōng）過程中的散熱速度很（hěn）快，粘刀量少，因（yīn）此刀具（jù）壽命可以很長。但是（shì），用於鎂合金加工的刀具要求保（bǎo）持（chí）刃口鋒利，因為刃口磨損較大的刀具會增加切（qiē）削過程（chéng）中的摩擦力，從而導致切削溫度（dù）大幅（fú）升高，引起鎂屑的（de）閃燃（rán）甚至燃燒，造成切削過程中的（de）不安全因素增加。因此（cǐ），鎂（měi）合（hé）金加工一般要（yào）求選（xuǎn）用新的硬質合金刀具，不能混用加工過其他材料的舊（jiù）刀具。
一般加工鋼和鋁的刀具設計原理也適用於加工鎂合金的刀具。由於鎂合金的切削抗（kàng）力低， 而且熱容量也相當低，用於鎂（měi）合金加工的銑刀的刀齒（chǐ）數目相對於其他金屬要多。減少刀齒數目可以增加容屑空間和進（jìn）刀量，從（cóng）而可以減少摩擦發熱和增大容屑間隙（xì），降低碎屑的扭曲變形，減小功率消（xiāo）耗和發熱。筆者所在的公司在加工（gōng）鎂合金時，一般優先使用（yòng）三刃硬質合金立銑刀。
在特殊情況下，如三刃刀具刃長不足（zú），直（zhí）徑規（guī）格不適合等，也可使用四刃（rèn）硬（yìng）質合金立銑刀。
（3）切削液選（xuǎn）擇 鎂合金材質軟，易（yì）切削，無（wú）論使用高速低速，用或不用（yòng）切削液，都可以達（dá）到非常光平滑（huá）的加工表麵。不使用切削液的幹式加工，可以降低加工成本，廢屑易收集和儲運。因此在許多參考文獻中，都推薦采用幹式加工。
但是，幹式加工在使用高速和形成（chéng）細屑時（shí），存在著（zhe）火的風險。這就要求數控操作者必須隨時觀（guān）察加工情況，萬一失火時，可以（yǐ）立即撲滅，但（dàn）該種方式依然（rán）存在不可估量的（de）風險。這就限（xiàn）製了操（cāo）作者無法做到一人（rén）多機的工作模式，從整體加工成本和效率上看，並（bìng）不劃算（suàn）。
此外，鎂合金遇熱易膨脹。根據資料（liào）顯示，鎂合金在20～200℃溫度範（fàn）圍內的線膨脹係數為26.6～27.4μm/（m·℃）（與合金成分有關）。以長度尺寸200mm為例，如果加工過（guò）程中，溫（wēn）度升（shēng）高10℃，產生的加工誤差就（jiù）在0 . 0 5 3 2 ～0.054 8mm。可見，如果（guǒ）采用幹式切削，沒有切削液降溫，鎂（měi）合金零件會因溫度會迅速升高而（ér）膨脹，從而（ér）影響加工精度。該筆記本外殼對尺寸精（jīng）度要（yào）求較高，這（zhè）樣的溫度影響，無法忽視。
基於以上兩點考慮，該鎂合金數控加工中（zhōng）， 采用使用切削液的“濕式”加工。為此我們專門引進了嘉實多MG型鎂合金切（qiē）削液（見圖２）。
圖2 采用專用鎂合金切削液（yè）加（jiā）工的零件狀態
（ 4）切削參數選擇 數控銑的切削參數（shù）包括主（zhǔ）軸轉（zhuǎn）速、進給速度（dù）、刀具切深和刀具切寬。
我們選擇的是一台國（guó）產機床進行鎂合金加（jiā）工，該機（jī）床理論高轉速能達8 000r/min，最大進（jìn）給15m/min，加工精度（dù）0.01mm。使用該機床長時間（jiān）保持最高轉（zhuǎn）速，對機床不利。過快的進給速度，對於單（dān）件小批量生（shēng）產，並不能節約（yuē）太多的時間（jiān），反而極大地增加（jiā）了質量風險和設備故障概率。因此我們（men）采用大切深、小進給的方式確定我們的切削參數。
根據本公司多年數控加工經驗，硬質合金立銑刀在加工不同材料時（shí），切削參數中的（de）轉（zhuǎn）速和進給發生變化，但切深和切寬一般變化不大：粗加工（gōng）時（shí），推薦切寬（kuān）為50%～100%D（D為刀具直徑），推（tuī）薦切深（shēn）為0.3～0.5D。精加工時，推薦切寬為0.1～0.5mm，切深0.5～1D。
