镁合金压铸安全防护规划
镁合金是一种非常易燃且非常活泼的材料, 以至于在液态时必须有保护气体防止自燃, 甚至镁粉屑或者熔渣也都不可掉以轻心。因此, 镁合金压铸安全防护存在不可忽略的安全问题。个人安全防护提供作业人员最基本的安全防护要求, 也是安全工作的最后一道防线; 设备及厂区安全防护应提供作业场所一个本质上的安全保护; 灾害应变处理办法则对镁合金灾害规划出正确的楚理程序及方法, 提供压铸作业安全操作的参考。
    关键词: 镁合金, 压铸, 熔炼作业, 预热, 保护气体
一、前言
    从实务经验及实验结果显示, 镁合金压铸与铝锌合金压铸之间存在非常大的差异, 例如基于热容量的相对少量, 压铸机的反应速度要快, 模具温度要提升, 炉具保温条件要求更高。而最重要的差异就是镁合金是一种非常易燃且非常活泼的材料, 在液态时必须有保护气体方可防止自燃, 甚至镁粉屑或者切屑也都不可掉以轻心, 每一个镁合金压铸的成员绝对要重视镁合金压铸安全防护。基于镁合金压铸存在不可忽略的安全问题, 本文将从个人、设备、厂区及灾害应变处理四个大方向上考量, 作出详细的注意事项与规范以提供压铸作业安全操作的实质参考[1][2]。
二、镁合金的危害机制
    大部分熔解镁合金的危险性都源自于它与含氧物质的激烈反应，以下有几个例子。
燃烧/氧化：镁原子与氧气产生氧化甚至燃烧作用
      2Mg＋O2→2MgO
快速膨胀、蒸发：水侵入镁液中使水快速蒸发，体积快速膨胀，镁液被震碎呈小滴状飞溅。
      Mg(liq)＋H2O(liq)→H2O(vap)＋Mg(fine droplets)
氢爆：镁粉与水反应释放氢气，同时产生氢爆，氢又与空气中的氧反应成水，造成循环反应。
      Mg＋H2O→MgO＋H2
      2H2＋O2→2H2O
铝热(thermite)反应：镁遇铁锈产生激列的放热反应
      3Mg＋Fe2O3→3MgO＋2Fe
硅化反应：镁与氧化硅(硅砂)产生激烈的放热反应
      2Mg＋SiO2→2MgO＋Si
由以上分析可知镁合金防火防爆只有一个重要原则：
不管是镁溶液或当镁细屑片或镁粉，绝对禁止与含氧物质接触，尤其是水[2]。
二、个人安全防护规范
    镁合金压铸作业因为包含了镁的熔解保温工作而使得操作危险性显得特别的高。镁合金的物性在熔融状态下的活性非常的高, 不允许暴露在大气中, 因为它会自燃。同时其烟熏、强光对人体健康也有不良的影响。因此, 作业者必须有完善的个人防护装备才能处理镁合金压铸作业[2]。
    基于安全的要求, 镁合金压铸作业人员应遵照以下规定执行个人安全防护工作:
1、一般规定
1.1、镁合金压铸厂至少必须准备下列各项个人防护装备
(1)毛料工作服，至少2层布。
(2)安全帽。
(3)可架在头盔之防护面罩。
(4)有侧面防护的护目镜
(5)隔热手套及皮手套
(6)防火衣裤及防火鞋(耐热700℃以上)
(7)安全鞋
(8)防毒口罩, 必要时应备有防毒面罩
(9)耳罩、耳塞
1.2、.操作人员依规定应于作业开始前穿戴合适的个人防护具。穿戴防护具应先确实检查各项护具是否仍堪用。
1.3、未穿戴防护具之人员不要靠近作业区域，尤其是熔炼区，更不可以进行操作。
1.4、依工业安全卫生法规规定, 劳工有接受安全卫生教育训练及体格健康检查之义务。压铸作业人员亦当接受相关之教育训练。
1.5、压铸作业场所一般环境温度颇高, 操作人员容易因为流汗而丧失水分, 应不定时补充水分保持健康。
2、熔炼作业要求事项
2.1、执行熔炼作业时，操作人员应穿戴，安全帽，防热面罩，防火衣裤，防火鞋，耐热手套。其中防火鞋亦应具备耐压钢制鞋头。尽可能使身体接受热辐射面减少至最低程度。
2.2、投料、除渣、舀汤前，务必先行将镁锭、工具、容器等预热至150℃以上。
2.3、熔渣及余汤盛装容器必须有盖子并连通保护气体。使用前务必先行预热至150℃以上。
2.4、熔渣处理或以FLUX灭火时操作者应戴上防毒口罩，并于上风处作业。
2.5、任何时刻, 养成习惯不要以赤手摸触炉具、模具等物体表面。
3、压铸作业规定
3.1、压铸作业人员应穿戴安全帽、安全护目镜、工作衣裤、皮手套、安全鞋等防护具。
3.2、操作者所穿著的衣裤、帽子等, 不要有口袋以免镁屑堆积。同时每天都要在工厂清理工作衣物, 不要把工作衣物带回家。
3.3、压铸厂内噪音量高时，操作员依规定必需戴用有效的耳塞、耳罩等防护具。
3.4、压铸作业进行中不得将头手等伸入机器内或模具间。万一必须处理模具或调整机器时务必先停机并释放油压缸能量。
3.5、压铸进行中，操作者应避免立于分模面上。
3.6、不论是冷模上机或停机重开，操作者均应对模具、喷嘴、料管等先行作充份的预热。
三、设备安全防护规范
    镁合金压铸厂内必备的设备至少包括: 压铸机、熔解保温炉、保护气体混合装置、模温控制器。每一种设备在设计过程中都应该已经考虑了操作安全性并且加以适当的保护。这些防护罩绝对不可以任意拆除。对于加装的设施, 如油管等亦应当考虑所存在的危害而作适当的防护措施。
    纵然设备本身有良好的安全防护设施, 但这不表示绝对的安全。作业者应要求自己养成良好的操作习惯以及保持对危害的敏感度才是根本之道[3]。
1、通　　则
1.1、设备所配置的安全装置及感知仪器应定期检查其功能是否仍完好。
1.2、严禁自行拆解设备上的任何安全防护具或感测装置。
1.3、更换各项仪器、组件时应参照使用手册说明，按指定规格及操作程序进行换修，严禁自作主任意使用其它替代品。
1.4、所有设备均应该具备紧急停止装置。
1.5、务必确实预热。模具、喷嘴及射道料管在每一次新开机或者停机后重新使用前都样要作预热, 残留的离型剂或水气一定要确实去除。预热温度至少150℃以上。
2、熔解保温设备
2.1坩　　埚
(1)坩埚内部与镁汤接触的一面，其材质务必使有含镍量极低的钢材。
(2)坩埚及炉具材料尽可能不要使用会生锈的钢材，若不得已必须使用, 务必要经常检视，清理掉落的铁屑，以防止泄漏的镁汤与它产生反应。
(3)定期检查坩埚。小的腐蚀洞可以焊补，一旦坩埚的厚度小于原厚度的一半时，就应该更换。检查的周期平均每3个月一次。
(4)每一个坩埚都应该建立其寿命记录文件，详细记载其材质、厚度、检查记录等资料。
2.2解保温炉
(1)以瓦斯加热的熔解炉要特别注意火焰的分布及量的调整以避免坩埚局部过热。
(2)炉内的耐火砖等材料不得使用含硅材料，以免泄漏的镁液与它产生反应。
(3)炉具设计应具有炉内内视孔或通孔设计, 使得当镁液泄漏时可立刻被发现。
(4)炉体与炉盖的接合设计应确保镁汤及保护气体不会泄漏, 作业员应经常检查炉盖、瓦斯管接头是否密封良好。
(5)炉具务必具有过热保护装置。
(6)除渣、舀汤及盛渣工具最好使用不含镍材料制作, 使用前检查是否有生锈, 若有生锈必须除锈后才能使用。
2.3保护气体供给装置
(1)熔炼作业前及进行中，应随时检查供给装置是否正常运作，并确保足够的供应量, 确保气体保护供应无虞。
(2)保护气体应调整正确的混合比, 可使用纯SF6气体，否则将损害坩埚, 进而危害工作安全。
(3)定期检查混合装置及供应管线是否有泄漏。
(4)炉盖内管线配置要能使保护气体平均分布于汤面。
2.4、压铸机
(1)锁模机构应具备防止夹人装置。
(2)操作侧及对侧均应备有防护门并应具备防止夹人装置。
(3)操作侧防护门与射出控制应互锁, 只要防护门打开则柱塞不得射出。
(4)压铸机应具备紧急停止钮。紧急停止钮应位于操作者随手可达之位置。
(5)检查或整修模具之前一定要先将油压缸内的压力解除, 同时将机器电源切断并锁上, 按下紧急停止钮。
(6)工作场地要保持干燥，干净，有序。最重要的是绝对不可积水，漏水，
(7)不管如何，热室机只要是停机一段时间再开机压铸就必须先行将喷嘴及模具流道口残留物清理干净。清理时应使用专用工具以免伤害其表面。
