Stop aluminium 6063 stosowany jest głównie do wytłaczania profili architektonicznych. Wady metalurgiczne wlewków obejmują pęknięcia, pęcherze, wtrącenia żużla, porowatość, jasne ziarna, pierzaste ziarna, grube ziarna itp. Te wady metalurgiczne wpływają w różnym stopniu na wydajność produkcji wlewków okrągłych i wydajność gotowego produktu podczas wytłaczania, powodując znaczne straty ekonomiczne dla firmy. Dlatego też konieczne jest zapobieganie powstawaniu wyżej wymienionych wad metalurgicznych.
Podczas kontroli makrostruktury wlewków ze stopu aluminium 6063 stwierdzono jasne ziarna. Na powierzchni pęknięcia próbki pojawiają się one w postaci nieregularnych, jasnych-kolorowych plam, skupionych głównie u nasady wlewka. Charakteryzują się gruboziarnistą strukturą, niewielką ilością substancji rozpuszczonych wewnątrzkrystalicznych i bladobiałą barwą, różnią się znacznie od normalnej struktury krystalicznej i powstają na etapie odlewania.
1. Przyczyny powstawania jasnych ziaren
1.1 Skład chemiczny
6063 to nisko-stopowy stop Al-Mg-Si o wysokiej-plastyczności. W procesie dozowania wsadu do wlewków stopu aluminium 6063 dodano złom stopu 6061 zawierający 0,24%-0,32% miedzi (Cu), co stworzyło warunki do powstawania jasnych defektów ziaren we wlewkach stopu aluminium 6063, co przedstawiono w tabeli 1.
1.2 Niska temperatura odlewania
Aby poprawić formowalność i jakość powierzchni wlewka, często utrzymuje się stosunkowo niską temperaturę odlewania. Powoduje to niższą temperaturę we wnęce formy podczas odlewania, powodując, że strefa przechłodzona we wnęce rozciąga się do dolnego obszaru płyty przejściowej, gdzie jako pierwsze krystalizują dendryty. Te dendryty rosną przez długi czas we wnęce, tworząc jasne ziarna. Tempo wzrostu jasnych ziaren jest bardzo powolne, a ponieważ otaczający roztopiony metal ulega ciągłemu odświeżaniu, skład cieczy w tym obszarze nie zmienia się znacząco podczas krystalizacji. Różnica stężeń między jasnymi ziarnami a fazą ciekłą pozostaje taka sama, jak na początku krystalizacji, co sprawia, że jasne ziarna są roztworem stałym glinu o niskiej zawartości substancji rozpuszczonych (1).
1.3 Niska temperatura tacy odlewniczej
Ze względu na charakterystykę produkcyjną wlewków okrągłych ze stopu aluminium 6063, gdzie występują długie przerwy pomiędzy partiami pieca a cyklami odlewania, tace odlewnicze zawsze znajdują się w stanie zimnym. Powoduje to niższą temperaturę topnienia w formie na początku odlewania. Początkowo skrystalizowane jasne ziarna następnie przylegają do płyty transportowej i stopniowo rosną. Po osiągnięciu określonej wielkości wpadają do wlewka, tworząc na dnie wlewka jasne defekty ziarniste.
1.4 Krystalizator
Krystalizator używany podczas odlewania stopu aluminium 6063 to krótki krystalizator typu „wodne oko”. Woda obiegowa jest brudna, temperatura wody wysoka, a stężenie jonów Ca²⁺ i Mg²⁺ stosunkowo wysokie. Podczas odlewania powoduje to częściowe zablokowanie oczka wodnego, co skutkuje nierównymi temperaturami stopu wokół wlewka, co prowadzi do wahań przepływu metalu i nierównomiernego rozmieszczenia w krystalizatorze. W lokalnie niższych temperaturach odlewania szybkość krzepnięcia stopu zmienia się, tworząc jasne ziarna.
2 Środki zapobiegawcze
Na podstawie powyższej analizy podjęliśmy następujące działania:
(1) W przypadku zmiany rodzaju produktu dokładnie oczyścić piec.
(2) Złom stopowy różnych typów należy przechowywać oddzielnie, a podczas przygotowywania stopu można dodawać wyłącznie złom tego samego rodzaju lub o podobnym składzie.
(3) Wzmocnienie zarządzania operacjami procesowymi. Przed odlewaniem użyj palnika na skroplony gaz naftowy, aby wypalić kanały przepływowe, płytę rozdzielczą, rury przepływowe i płyty przejściowe, aż będą gorące do czerwoności.
(4) Zmodyfikować system filtracji i chłodzenia wody obiegowej, wykorzystując w pełni stację wody zmiękczonej, aby zapewnić, że jakość i temperatura wody obiegowej oraz stężenia Ca, Mg i innych jonów spełniają wymagania operacji odlewniczych, eliminując w ten sposób wady metalurgiczne spowodowane przez wodę obiegową we wlewkach odlewniczych. Wady te są spowodowane dużą zawartością Cu we wsadzie, niską temperaturą topnienia w momencie wejścia do form, słabym nagrzaniem płyty rozdzielczej i niedostatecznym chłodzeniem wlewków przez obiegową wodę.
(5) Dostosowując zawartość Cu we wsadzie, odpowiednio zwiększając temperaturę i prędkość odlewania, podgrzewając i wypalając narzędzia odlewnicze przed odlewaniem oraz wzmacniając kontrolę jakości wody obiegowej, można całkowicie wyeliminować defekty jasnego ziarna we wlewkach ze stopu aluminium 6063.
