CNC-Bearbeitung von Magnesium: Herausforderungen und Sicherheitsmaßnahmen

Viele Listen innovativer Werkstoffe für die spanabhebende Bearbeitung können wegen seiner Eigenschaften nicht ohne Magnesium vervollständigt werden. Allerdings birgt die Bearbeitung aufgrund seiner Entflammbarkeit eine Reihe von Herausforderungen.

Dieser Artikel befasst sich mit den Herausforderungen der CNC-Bearbeitung von Magnesium und seinen Legierungen sowie mit den entsprechenden Sicherheitsvorkehrungen.

Magnesiumlegierungen und ihre Eigenschaften

Magnesium und seine Legierungen sind von Natur aus hervorragend, wenn es um das Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht und Bearbeitbarkeit geht. Es ist einer der leichtesten Konstruktionswerkstoffe mit einem unglaublichen Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht, was bedeutet, dass es bei geringem Gewicht eine höhere Haltbarkeit und Leistung bieten kann.

Abgesehen von der ausgezeichneten Festigkeit und Kompatibilität bringen die CNC-Bearbeitung von Magnesium und seinen Legierungen noch viele weitere Vorteile mit sich. So bietet das Material beispielsweise eine natürliche Schwingungsdämpfung, elektromagnetische Abschirmung und eine hohe Wärmeleitfähigkeit für spezielle Anwendungen. Am wichtigsten ist jedoch, dass Magnesium und seine Legierungen in hohem Maße recycelbar sind.

Die obige Tabelle zeigt die Eigenschaften von Magnesiumlegierungen. Referenz

Die wichtigsten Herausforderungen bei der CNC-Bearbeitung von Magnesium

Magnesium ist zwar bearbeitbar, aber in der Verarbeitung etwas gefährlich. Es ist ein brennbares Material und erfordert viele Sicherheitsüberlegungen. Gehen wir auf die wichtigsten Herausforderungen ein, die mit der CNC-Bearbeitung von Magnesium verbunden sind.

"Magnesium ist bei der Zerspanung aufgrund der hohen Wärmeentwicklung entflammbar. Dies kann zur Entzündung und zum Verbrennen der Späne führen. Bei der Bearbeitung entstehen außerdem explosionsgefährlicher Staub und diskontinuierliche Magnesiumspäne. Selbst eine kleine Zündquelle kann eine Explosion auslösen, wenn sich diese Partikel ansammeln." sagt Guo, ein CNC-Bearbeitungsingenieur bei XinCheng.

Brandgefahren

Bei der CNC-Bearbeitung von Magnesium handelt es sich um ein reaktionsfreudiges Material, und der entstehende Feinstaub oder die Späne können sehr leicht Feuer fangen. Außerdem sind Magnesiumbrände nicht so leicht zu löschen, da das Material selbst mit Wasser reagieren und Wasserstoffgas erzeugen kann, das noch brennbarer ist.

Übermäßige Wärmeentwicklung

Bei der CNC-Bearbeitung von Magnesium handelt es sich um einen ausgezeichneten Leiter, der zwar für einige Anwendungen von Vorteil sein kann, aber den Bearbeitungsprozess behindert, wodurch übermäßige Hitze entsteht. Unterschiedliche Wärmekonzentrationen innerhalb des Werkstücks können zu einer Vielzahl von Problemen bei der Haltbarkeit führen und sogar Verformungen im Werkstück selbst verursachen. Darüber hinaus trägt übermäßige Hitze auch zum Werkzeugverschleiß bei und führt zu Beschädigungen des Werkzeugs.

Anfällig für Verformung

Wie bereits erwähnt, kann die bei der Magnesiumbearbeitung entstehende übermäßige Hitze zu Verformungen des Werkstücks führen. Jedes Material, das sich seinem Schmelzpunkt nähert, verliert seine mechanische Integrität und wird weicher. Magnesium, das ohnehin schon ein weicheres Material ist, kann sich durch eine übermäßige Kraft des Bearbeitungswerkzeugs bei erhöhten Temperaturen verformen.