(8)每一年至少检查液压油管线一次以了解其安全性与堪用程度。
(9)使用99.99%纯度之氮气充填蓄压器。蓄压器压力不应该大于工作压力的80%。工作中应不定期检查液压油压力。
(10)再连结或拆卸油管之前务必先切断油压系统, 并确认液压表压力指示是否归零, 除非确认完毕否则不得拆装。
4、模温控制机
4.1模温控制机应具备有油温过热保护装置。
4.2所有油管应使用耐温200℃以上金属网包覆油压用软管, 管外再包覆隔热套管。油温超过200℃时不可使用铁孚龙管。
4.3管连接应使用正确的接头并确实密封, 防止泄漏。管线长度应考虑活动侧模具的移动行程, 并且避免管线相互摩擦。
四、厂区安全防护规范
厂区防护旨在提供人员一个安全无虞的作业环境。镁合金压铸厂原则上对防漏水, 防火的要求比一般建筑的要求高[2][3]。
1、土木建筑
1.1、压铸镁合金用厂房之结构必须为不可燃材料。
1.2、屋顶排风机的位置不宜设置在熔解保温炉上方附近, 避免漏雨。
1.3、厂房工作区域不要装设天花板以免积水。
1.4、熔解炉放置处之地板材料应为不吸水，不会热分解的特用混凝土，或者以其它不吸水材料铺设。
1.5、熔解压铸区及机械加工区，不得设置自动洒水系统。
1.6、厂区若设置天车，应具备维修平台及爬梯，爬梯高度逾2米以上部份应加装防坠护栏。
2、水、电及管线
2.1、通过厂区内的各类管线应以金属管包覆。水管、瓦斯必须严格的防漏。
2.2、厂区内所有电控箱都应该有防尘功能。电控箱应定期清理、检查，避免粉尘堆积。
2.3、厂区内不宜挖设明沟供各种管线之使用, 避免镁屑堆积。一旦必须通过地面均应以埋设方式作业。
2.4、若管线必须以明管铺设则应以加盖线槽包覆，并充份考虑人员行动之安全性。若空间允许可考虑以架空方式作业。
2.5、熔解炉及瓦斯应该设有远程控制开关，供紧急断路之用。
2.6与机器联机的管线最好使用软管, 因为机器震动可能造成接头松动漏水、漏油。靠近炉具处，若使用软管作接线时应选用耐热软管。
2.7、全厂电气都必须接地。
3、管理布置
3.1.灭火剂应放置于明显、容易取得的地方并经常检查，确保干燥、堪用。
3.2.熔解压铸区应该专用，不宜与其它工作区或储存区混用。尤其不能距离储存区太近。
3.3.厂区必须有逃生路线规划并标示逃生路线图, 路线应该越短越好。逃生路线应随时保持畅通。
3.4.厂区外应设置冲洗淋浴装置，供人身烫伤之紧急处理用。
3.5.冷却循环系统不得设置于厂区内。
3.6.摆设SF6或其它气体钢瓶处应制作固定架，并以炼条固定。
3.7镁锭与成品储存区不宜与废料储存区接近。
3.8使用机器人从事铸件取出作业时, 应设置防护栏栅避免人员误入机器人操作范围内, 横生意外。
3.9厂区地面应以黄线区隔作业区与走道。走道应力求顺畅。
4、标示
厂区内各项标示原则上应依照行政院订定的”工业安全标示设置准则”办理。
五、灾害应变处理办法及程序
1.、镁合金压铸之灾害种类
镁合金压铸之灾害主要有(1)镁合金着火(2)镁熔汤溅射(3)人员烫伤
2、碎屑及熔渣灭火作业
2.1.严禁用水灭火
2.2.严禁使用A、B、C类灭火器
2.3.正确的灭火剂及其灭火程序如下：
2.3.1 镁合金用Flux
(1)通常在炉内着火，燃烧初期或少量燃烧时使用Flux灭火。
(2)使用时，将干燥Flux以铲子或其它工具舀出，平均洒在着火物上。
(3)切毋直接拿着塑料袋往火堆丢掷，除非火势已大到无法接近。
2.3.2 干燥无锈的铸铁砂
(1)不论火势是否已延烧，干燥无锈的铸铁砂都可以用来灭火。
(2)使用前一定要确定铁砂干燥，无锈。
(3)使用时，利用铲子将铸铁砂洒覆于着火物上，量要大，覆盖面要平均。
(4)对镁屑，熔渣灭火时，不仅要覆盖并且应加以翻搅，如此灭火效果才会好。
2.3.3 石 墨 粉
(1)石墨粉因为比重轻，热传效不高，灭火效果并非很好。并不建议使用。
(2)使用石墨粉前同样应先确定是否干燥。
(3)灭火时，将石墨粉平均洒覆于着火物上，可暂时灭火，对于深层的镁燃烧则无法完全防制，要翻搅再洒覆一直到确定不再有火为止，人员才能放心离开。
2.3.4 镁合金用金属灭火器(D型灭火器)
(1)金属灭火器无法完全熄灭燃烧镁。
(2)依灭火器使用方法及程序操作。喷射压力不可太大以免将燃烧的镁屑吹散, 造成更大的灾害范围。
(3)因为无法完全灭火，所以在火势获得控制后，须将余烬分批，少量的铲移至其它安全的地方另作处理。
3、熔解炉内火灾防制作业
3.1.熔解炉火灾一般可分为坩埚中着火及坩埚破裂，两种型式。
3.2.坩埚中着火通常起因于保护气体匮乏所致。应时时注意，保护气体是否开启份量是否足够，混合比正确与否，有无备用瓶，管线接头与无泄漏，炉盖有无盖紧、密合。操作中不应该经常开启炉盖。
3.3.除渣前要预热, 除渣时会产生零星的火花，操作者不需为此惊慌。
3.4.若因保护气体匮乏引起汤面着火时，应立即丢入大量flux, 随及施以充份的保护气体。
3.5.坩埚破裂时可发现炉内冒出白烟，同时也可能发现炉底泄汤口有镁汤流出。切记，此灾害唯有发生初期即施以灭火作业才有效。
3.6.发现坩埚破裂时的处置程序如下：
(1)一发现炉内冒出白烟、要沉着，迅速将电源切断，通知紧急应变小组并立即穿戴防护具。
(2)由泄汤口排出或检视孔所见的镁汤量判断漏汤程度作不同的应变处理。
若泄汤口未流出任何镁汤，则立即将Flux丢入炉内及承汤皿中，然后用干燥的杓子从坩埚内舀出一些熔汤，接着连续丢入几支完全干燥的镁锭使坩埚内的熔汤尽速凝固。
若泄汤口流出的镁汤量不多，呈绢丝状，则立即将Flux大量丢入炉内及承汤皿中，在承汤皿尚未满立前尽快用干燥的杓子将炉内的镁汤舀出一部份，然后连续丢入镁锭，使熔汤快速凝固。
若泄汤口流出的镁汤量大，如同倒水，这时要立即打开炉盖丢入大量的Flux及镁锭，同时承汤皿也放入镁锭以大量的Flux，能丢多少就丢多少，这时舀汤出来已失去时效性，不需再浪费时间。接着离开现场，从远处监视其动静。
(3)同体积下铝锭吸收的热量比镁高，因此，灭火时可考虑使用铝锭取代镁锭。
4、镁熔汤溅射防护
4.1.镁熔汤溅射可能在模面接合不良，(热室机)喷嘴模面接触不良，未干燥杓子与汤面接触，舀汤时不小心翻覆等状况下发生。
4.2.压铸过程中，分模面不良造成镁汤喷射时，应立即停机。若人员受伤害立即急救处置。检查模具前，先确认油压缸已释压。若喷料确为模具制作不良所致则必须于模具分模加装护板(挡板)。若因射出压力过高所致，则应考虑使用具有凸压抑制功能的机器或改用更大型的机器。
4.3.压铸过程中因喷嘴与模具接面不良造成镁汤喷射时，应立即停机，倘若有人因此受伤应立即急救、送医。随后将喷嘴加热装置停机，炉具后退，以专用工具清理喷嘴口及入料口，务必完全清除干净，不可残留碎屑。操作人员务必戴上防热手套。
4.4.舀汤时镁汤溅洒，现场应立即停止作业，炉盖封闭。利用正确灭火剂将残留的镁汤熄灭，切毋慌乱。若有人员因此着火或烫伤应立即作紧急处置。
4.5、人员烫伤
(1)人员遭烫伤时，应立即到户外淋浴台作紧急冲洗淋浴，将身上的镁屑冲除。万一镁屑已侵入皮肤，应用大量的清水将碎屑冲出，绝对不可置之不理。迅速通知医院及相关人员。
(2)脱去或剪开患部衣物，使伤处散热。
(3)以清凉的水浸泡患部。
(4)以薄布盖住患部防止感染。
(5)尽速送医并告知医务人员系镁合金烫伤。
六、结论
1、镁合金压铸或许潜在的危险项目比一般铝锌压铸多, 但其危险程度与铝压铸相较下并不会显得特别高。只要操作人员能依照指示确实执行, 安全的镁合金压铸绝对不是问题。
2、镁合金压铸最重要的操作特性就是, 无论何时何物都要保持干净、干燥。熔解工具如此, 厂房设备也是如此。
3、操作人员无论如何要切记, 不管在何时何地, 绝对不可拿水或一般灭火器去灭镁着火物。

