镁合金加工安全研究

一、引言

镁合金作为重要轻质金属材料，随着材料科学与工程技术进步，应用范围不断扩大。在航空航天领域可减轻飞行器重量、提升燃油效率与飞行性能；汽车工业中用于制造零部件，实现汽车轻量化，降低能耗与尾气排放；电子设备领域提供良好电磁屏蔽性能与机械保护，满足产品轻薄化需求。但镁合金加工安全问题不容忽视，其化学性质活泼，加工中尤其在切削、打磨工序易产生火灾爆炸风险，长期暴露还可能危害作业人员健康。深入研究镁合金加工安全技术，制定有效防护措施，对推动产业发展意义重大。

二、镁合金加工过程中的安全风险分析

2.1 火灾与爆炸风险

2.1.1 镁合金的化学活性

镁是一种化学性质极为活泼的金属，其标准电极电位较低，在空气中易与氧气发生氧化反应，生成氧化镁，并释放出大量的热。在加工过程中，由于切削、磨削等操作使镁合金表面的氧化膜被破坏，新鲜的镁金属暴露在空气中，大大增加了与氧气接触的面积，从而显著提高了氧化反应的速率。当反应产生的热量无法及时散发时，温度迅速升高，达到镁的燃点（约 550^∘C) ），便会引发燃烧。

2.1.2 镁屑与镁粉的危险特性

在镁合金加工过程中，如切削、打磨等工序会产生大量的镁屑和镁粉。这些镁屑和镁粉具有比表面积大的特点，能够迅速与空气中的氧气发生反应，且反应产生的热量难以快速扩散，容易形成局部高温环境。当镁屑或镁粉在空气中的浓度达到一定范围（爆炸下限约为 20g/m³) ）时，遇火源（如火花、明火、静电放电等）便会引发爆炸，且爆炸威力巨大，可能对人员和设备造成严重的伤害和损失。

2.1.3 加工设备与工艺因素

不合适的加工参数，如过高的切削速度、进给量或过小的切削深度，会使切削过程中产生过多的热量，导致镁屑和镁粉温度急剧升高，增加火灾和爆炸的风险。此外，加工设备的故障，如刀具磨损严重、冷却系统失效、电气设备短路等，也可能引发火源，进而引发镁合金加工过程中的火灾和爆炸事故。

2.2 对作业人员健康的危害

2.2.1 呼吸系统危害

在镁合金加工过程中产生的镁粉和金属烟雾，容易被作业人员吸入呼吸道。长期吸入这些微小颗粒，可能会导致呼吸道炎症、尘肺等疾病。镁粉进入呼吸道后，会刺激呼吸道黏膜，引起咳嗽、咳痰、气喘等症状。随着时间的推移，肺部会逐渐积累大量的镁粉尘，影响肺部的气体交换功能，导致肺功能下降。

2.2.2 皮肤与眼睛刺激

镁合金加工过程中的切削液、润滑剂等化学物质，以及飞扬的镁屑、镁粉，可能会接触到作业人员的皮肤和眼睛，造成刺激和损伤。皮肤接触这些物质后，可能会出现红肿、瘙痒、皮疹等过敏反应；眼睛接触后，会引起刺痛、流泪、视力模糊等症状，严重时可能导致眼部感染和视力损害。

三、镁合金加工安全预防措施

（一）加工工艺安全控制

1. 合理选择加工参数

加工前依镁合金材质、零件形状尺寸及设备性能，合理选切削速度、进给量和切削深度。适当降切削速度减产热，增进给量利于散热，选合适切削深度防切削力过大。如车削时，切削速度控在 100-200m/min ，进给量 0.2-0.5mm/r ，切削深度 0.5-2mm, 。优化参数可减少镁屑镁粉产生，降火灾爆炸风险。

2. 正确选用切削液

切削液在镁合金加工中起冷却、润滑和排屑作用。镁合金对水敏感易反应产氢气，应选专为其设计的切削液。确保切削液充足供应降切削温，减刀具磨损。依工艺和刀具调流量，铣削和车削中流量控在 20-50L/min. 。定期检切削液质量和浓，及时更换变质液保性能稳。

3. 优化加工工艺布局

车间布局设计考虑镁合金加工特殊性，将其加工区与其他区隔离，设安全警示标识。合理规划设备摆放，保安全距离利操作疏散。每设备周围留至少 1.5m 安全通道。将产镁屑镁粉多的工序设在通风好且配集尘装置的区域，及时收集处理粉尘，降浓度减隐患。

（二）设备安全管理

1. 设备的选用与维护

选符合安全标准的可靠加工设备，保电气、冷却系统和防护装置完好。安装调试后全面安检试运行，确认正常再用。定期维护保养，检查刀具磨损、冷却系统管道堵塞和水泵工作，防线路老化短路。

2. 防火与防爆设备的配置

加工车间配完善防火防爆设备。装火灾报警系统，设足够灭火器、灭火砂箱，选 D类灭火器。设防火挡板，电气设备防爆处理，用防爆电机、开关、灯具。

（三）人员安全防护

1. 劳动防护用品的配备与使用

为作业人员配齐合适劳动防护用品，确正确佩戴使用。穿阻燃防静电工作服、帽、手套、鞋，防镁屑等接触皮肤。产生粉尘作业时戴防尘口罩或空气呼吸器保呼吸健康，配防护眼镜防飞溅物伤眼。

2. 安全培训与教育

加强作业人员安全培训教育，提安全意识和操作技能。培训含镁合金特性、安全风险、操作规程、应急处理和用品使用等内容。新员工入职接受三级安全教育，考核合格上岗；在职员工定期复训，不断强化安全知识。

四、镁合金加工事故应急处理措施

（一）火灾应急预案

制定完善火灾预案，明各部门和人员职责。火灾发生时，现场人员立即报警，报告信息，用合适灭火设备扑救初期火灾。管理人员组织疏散，消防部门到场后配合救援。扑灭后清理现场，分析原因，总结改进。

（二）人员伤害应急处理

人员受镁屑划伤、烫伤或吸入镁粉致呼吸道不适时，现场人员立即急救。轻微划伤冲洗伤口、消毒包扎；烫伤冲洗降温处理；吸入镁粉者转移通风处并送医。处理过程保持冷静，依急救知识和规程操作。

五、结论

镁合金应用前景广，加工安全至关重要。分析其加工中安全风险，从多方面制定实施安全措施，能显著降风险，保生产安全稳定。企业要加强安全管理，提员工安全意识和技能，持续改进防护技术和措施，适应行业发展，推动产业健康可持续发展。未来开发更安全高效加工工艺设备，加强安全标准规范研究制定，促进企业经验交流合作，提升行业安全水平。

参考文献：

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姓名 ： 孟兆鹏 职称 ：工程师