在加（jiā）工策略編製上，鎂合金材料加工與常見的鋁合金材料並無（wú）太大不同（tóng），隻是在（zài）精（jīng）加工餘量時，選擇不小於0.2mm的餘量，以免（miǎn）生（shēng）成過於細小的切屑，從而避免加工閃燃（rán）。
鎂合金材質軟，易切削，隻是過高的轉速和進給容易造成較大的切削熱，從而引起閃燃（rán）。因此，本公（gōng）司在（zài）綜合考（kǎo）慮效（xiào）率和安全性的因素上，比較（jiào）保守地采用鋁（lǚ）合金切（qiē）削中轉速和進給（gěi）的1.5～2倍。以本次加工（gōng）的筆記本電腦外殼為例，部分加（jiā）工參數如（rú）附表所示。
（5）鎂合金數控加工中防腐（fǔ）蝕措施 通常大家認為鎂合（hé）金化學（xué）性質（zhì）活（huó）潑，易腐蝕，特別是采用“濕式”加工後，沾（zhān）染切削液的鎂合金零件更易腐蝕。事實上，根據本單位的加工經驗，鎂合金在較短的加工周期內（nèi），如果采用有效的防腐蝕（shí）措施，不（bú）會產生影響結構強度或表（biǎo）麵粗糙度的嚴重腐蝕。
我們通過以（yǐ）下措施來緩解鎂合金腐蝕。①鎂合金數控加工（gōng）過程必須連續作業， 不能將沾滿切（qiē）削液的零件長時間（jiān）放置在工作台上，更不能過夜。②完成加工的鎂合（hé）金零件在清（qīng）水中滌蕩幾下，充分稀釋切屑液殘留。③洗淨後的鎂合金零件應用高壓氣槍迅速吹幹，然後用幹淨棉（mián）紗布擦（cā）幹（見圖３）。④完成加工的零件可短（duǎn）時間放置於泡沫箱內，禁止接觸其他金屬。⑤零件長時間放置或交付周轉時，放到幹燥的塑料袋內（nèi），袋口折疊，保證袋內空氣相對不流通。
圖3 衝（chōng）洗並（bìng）吹幹後的鎂合金（jīn）零件
事實上，以上方式雖（suī）然簡單易行， 但並不能完全杜絕鎂合金腐蝕。即便零件表麵發暗或產生少量黑斑， 可以通過噴幹沙（shā）的方式去除。界（jiè）定鎂合金表麵的腐（fǔ）蝕（shí）程度是否可以接受，需要與鎂合金表麵處理（lǐ）環節的技術人員充分溝通，製定相應的（de）標注和規（guī）範。
結語：
鎂合金數控加工技術，在3C電子產品領（lǐng）域（yù），具有廣闊的前景和優勢。對於鎂合金零件生產，既不能“談鎂色變”，也不能馬虎大意，須切實（shí）做好加（jiā）工（gōng）安全措施，注意加工中各種參數的選擇，這樣（yàng），鎂合金數控加工就會變得簡單易行。
投（tóu）稿箱：
如果（guǒ）您有機床行業、企業相（xiàng）關新（xīn）聞稿件發表，或（huò）進行資訊合作，歡迎聯係本網編輯部， 郵箱：skjcsc@vip.sina.com
如果（guǒ）您有機床行業、企業相（xiàng）關新（xīn）聞稿件發表，或（huò）進行資訊合作，歡迎聯係本網編輯部， 郵箱：skjcsc@vip.sina.com
更多（duō）相關（guān）信息
業界視點
| 更多
行業數（shù）據
| 更多
- 2024年11月 金屬（shǔ）切削機床產量數據
- 2024年11月 分地區金屬（shǔ）切削機床產量數據
- 2024年11月 軸承出口情況
- 2024年（nián）11月 基本型乘用車（轎車）產量數據
- 2024年（nián）11月 新能源汽車產量數據
- 2024年11月 新能源汽車銷量情況
- 2024年10月 新能源汽（qì）車產量數據
- 2024年10月 軸承出口情（qíng）況
- 2024年10月（yuè） 分地區金屬切削機床產（chǎn）量數據
- 2024年10月 金屬切削（xuē）機床產量數據
- 2024年9月 新能源汽車銷量情況
- 2024年8月 新能源汽車產量數據
- 2028年8月 基本型乘用車（轎車）產量數據（jù）
博文選萃
| 更多