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镁合金压铸及机加工过程中的安全与防护

随着镁合金压铸的兴起与发展，镁合金压铸企业越来越多，但一些人因镁合金压铸过程中操作不当引起火灾等安全事故，因而谈“镁”色变。本人就自己的工作经验，谈一谈对镁合金的压铸及机加工过程中的安全操作要点，与大家共同进行探讨，以利于安全生产，保护人身安全和财产安全。针对镁合金的不同特点，应该有特别的防护措施及设备。
        许多人认为镁合金比铝合金压铸过程中危险性要大，很易着火或发生爆炸，其实这些是不必要的，好比好多年以前，人们对用电也很恐惧，说电能把人给电死，要远离电，但现在人们知道怎样去用电和防护，人们没有了对电的恐惧，电成为了人们生活中不可缺少的能源。镁合金压铸也是一样，只要给予必要的关注，镁合金并不比铝合金更危险。在低于初始熔点的温度下，大块的金属并不容易燃烧。大部分危险都是由于熔化的镁合金和含氧的物质发生剧烈反应引起的。这些反应会生成热，有时会生成气体，从而导致火灾，金属飞溅和爆炸。因此在实际中要避免熔化的镁合金和含氧物质接触。应特别注意避免潮湿的物质和熔化的镁合金相接触。
        和氧及氧化物反应发生燃烧/氧化
        2Mg+O2=2MgO   释放大量热量
        液体镁合金中的水份迅速气化
        Mg（液）+ H2O（液）= H2O（气）+ Mg（微小颗粒）
        和水反应/氢气爆炸
        Mg+H2O=Mg+H2      2H2+O2=2H2O  释放大量热量
        和氧化铁反应
        3Mg+Fe2O3=3MgO+2Fe   发生剧烈反应
        和氧化硅反应
        2Mg+SiO2=2MgO+Si     发生剧烈反应
        有关镁合金压铸及机加工过程中的安全与防护，我们从镁合金锭预热到成品整个过程进行说明。
        一、镁合金锭熔化前的预热
        由于温度和存放及运输过程中的相对温度变化，镁合金锭会吸收一定的水分。镁合金锭总会具有气、裂纹和表面氧化以上特征和水分有关。在熔化之前把镁合金锭预热到150℃以除去水分。
        二、镁合金熔化、保温及停炉
         1、 所有的清理工具和杓子必须清洁，预热并经过完全干燥。并且在入熔 
            炉时缓慢放入。
        2、  工具不能有吸收湿气的包围物。
        3、 熔化的镁合金绝对不能接触潮湿的材料，例如地板要要干净和干燥，   
                不能有水。
        4、 防止燃烧/氧化，输入适当流量的保护气体，并且熔炉要密封性能良
                好，确保保护气体的供应不能中断。
        5、 为避免吸收水分，不要使用过长的保护气体输送管。
        6、 在输入镁合金锭的和其它操作时，尽量减少炉盖窗口的打开时间。
        7、 停炉时，只有当坩埚内温度低于350℃以下时，才可关掉保护气体。
        8、 对坩埚要定期检查，防止坩埚裂纹和裂纹导致镁液泄漏。
        三、压铸
            压铸是镁合金生产较好的方法，可以高的生产力生产复杂、薄壁的零件，
            和铝合金相比具有更低的模具损耗。压铸过程中要注意：
        1、 要常检查冲头，不能漏水，否则可能发生爆炸和伤人。
        2、 模具上的脱模剂要吹干，否则可能产生喷溅或伤人。
        3、 不能对料筒喷脱模剂，否则可能产生喷溅和伤人。
        四、机械加工
            尽管压铸件在压铸以后，几乎可以达到精度要求，通常还要进行一些机
            械加工，压铸镁合金具有优良的可加工性能。大部分压铸商都可以进行机械
            加工。但是处理机加工碎屑时，有发生火灾的危险。这是由于当面积/体积
            比较大时，很容易升温到较高的温度。在加工镁合金时，必须遵守严格的规
            定。绝对不可以在没有建立安全措施的加工其它金属的设备上加工镁合金。
        在机加工和处理镁合金碎屑时，必须遵守以下规定：
        1、  严禁吸烟。
        2、  保持切削刀锋利，并有足够的切削角。
        3、  使用大进给量，以产生较厚的碎屑。
        4、  消除碎屑燃烧的火源。
        5、  保持加工场所清洁，避免积累过多的碎屑。
        6、  维持足够的灭火剂（干燥的沙子，铸铁屑，D型灭火器）。
        7、  使用特殊的抑制性水/油乳性化剂以减少氢气的生成，并保证乳化剂 
                  的充分供应。
        8、  加工室必须通风良好。
        9、  把湿的碎屑放入通风优良的钢桶中，并放在远离机加工和压铸场所的
                 位置。

