CN101244524A - 一种镁合金零件的表面加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种镁合金零件的表面加工方法，该方法包括先对镁合金零件毛坯进行粗磨，然后对该毛坯再进行精磨，其中，所述粗磨和精磨包括分别在粗磨和精磨的条件下，将镁合金零件毛坯、磨料和含水研磨液放入研磨机的研磨容器中进行研磨，并且粗磨和精磨后，在20分钟内，除去粗磨和精磨后所述毛坯表面的水。本发明提供的镁合金零件的表面加工方法较大地提高了加工效率，而且不会出现镁与水接触而发生反应导致镁合金零件的表面质量变差的问题。
Description
技术领域
本发明涉及镁合金零件的表面加工方法，更具体地，涉及一种对镁合金零件的表面进行磨削加工的方法。
背景技术
金属镁为可在空气中长期存在并具有实用价值的最轻的金属，具有较高的机械性能，还具有较好的加工性能(铸造性能)。而且镁还具有比强度、比刚度较高，导热导电性能较好的优点。因而，在同等条件下，与其他金属材料制成的零件相比，使用镁或镁合金金属材料制成的零件具有良好的散热能力和同等强度下最轻的重量，制造过程简单，成本较低等优点。
随着大量便携式设备的广泛应用，而且对这类便携式设备越来越多地要求具有小型化、轻型化，同时满足散热以及屏蔽电磁辐射的功能。因而，此类设备的外壳以及内部构件的制造越来越多地使用镁合金材料，从而满足上述要求，例如：手机外壳、笔记本电脑的壳体零件等。
由于镁金属与水接触时间较长会发生反应，生成氢氧化镁，附着在镁合金的表面，影响镁合金零件的质量。而普通金属材料的磨削加工中必然需要用到含水的研磨液，因而不能用一般金属材料(如，钢、合金钢)的磨削方法进行表面加工。所以，传统镁合金零件的表面加工工艺一般为：根据零件的尺寸压铸成形该零件，基本上使用手动工具(如砂纸、刮刀、锉刀等)以及较少的电动工具(如刻磨机等)进行零件的打磨、抛光等表面加工。传统工艺方法由于自动化程度很低，因而操作人员劳动强度很大，效率也较低，而且，不能保证镁合金零件的质量稳定性。
发明内容
本发明的目的在于克服传统的镁合金零件的表面加工方法自动化程度较低的缺陷，而提供一种自动化程度较高的镁合金零件的表面加工方法。
本发明提供了一种镁合金零件的表面加工方法，该方法包括先对镁合金零件毛坯进行粗磨，然后对该毛坯再进行精磨，其中，所述粗磨和精磨包括分别在粗磨和精磨的条件下，将镁合金零件毛坯、磨料和含水研磨液放入研磨机的研磨容器中进行研磨，并且粗磨和精磨后，在20分钟内，除去粗磨和精磨后所述毛坯表面的水。
按照本发明提供的镁合金零件的表面加工方法，由于使用自动研磨机或磁力研磨机进行粗磨或精磨，而替代了传统的工艺方法中较多地使用手工操作的方式，因而，较大地提高了加工效率，而且能保证加工后的零件表面具有稳定而较好的表面质量。此外，在完成粗磨和精磨后，在短时间内除去镁合金零件毛坯上的水，从而不会出现镁与水发生反应导致镁合金零件的表面质量变差的问题。
附图说明
图1为表示本发明提供的工艺方法的流程示意图。
具体实施方式
下面参考附图对本发明的实施方式进行详细地说明。
如图1所示，本发明提供的镁合金零件的表面加工方法包括先对镁合金零件毛坯进行粗磨，然后对该毛坯再进行精磨，其中，所述粗磨和精磨包括分别在粗磨和精磨的条件下，将镁合金零件毛坯、磨料和含水研磨液放入研磨机的研磨容器中进行研磨，并且粗磨和精磨后，在20分钟内，优选3-15分钟，除去粗磨和精磨后所述毛坯表面的水。
在镁合金的加工工艺中，首先使用压铸工艺使镁合金材料具有基本的形状，然后在需要进行机械加工的部位进行机械切削(如通过CNC的铣、刨)，以制成用于本发明提供的工艺方法中使用的镁合金零件的毛坯。
本发明提供的镁合金零件的表面加工工艺方法的作用在于：一方面使镁合金毛坯具有正确的尺寸，另一方面使该零件具有合格的表面质量，最终满足合格要求而进入后面的工序(如涂漆)。