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镁合金废料必须储存于不可燃容器，不可与其它可燃物混杂，避免遇潮。
镁合金废料最大储存面积不可超过1.4立方公尺。
镁合金粉末必须储存于密闭不可燃容器，并保持在干燥的环境。
遇水的镁合金粉末容易产生氢气，所以在保存时必须存放在加盖的容器中，并给予一通气孔，移至通风的环境中存放。
堆积储存的高度不可超过5.5公尺，并不可使用洒水系统。
加热炉必须有两个独立的温控开关，一个操作主要温度，一个微调温度。
加热时表面不可有硝酸盐。
镁合金与铝合金不可混储。
避免做无效的切削而产生摩擦燃烧。
钻孔若超过五倍孔径的深度则需避免镁屑的堆积。
切削时若需使用切削油，仅能使用矿物油，严禁使用酸性类的切削剂。
在清除镁屑时，需注意喷气嘴是否有水。
若需用吸尘器集尘，需用干式集尘器。
定期保养机械设备，并于每天开机前确实清理干净。
所有加工机械均需接地。
操作者衣物不可有口袋或堆积的折边，并不要穿容易堆积粉屑的纹路，于工作一段时间便清理干净。
若在加工过程中发生火花，则需暂时停止工作，并将机械电源关闭，将现场清除干净。
熔接和铸造的建筑物不易燃，熔接室要易于控制火警，地板要为易燃之结构，并且保持清洁，不可潮湿和储水。
当和熔化的镁接触时，所有的金属要用250℉(121℃)的温度预热干燥。
在熔化炉的外围区域，氧化铁要远离熔铸镁。
镁锭不可放在易燃的地板。
镁锭应该平放,不可倾斜。
储存的地方要有良好的排水，储存区域不可有杂草和堆积易燃材料。
镁合镁之间的储放信道至少要大于堆放高度的一半，且至少保持三公尺。
厂房要禁烟、禁火，并标示明显警语。
注意用电安全。
员工需有防火知识及做好防火训练及演习。
灭火设备要齐全，并且正确使用灭火装置。
灭火器分为ABCD四类，电气火灾用C类，而金属火灾(如镁)则使用D类。

