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镁合金震动研磨技术
     镁合金应用近年在亚洲发展迅速，镁合金件质量轻，散热性能好、电磁波屏闭性能高、可锻性高、制造铸薄壁件较容易，故能广泛应用于计算器配件、通讯器材、电子产品及汽车零件。但因镁元素属高活跃性金属，若粉尘处理不当，特别是除毛刺、喷砂或抛光工序，很容易引致爆炸，是极危险的金属。在国内，员工质素参差使人手打磨喷砂的安全管理难于控制，机器自动化操作却能减少人手带来的出错，本文介绍这种镁合金震动研磨技术。
      中国劳动力成本低，压铸件后工序如去毛刺、打磨、清洗均可使用大量人力。使用人手打磨的方法有利有弊，好处是可灵活处理厚度不一的毛刺，抛光效果较震动研磨为佳；对于厂商来说可减低设备投资的成本。但有些金属的危险性较高，若以人手处理打磨工作容易造成意外，质量亦较难取得一致。
    现时厂商处理有色金属铸件如铜、铝、锌合金的打磨、抛光等工序大都采用混合模式，主要视乎产品的需要及配合厂内实际情况。
    大部份压铸厂使用震动研磨机的应用范围包括：

-除披锋      -打圆角    -清洗油污    -表面抛光    -防腐保护
震动研磨技术的综合介绍
选择工艺参数
在选择适当研磨工艺时，必须考虑以下因素：
· 工件材质、重量、尺寸
· 工件会否在加工过程中互相碰撞或重迭
· 工件内孔和磨石的配合，会否「卡死」
· 光洁度要求
· 表面油污情况
· 工件某些部分是否需要覆盖保护
· 处理数量
· 披锋的位置及大小
可选择的参数如下：
机器的种类
1. 标准圆形震动研磨机(下称圆形机)

图1
      由于价格便宜和操作保养简易，工件处理时间无限制，适合批量生产，故圆型机最受大众广泛使用。圆型机的行程方向呈螺旋型，机器震动幅度由马达的重量及上下移动偏心角度所造成，按需要调节。圆型机分自动选料: (图1)和人手下料：要留意的是自动选料型因多了一段升料台，易令工件在处理时堆积在升料台位置，或经过升料台后掉落底部，工件互相碰撞的机会较大。人手下料型则没有此问题，但需用人手把工件取出或从收集箱筛出工件。
2. 桶型震动研磨机
      因圆型机行程限制，使工件不能放下；桶型震动研磨机则可处理一些较大及较长的工件。要注意的是，桶型机的震动强度较大，若工件强度不够，会导至变形及碰伤。
3. 离心抛光机
    只适用于小型工件抛光，抛光时间短和工件受到撞击的机会较低(图2)。
马达的速度和震幅
         在震动研磨机中，马达的速度和震幅是十分重要。如果震幅过大，磨石接触工件的力度增加，对软金属工件会带来一定程度的损坏。低震幅的操作比较顺畅。速度的转变会影响以上的工序，令工件效果有很大的差异，所以准确设定是十分重要的。
磨石的种类和大小
       磨石的功能：磨石是工件的载体，除把机器的动力转化为震动力之外，将工件分隔开，减少碰撞。亦负责将磨液传送至工件上，通过与工件之间的撞击及磨擦来进行去毛刺及表面研磨。(图3)

图2

磨石的种类：树脂石、陶质、钢珠、合桃壳或玉米芯。
磨石的粗幼：不同的磨料如棕刚玉、石英砂、高
     铝瓷、氧化铝，有不同的粗幼(棕刚玉和
           石英砂150目，高铝瓷800目，氧化铝
           1000目)，高领土或树脂黏合体含量也
           决定切削和磨损速度。
磨石的形状：磨石形状的选择，与工件相关。尤
    其对混合工件及小量生产时，更要小心选
           择。(图4)
磨液及水流量
    所有震动研磨工序都需要磨液，它的功能是：
1.  令磨石和工件之间有一层液体作接口，以免
   磨石粉屑附在工件上；

图3
图4
2.  提供水溶性液体，可以软化硬水、清洁磨石和工件、工件抛光、防腐蚀及除锈等。
         磨液最好能够自然分解，这样才符合环保要求，磨液是化学品，必须小心处理，如果双手要浸入盆内，必须戴上胶手套。如要准确控制磨液浓度，可用光剂定量控制系统(图5)，以起泡为标准，至于水流量的控制，也可透过流量阀调节。除非需要冲洗，否则水流不要太快，每100公升容量的水不多于10公升/小时的流量，并让排水闸开启，令污垢排走，保持工件及磨石清洁。
工件/磨石比例
       工作数量对工序的效率和经济效益有一定影响，如果在一次工作中有太多任务件在进行研磨，会令工件容易互相撞击，所以不同数量工件在进行加工时会有不同的磨石比例，下列是一些参考：
1)   工件原料；(如：软质材料--少量工件)
2)    需要效果；(如：抛光效果--少量工件)
3)   工件形状；(如：会否在工序中互相缠绕，如是，少量工件)
4)   工件重量。(例如1公斤的钢和1公斤的铝，后者自然体积较大，所以只放
    少量工件)