一般来说，镁合金毛坯的尺寸比最终零件的正确尺寸稍大，以便于留出足够的加工余量。而且，由于毛坯上存有较多的机械加工痕迹，因而表面质量较差。因而，需要对毛坯进行表面加工，以使毛坯的表面质量达到合格要求。
在传统的镁合金零件的表明加工中，一般为人工使用各种工具进行打磨，如砂纸、砂轮等。工作强度大，而且镁合金毛坯的表面质量主要依靠于工人的熟练程度，因而难以保证大批量生产中的加工质量。而在本发明中，使用研磨机对镁合金毛坯进行研磨，从而克服了上述缺陷。
在本发明中，使用震动研磨机或磁力研磨机对镁合金毛坯进行研磨加工。
震动研磨机常用于其他材料零件(如，铜合金、铝合金)的表面加工，而磁力研磨机一般用于珠宝首饰的高精研磨。正是因为在本发明的技术方案中，通过除去粗磨和精磨后毛坯表面上的水而克服了镁与水容易发生反应的缺陷，因而，上述震动研磨机与磁力研磨机完全适用于镁合金零件的表面加工上来。
震动研磨机与磁力研磨机均可用于镁合金零件的粗磨工序与精磨工序，可以根据具体的加工要求而定。由于磁力研磨机的加工精度与震动研磨机的加工精度相比较高，因而，优选情况下，粗磨使用震动研磨机对毛坯进行研磨，精磨使用磁力研磨机对毛坯进行研磨。
在粗磨过程中，将毛坯的大部分加工余量去除，从而使毛坯的尺寸接近于零件的正确尺寸。同时，也将比较坚硬的毛边、毛刺、CNC刀痕、氧化层、积碳层等严重影响表面质量的各种因素去除，很大程度上提高了毛坯的表面质量。
优选情况下，粗磨包括使用震动研磨机对所述毛坯进行研磨，所述震动研磨机的磨料为树脂材料或不锈钢的一种，所述震动研磨机的研磨频率为25-50赫兹，所述震动研磨机的震动时间为3-15分钟。
一般来说，震动研磨机包括电机、震动臂、弹簧、基座和研磨容器。
震动研磨机的工作原理为：将待研磨件与磨料放入研磨容器内，通过固定于基座上的电机带动震动臂按照设定的速度旋转，这样震动臂会产生规则的震动，由连接于基座和研磨容器之间的弹簧将该震动传递给研磨容器以产生规则的震动。因而，研磨容器内的磨料和待研磨件一同震动，使得磨料和待研磨件之间产生相对磨擦运动，从而实现对待研磨件的研磨。
使用震动研磨机进行粗磨的过程如下：设定研磨频率和研磨时间；将镁合金毛坯放入已经装有磨料的研磨容器内；加入适量含水研磨液；启动震动研磨机，打开供水阀门，不断注入小流量纯水，将磨屑冲刷带走；取出经过粗磨的镁合金毛坯。
震动研磨机可以商购购得，如东莞市勇盛五金机械制造厂的震动研磨机YOZJ100-300，震动研磨机的型号可以根据具体的使用场合来确定。
震动研磨机的磨料可以由多种材料制成，如不锈钢、合金钢、铝合金、树脂材料。可以根据粗磨的要求来选择，如果需要对毛坯进行较大程度的磨削，可以选择比镁合金毛坯的材料硬度更高的材料，反之则可以选择硬度相对较小的材料。但，制成磨料的材料的硬度必定大于镁合金毛坯材料的硬度，否则不会起到研磨的作用。
由于研磨过程中需要使用含水研磨液，因而，优选情况下，磨料由不锈钢或树脂材料制成。从而不会出现磨料锈蚀的情况，而影响磨削加工的效果。
所述磨料可以具有多种形状，如圆锥形、圆柱性、长方形或球形，可以根据具体的应用场合来选择。
如果毛坯零件的表面具有孔、凹台之类的结构，优选选用圆锥形的磨料，由于圆锥形的磨料具有棱边和圆锥的锥面，从而便于对孔或凹台的内表面以及内表面之间的交界部分也能有效地进行磨削。圆锥形磨料的尺寸可以根据具体的应用场合来确定，优选地，圆锥形磨料的底面直径为5-30毫米，圆锥形磨料的高度为5-20毫米。
若磨料为圆柱形，则该圆柱形的直径为5-15毫米，高度为10-30毫米。其他形状的磨料的体积与圆锥形或圆柱形磨料的体积相当即可，具体的大小可以根据实际应用加以确定。
