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镁合金压铸生产安全管控要点 一

发布时间:10-10  

镁合金压铸生产之安全管理培训资料

一、   概述

注意安全是镁合金压铸成功运作的前提,在工厂管理系统中应包括以下内容十分重要:

1.1       制订安全政策并传达所有员工。

1.2       制订年度安全指标,反应安全方面的连续改善。

1.3       建立系统的安全培训,在引入技术的同时进行安全培训。

1.4       在管理会议上应经常讨论安全问题。

1.5       应评估并记录各种工作中的危险建立各种有风险工作的安全政策。这些政策应是书面的形式并及时更新。

1.6       应调查所有的事故和过失,应记录本调查结果并有行动。

1.7       工厂应有应急计划并组织应急演习。

1.8       管理者和员工代表进行安全视察,更正不安全的操作环境。

 

二、压铸镁合金及安全

在大批量生产的结构件中,镁是最轻的常见金属。镁元素存在多种原材料中,包括海水,白云石,菱镁矿等。可以用多种方法生产镁,现在主要有热还原法和电解法。全世界的产量大约为100万吨。

镁合金是由基本金属或回收精炼的金属生产。目前所有的压铸合金对重金属杂质的含量有严格的限制,特别是铁、镍和铜。由于其优良的压铸性能和良好的机械和物理性能,AZ91是最常见的压铸合金。对于其它专门用途的合金,AM合金具有较好的延展性和断裂韧性,AS合金具有较好的高温抗蠕变性能。表1为目前压铸镁合金的主要合金成份。

 

1        主要压铸镁合金的化学成份

 
 

合金

%A1

%Zn

%Mn

%Si

%其它

AZ91

9

0.7

0.15

 

 

AM20

2

 

0.4

 

 

AM50

5

 

0.2

 

 

AM60

6

 

0.2

 

 

AS21

2

 

0.2

1.0

 

AS41

4

 

0.2

1.0

 

AS42

4

 

0.2

 

2.0~3.0

 

纯镁的热性能如表2所示,合金的性能和纯镁稍有差别。特别是熔化性能相差较大,合金具有一定的熔化范围而不是单一的熔化点。例如,AZ91D598时开始熔解,在约430时完全固化。对于其它合金,上下熔化随实际成份而变化。这对于铸造温度选择的熔炉操作有重要的影响。

 

    2         纯镁的热性能

熔点

650

沸点

1107

熔化热量

0.37MJ/kg

汽化热量

5.25 MJ/kg

燃烧热量

25 MJ/kg

固态比热(400

1.2KJ/Kkg

液态比热(800

1.4KJ/Kkg

固体密度(20

1.74kg/dm3  

液体密度(700

1.58 kg/dm3  

 

三、个人安全

使用合适的安全设备可以在很大程度上避免伤害,建议使用下列个人装备:

?         毛织物两层防火工作服。

?         具有面罩的头盔

?         保护鞋和毛织物

?         工作手套(耐热)

对于特殊操作需要耐热围裙

应有必要的救护设备,以防热金属飞溅引起伤害。在所有的出口处应有沐浴器,因熔化镁合金引起的烧伤必须由医务人员处理。为使所有的操作根据正确的工作规范进行,必须具有个人安全意识。由于熔化金属可能引起个人伤害,在安全注意事项方面没有任何妥协余地。

四、安全问题的根源

在繁忙的铸造环境中处理灼热的液体金属总是涉及到安全问题。然而,只要给予必要的关注,镁合金并不比铝合金更危险。只是要讨论有关液态和固态镁合金的特殊应用所涉及的事项。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。这些反应生成的热量如表2所示。因此在实际中要避免熔化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金属相接触。当面积/体积比较大时,例如机械加工的碎屑,镁合金也会和水或氧气发生反应。

和氧及氧化物反应

燃烧/氧化

2Mg+O2=2MgO

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      2 H2+ O2=2 H2O

和氧化铁反应

3Mg+Fe2O3=3MgO+2Fe

和氧化硅反应

2Mg+SiO2=2MgO+Si

有关安全问题,要分析整个生产过程,从铸锭到达工厂及成品及副产品运出工厂。

五、铸锭存放

制造商供应的铸锭堆放于罩有塑胶的卡板上。由于温度和存放及运输过程中的相对温度变化中铸锭会吸收一定的水分。镁合金铸锭总会具有气、裂纹和表面氧化,程度取决于合金类型和铸造方法。以上特征和水分有关,如果铸锭在潮湿的环境下存入较长的时间,会形成含有湿度的腐蚀物。供应商供应的镁合金,建议在熔化之前把铸锭预热到150以除去水分。如果腐蚀较严重,建议在预热之前除去腐蚀物。建议在室内存放,最好在温度变化不大的建筑物内,应特别注意不要使镁合金和水直接接触。镁合金铸锭不能和易燃的材料放在一起。为防止在镁合金存放区发生火灾,备有消防系统。其作用是防止火灾漫延到金属存放区。如果镁合金发生燃烧,喷水装置会加速火势,并可以引起爆炸。