        五、研磨
            研磨产生镁粉极易燃烧，对于相关设备和操作，必须认真考虑采取防火
        和防止爆炸的措施。
        1、  在研磨区绝对不可以燃火，切削，或焊接。
        2、  维持足够的灭火剂（干燥的沙子，铸铁屑，D型灭火器）。
        3、  使用仅适用于镁合金的研磨设备。
        4、  使用合适的湿尘收集系统。

        5、  确保通风设备在研磨之前已正常运行，以除去积聚的氢气。
        6、  保证湿尘收集系统有足够的维护和清理。
        7、  现场的电气设备可以不受爆炸影响，并已正确接地。
        8、  除非特别注明适用于镁粉，不能使用真空吸尘器收集镁粉。
        9、  工作服应是防火材料并且没有口袋。
        10、  严禁吸烟。
        六、安全防护
        必须记住，镁合金锭，压铸件和表面处理后的零件只有整体达到初始熔点以发生才会发生燃烧。由于高的火焰温度（3900℃），镁合金燃烧会发出耀眼的白光。这对于没有经验的人是很可怕的，因此遵守安全制度和灭火规定是非常重要的。镁的热容只有汽油的一半，只要小心谨慎，镁合金起火是很容易熄灭的。由于湿气的存在，要小心发生飞溅爆炸。切记不可惊慌，更不能用水扑灭镁合金起火，使用水会导致爆炸和火势漫延。

        1、  应该有防火队，进行必要的培训。
        2、  应避免在镁合金熔化区域存放气瓶，必要时气应存放在防火材料的地  板上。
        3、  应准备必要的呼吸器具。
        4、  应使用防火材料，熔化区域的地板材料应耐热且不吸水，因普通水泥在金属溢出时会释放出水分，建议使用耐火砖和特种水泥
        5、  合金锭，浮渣，加工碎屑和研磨镁粉的存放应遵从：
           a、合金要和易燃材料分开存放。
         b、由于发热和自燃的危险，湿润的加工屑不可烘干，应放在通风良好的容器中，自然风干。
        c、运输工具必须通风良好。
        6、  灭火剂
        使用以下灭火剂可以控制和扑灭镁合金起火。
        a、干燥的覆盖剂，低熔点，专门适用于镁合金。
        b、D型灭火器。
        c、干燥且不含氧化物的铸铁屑。
        d、干燥的沙子。
        最有效的灭火方法是覆盖剂，可以在液态镁表面形成熔化层，从而隔绝 氧气，压铸车间应备有足够的覆盖剂。干燥的铸铁屑和沙子会冷却和灭火。因镁和硅可能发生反应，在含有大量的液体金属的坩埚中不可使用含硅的沙子。因D型灭火器可能吹散燃烧的镁屑使火势漫延，其只能作为一种选择方法。

