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2024年镁合金零件的机械加工与安

随着“镁合金应用开发与产业化”项目的深入实施，企业在实际

生产中出现了不少问题，如工艺和安全方面的问题，这是因为国内大

多数镁合金压铸企业第一次接触镁合金。因此，本文将对镁合金压铸

零件的机械加工工艺及安全操作规程进行了概括性的介绍，以供参

考。

1镁合金的机械加工

密度为1.8g/cm3的镁合金比铝合金轻36%、比锌合金轻73%、比

钢轻77%，被公认为是质量最小的结构金属材料。小批量镁合金零件的

机械加工可在手动操作的小型机床上进行；大批量高效率加工镁合金

零件时，采用专用的大型自动化机械加工中心或计算机数控机床将更

加经济。与那些机械加工性能较差的金属材料相比，切削性能良好的

镁合金具有十分突出的优点。对于镁合金，可以在高切削速度和大进

给量下进行强力切削，这样机加工工时数就可以减少。因此，在完成

同样的工作任务时，若采用镁合金作原材料，可以减少加工设备的台

数，节约基建投资，减少占地面积，降低劳动力成本和管理费用。

1.1镁合金的切削功率消耗

对镁合金零件进行加工时，单位体积切削量的功率消耗比其他常

见金属都要低。在几种典型的切削加工速度下，各种金属相对于镁的

功率消耗如表1所示。

表1镁合金与其他金属切削功率消耗比较

材料

相对功率消耗

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粗车时的切削速度/m·min-1

采用5~10mm钻头时的钻削速度/m·min-1

镁合金

1.0

可达1200

150~500

铝合金

1.8

75~750

60~400

铸铁

3.5

30~90

10~40

低碳钢

6.3

40~200

15~30

镍合金

10.0

20~90

5~20

由于镁合金导热性好、切削力小，故在加工过程中的散热速度很

快，因而刀具寿命长，粘刀量少，从而可以降低刀具费用，缩短更换

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刀具所需的停机时间。因为镁合金易切削，其断屑性能十分良好，一

般清况下只需经过一次精加工便可达到所要求的最终表面粗糙度。

1.2镁合金材料对加工性能的影响

1.2.1对切屑形成的影响

在机械加工过程中所形成的切屑类型，与材料成分、零件形状、

合金状态及进给速度等因素相关。当采用单刃刀具进行镁合金的车、

膛、刨、铣时，所产生的切屑可以分为3大类:a.在大进给量下形成粗

大和断屑良好的切屑:b.在中等进给量下形成长度短和断屑良好的切

屑；c.在小进给量下形成长而卷曲的切屑。

1.2.2对扭曲变形的影响

由于镁的比热高、导热性良好，摩擦产生的热量会迅速地扩散到

零件的各个部分，因此对镁合金进行切削加工时并不会产生较高的温

度。但是，在高切削速度和大进给量的情况下，零件所产生的热量也

是相当高的，很可能因为温度过高而发生扭曲变形。

1.2.3对热膨胀的影响

如果对成品零件的尺寸公差要求比较严格，则在设计中必须考虑

到镁的热膨胀系数这一影响因素。如果在上述加工条件下产生了相当

多的热量，则很可能会影响到零件的加工精度。镁的热膨胀系数略高

于铝，明显高于钢，在20200℃范围内为26.6-27.4μm/m℃。

1.2.4对冷变形的影响

在机械加工过程中，镁合金零件很少发生因为冷变形引起的扭曲

变形或翘曲。但刀具太钝、进给速度太慢以及刀具在加工过程中有停

顿等不利因素时，也可能造成扭曲变形或翘曲。1.3刀具对镁合金零件

机械加工的影响

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1.3.1刀具材料的影响

加工镁合金的刀具材料的选择取决于所需完成的机加工作量。小

批量加工时，一般使用寿命特别长的普通碳钢刀具；大批量加工时，

通常优先选用镶嵌硬质合金的刀具；当加工批量大和公差要求很严

时，可以使用成本较高的镶金刚石刀头来省去繁琐的复位补偿