六、镁合金熔化

6.1  设备

压铸工厂常见的熔化设备包括以下方面:

6.1.1           至少把铸锭预热至150的预热炉

6.1.2           装入熔化炉的铸锭装入系统

6.1.3           具有单炉或双炉或单炉两室的熔化炉系统。

6.1.4           熔炉配有低碳坩埚,外覆有耐热钢。

6.1.5           金属的转移可以通过电加热的无#耐热钢管完成.

6.1.6  压铸机金属的计量是由各种装置完成的,用杓舀,虹吸管,气泵,离心泵和电磁泵等。

6.1.7  容纳温度测量,把杆控制,导管,保护气体系统并具有检查和清理窗口的熔化炉盖系统。

6.1.8  供应适量保护气体的供应系统,并可控制气体成份。以防气体耗尽,应有备用系统。所有的电力,燃料,冷却水,气都有遥控装置,以在紧急情况下中断供应。

6.2    防止蒸汽/氢气爆炸

6.2.1  应采取必要的措施避免液体金属和水/潮湿相接触。

6.2.2  在投入熔化金属之前,所有的铸锭必须预热至150

6.2.3  所有的清理工具和杓子必须清洁,预热并经过完全干燥。

6.2.4  工具不能有吸收湿气的包围物。

6.2.5  熔化的镁合金绝对不能接触潮湿的材料,例如地板的水泥材料。只能使用钢制容器。

6.3  防止燃烧/氧化

6.3.1  熔化金属和空气中的氧/氮的反应减少到最低程度。

6.3.2  在低于初始熔点的温度下,大块的金属并不燃烧。

6.3.3  有液体金属出现时,不使用熔化保护可能会发生剧烈的氧化/燃烧。

6.3.4  随着温度的增加,液体金属的汽化增加了火灾发生的可能性。

6.3.5  保护方法:低熔点下使用干燥而干净的盐熔液。

6.3.6  含有少量SF6SO2保护气体

6.3.7  一般说来,IMA(国际镁合金协会)建议使用表3中的熔化保护。对于标准的压铸操作,最常见的做法是干燥空气中混合0.2%SF6

6.3.8  为避免吸收水分,不要使用过长的保护气体输送管。

6.3.9  在输入铸锭的和其它操作时,尽量减少炉盖窗口的打开时间。

6.3.10 尽量避免各种泄漏。

6.3.11 确保保护气体直接通至熔化金属表面。

6.3.12 在提供良好保护的前提下,把流量调节到最少。

6.3.13 确保保护气体的供应不能中断。

6.3.14 用熔渣工具经常清理熔化金属表面积聚的反应物。

 

3   在不同的工作条件和温度下,IMA建议的保护气体

熔化温度(

保护气体       VOL%

工作条件

表面搅动

焊剂污染

熔化保护

650~705

Air+0.04%SF6

优秀

650~705

Air+0.2%SF6

优秀

650~705

75%Air/25%CO2+0.2%SF6

优秀

705~760

50%Air/50%CO2+0.3%SF6

优秀

705~760

50%Air/50%CO2+0.3%SF6

很好

          

6.4防止铝热剂反应

坩埚壁和钢配件的锈迹及剥落等应尽量避免和镁合金接触.

6.4.1  熔化保护气体SF6SO2 不正确使用坩埚鳞片状剥落,从而和熔化镁合金发生剧烈的反应。

6.4.2  使用表3所示IMA混合气体。

6.4.3  在密封的坩埚内绝对不可以使用高浓度的SF6和纯的SF6 

6.4.4  在熔化炉关闭时坩埚应盛满金属以避免坩埚壁吸收水分。

6.4.5  保持坩埚壁没有锈迹,在清洗时应避免锈蚀进入熔化液。

6.4.6  坩埚衬表应干净而没有锈蚀。

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