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マグネシウム合金部品CNC機械加工方法と注意

「マグネシウム合金応用開発と工業化」プロジェクトの徹底的な実施で、企業は実際の生産において多くの問題を経験しました。 プロセスや安全性の問題など、これは国内のマグネシウム合金CNC機械加工、ダイカスト企業の大部分が初めてマグネシウム合金と接触するためです。 したがって、本稿では参考のためにマグネシウム合金ダイカスト部品の機械加工技術と安全な操作手順を概説します。

マグネシウム合金の加工

マグネシウム合金の密度は、アルミニウム合金の密度より36%、亜鉛合金の密度より73%、鋼鉄の密度より77%軽いです。 マグネシウム合金は最小の構造用金属材料として認識されています。 マグネシウム合金部品の小ロットの機械加工は、手動で操作される小さな工作機械で実行することができる。 マグネシウム合金部品を大量かつ高効率で加工する場合、専用の大型自動マシニングセンタまたはコンピュータ数値制御機械を使用することがより経済的です。 被削性の悪い金属材料と比較して、被削性の良いマグネシウム合金は優れた利点を持っています。 マグネシウム合金の場合、強力な切削を高速切削速度および大きな送り速度で行うことができるので、機械加工時間数を減らすことができる。

1.1マグネシウム合金の消費電力をカット
マグネシウム合金部品を加工する場合、単位切削体積あたりの消費電力は他の一般的な金属よりも低くなります。 いくつかの典型的な切削速度でのマグネシウムに対する様々な金属の消費電力を表1に示します。


マグネシウム合金の消費電力をカット

マグネシウム合金は良好な熱伝導性と小さい切削力を有するので、加工中の熱放散速度は速く、そして工具寿命は長く、それによって工具コストを削減しそして工具を交換するのに必要とされる休止時間を短縮する。 マグネシウム合金は切断しやすいので、その破断性能は非常に良いです。 通常の条件下では、必要な最終表面粗さを達成できるのは1回の仕上げ工程だけです。

1.2加工性に及ぼすマグネシウム合金材料の影響


1.2.1チップ形成への影響
機械加工の過程で形成されるチップタイプは、材料組成、部品形状、合金の状態、送り速度に関係しています。 片刃工具をマグネシウム合金の旋盤加工、ボーリング加工、平削り加工、およびフライス加工に使用する場合、生成される切りくずは3つのカテゴリに分類できます。
a)高い供給速度の下で、良好なチップ破壊を有する粗いチップが形成される。
b>長さが短く、チップの破損が良好なチップは、中程度の送り速度で形成されます。
c>長い曲がった切りくずが小さな送り速度で形成されます。


1.2.2歪みへの影響
マグネシウムは比熱が高く、熱伝導性が良いので、摩擦によって発生した熱が部品のさまざまな部分に急速に拡散し、切断中にマグネシウム合金が高温にさらされることがない。 しかしながら、高い切削速度および大きな送り速度の場合には、部品によって発生される熱もまた非常に高く、そしてそれは過度の温度のために歪められる可能性がある。

1.2.3熱膨張への影響
完成部品の寸法公差要件が厳しい場合は、マグネシウムの熱膨張係数の影響因子を設計で考慮する必要があります。 上記の加工条件で相当量の熱が発生すると、部品の加工精度に影響を与える可能性があります。 マグネシウムの熱膨張率はアルミニウムのそれよりわずかに高く、それは鋼のそれよりもかなり高い。 200℃の範囲で26.6〜27.4μm / m℃である。

2.4冷間変形への影響
機械加工中に、マグネシウム合金部品は冷間変形によってひずみまたは反りを受けることはめったにありません。 ただし、工具が鈍くなりすぎると、送り速度が遅くなり、処理中に工具が一時停止すると、歪みや反りが発生する可能性があります。

1.3マグネシウム合金部品の加工への工具の影響


1.3.1工具材料の影響
マグネシウム合金を加工するための工具材料の選択は、行われるのに必要とされる機械加工の量に依存する。
小ロット処理、一般鋼カッターの一般的な長寿命。
バッチ処理、工具は通常埋め込まれた硬質合金が好ましいです。
処理量が多く、許容誤差が非常に厳しい場合は、高価なダイヤモンドインレイカッターヘッドを使用して、面倒なリセット補正調整作業を省くことができます。