        七、灭火
        1、灭火剂及其灭火方法如下：
        a  镁合金用覆盖剂
        (a)通常在炉内着火，燃烧初期或少量燃烧时使用覆盖剂灭火。
        (b)使用时，将干燥覆盖剂以铲子或其它工具舀出，平均洒在着火物上。
        (c)切勿直接拿着塑料袋往火堆丢掷，除非火势已大到无法接近。
        b  干燥的铸铁砂
        (a)不论火势是否已燃烧，干燥铸铁砂都可以用来灭火。
        (b)使用前一定要确定铸铁砂干燥。
        (c)使用时，利用铲子将铸铁砂洒覆于着火物上，量要大，覆盖面要平均。
        (d)对镁屑，熔渣灭火时，不仅要覆盖并且应加以翻搅，如此灭火效果才会好。
        c  镁合金用金属灭火器(D型灭火器)
        (a)金属灭火器无法完全熄灭燃烧的镁。
        (b)依灭火器使用方法及程序操作。喷射压力不可太大，以免将燃烧的镁屑吹散 造成更大的灾害范围。
        (c)因为无法完全灭火，所以在火势获得控制后，须将余烬分批，少量的铲移至其它安全的地方另作处理。
        d  干燥的干砂
        (a)使用前一定要确保干砂干燥。
        (b)使用时，用铲子将干砂堆盖于着火物上，量要大要厚，不能看到有火
        苗。
        (c)对镁屑，熔渣灭火时，只需覆盖不能翻搅，否则灭火效果不好。
        (d)干砂不可用于熔炉内灭火。
        2、熔炉内火灾的控制和灭火
        a. 熔炉火灾一般可分为坩埚中着火和坩埚破裂两种形式。
        b. 坩埚中着火通常由于保护气体匮乏所致。检点：保护气体是否开启；份量是否足够；混合比正确与否；有无备用瓶；管路接头有无泄漏；炉盖有无盖紧、密合。操作中不应该经常开启炉盖。
        c. 清渣前要预热清渣工具，清渣时会产生零星的火花，操不需为此惊慌。
        d. 若因保护气体匮乏引起液面着火时，应立即丢入大量覆盖剂并施以充份的保护气体。
        (a)一发现炉内冒出白烟，要沉着，迅速切断电源，通知相关人员，并立即穿戴防护用具。
        (b)由泄汤口排出或检视孔所见的镁汤量判断漏汤程度，作不同的应变处理。若泄汤口未流出任何镁汤，则立即将覆盖剂丢入炉内及承汤皿中，然后用干燥的杓子从坩埚内舀出一些熔汤，接着连续丢入几支完全干燥的镁锭，使坩埚内的熔汤尽快凝固。
        若泄汤口流出的镁汤量不多，呈绢丝状，则立即将覆盖剂大量丢入炉内及承汤皿中，在承汤皿尚未满前尽快用干燥的杓子将炉内的镁汤舀出一部份，然后连续丢入镁锭，使熔汤快速凝固。
        若泄汤口流出的镁汤量大，如同倒水，这时要立即打开炉盖丢入大量的覆盖剂及镁锭，同时承汤皿也放入镁锭以大量的覆盖剂，能丢多少就丢多少，这时舀汤出来已失去时效性，不需再浪费时间。接着离开现场，从远处监视其动静。
        (c)同体积下铝锭吸收的热量比镁高，因此，灭火时可考虑使用铝锭取代镁锭。
        八、结束语：
        镁合金压铸件在许多行业有着很大的应用潜力，尤其在汽车制造业中有着更广泛的市场和潜力。由于镁合金压铸件对汽车轻量化、高速、节油等整体功能效果明显，因此受到汽车厂商的高度重视，镁合金铸件每年以20-25%的速度增加。一些典型件，比如方向盘、离合器外壳等有镁合金压铸件取代的趋势，镁合金压铸潜在的危险项目比一般铝锌压铸多一些, 但其危险程度与铝压铸相较下并不会显得特别高。只要操作人员能依照指示确实执行, 安全的镁合金压铸绝对不是问题。国内一些厂商进入镁合金压铸行业时还比较谨慎，其实只要拥有优质可靠的镁合金压铸设备，辅以合理的压铸工艺和安全措施，镁合金压铸就很容易成功，而且，镁合金压铸也是很有前景的一项事业。

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