鉴于镁合金材料的机械性能，震动研磨的研磨频率不能太大，太大则容易对镁合金零件过度磨削，太小则起不到磨削的作用，因而，优选情况下，研磨频率为25-50赫兹。具体的研磨频率可以根据实际应用来确定。
震动研磨的研磨时间与研磨频率类似，时间太长则容易对镁合金零件过度磨削，太短则起不到磨削的作用，因而，优选情况下，研磨时间为3-15分钟，具体的研磨时间可以根据实际应用来确定。
在震动研磨机中进行粗磨过程中，镁合金毛坯、磨料以及含水研磨液需要有较为合理的比例关系，从而可以获得较好的磨削效果。优选情况下，毛坯、磨料与含水研磨液的重量比为1∶(15-25)∶(2-8)。
经过粗磨加工后，毛坯的表面质量得到较大改善，而且尺寸与零件的正确尺寸也较为接近。在完成粗磨后，再对毛坯进行精磨。精磨的作用在于：一方面去除了毛坯经过粗磨后剩余的加工余量，使毛坯的尺寸达到正确尺寸，另一方面，使毛坯的具有合格的表面质量，以便于进入随后的制程中(如进行喷漆等)。
优选情况下，所述精磨包括使用磁力研磨机对经过粗磨后的毛坯进行研磨，所述磁力研磨机的磨料为磁性不锈钢针，所述磁力研磨机的研磨时间为3-10分钟，研磨频率为30-50赫兹。
一般来说，磁力研磨机包括电机、永久磁铁盘、研磨容器和磁化不锈钢针。
磁力研磨机的工作原理为：将待研磨件放入事先装有磁化不锈钢针的研磨容器内，通过电机带动永久磁铁盘转动，永久磁铁盘置于研磨容器的正下放，距离很近，这样可以带动研磨容器内的不锈钢针高速旋转，由于研磨容器内的待研磨件重量较重，因而待研磨件的转动相对于不锈钢针很慢，因此不锈钢针可以对待研磨件的表面进行研磨。
使用磁力研磨机对粗磨后的毛坯进行精磨的过程如下：设定研磨频率和研磨时间；将粗磨后的毛坯放入已经装有磁化不锈钢针的研磨容器内；加入适量含水研磨液并启动磁力研磨机；取出精磨后的毛坯。
磁力研磨机可以通过商购购得，如东泽研磨有限公司的磁力研磨机TT830，具体的型号可以根据实际的使用场合来确定。
之所以选择不锈钢针用作磨料，是为了尽量防止磨料由于与含水研磨液接触容易锈蚀而影响精磨的效果，由于精磨的精度较高，因而选择不生锈的不锈钢材料。精磨中使用的磨料为针状，因而该磨料具有较尖的端部，从而有较好的磨削效果，如果为球形或柱形都会影响良好磨削效果的获得。
优选情况下，磁性不锈钢针的直径为0.3-1.0毫米，长度为5-15毫米。
磁化不锈钢针可以商购获得，如豪昱电子有限公司的不锈钢针SUS304。
进行精磨时，粗磨后的毛坯、磁性不锈钢针以及含水研磨液的重量比为1∶(2-4)∶(12-18)。
在粗磨与精磨中，都需要使用含水研磨液，该研磨液的作用有：降低研磨温度，冲刷研磨磨屑，同时将镁与水发生反应的程度尽量减小。因而，优选情况下，磁力研磨机的含水研磨液还包括有抛光剂和防氧化剂和水，抛光剂和防氧化剂可以商购买到，如，抛光剂可以是丹阳市卫星机械有限公司生产的LC-68；防氧化剂可以是丹阳市卫星机械有限公司生产的LC-13。
在该含水研磨液中，抛光剂、防氧化剂和水的重量比例为2∶(0.8-1.2)∶(120-180)，优选为2∶1∶150，以达到较佳的使用效果。
在上述实施方式中，粗磨使用震动研磨机，而精磨使用磁力研磨机。但本发明不限于此，粗磨工艺也可以使用磁力研磨机，而精磨工艺也可以使用震动研磨机，以满足粗磨工艺的磨削精度低于精磨的磨削精度即可。
在磨削工艺过程中，不可避免地用到含水研磨液，换句话说，镁合金材料的毛坯必然会与该研磨液接触。然而，由于镁在空气和水中的活性很强，极易氧化，因此，当分别完成粗磨和精磨后，需要将粗磨和精磨后的毛坯表面的水除去，以防止镁合金材料的毛坯氧化，从而使表面质量下降。将毛坯表面的水除去的目的在于清除附在或渗入毛坯表面的水，从而防止镁与水的反应。
将水除去具有多种形式，如烘干、吹风机高温吹干等。考虑到烘干的效果更好，因而在优选情况下，除去粗磨和精磨后毛坯表面的水的方法为烘干。