Bedenken hinsichtlich Korrosion

Magnesium ist ein reaktives Element, das zu Korrosion führen kann. Viele Nachbearbeitungsprozesse wie das Oxidieren können Korrosion verhindern, aber es besteht die Möglichkeit einer Reaktion während des Bearbeitungsprozesses. Genau aus diesem Grund werden bei der CNC-Bearbeitung von Magnesium oder Magnesiumlegierungen spezielle Kühlmittel verwendet.

Wichtige Sicherheitsmaßnahmen bei der CNC-Bearbeitung von Magnesium

Die Herausforderungen bei der Bearbeitung von Magnesiumlegierungen mögen entmutigend klingen. In Wirklichkeit ist der Prozess jedoch recht effektiv und überschaubar. Alles, was man tun muss, ist, vorsichtig zu sein und einige grundlegende Sicherheitsvorkehrungen zu treffen. Hier sind einige wichtige Sicherheitsvorkehrungen für die CNC-Bearbeitung von Magnesium.

Enge Abstände vermeiden

Magnesiumteile können mit höheren Geschwindigkeiten bearbeitet werden, ohne dass die Qualität darunter leidet. Es wird jedoch empfohlen, enge Abstände zu vermeiden, da sich dabei längere und ungebrochene Späne bilden, die sich im Schneidwerkzeug verfangen. Magnesiumspäne sind brennbar, was eine Brandgefahr darstellen kann.

Wählen Sie die richtigen Schneidwerkzeuge

Es ist wichtig, die Schneidewerkzeuge scharf zu halten. Stumpfe Werkzeuge verursachen mehr Reibung, wenn sie länger in Kontakt sind, und das kann wiederum eine Brandgefahr darstellen. Eine der besten Möglichkeiten, dieses Problem zu vermeiden, ist die Verwendung von Hartmetallwerkzeugen. Sie behalten ihre Härte über einen längeren Zeitraum und erzeugen keine Funken, was ideal ist für CNC-Bearbeitung von Prototypen und seine Legierungen.

Verwenden Sie keine Kühlmittel auf Wasserbasis

In manchen Fällen lässt sich die Wärmeentwicklung während des Bearbeitungsprozesses nicht vermeiden. Kühlmittel werden für solche Fälle hergestellt, um eine übermäßige Wärmeentwicklung zu verhindern. Es ist jedoch wichtig zu wissen, dass Kühlmittel auf Wasserbasis für die Magnesiumbearbeitung nicht geeignet sind. Die Späne der CNC-Bearbeitung von Magnesium sind brennbar und reagieren mit Wasser zu Wasserstoffgas, was die Brandgefahr weiter erhöht.

Mineralöl-Kühlmittel sind für die Bearbeitung von Magnesium besser geeignet. Sie verringern die Brandgefahr erheblich und verbessern sogar die allgemeine Oberflächenqualität des Produkts.

Diskontinuierliche Chips herstellen

Die Art und Größe der Späne, die sich während des Bearbeitungsprozesses bilden, haben einen direkten Einfluss auf die Wärmeableitung des Prozesses. Diskontinuierliche Späne leiten die Wärme vom Werkstück ab und sind weniger anfällig für Entzündungen. Ein kleiner Spanwinkel, moderate Schnittgeschwindigkeiten, ein geringer Vorschub und schließlich große Schnitttiefen sind die idealen Einstellungen, die die Bildung von diskontinuierlichen Spänen bei der CNC-Bearbeitung von Magnesium gewährleisten.

Feuersicherheit der Bearbeitungseinrichtung

Es ist selbstverständlich, dass die CNC-Einrichtung für die Magnesiumbearbeitung feuerfest gemacht werden muss. Viele Betriebe ignorieren jedoch den Prozess der Späneentsorgung, der ebenfalls eine Vakuumextraktion um sicherzustellen, dass es zu keiner Entzündung kommt. Die Brandgefahr bleibt auch nach Beendigung des Bearbeitungsprozesses bestehen, daher ist es wichtig, alle nachfolgenden Prozesse mit der gleichen Sorgfalt zu behandeln.

