L'aliatge d'alumini 6063 s'utilitza principalment per extruir perfils arquitectònics. Els defectes metal·lúrgics dels seus lingots inclouen esquerdes, forats, inclusions d'escòries, porositat, grans brillants, grans plomosos, grans gruixuts, etc. Aquests defectes metal·lúrgics afecten en diferents graus el rendiment de la producció de lingots rodons i la taxa de producte acabat durant l'extrusió, provocant importants pèrdues econòmiques a l'empresa. Per tant, és imprescindible evitar l'aparició dels esmentats defectes metal·lúrgics.
Es troben grans brillants durant la inspecció de macroestructura de lingots d'aliatge d'alumini 6063. A la superfície de fractura de la mostra, apareixen com a punts brillants-de color clar irregular, concentrats principalment a l'arrel del lingot. Caracteritzats per una estructura de gra gruixut, pocs soluts intracristal·lins i un color blanc pàl·lid, difereixen significativament de l'estructura cristal·lina normal i es generen durant l'etapa de fosa.
1. Causes de la formació de gra brillant
1.1 Composició química
6063 és un aliatge d'alta-plasticitat de la sèrie Al-Mg-Si de baix-aliatge. Durant el procés de càrrega per lots, es va afegir ferralla d'aliatge 6061 que contenia 0,24% -0,32% de coure (Cu) a causa d'un mal funcionament, que va crear les condicions per a la formació de defectes de gra brillant en lingots d'aliatge d'alumini 6063, tal com es mostra a la taula 1.
1.2 Baixa temperatura de colada
Per tal de millorar la modelabilitat i la qualitat superficial del lingot, la temperatura de fosa sovint es manté relativament baixa. Això es tradueix en una temperatura més baixa a la cavitat del motlle durant la fosa, fent que la zona sobrerefrigerada de la cavitat s'estengui a la zona inferior de la placa de transició, on les dendrites cristal·litzen primer. Aquestes dendrites creixen durant molt de temps a la cavitat, formant grans brillants. La velocitat de creixement dels grans brillants és molt lenta i, com que el metall fos que l'envolta s'està refredant constantment, la composició del líquid en aquesta zona no canvia significativament durant la cristal·lització. La diferència de concentració entre els grans brillants i la fase líquida es manté com era al començament de la cristal·lització, fent que els grans brillants siguin una solució sòlida d'alumini pobre en solut (1).
1.3 Temperatura baixa de la safata de colada
A causa de les característiques de producció dels lingots rodons d'aliatge d'alumini 6063, on hi ha intervals llargs entre lots de forn i cicles de colada, les safates de colada estan sempre en estat fred. Això es tradueix en una temperatura de fusió més baixa al motlle a l'inici de la fosa. Els grans brillants cristal·litzats inicialment s'adhereixen a la placa de transferència i creixen gradualment. Quan arriben a una mida determinada, cauen dins del lingot, formant defectes de gra brillant al fons del lingot.
1.4 Cristallitzador
El cristal·litzador que s'utilitza quan es col·loca l'aliatge d'alumini 6063 és un cristal·litzador curt de tipus-aigua. L'aigua que circula està bruta, la temperatura de l'aigua és alta i les concentracions d'ions Ca²⁺ i Mg²⁺ són relativament altes. Durant la colada, això provoca un bloqueig parcial de l'ull-d'aigua, donant lloc a temperatures desiguals de la massa fosa al voltant del lingot, la qual cosa provoca fluctuacions en el flux de metall i una distribució desigual dins del cristal·litzador. A temperatures de colada localment més baixes, la velocitat de solidificació de la fosa varia, produint grans brillants.
2 Mesures preventives
A partir de l'anàlisi anterior, hem pres les mesures següents:
(1) Netegeu bé el forn quan canvieu el tipus de producte.
(2) Emmagatzemeu ferralla d'aliatge de diferents tipus per separat i, quan es preparen la massa fosa, només es permet afegir ferralla del mateix tipus o composició similar.
(3) Reforçar la gestió de l'operació del procés. Abans de llançar, utilitzeu una torxa de gas liquat de petroli per coure els canals de flux, la placa de distribució, les canonades de flux i les plaques de transició fins que estiguin vermelles.
(4) Modifiqueu el sistema de filtració i refrigeració de l'aigua circulant, fent un ús complet de l'estació d'aigua suavitzada per garantir que la qualitat i la temperatura de l'aigua circulant i les concentracions de Ca, Mg i altres ions compleixin els requisits per a les operacions de fosa, eliminant així els defectes metal·lúrgics causats per la circulació d'aigua als lingots de fosa. Aquests defectes són causats per un alt contingut de Cu a la càrrega, la baixa temperatura de fusió en el moment d'entrar als motlles, el mal preescalfament de la placa de distribució i la refrigeració inadequada dels lingots per aigua circulant.
(5) Ajustant el contingut de Cu a la càrrega, augmentant adequadament la temperatura i la velocitat de colada, preescalfant i coent les eines de fosa abans de la colada i reforçant el control de la qualitat de l'aigua circulant, es poden eliminar completament els defectes de gra brillant dels lingots d'aliatge d'alumini 6063.