1.3.2ツール設計
鋼およびアルミニウムを機械加工するための工具も一般にマグネシウム合金の加工に適している。 しかしながら、マグネシウムは小さい切削力と比較的低い熱容量を有するので、加工工具は大きい外側逃げ角、大きい切屑クリアランス、少ない刃数、および小さいすくい角を有するべきである。 さらに、ツールのさまざまな表面が滑らかであることを確認することが重要です。

1.3.3工具研ぎ
マグネシウム合金の機械加工における重要な原則は、切削工具はできるだけ鋭く滑らかに保たれるべきであり、そして引っ掻き傷、ばりおよび巻線の縁が必要とされないことである。 工具が他の金属を切断した場合は、切断角度が変わっていなくても鋭利にする必要があります。

この工具は最初に中粒度の砥石車で研削し、次に細粒度の砥石車で研ぎ、そして必要ならば、細かい石または超微細な石で手研ぎすることができる。 高速度鋼工具の場合、満足のいく結果を得るために、100メッシュのアルミナ砥石車を微細研削に使用することができる。 鋭利なカーバイドインサートには、320メッシュの炭化ケイ素砥石または200〜300メッシュのダイヤモンド砥石が一般的に使用されます。

1.4切削油剤の加工への影響

マグネシウムの急速な熱放散のために、機械加工された表面はより低い温度レベルに保たれることができます。 加えて、マグネシウムの被削性は鋼との結合を困難にし、そして潤滑は一般に切削において必要とされない。

マグネシウム合金部品を加工するとき、高いまたは低い切削速度で切削液の有無にかかわらず滑らかな表面を得ることができます。 切削液を使用する主な目的は、ワークピースを冷却し、歪みや切りくずの発火の可能性を最小限に抑えることです。 従って、マグネシウム合金部品の機械加工において、切削液は一般にクーラントと呼ばれている。 生産量が多い場合、クーラントは工具寿命を延ばす要因の1つです。


クーラントには一般的に鉱油が使用されます。 鉱物シール油および灯油は、マグネシウム合金加工用の冷却剤としてうまく使用されてきた。 より良い冷却効果を達成するために、切削油はより低い粘度を有するべきである。 マグネシウム合金部品の腐食を防ぐために、切削液中の遊離酸含有量は0.2%未満であるべきです。

  機械操作の安全手順

2.1加工プロセスにおける危険要素
マグネシウム合金の機械加工中に、得られる切りくずおよび微粉末は、燃焼または爆発する危険があります。 初期処理段階で製造されるチップサイズは大きい。 マグネシウムの熱伝導率は非常に高いので、発生した摩擦熱はすぐに消散することができ、従って発火温度に達することは困難であり、そしてこの段階での事故はより少ない。 しかし、仕上げ段階では、製造された微粉や微粉の比表面積が大きいため、発火温度に達しやすく、燃焼や爆発事故を引き起こす可能性がある。

マグネシウム合金の加工において、引火点または燃焼に達するためにチップの温度に影響を与える要因は以下の通りです。

a>加工速度と切削速度の関係 ある一連の条件下で燃焼を引き起こす可能性のある処理速度と供給速度の範囲があります。 送り速度が上がり、チップ厚が厚くなり、発火温度に達する可能性が低くなります。 処理速度が十分に遅い限り、いかなるサイズのチップにも着火することは不可能である。 処理速度が十分に速い場合、チップと工具との間の接触時間が短いために、任意のサイズのチップを発火温度まで加熱することは不可能である。
b>環境の相対温度。 相対温度が高いほど、火災の可能性が高くなります。
c>合金の組成と状態。 単相合金は多相合金よりも燃焼しにくい。 合金の状態が均一であるほど、発火する可能性が低くなります。

その他の要因
送り量またはナイフ送りが少なすぎる。
処理中の一時停止時間が長すぎます。
ツールのバックアングルとチップスペースが小さすぎます。
切削液を使用せずに高い切削速度が使用されます。
工具が鋳物に埋め込まれた異種金属コアライナーと衝突すると火花が発生することがあります。
マグネシウムの破片は機械の周囲または下に堆積します。
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