Hliníková slitina 6063 se používá hlavně pro vytlačování architektonických profilů. Mezi metalurgické vady jeho ingotů patří trhliny, profouknutí, struskové vměstky, pórovitost, světlá zrna, péřovitá zrna, hrubá zrna atd. Tyto metalurgické vady ovlivňují v různé míře výtěžnost výroby kruhového ingotu a rychlost hotového výrobku při protlačování, což společnosti způsobuje značné ekonomické ztráty. Proto je bezpodmínečně nutné zabránit vzniku výše uvedených metalurgických vad.
Během makrostrukturní kontroly ingotů z hliníkové slitiny 6063 byla nalezena jasná zrna. Na povrchu lomu vzorku se jeví jako nepravidelné světlé-zbarvené světlé skvrny, soustředěné hlavně u kořene ingotu. Vyznačují se hrubozrnnou strukturou, malým množstvím intrakrystalických rozpuštěných látek a světle bílou barvou, výrazně se liší od normální krystalické struktury a vznikají během fáze odlévání.
1. Příčiny tvorby světlého zrna
1.1 Chemické složení
6063 je nízko-legovaná slitina Al-Mg-Si řady s vysokou-plastičností. Během procesu dávkování vsázky byl přidán šrot slitiny 6061 obsahující 0,24 % až 0,32 % mědi (Cu) kvůli nesprávné obsluze, což vytvořilo podmínky pro vznik jasných defektů zrn v ingotech z hliníkové slitiny 6063, jak je uvedeno v tabulce 1.
1.2 Nízká licí teplota
Aby se zlepšila tvarovatelnost a kvalita povrchu ingotu, licí teplota se často udržuje na relativně nízké úrovni. To má za následek nižší teplotu v dutině formy během odlévání, což způsobuje, že podchlazená zóna v dutině zasahuje do spodní oblasti přechodové desky, kde jako první krystalizují dendrity. Tyto dendrity rostou po dlouhou dobu v dutině a tvoří jasná zrna. Rychlost růstu jasných zrn je velmi pomalá, a protože se okolní roztavený kov neustále obnovuje, složení kapaliny v této oblasti se během krystalizace výrazně nemění. Koncentrační rozdíl mezi světlými zrny a kapalnou fází zůstává stejný jako na začátku krystalizace, takže světlá zrna jsou rozpuštěným-nekvalitním hliníkovým pevným roztokem (1).
1.3 Nízká teplota licí misky
Vzhledem k výrobním charakteristikám kruhových ingotů z hliníkové slitiny 6063, kde jsou dlouhé intervaly mezi dávkami pece a cykly lití, jsou licí misky vždy ve studeném stavu. To má za následek nižší teplotu taveniny ve formě na začátku odlévání. Původně vykrystalizovaná světlá zrna poté přilnou k přenosové desce a postupně rostou. Když dosáhnou určité velikosti, spadnou do ingotu a vytvoří světlé defekty zrna na dně ingotu.
1.4 Krystalizátor
Krystalizátor používaný při odlévání hliníkové slitiny 6063 je krátký krystalizátor typu vodní -oko. Cirkulující voda je špinavá, teplota vody je vysoká a koncentrace iontů Ca2⁺ a Mg2⁺ jsou relativně vysoké. Během odlévání to způsobuje částečné ucpání vodního oka, což má za následek nerovnoměrné teploty taveniny v okolí ingotu, což vede ke kolísání toku kovu a nerovnoměrné distribuci v krystalizátoru. Při lokálně nižších teplotách lití se rychlost tuhnutí taveniny mění a vytváří jasná zrna.
2 Preventivní opatření
Na základě výše uvedené analýzy jsme přijali následující opatření:
(1) Při změně typu produktu pec důkladně vyčistěte.
(2) Slitinový šrot různých typů skladujte odděleně a při přípravě taveniny je povoleno přidávat pouze šrot stejného typu nebo podobného složení.
(3) Posílit řízení procesního provozu. Před litím použijte hořák na zkapalněný plyn k vypálení průtokových kanálů, distribuční desky, průtokových trubek a přechodových desek, dokud nejsou rozžhavené.
(4) Upravit systém filtrace a chlazení cirkulační vody s plným využitím stanice změkčované vody tak, aby kvalita a teplota cirkulační vody a koncentrace Ca, Mg a dalších iontů odpovídaly požadavkům pro slévárenské operace, čímž se eliminují metalurgické vady způsobené cirkulující vodou v odlévaných ingotech. Tyto vady jsou způsobeny vysokým obsahem Cu ve vsázce, nízkou teplotou taveniny v době vstupu do forem, špatným předehřátím rozdělovací desky a nedostatečným chlazením ingotů cirkulující vodou.
(5) Úpravou obsahu Cu ve vsázce, vhodným zvýšením licí teploty a rychlosti, předehřátím a vypálením licích nástrojů před litím a posílením kontroly kvality cirkulující vody lze zcela eliminovat světlé vady zrna v ingotech z hliníkové slitiny 6063.
