La lega di alluminio 6063 viene utilizzata principalmente per l'estrusione di profili architettonici. I suoi lingotti presentano difetti metallurgici come crepe, porosità, inclusioni di scorie, allentamenti, grani lucidi, grani simili a piume e grani grossolani. Questi difetti metallurgici influiscono in varia misura sulla resa della produzione dei lingotti tondi e sulla resa del materiale durante l'estrusione, causando notevoli perdite economiche all'azienda. Pertanto è necessario prevenire il verificarsi dei suddetti difetti metallurgici.
Durante l'ispezione a basso-ingrandimento di lingotti di lega di alluminio 6063 sono stati scoperti grani luminosi. Appaiono come punti luminosi irregolari di colore chiaro sulla sezione trasversale del campione, concentrati principalmente alla radice del lingotto. La struttura del grano è grossolana, con relativamente pochi soluti intragranulari, e il colore è bianco chiaro, mostrando una differenza significativa rispetto alla normale struttura cristallina. Questi grani si formano durante la fase di fusione.
1 Cause della formazione di grani luminosi
1.1 Composizione chimica
6063 è una lega a bassa-lega A1-Mg-Si ad alta plasticità. Durante il processo di carica, a causa di un funzionamento errato, è stato aggiunto lo 0,24%-0,32% di rottami di lega 6061 contenenti Cu, creando le condizioni per difetti di grana brillante nei lingotti di lega di alluminio 6063, come mostrato nella Tabella 1.
1.2 Bassa temperatura di colata
Per migliorare la formabilità e la qualità superficiale del lingotto, la temperatura di colata viene spesso mantenuta relativamente bassa. A tali temperature, la temperatura nella cavità dello stampo è inferiore e la zona sottoraffreddata si estende fino all'area inferiore della piastra di transizione. Di conseguenza, i dendriti cristallizzano prima sul fondo della piastra di transizione; questi dendriti crescono a lungo nella cavità della muffa, formando grani lucenti. Poiché il tasso di crescita dei grani lucidi è molto lento e il metallo fuso circostante viene costantemente rinfrescato, la composizione della fase liquida in quest'area non cambia in modo significativo durante la cristallizzazione. La differenza di concentrazione tra i grani lucidi e la fase liquida rimane com'era all'inizio della cristallizzazione, facendo sì che i grani lucidi diventino una soluzione solida di alluminio povera di soluto (1).
1.3 Bassa temperatura del piatto di colata
A causa delle caratteristiche di produzione della fusione di lingotti rotondi in lega di alluminio 6063, dove ci sono lunghi intervalli tra il forno e i cicli di fusione, il vassoio di colata è sempre allo stato freddo. Ciò fa sì che la temperatura del metallo fuso nello stampo abbia una temperatura relativamente bassa all'inizio della fusione. I grani brillanti inizialmente cristallizzati aderiscono alla piastra di trasferimento e crescono gradualmente. Quando raggiungono una certa dimensione, cadono all'interno del lingotto, formando difetti di grana lucidi alla base del lingotto.
1.4 Cristallizzatore
Il cristallizzatore utilizzato per la fusione della lega di alluminio 6063 è un cristallizzatore corto del tipo ad acqua-. L'acqua circolante è sporca e la temperatura dell'acqua è elevata, con elevate concentrazioni di ioni Ca²⁺ e Mg²⁺. Durante la fusione, ciò provoca un blocco parziale dell'occhio dell'acqua-, con conseguente temperatura irregolare del metallo fuso attorno al lingotto, con conseguenti fluttuazioni nel flusso del metallo e distribuzione irregolare del flusso all'interno del cristallizzatore. A temperature di colata localmente più basse, la velocità di solidificazione del metallo fuso varia, producendo grani brillanti.
2 Misure preventive
Sulla base dell’analisi di cui sopra, abbiamo implementato le seguenti misure:
(1) Pulire accuratamente il forno quando si cambiano le leghe di produzione.
(2) Conservare separatamente diversi tipi di rottami di leghe e consentire l'aggiunta solo di rottami dello stesso tipo o di composizione simile durante la preparazione della lega.
(4) Rafforzare la gestione delle operazioni del processo e preriscaldare i canali, le piastre di distribuzione, i canali di flusso e le piastre di transizione fino a portarli allo stato rovente-utilizzando un cannello a gas liquefatto di petrolio prima della fusione.
(5) Modificare il sistema di filtraggio dell'acqua circolante e il sistema di raffreddamento, sfruttare appieno la stazione dell'acqua addolcita e garantire che la qualità e la temperatura dell'acqua circolante, nonché le concentrazioni di Ca, Mg e altri ioni, soddisfino i requisiti per le operazioni di colata. Ciò elimina i difetti metallurgici nei lingotti causati dalla circolazione dell'acqua. Questo problema era causato dall’elevato contenuto di Cu nella carica, dalla bassa temperatura del materiale fuso in ingresso nello stampo, dal preriscaldamento insufficiente della piastra di distribuzione e dallo scarso raffreddamento del lingotto mediante la circolazione dell’acqua.
(6) Regolando il contenuto di Cu nella carica, aumentando opportunamente la temperatura e la velocità di colata, preriscaldando e cuocendo gli strumenti di colata prima della colata e rafforzando il controllo sulla qualità dell'acqua circolante, è possibile eliminare completamente i difetti dei grani lucidi nei lingotti della lega di alluminio 6063.