图5

  以下是由重量所计算出的比例，只作参考：
比例
工序
1:2
1:3
1:4
1:5
1:6
1:7
小工件快速研磨，去毛刺，清洁
大工件快速研磨，去毛刺，清洁
去毛刺，幼磨
幼磨
精细工序、磨光
钢珠抛光

每100升容量的溶液可处理工件：
比例
容量（公升）
重量（公斤）重件
重量（公斤）轻件
1:1
1:2
1:3
1:4
1:5
1:6
1:7
45  
30  
22.5
18  
15  
13  
 11   
80  
55  
41  
32.5
27  
22  
 20   
34.5
23.5
17.5
14  
11.5
 9.5
 8.5

工序时间
       延长工序时间可令抛光和磨毛边效果改善，但会增加成本和工件碰伤的机会。
后处理工序
    将工件和磨石分离，然后烘干。
环保考虑-----污水处理
          经震动研磨工序后会产生污水，按照环保要求，用户必须处理这些排出的污水。若污水是体积大于1μ的固体物，如：来自磨石的瓷粒、磨粒和胶粒等；工件加工后的金属粉屑；来自工件的油污；肥皂、化学品等有机物质；可溶性盐，如镍等，可透过离心力把固体与杂物分离。(图6)

图6
若污水的体积为小于1μ的固体物，如：
1.浮游固体：来自磨石、工件的碎屑和光剂的固体成份
2.油性乳化剂：来自光剂的油质成份
3.重金属离子：工件的金属粒子溶入碱性光剂，变成离子。它们可能是铝、锌、铁的微粒
4.光剂内的有机物质，包括肥皂、抑压剂或表面活化剂等
5.制造光剂的溶盐(硫磺、鏻、硅)
6.特制光剂内的其它物质(氮化物、氨合物)
    用户需要利用絮凝方式(Flocculation)把这些污染物化学处理。
       以上6种物质，可使用简单的化学过滤系统处理。有些物质不能以简单的方法处理(如氮化物、铬酸盐或山埃)，可透过更改化学过滤系统来解决：
1.絮凝和酸化，液体将会流至一个设有搅拌器的池内，加入絮凝剂。此剂大多是带酸性的，会产生酸化作用
2. 液体之酸碱度为8至9。金属离子会在液体中被抽出
3.分隔出的固体和油将会进行最后絮凝工序，造出絮凝粒子
4.过滤器分隔了的渣会被过滤器收集(图7)
5.收集后的块状物，可作焚化或安全倾卸，使工序更简单和有效率
       通过以上的污水处理过程，最后排出的污水不会对生态环境造成影响，使用过的化学光剂能够循环再用；同时由于水可循环再用，水费亦可减少。

图7

镁铸件研磨工艺
          对于小型薄壁件，研磨量较小，可使用平底圆型震机和较高磨石工件比例的震机。如需要较高自动化程度，可用连续生产型的ROTOMATICS(图8)，它的特点是体积小，可节省地方，而螺旋型的震动槽，最长可至27米。工件由输送带逐件从震盘中心掉进槽内，磨石则经分隔孔再经输送带进入震动槽，避免互相碰撞，质量控制稳定。磨石一般采用树脂含石英砂质，因磨料较细、较轻及撞击力较小。这种方法的缺点是处理时间不能超过30分钟，若处理时间较长和品种经常改变，可使用自动选件型圆型震机，配合轨道式自动上料装置，一个上料装置可供应几台圆型震机，下料时工件经自动选件板进入输送带而进行烘干。(图9)

图8
图9

         对于研磨量较大的中大型铸件可用较大的平底圆型震机(可达至1500公升容量)，如使用桶型震机，由于动力较大，工件很容易碰伤。如要减少人手操作，可用连续生产型的LINEAR VIBRATOR(图10)，磨石可使用石英砂或棕刚玉质，由于震动研磨属湿式工序，工件氧化速度较快，所以磨液不仅可抑制氧化腐蚀，亦能达到清洁、光亮工件功能，带中性或偏碱，稀释浓度约1%。由于镁压铸件容易产生披锋，所以要先经整边，才进入震动研磨，避免毛刺形成，减少工序后的人工打磨。
          最后一提，要达至最佳的研磨效果，压铸件的质量是很重要的，而质量提高对压铸模具设计、工艺及设备的要求也相对提高。

图10
本文及图片由富来远东有限公司及德国劳斯莱公司提供(金属工业2002年第四期56－59页）