Die Aluminiumlegierung 6063 wird hauptsächlich für die Extrusion von Architekturprofilen verwendet. Seine Barren weisen metallurgische Mängel wie Risse, Porosität, Schlackeneinschlüsse, Lockerheit, helle Körner, federartige Körner und grobe Körner auf. Diese metallurgischen Mängel beeinträchtigen die Ausbeute der Rundbarrenproduktion und die Materialausbeute beim Strangpressen in unterschiedlichem Maße und verursachen erhebliche wirtschaftliche Verluste für das Unternehmen. Daher ist es notwendig, das Auftreten der oben genannten metallurgischen Mängel zu verhindern.
Bei der Inspektion von 6063-Aluminiumlegierungsbarren mit geringer Vergrößerung wurden helle Körner entdeckt. Sie erscheinen als unregelmäßige hell{3}}farbige helle Flecken auf dem Querschnitt der Probe, die sich hauptsächlich an der Wurzel des Barrens konzentrieren. Die Kornstruktur ist grob, mit relativ wenigen intragranularen gelösten Stoffen, und die Farbe ist hellweiß, was einen deutlichen Unterschied zur normalen Kristallstruktur zeigt. Diese Körner entstehen während der Gussphase.
1 Ursachen für die Bildung von hellen Körnern
1.1 Chemische Zusammensetzung
6063 ist eine Legierung mit niedriger -Legierung A1-Mg-Si und hoher Plastizität. Während des Ladevorgangs wurden aufgrund von Fehlbedienungen 0,24–0,32 % Cu-haltiger 6061-Legierungsschrott hinzugefügt, was Bedingungen für helle Korndefekte in 6063-Aluminiumlegierungsbarren schuf, wie in Tabelle 1 gezeigt.
1.2 Niedrige Gießtemperatur
Um die Formbarkeit und Oberflächenqualität des Barrens zu verbessern, wird die Gießtemperatur häufig relativ niedrig gehalten. Bei solchen Temperaturen ist die Temperatur im Formhohlraum niedriger und die unterkühlte Zone erstreckt sich bis zum unteren Bereich der Übergangsplatte. Dadurch kristallisieren Dendriten zunächst am Boden der Übergangsplatte; Diese Dendriten wachsen lange Zeit im Formhohlraum und bilden helle Körner. Da die Wachstumsrate heller Körner sehr langsam ist und die umgebende Metallschmelze ständig erneuert wird, ändert sich die Zusammensetzung der flüssigen Phase in diesem Bereich während der Kristallisation nicht wesentlich. Der Konzentrationsunterschied zwischen den hellen Körnern und der flüssigen Phase bleibt so wie zu Beginn der Kristallisation, was dazu führt, dass die hellen Körner zu einer festen Aluminiumlösung werden, die arm an gelösten Stoffen ist (1).
1.3 Niedrige Temperatur der Gussmulde
Aufgrund der Produktionseigenschaften des Rundbarrengusses aus 6063-Aluminiumlegierungen, bei denen es lange Intervalle zwischen Ofen- und Gussläufen gibt, befindet sich die Gussschale immer in einem kalten Zustand. Dies führt dazu, dass die Temperatur der Metallschmelze in der Form zu Beginn des Gießens relativ niedrig ist. Die zunächst kristallisierten hellen Körner haften an der Transferplatte und wachsen nach und nach. Wenn sie eine bestimmte Größe erreichen, fallen sie in den Barren und bilden helle Kornfehler an der Basis des Barrens.
1.4 Kristallisator
Der zum Gießen der Aluminiumlegierung 6063 verwendete Kristallisator ist ein kurzer Kristallisator vom Typ Wasserauge. Das zirkulierende Wasser ist verschmutzt und die Wassertemperatur ist hoch, mit erhöhten Konzentrationen an Ca²⁺- und Mg²⁺-Ionen. Während des Gießens führt dies zu einer teilweisen Verstopfung des Wasserauges, was zu ungleichmäßigen Temperaturen des geschmolzenen Metalls um den Barren herum führt, was zu Schwankungen im Metallfluss und einer ungleichmäßigen Strömungsverteilung innerhalb des Kristallisators führt. Bei lokal niedrigeren Gießtemperaturen variiert die Erstarrungsgeschwindigkeit der Metallschmelze und es entstehen helle Körner.
2 Vorbeugende Maßnahmen
Basierend auf der obigen Analyse haben wir folgende Maßnahmen umgesetzt:
(1) Reinigen Sie den Ofen gründlich, wenn Sie die Produktionslegierung wechseln.
(2) Verschiedene Arten von Legierungsschrott getrennt lagern und bei der Legierungsvorbereitung nur Schrott gleicher Art oder ähnlicher Zusammensetzung hinzufügen.
(4) Verstärken Sie das Prozessbetriebsmanagement und erwärmen Sie die Angusskanäle, Verteilerplatten, Strömungskanäle und Übergangsplatten vor dem Gießen mithilfe eines Petroleum-Flüssiggasbrenners auf einen glühenden Zustand.
(5) Ändern Sie das Umlaufwasser-Filtersystem und das Kühlsystem, nutzen Sie die Enthärterwasserstation voll aus und stellen Sie sicher, dass die Qualität und Temperatur des Umlaufwassers sowie die Konzentrationen von Ca, Mg und anderen Ionen den Anforderungen für Gießvorgänge entsprechen. Dadurch werden metallurgische Defekte in Barren beseitigt, die durch zirkulierendes Wasser verursacht werden. Dieses Problem wurde durch einen hohen Cu-Gehalt in der Charge, eine niedrige Temperatur der in die Form eintretenden Schmelze, eine unzureichende Vorwärmung der Verteilerplatte und eine schlechte Kühlung des Barrens durch zirkulierendes Wasser verursacht.
(6) Durch Anpassen des Cu-Gehalts in der Charge, entsprechendes Erhöhen der Gießtemperatur und Gießgeschwindigkeit, Vorwärmen und Backen der Gießwerkzeuge vor dem Gießen sowie eine stärkere Kontrolle der Qualität des zirkulierenden Wassers ist es möglich, die hellen Kornfehler in Barren aus der Aluminiumlegierung 6063 vollständig zu beseitigen.