关键词﹕镁合金、笔记型计算机外壳、压铸模具、锁模力、顶出销 一、前言 镁合金的比重只有1.8，加上可散热及可防电磁干扰的特性，使得镁合金在笔记型计算机外壳上之应用大受重视。由于镁合金笔记型计算机外壳的压铸件具有投影面积大、厚度薄的特征，因此在设计此类压铸模具时，会产生一些在设计传统压铸模具时较易忽略的问题。本文将讨论金属中心在开发镁合金笔记型计算机外壳的压铸模具的过程中，在设计压铸模具结构时所遇到的一些问题，特别是在计算锁模力的方式，以及顶出销的选用上一些应该注意的事项。 二、锁模力之计算 一般在设计压铸模具时，要先预估所需要的锁模力，以便选择适当的压铸机，然后再依此压铸机的规格及性能来设计模具。而计算锁模力最基本的公式为: F = A P (1) F:所需要的锁模力 A:铸件总投影面积 P:铸造压力 但在选择压铸机时，通常会再乘上一个安全系数成为: T = F S (2) T:锁模力 F:所需要的锁模力 S:安全系数，视压铸机型式而定，一般约为1.3~1.6。 当我们检视(1)式时，就会发现一个问题，就是我们还没有开始设计浇流道系统，所以根本就不知道铸件的总投影面积是多少，所以只能从成品的投影面积来预估。预估的方式如下: A = C Ao (3) A:铸件总投影面积 C:比例常数 A 成品的投影面积 C会依不同的产品及设计者的习惯和技术而不同。对笔记型计算机外壳来讲，一般约在1.2~1.5。 以上之计算，是在模具的浇流道系统设计好之前的计算，所得到的是总的锁模力。在模具的浇流道系统设计好之后，应该再验算一次。首先按(1)和(2)式算出总的锁模力，看是否超出压铸机的规格。然后我们还要再验算每一根系杆是否超过负荷。其计算方式如下: 由于笔记型计算机外壳的轮廓很规则，所以浇流道系统通常也很规则。因此我们可把铸件当成左右对称，如此可使计算简化。 如图1.由于铸件为左右对称，所以左上角系杆所受之力等于右上角系杆所受之力。左下角系杆所受之力等于右下角系杆所受之力。亦即 Ta = Tb Tc = Td Ta: 左上角系杆所受之力 Tb: 右上角系杆所受之力 Tc: 左下角系杆所受之力 Td: 右下角系杆所受之力 由力矩平衡可得: Ta = Do T/2D (4) Ta: 左上角系杆所受之力 D铸件形心至系杆之垂直距离 T:锁模力 D:系杆中心距离 算出Ta 后再检查是否 Ta < N/4， N为压铸机的最大锁模力。 Tc，Td可用同样的方法求得。 铸件形心最好位于机器中心，亦即Do=D/2。但由于笔记型计算机外壳投影面积大，因此铸件形心通常位于机器中心的上方，若未做每根系杆负荷之计算，模具通常有从上方撑开的倾向。 若发现上方系杆超出负荷，可用下列方式来解决: 重新设计浇流道系统，使铸件形心接近机器中心。 降低铸造压力。 选择射口中心距离机械中心较远的压铸机。 以上是针对左右对称型的铸件所作的计算。对于一般非对称的铸件的计算可参考文献[1]。 三、计算范例 为了使大家清楚(4)式的计算方式，及铸件形心偏离机器中心的影响，现在举一例计算如下: 设有一笔记型计算机外壳铸件之总投影面积A=800cm2，铸造压力为280kg/cm2准备在F牌的315S型热室镁合金压铸机上压铸，此压铸机之最大锁模力N=320吨，系杆中心距离D=660(mm)，此机器之安全系数S=1.3。 则压铸机承受的锁模力T为: 800 X 280 X 1.3 = 291200 (kg) = 291.2 (ton) 若铸件形心正好在机器中心，291.2<320，则此压铸机可负荷此铸件。但若铸件形心高于机器中心50mm，则上方系杆所承受之力为: Do=D/2 + 50=660/2 + 50 = 380(mm) Ta=(380 X 291.2)/(2 X 660) = 83.8(ton) 83.8>(320/4) = 80 此时已超过系杆的负荷，若以这样的条件压铸，则会有毛边产生。 若重新设计，使铸件形心仅高于机器中心30mm，则上方系杆所承受之力为: Do=D/2 + 30=660/2 + 30 = 360(mm) Ta=(360 X 291.2)/(2 X 660) = 79.4(ton) 79.4<(320/4) = 80 则此机器仍可负荷。 四、顶出销 由于笔记型计算机外壳铸件投影面积大，厚度薄，在顶出时很容易顶出不平均，造成局部之顶出力过大，使得铸件变形。要避免此问题，在设计模具结构时就要注意顶出机构的均衡性，使顶出板能均衡推出。而在设计顶出销时应注意以下几点: 1.顶出销的位置应该尽量靠近有阻碍的地方。 2.顶出销的直径应该尽量大。 3.顶出销的数量应该较计算出来的数量略多。 若是成品许可，顶出销的高度可略低于模面，使铸件局部变厚，减少变形。 四、结论 本文讨论了设计笔记型计算机外壳镁合金压铸模具时锁模力的计算方式，与流程及设计顶出销时应注意的事项。下面再将锁模力之计算方式作一整理: 首先以(3)式估计铸件总投影面积。 再选择适当的铸造压力，以(1)式计算所需要的锁模力。 将计算所得的锁模力乘上安全系数，然后选择压铸机。 按所选择的压铸机之规格来设计模具。 在模具的浇流道设计好之后，重新计算真正的铸件面积，并以此计算锁模力。 检查锁模力是否超出压铸机吨数。 以(4)式计算每一根系杆的负荷，并检查是否超过负荷。 若超过负荷，则重新设计浇流道系统，使铸件形心接近机器中心。 在采取步骤8之后，若仍然超出负荷，则考虑是否可降低铸造压力。 10.若仍然无法解决，则换压铸机。 以上只是原则性的步骤，有些系数会随设计者的习惯技术及机器不同而不同。文中有些参考值各设计者可参考并按自己的情形建立自己的系数。

