La lega di alluminio 6063 viene utilizzata principalmente per l'estrusione di profili architettonici. I difetti metallurgici dei suoi lingotti includono crepe, soffiature, inclusioni di scorie, porosità, grani lucidi, grani piumati, grani grossi, ecc. Questi difetti metallurgici influenzano a vari livelli la resa della produzione di lingotti rotondi e la velocità del prodotto finito durante l'estrusione, causando perdite economiche significative all'azienda. Pertanto è imperativo prevenire il verificarsi dei suddetti difetti metallurgici.
Durante l'ispezione della macrostruttura dei lingotti della lega di alluminio 6063 vengono rilevati grani luminosi. Sulla superficie di frattura del campione appaiono come punti luminosi irregolari di colore chiaro-, concentrati principalmente alla radice del lingotto. Caratterizzati da struttura a grana grossa, pochi soluti intracristallini e colore bianco pallido, differiscono notevolmente dalla normale struttura cristallina e vengono generati durante la fase di colata.
1. Cause della formazione di grani brillanti
1.1 Composizione chimica
6063 è una lega ad alta-plasticità della serie Al-Mg-Si a bassa lega. Durante il processo di dosaggio della carica, sono stati aggiunti rottami di lega 6061 contenenti lo 0,24%-0,32% di rame (Cu) a causa di un funzionamento errato, che ha creato le condizioni per la formazione di difetti a grana brillante nei lingotti di lega di alluminio 6063, come mostrato nella Tabella 1.
1.2 Bassa temperatura di colata
Per migliorare la stampabilità e la qualità superficiale del lingotto, la temperatura di colata viene spesso mantenuta relativamente bassa. Ciò si traduce in una temperatura più bassa nella cavità dello stampo durante la colata, facendo sì che la zona sottoraffreddata nella cavità si estenda fino all'area inferiore della piastra di transizione, dove i dendriti cristallizzano per primi. Questi dendriti crescono a lungo nella cavità, formando grani luminosi. Il tasso di crescita dei grani lucidi è molto lento e poiché il metallo fuso circostante viene costantemente rinfrescato, la composizione del liquido in quell'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, rendendo così i grani lucidi una soluzione solida di alluminio povera di soluti-(1).
1.3 Bassa temperatura del piatto di colata
A causa delle caratteristiche di produzione dei lingotti tondi in lega di alluminio 6063, dove ci sono lunghi intervalli tra i lotti del forno e i cicli di colata, i vassoi di colata sono sempre allo stato freddo. Ciò si traduce in una temperatura di fusione più bassa nello stampo all'inizio della colata. I grani brillanti inizialmente cristallizzati aderiscono poi alla piastra di trasferimento e crescono gradualmente. Quando raggiungono una certa dimensione, cadono nel lingotto, formando difetti di grana lucidi sul fondo del lingotto.
1.4 Cristallizzatore
Il cristallizzatore utilizzato durante la fusione della lega di alluminio 6063 è un cristallizzatore corto del tipo ad acqua-. L'acqua circolante è sporca, la temperatura dell'acqua è elevata e le concentrazioni di ioni Ca²⁺ e Mg²⁺ sono relativamente elevate. Durante la fusione, ciò provoca un blocco parziale dell'occhio dell'acqua-, con conseguente temperatura non uniforme della massa fusa attorno al lingotto, che porta a fluttuazioni nel flusso del metallo e a una distribuzione non uniforme all'interno del cristallizzatore. A temperature di colata localmente più basse, la velocità di solidificazione del fuso varia, producendo grani brillanti.
2 Misure preventive
Sulla base dell’analisi di cui sopra, abbiamo adottato le seguenti misure:
(1) Pulire accuratamente il forno quando si cambia tipo di prodotto.
(2) Conservare separatamente i rottami di leghe di diverso tipo e durante la preparazione della fusione è consentito aggiungere solo rottami dello stesso tipo o di composizione simile.
(3) Rafforzare la gestione delle operazioni di processo. Prima della fusione, utilizzare un cannello a gas liquefatto di petrolio per cuocere i canali di flusso, la piastra di distribuzione, i tubi di flusso e le piastre di transizione finché non diventano roventi.
(4) Modificare il sistema di filtraggio e raffreddamento dell'acqua circolante, sfruttando appieno la stazione dell'acqua addolcita per garantire che la qualità e la temperatura dell'acqua circolante e le concentrazioni di Ca, Mg e altri ioni soddisfino i requisiti per le operazioni di fusione, eliminando così i difetti metallurgici causati dall'acqua circolante nei lingotti fusi. Questi difetti sono causati da un elevato contenuto di Cu nella carica, da una bassa temperatura del fuso al momento dell'ingresso negli stampi, da uno scarso preriscaldamento della piastra di distribuzione e da un raffreddamento inadeguato dei lingotti mediante circolazione d'acqua.
(5) Regolando il contenuto di Cu nella carica, aumentando adeguatamente la temperatura e la velocità di fusione, preriscaldando e cuocendo gli strumenti di fusione prima della fusione e rafforzando il controllo della qualità dell'acqua circolante, i difetti dei grani lucidi nei lingotti in lega di alluminio 6063 possono essere completamente eliminati.