CNC-Bearbeitungstechniken für Magnesiumteile

Zunächst einmal gibt es keine richtigen oder falschen Verfahren, wenn es um die Fertigung geht. Bei der CNC-Bearbeitung von Magnesium ist es genauso - es gibt keine richtige Wahl. Es hängt alles von den Feinheiten des Projekts und seinen Zwängen ab. Im Allgemeinen sind die folgenden CNC-Techniken für die Bearbeitung von Magnesium und seinen Legierungen üblich:

• CNC-Bohren
• CNC-Fräsen
• CNC-Drehen
• Anzapfen

Von den oben genannten Verfahren sind CNC-Fräsen und -Drehen am gebräuchlichsten, da alle anderen nur dann zum Einsatz kommen, wenn ein besonderes Merkmal im Entwurf vorhanden ist. Zum Beispiel müssen Innengewinde in der Konstruktion geschnitten werden. Ansonsten wird das Verfahren nicht benötigt.

Schauen wir uns die Fräs- und Drehtechniken für die CNC-Bearbeitung von Magnesium genauer an.

CNC-Frästechniken für Magnesiumteile

Fräsmaschinen spielen eine zentrale Rolle bei der Bearbeitung von Magnesium und seinen Legierungen. Das Verfahren für Magnesium selbst ist genau dasselbe wie jedes andere Fräsverfahren, erfordert jedoch eine höhere Präzision und eine bessere Auswahl der Schneidwerkzeuge.

Hochgeschwindigkeitsbearbeitung (HSM) für Magnesium-Legierungen

Wenn es um die spanende Bearbeitung, insbesondere das Fräsen von Magnesium geht, sticht die Hochgeschwindigkeitsbearbeitung als fortschrittliche Technik hervor, die sich besonders für die Magnesiumherstellung eignet. HSM beruht auf einem kontinuierlichen Werkzeugeingriff und hohen Geschwindigkeiten für Werkstoffe mit geringer Dichte wie die CNC-Bearbeitung von Magnesium. Dadurch wird die Schnittkraft erheblich reduziert und die Gesamtproduktivität des Bearbeitungsprozesses erhöht.

CNC-Drehtechniken für Magnesiumteile

Drehen ist ein grundlegendes Verfahren für die Fertigung. Es funktioniert bei Teilen mit einer Rotationssymmetrie und hat keine materialspezifischen Anforderungen. Das bedeutet, dass der Prozess des Drehens von Magnesium derselbe ist wie bei jedem anderen Material. Die einzigen zusätzlichen Erwägungen sind die der Sicherheit, die bereits in diesem Bericht behandelt wurden.

Das Drehen ist relativ wenig verbreitet, da es nur für Produkte mit einer begrenzten Symmetrie eingesetzt wird. Es handelt sich jedoch um ein wertvolles Verfahren mit einer schnellen Durchlaufzeit und hervorragenden Toleranzen.

Praktiken und Tipps für die Bearbeitung von Magnesium

Die Herstellung von Magnesium erfordert Präzision und Sorgfalt für eine hervorragende Leistung. Im Folgenden finden Sie einige Bearbeitungstipps, die Ihnen helfen, das Beste aus jeder Magnesium-Bearbeitungsanlage herauszuholen.

Fokus auf Sicherheit

Geben Sie der Sicherheit den Vorrang, indem Sie in Feuerlöscher der Klasse D und Sandeimer investieren. Sorgen Sie auch dafür, dass die entsprechende Schutzausrüstung, feuerfeste Kleidung und andere notwendige Dinge jederzeit verfügbar sind.

Auswahl der Legierung

Magnesiumlegierungen sind nicht aus einem Guss, da verschiedene Legierungen für unterschiedliche Anwendungen hergestellt werden. Außerdem wirkt sich die Reinheit der CNC-Bearbeitung von Magnesium auch auf die Bearbeitbarkeit aus. Es muss also unbedingt sichergestellt werden, dass die richtige Art von Material für eine optimale Leistung ausgewählt wird.