1.镁合金之表面预处理
镁合金之表面预处理会影响到随后之被覆制程，在镁合金制造过程中，一些污染物如油脂、氧化物、润滑剂及骯脏异物可能存在。这些残留的杂质去须清除，使被覆层能够完全附着。
一般镁合金组件之预处理制程可分为四种类别
1.机械清洗
2.溶剂清洗  
3.碱液清洗   
4.酸洗
以上这些方法可以单独使用、也可组合使用，视工作状况而定，2、3、4又可称化学清洗。

2.镁合金之机械清洗
1).研磨与粗拋光：带式轮子或旋转锉皆可清洁砂铸件；带式研磨可用于去除压铸件毛边、表面不良物及挤制品表面之模具标志、刮痕等。
干式磨蚀喷击：可使用砂粒喷击，铸造厂皆利用25或35FAS细粒之碎石细砂、也利用小钢珠喷击，砂粒与钢珠之磨蚀喷击后可作酸洗处理，喷击压力应控制避免镁合金表面造成冲蚀。
2).湿式磨蚀喷击：可作为电镀前之表面处理步骤，可去除化学处理前之毛面表面、碳质化合物及厚重腐蚀产物。
3).滚筒磨蚀：利用干式筒槽表面仅限于小而薄之镁合金组件，金属冲蚀量低。湿式滚筒法用于研磨拋光、去除毛边着色及擦光，湿式滚筒研磨时溶液须连续流通过介质，以防止污染物之累积及组件表面再污染。
4).振动表面处理：结合磨平与擦光之清洗法，可去除氧化污染物、毛边及铸件锈皮、陶瓷及其它介质，皆可加以使用视组件表面状况及所须表面处理而定，勿使用酸加成物，易冲蚀镁之表面。
5).拋光与擦光：可作为镁合金电镀、阳极氧化及喷涂前之预处理，镁合金一般比铝合金质软，高度之拋光与擦光易造成某些程度之碎裂，压铸件拋光时其冲蚀与磨损应最低以保持铸件外曾之薄而无孔质层，标准之拋光磨轮及磨蚀带可用于去除粗糙表面分模线及镁合金组件表面之不完整性。

