Алюминиевый сплав 6063 в основном используется для экструзии архитектурных профилей. К металлургическим дефектам слитков относятся трещины, раковины, шлаковые включения, пористость, блестящие зерна, перистые зерна, крупные зерна и т. д. Эти металлургические дефекты в разной степени влияют на выход производства круглых слитков и на скорость готовой продукции при экструзии, нанося предприятию значительные экономические потери. Поэтому крайне важно предотвратить возникновение вышеупомянутых металлургических дефектов.
Яркие зерна обнаружены при контроле макроструктуры слитков алюминиевого сплава 6063. На поверхности излома образца они проявляются в виде неравномерных светлых-пятен, преимущественно сосредоточенных у основания слитка. Характеризуясь крупнозернистой структурой, небольшим количеством внутрикристаллических растворов и бледно-белым цветом, они значительно отличаются от нормальной кристаллической структуры и образуются на стадии литья.
1. Причины образования светлых зерен
1.1 Химический состав
6063 — это низко-легированный сплав Al-Mg-Si с высокой-пластичностью. В процессе дозирования шихты из-за неправильной эксплуатации был добавлен лом сплава 6061, содержащий 0,24%-0,32% меди (Cu), что создало условия для образования ярких зеренных дефектов в слитках алюминиевого сплава 6063, как показано в таблице 1.
1.2 Низкая температура литья
Чтобы улучшить формуемость и качество поверхности слитка, температуру разливки часто поддерживают относительно низкой. Это приводит к более низкой температуре в полости формы во время литья, в результате чего переохлажденная зона в полости распространяется до нижней части переходной пластины, где в первую очередь кристаллизуются дендриты. Эти дендриты долго растут в полости, образуя яркие зерна. Скорость роста ярких зерен очень медленная, а поскольку окружающий расплавленный металл постоянно обновляется, состав жидкости в этой области существенно не меняется во время кристаллизации. Разница в концентрации между яркими зернами и жидкой фазой остается такой же, как и в начале кристаллизации, что делает светлые зерна -бедным алюминиевым твердым раствором (1).
1.3 Низкая температура лотка для отливки
В связи с особенностями производства круглых слитков из алюминиевого сплава 6063, где между печами и циклами литья существуют большие интервалы времени, литейные лотки всегда находятся в холодном состоянии. Это приводит к более низкой температуре расплава в форме в начале отливки. Первоначально закристаллизовавшиеся яркие зерна затем прилипают к передаточной пластине и постепенно растут. Достигнув определенного размера, они попадают в слиток, образуя на дне слитка яркие зернистые дефекты.
1.4 Кристаллизатор
Кристаллизатор, используемый при литье алюминиевого сплава 6063, представляет собой короткий кристаллизатор типа «водяные глаза». Оборотная вода грязная, температура воды высокая, концентрации ионов Ca²⁺ и Mg²⁺ относительно высокие. При разливке это вызывает частичную закупорку водяного-глаза, в результате чего возникает неравномерность температуры расплава вокруг слитка, что приводит к колебаниям потока металла и его неравномерному распределению внутри кристаллизатора. При локально более низких температурах литья скорость затвердевания расплава меняется, образуя яркие зерна.
2 Превентивные меры
На основании вышеизложенного анализа мы приняли следующие меры:
(1) Тщательно очистите печь при смене типа продукта.
(2) Лом сплавов разных видов хранят раздельно, а при приготовлении расплава допускается добавлять в него только лом одного вида или аналогичного состава.
(3) Укрепить управление процессами. Перед разливкой используйте газовую горелку, работающую на сжиженном нефтяном газе, чтобы обжечь проточные каналы, распределительную пластину, подающие трубы и переходные пластины до тех пор, пока они не станут красными.
(4) Модифицировать систему фильтрации и охлаждения оборотной воды, полностью используя станцию умягченной воды, чтобы гарантировать, что качество и температура оборотной воды, а также концентрации ионов Ca, Mg и других ионов соответствуют требованиям операций литья, тем самым устраняя металлургические дефекты, вызванные циркулирующей водой в отлитых слитках. Эти дефекты вызваны высоким содержанием меди в шихте, низкой температурой расплава в момент поступления в изложницы, плохим предварительным прогревом распределительной тарелки и недостаточным охлаждением слитков оборотной водой.
(5) Регулируя содержание меди в шихте, соответствующим образом увеличивая температуру и скорость разливки, предварительный нагрев и обжиг литейных инструментов перед разливкой, а также усиливая контроль качества циркулирующей воды, можно полностью устранить яркие дефекты зерна в слитках алюминиевого сплава 6063.
