摘 要：文章总结、归纳了镁合金机械冷加工过程中切削工艺的火灾危险性,提出了预防此类火灾的基本对策及火灾扑救方法。

关键词：镁合金;冷加工切削;工艺防火

镁的化学性质极为活泼,切削过程中又往往产生高温,因此合金进行切削加工过程中容易镁切屑火灾,若救过程中因方式不当,还会造成镁屑爆燃。因此必须了解镁合金切削工艺的火灾危险性，并能作出一定的预防措施，掌握火灾若发生后的扑救方法

1 镁合金切削工艺的火灾危险性

1.1 镁屑性质活泼,高温下极易燃烧。镁合金切削过程中,镁屑切口处大部分是未氧化的镁和镁合金。由于金属镁属一级遇湿易燃品,着火点及最小引燃能量低,加之切屑薄而小,比表面积大,因此高温环境下在空气中极易燃烧。

1.2 高速切削时会产生高温,引燃镁屑。机械加工时,为充分发挥刀具的切削性能,提高生产效率和工件质量,一般要求较高的切削速度。而高速度的切削往往会使金属切屑的温度高达700°C~ 1 000°C,当缺乏冷却液的有效供应时,高温将足以引燃镁屑起火。

1.3 镁屑燃烧温度高,火灾蔓延速度快,扑救难度大。镁一旦发生火灾,其燃烧温度可达3 000°C,燃烧热值高达25 121 kJ/kg。当镁屑呈粉状时与空气混合遇火能发生爆炸。此外,由于镁高温时遇水可发生化学反应放出氢气,故金属镁火灾中,水、泡沫、四氯化碳等灭火剂都受到限制,干粉、卤代烷灭火剂的灭火效果亦不明显,扑救难度大。

2 金属切削加工过程中影响切削温度的因素

金属切削过程中,99 %的切削变形与摩擦所消耗的功转化为热能,可用(1)式表示:

Q总=Q1+Q2+Q3(1)

式中:Q总——切削过程产生的总热量,又称切削热;

Q1——变形消耗的功转变的热量;

Q2——前刀面与切屑表面摩擦所消耗的热量;

Q3——后刀面与切屑表面摩擦所消耗的热量。

切削热主要通过切屑、刀具、工件、切削液(如冷却液、润滑液)和周围空气传导出去,当不加切削液时,则大部分热由切屑传出。

3 镁合金切削加工工艺火灾预防

3.1 控制好切削速度。切削热的产生与切削速度呈同比例增长,因此切削速度对切削温度影响极大。在实际工作中我们发现,不同的切削速度产生的切削热会使切屑的表面氧化膜颜色发生变化。因此,通过不同切削速度下的镁合金切削氧化膜颜色,便可估算出安全的车床主轴转速。

3.2 正确选择切削液。除非机械构造本身限制,在镁合金切削加工时应始终充分供应切削液以及时降低切屑温度。考虑到镁的化学特性,切削液的选择应避免采用可燃、具有强氧化性及含水量较高的液体,从而防止冷却液遇高温镁屑燃烧或反应放热起火。

3.3 强化易燃、可燃物品的监管。冷加工切削过程中使用的润滑油及精密机床使用的液压油、导轨油、主轴油等大多为可燃液体,而且一般储油量都较大,如普通机床液压油约有20 kg~70 kg。所以日常工作中应加强设备的检修与维护,保持机床完好,严防漏油。对清洁机床后遗留的油抹布、油棉纱等,应及时清理,并与镁屑相隔离。

4 镁屑火灾的扑救

4.1 严禁使用水、泡沫、四氯化碳、二氧化碳灭火剂扑救。

4.2 对已燃金属镁屑应选用D级灭火器。如7150、D类干粉、干砂等,考虑到目前国内市场上7150、D类干粉灭火器并不常见,而干砂对机床(特别是精密机床)损坏大,根据实际可就地取材选用75 %~80 %的覆盖熔剂粉加20 %~25 %硫磺粉经混合制成的撒粉熔剂灌装在手提干粉灭火器中进行灭火,效果明显。

4.3 扑救镁屑火灾时,应使灭火器喷嘴与起火镁屑间保持一定距离,以尽量减少灭火器喷射过程中对镁屑的冲击作用,防止镁屑扩散形成爆炸性混合物。