3. 镁合金之化学清洗
1).溶剂清洗及蒸气脱脂可以去除油脂，成型润滑剂、蜡、淬火油、腐蚀停护油、拋光擦光化合物及加工粉尘或碎屑等污染固态微粒，这些清洗行为必须于喷涂、电镀或化学处理前进行，三氯乙烯、过氧乙烯为最常用之溶剂，二氯乙烯可有效至铸件表面去除过量有机树脂嵌入物。
2).乳化清洗：可以去除油脂及拋光化合物，乳化清洗剂宜为中性或碱性，而不致冲蚀到镁表面。
3).碱液清洗：用于清洗钢材及碱液浸渍盐浴之重型碱液清洗剂皆试用于镁，盐浴可利用浸渍处理或阴极清洗法操作。
4).酸洗：可去除紧密附着于镁合金表面之污染物、溶剂及碱液之不溶解物。


4. 镁合金表面处理方法
镁合金组件常见之表面处理大致可分为:
1)油与蜡之表面被覆
2)化成处理法
3)阳极氧化法
4)喷漆法
5)电镀法

5. 镁合金表面处理镀膜之性能检测项目
1颜色与外观之鉴定
2镀层厚度与重量鉴定
3孔质层估计
4热稳定性与化学稳定性之鉴定
5耐磨耗性
6耐腐蚀性
7耐光照性及耐紫外线光照性
8光泽特性
9表面密度
10断裂性与挠曲性
11铅笔硬度
12方格试验附着性
13耐冲击性
14导电性与热传性
15埃力克森值(Erichsen value)
16耐湿性与耐沸水性
17耐候性
18冷热循环试验
19耐药性：耐碱、耐硫酸、硝酸、盐酸等。

6.镁合金表面处理之最新发展趋势
1.非铬系低污染被覆
目前大部份化成反应及阳极氧化皆不可避免六价铬，其优点包括：
在腐蚀冲蚀状况下，cr+6镀膜具自我保护效应
形成非溶解性之CR(OH)3
碱性MG(OH)2镀膜中性化使其成为良好之喷漆底材，CR+6具毒性，易致癌被覆造成之废弃物或清洗制程产生之废液皆易造成环保问题，目前工业界正积极开发非铬系之被覆制程，在化成反应方面，磷酸锌、磷酸铁及AL2O3与氧化锰制程在开发当中，MG-MGSO4之阳极氧化处理亦具极佳之耐腐蚀性及良好喷漆底材特性
2.耐摩耗及电解保护之原被覆物
镁组件经常于机械摩擦或湿式接触下与不同金属组件作接触式组合，其耐腐蚀及耐磨耗性经常被关切，典型之硬质阳极氧化及电镀所能提供之耐磨耗性有限，镀膜不够厚造成应用到高压力时使镁组件感应变型或造成剥落断裂，镁于湿式环境中之腐蚀电位大于铜及碳钢，这些阴极金属之接触易造成镁之快速溶解，不适当之有机被覆物及镍被覆物易加速电解腐蚀
3.基于美观装饰之表面处理
目前大部份之镁处理乃针对耐蚀性及耐摩耗性，但大部份镁之组件仍须加以涂装，其外形与感觉也是产品竞争之有力因素。