Geeignete Werkzeuge und Schnittgeschwindigkeit

Es gibt mehrere Schneidwerkzeugoptionen, aber Hartmetall eignet sich am besten für die Magnesiumbearbeitung. Auch die richtigen Schnitt- und Vorschubgeschwindigkeiten sind sehr wichtig. Am besten konsultieren Sie die Empfehlungen des Werkzeugherstellers für bestimmte Legierungen, um die besten Ergebnisse zu erzielen.

Vorsicht bei der Chipkontrolle

Magnesiumspäne sind ein Sicherheitsrisiko und können auch die allgemeine Bearbeitungsqualität beeinträchtigen. Daher ist es wichtig, wirksame Maßnahmen zur Spankontrolle zu treffen und die Schnittparameter so anzupassen, dass diskontinuierliche Späne entstehen, die die Wärme besser ableiten.

Minimierung von Vibrationen für bessere Genauigkeit

Es ist wichtig, auf die verwendeten Spannvorrichtungen zu achten. Eine geeignete Vorrichtung kann eine dämpfende Wirkung haben, die das Rütteln minimiert und die Gesamtpräzision des Bearbeitungsprozesses von Magnesium verbessert.

Anwendungen von CNC-bearbeiteten Magnesiumteilen 

Die CNC-Bearbeitung von Magnesiumteilen ist in vielen Branchen aufgrund ihrer einzigartigen Vorteile weit verbreitet. Magnesium ist von Natur aus leicht, langlebig und hat ein hohes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht. Seine Legierungen haben auch korrosionsbeständige Eigenschaften und all diese Merkmale machen es zu einer vielseitigen Wahl für viele Branchen.

Hier sind einige Beispiele:

• Strukturen für die Luft- und Raumfahrt
• Medizinische Geräte
• Elektronik und Konsumgüter
• Militärische Anwendungen
• Telekommunikation
• Industrielle Maschinen
• Erneuerbare Energie
• Anwendungen in der Schifffahrt

Magnesium-Bearbeitungsdienstleistungen bei XinCheng

CNC-Bearbeitung von Magnesium erfordert Präzision und Erfahrung, die ein zuverlässiger Partner wie Xcmachining mitbringen kann. Von der Bearbeitung von Rapid-Prototyping-Teilen bis hin zur Herstellung komplexer Teile für die Automobil- oder Luft- und Raumfahrtindustrie - wir sind fähig und engagiert, Ihre Anforderungen zu erfüllen.

Unser Engagement für Qualität spiegelt sich auch in unseren Bearbeitungsmöglichkeiten wider. Ob Sie nun Fräsen, Drehen oder spezielle Bearbeitungsprozesse benötigen, wir haben die Technologie und das Fachwissen, um Magnesiumkomponenten zu bearbeiten. Xcmachining verwendet fortschrittliche CNC-Bearbeitung Ausrüstung, die Genauigkeit und Effizienz bei jedem Projekt gewährleistet.

FAQs

Welches sind die wichtigsten Sicherheitsvorkehrungen bei der Magnesiumbearbeitung?

Das Wichtigste ist die Vermeidung von Bränden während des Bearbeitungsprozesses. Magnesiumteile fangen zwar kein Feuer, aber die kleinen Späne und der Staub, die bei der Bearbeitung entstehen, sind brandgefährlich, und es ist wichtig, dies zu verhindern.

Gilt die Bearbeitung von Magnesium als teuer?

Im Allgemeinen ist die Bearbeitung von Magnesium nicht so teuer wie die von anderen Werkstoffen wie Titan, aber das bedeutet nicht, dass die damit verbundenen Kosten nicht erheblich sind. Faktoren wie die Komplexität der Bearbeitung, die Nachbearbeitung und die Werkzeugkosten sind einige der Hauptfaktoren, die die Gesamtpreise für die Bearbeitung von Magnesiumteilen beeinflussen.