所述烘干工序包括：设定烘干的时间以及温度，将毛坯置入烤箱内，经过设定的时间后取出毛坯。在烘干工序中，烘干的温度以及时间为烘干工序效果的决定性因素。
由于镁合金熔点较低，仅为700℃左右，因而烘干的温度不能过高，时间不能太长。因此，优选地，烘干温度范围为100-120℃，烘干时间为3-15分钟。
对于表面形状比较复杂的零件来说，如螺杆，由于存在有自动研磨(使用震动研磨机和磁力研磨机)不容易达到的区域，而如果不对这些部分做研磨处理的话，依然会影响零件的表面质量。
因而，在优选情况下，在粗磨前、精磨后，本发明的方法还包括使用手动工具对使用震动研磨机和磁力研磨机不容易达到的区域进行手工打磨。利用手工打磨，可以完全覆盖使用上述研磨机进行自动研磨所不能覆盖的部分。之所以将手工研磨放在粗磨后、精磨前，是为了防止手工研磨对精磨后的较高表面质量产生不利影响。
使用手工研磨可采用多种工具，包括：气动锉刀、散打机、手动锉刀、砂纸、刻磨机等。
按照本发明提供的用于镁合金零件的表面加工工艺方法，替代了传统工艺方法中大量使用人工手动的加工方式，而是使用震动研磨机与磁力研磨机进行磨削加工，从而有效地提高了生产效率，并能有效地保证加工后的零件表面具有较高的表面质量。
Claims (13)
1. 一种镁合金零件的表面加工方法，该方法包括先对镁合金零件毛坯进行粗磨，然后对该毛坯再进行精磨，其特征在于，所述粗磨和精磨包括分别在粗磨和精磨的条件下，将镁合金零件毛坯、磨料和含水研磨液放入研磨机的研磨容器中进行研磨，并且粗磨和精磨后，在20分钟内，除去粗磨和精磨后所述毛坯表面的水。
2. 根据权利要求1所述的方法，其中，所述研磨机为震动研磨机或磁力研磨机。
3. 根据权利要求1所述的方法，其中，所述粗磨包括使用震动研磨机对所述毛坯进行研磨，所述震动研磨机的磨料为树脂材料或不锈钢，所述震动研磨机的研磨频率为25-50赫兹，震动时间为3-15分钟。
4. 根据权利要求3所述的方法，其中，所述磨料为圆锥形，该圆锥形磨料的底面直径为5-30毫米，高为5-20毫米。
5. 根据权利要求3所述的方法，其中，所述毛坯、磨料、含水研磨液的重量比为1∶(15-25)∶(2-8)。
6. 根据权利要求2所述的方法，其中，所述精磨包括使用磁力研磨机对经过粗磨后的毛坯进行研磨，所述磁力研磨机的磨料为磁性不锈钢针，所述磁力研磨机的研磨时间为3-10分钟，研磨频率为30-50赫兹。
7. 根据权利要求6所述的方法，其中，所述磁性不锈钢针的直径为0.3-1毫米，长度为5-15毫米。
8. 根据权利要求6所述的方法，其中，所述粗磨后的毛坯、磁性不锈钢针以及含水研磨液的重量比为1∶(2-4)∶(12-18)。
9. 根据权利要求1所述的方法，其中，所述含水研磨液含有抛光剂、防氧化剂和水，抛光剂、防氧化剂和水的重量比例为2∶(0.8-1.2)∶(120-180)。
10. 根据权利要求1所述的方法，其中，除去粗磨和精磨后毛坯表面的水的方法为烘干。
11. 根据权利要求10所述的方法，其中，烘干的温度为100-120℃，时间为3-15分钟。
12. 根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法还包括使用手动工具对所述毛坯进行粗磨后的毛坯进行手工打磨。
13. 根据权利要求12所述的方法，其中，所述手动工具包括气动锉刀、散打机、手动锉刀、砂纸、刻磨机。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C12 | Rejection of a patent application after its publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Open date: 20080820 |