成型技术：
1半凝固成型法 Semi-solid pr℃ess
2触变成形 Thixomolding：
由塑料射出成型衍生应用在金属的成型制程。将金属颗粒由料管加热等过程转变为具触变(Thixotropic)性质的半固态黏浆，以螺杆推送射入模穴内凝固成型。已商业化，适用于较高品质零件。
3压铸法 Die casting pr℃ess 以活塞将融熔金属压入模穴中，凝固成型。
4冷室压铸法 Cold chamber die casting：
采料管给料，气体灌入多，导入式自动给汤机，熔铸压力较高，模具大型，可铸面积大，技术成熟度高，适用于肉厚及大铸件。射出时间较长，产出率较低。
5热室压铸法 Hot chamber die casting：
以鹅颈管式自动给汤，气体灌入少，熔铸压力较低，使用模具较小，可铸面积小，技术成熟度高，适用于肉薄及小铸件。国内业者采用此法较多，理由是成型周期短，废料少。射出时间较短，产出率较高，机器结构较复杂，成本较高。
6与压铸法比较，镁合金半固态成型之优势：
--成品含孔率低，较热室压铸镁合金减少50%以上，机械性提高。
--良好的尺寸精度，公差变化少，尺寸再现性高。
--模具之流长/壁厚比(L/D)较高，可成型较薄件。
--模具之设计较简化，可有效因应市场变动快之产品。
--对于厚度不一、或有许多孔、穴、肋、突块、垫块等特殊形状均可一体成型，而热室压铸则困难度较高。
--形状收缩减少。
--操作温度较低，模具寿命较长。
--汤饼、流道、溢流槽等废料比例低，可减少后加工程序。
--制程控制较易，产品品质稳定，废品率低。
--凝固时间缩短，可降低成型循环时间。

   镁合金锻件之机械性质主要取决于合金成分和锻造产生之应变硬化，而镁合金材料其锻造温度较窄，且对变形速率、应变量、应力状态十分敏感，所以对于镁合金的锻造温度、速率、变形量的控制就很重要了。
1模具设计
     镁、铝合金锻模设计有许多相似处，例如余量、公差、斜度、模具表面粗糙度等两者可相同，但镁合金在高温时具有较大的表面摩擦系数、流动性差、黏附力大、充填较深的垂直模穴较不容易，所以在内、外圆角半径，肋厚等要比铝合金大。
2胚料的准备
     镁合金锻造用材料主要有铸锭、挤压毛胚，目前大多数情况下大都采用挤压毛胚。挤压毛胚可在挤压前经过均质化处理，减少机械性能异向性。挤压毛胚在储运过程中，表面涂有油膏，所以在锻造前最好要先做去除油污处理。
3锻件与锻模之加热
     镁合金是热的良导体，避免锻造时与较低温的模具接触产生激冷现象而龟裂，所以锻造温度不仅要控制工件温度且要预热锻模，其参考温度如表一、锻造温度建议值。
    工件加热一般在箱式电阻炉加热，加热炉内应避免在刚开始加热时有太大的温度梯度和高热区，最好通有保护气体和带有强制循环气体的装置，以保持炉温均匀，炉内温差最好不要超过±10 ℃，入炉前之胚料应清除胚料表面之镁屑、毛刺、油渍、脏物，镁合金胚料不能与刚料共处一炉，且不能与加热源接触，胚料在炉内应保持一定间隔，不要堆放，胚料在炉中的加热温度与保温时间必须控制 ，加热速率通常按每mm胚料直径(或厚度) 1.5~2min计算。
表一、锻造温度建议值
合金名称工件温度（℃）模具温度（℃）
AZ80A290~400205~290
ZK60A290~385205~290
AZ61A315~370290~345

注一、ZK60A含共晶相成分于340℃液化，使高温可锻性变差
-   注二、在建议之温度范围内逐渐降温以避免再结晶
4锻造之变形速率与变形量
     镁合金对变形速率敏感，当变形速率增加塑性显着下降，一些较复杂之镁合金锻件需以多道次成型，为了避免晶粒成长逐次降低各道次之锻打温度。镁合金的加工变形量依设备种类而异，在锤上变形量不超过30~50%，在液压机上变形量可达70~90%，所以建议使用液压锻床为佳。
5冷却
     镁合金锻件一般通常在空气中冷却。国外资料报导可于锻后直接水冷，防止再结晶和晶粒长大，对于时效强化合金在时效处理过程中，有利于析出。
6切边
     镁合金在低于220℃时塑性很差，对拉应力敏感，易拉裂。高温时质地软、黏性大，易拉伤。带锯切割和铣切适用于生产批量不大、形状简单或尺寸大之锻件，它不会产生切边裂纹，节省切边模制造。再大量生产时，使用切边模切除毛边时采用『咬合式』模具，剪边模尽可能使凸凹模间之间隙小或无间隙，热剪缘于 205~260℃ (400~500℃)温度下，在剪缘机上剪除毛边。

镁的主要用途是生产铝合金，镁是铝合金的重要组成分，它可以提高铝合金的机械强度，改善机械加工性能。由于镁与其它金属（铝、锌、锰等）的合金具有单位重量强度大，化学稳定性高，所以在汽车航空等事业中得到了广泛应用。镁基合金的结构件或压铸件可以代替部分铝材，减轻省运行能耗。
    由于镁及其合金在燃烧时能发出耀眼的光亮和产生高温，所以在军事工业上得到应用，即用以制造照明弹，信号弹，燃烧弹等。
     随着近代工业、材料科学和新兴技术的迅速发展，轻金属及其合金材料的应用范围越来越广泛。镁及其合金材料的应用已到各个领域。镁合金因其具有耐热、耐腐蚀、密度低（最轻的结构材料）、强度高、吸收冲击能和振动能力高、切削、加工性能好等一系列良好特性而大量用于汽车、拖拉机、航空航天、核工业、轻工、化工、冶金等各个工业部门。由于汽车 向节约燃料和轻型发展、使得镁及其合金在汽车工业中的用量急剧增大。由于镁合金具有较高的抗振、减振性能、较高的抗弯、抗扭强度、加上良好的切削加工性能，所以使其在机床制造和高速运输方面得到广泛的应用。镁合金可以用于核动力装置的燃料部件中，用于现代电子计算技术。电气和无线电技术中，有些用量比较小的领域实际上对镁的总产量没有影响，但是推动了新的镁合金和高纯镁的生产，由于镁及其合金应用领域不断扩大，从而促进了金属生产的迅速发展。

铸造用镁合金 :AZ63, AZ81, AZ91, AM50, AM20，AS41, AS21, ZK51, ZK61, ZM41, ZC63, EZ33, HK31,HZ32, OE22, OH21, WE54, WE43
压铸用镁合金:AZ91D,? AM60B, AS21X1, AS41XB
挤型用镁合金: AZ31B, AZ61A, AZ80A, ZK60A, ZM21
锻造用镁合金:AZ31B, AZ61A, AZ80A, HM21A, HK31A, LA141A, LS141A, LZ145A, M1A, TA54A, ZK60A
焊接用镁合金:AZ61A, AZ63A, AZ81A, AZ91C, AZ92A, AM100A, AZ101A, EK41A, EZ33A, HK31A, LA141A, EZ41A, ZH62A, ZK51A, ZK61A

镁是银灰色金属，是地球上第八大(次于氧、硅、铝、氢、铁、钙、钠)的丰富
元素，蕴藏于地壳中的含量约2.5%，在海水中的含量约0.13%，于常用的结构
用金属中仅次于铝及铁，排名第三。
    镁矿为非常稳定的化合物，不容易使用一般的还原方式提炼成镁金属，以海水
提炼的品质较为稳定，但需大量电力，成本甚高，镁金属的价格为铝金属的两
倍以上。
    镁具有轻、比强度高、耐磨性佳、成型性优等材质及制程技术上的特性，其应
用如下：
--镁为铝合金中最重要的元素之一，乃镁金属耗用量中最大的用途。
--镁于钢铁精炼中，极佳的脱硫剂及极强的脱氧剂，亦为球化剂的主要成份。
--镁的氧化性相当强(在水中或在空气中)，用镁作为牺牲阳极以保护目标物免
  受腐蚀。
--汽车工业基于轻量化，省能源及废车回收、免致污染的趋势下，镁及其合金
  成为新结构材料的最佳选择。
--镁具电磁波吸收特性、散热佳，结合其质轻、刚性佳、防电磁波干扰等特性，
  使镁合金在笔记型计算机等3C产品的应用，成为信息产业热门的话题。
--镁的熔点甚低(纯镁为650。C，与铝相当)，因此镁的压铸技术一直是镁合金应
  用于结构材料时，制程技术研发的主要重点，镁合金压铸产业在欧、美已小有规模。
--镁常被拿来作为某些金属的还原剂(如铁之提炼)。

镁合金产品特性
镁合金产品特性的优势：
- 轻量化，比重1.7，仅铁的1/4，铝的2/3，与塑料相近。
- 强度高、刚性佳，优于铁、铝。
- 极佳防震性、耐冲击、耐磨耗性良好。
- 优良热传导性，改善电子产品散热问题。
- 非磁性金属，抗电磁波干扰，电磁遮蔽性佳(EMI)。
- 金属材质，成品外观美丽，质感佳。无可燃性(燃点427。C)
- 材料可回收，符合环保法规。
- 尺寸稳定，收缩率小，不易因环境温度变化而改变。
          材料名称 比重(g/cm3) 融点(。C) 热传导度(W/mk) 引张强度(MPa) 降伏强度(MPa) 延伸(%) 比强度 弹性系数(GPa)
镁合金射出成型 AZ91 1.82 596 72 280 160 8 187 45
                   AM60 1.79 615 62 270 140 15 180 45

[此贴子已经被作者于2004-8-30 19:04:13编辑过]

每天都要进步一点

大家顶

好,你的知识好丰富,佩服,又没有铝合金的,

不错

好

镁合金笔记本电脑外壳在压铸模具结构设计中的问题

此文很好!!

不知是否有更详细的?

写的太好了，谢谢！！！！！！！！！

不错。

太无私了

顶