Jemné řízení procesů tavení a odlévání slitin hliníku: komplexní analýza úvodu slitiny hliníku 6063.

Kontrola složení hliníkových slitin je klíčem k zajištění výkonnosti materiálu. Ve výrobním procesu hliníkové slitiny 6063 je kromě kontroly obsahu hlavních slitinových prvků, jako je poměr hořčíku a křemíku, potřeba přísně kontrolovat také příměsi, jako je železo, měď, mangan atd. Přestože tyto prvky mají ve stopovém množství malý vliv na vlastnosti slitiny, jakmile překročí určitou mez, vážně ovlivní mechanické vlastnosti a odolnost materiálu proti korozi. Zejména zinek, pokud jeho obsah překročí 0,05 %, vzniknou na povrchu profilu po oxidaci bílé skvrny, proto je kontrola obsahu zinku obzvláště důležitá.

Chemické složení hliníkové slitiny 6063 vychází z normy GB/T5237-93, která obsahuje především 0,2-0,6 % křemíku, 0,45-0,9 % hořčíku a až 0,35 % železa. Tato slitina je tepelně zpracovatelná zpevněná hliníková slitina a její hlavní zpevňující fáze je Mg2Si. Během procesu kalení určuje množství tuhého roztoku Mg2Si konečnou pevnost slitiny. Eutektická teplota je 595°C. V této době je maximální rozpustnost Mg2Si 1,85 %, která při 500 °C klesá na 1,05 %. To ukazuje, že řízení teploty kalení je rozhodující pro pevnost slitiny. Kromě toho má poměr hořčíku a křemíku ve slitině významný vliv na rozpustnost Mg2Si v pevném stavu. Pro získání vysoce pevné slitiny je nutné zajistit, aby poměr Mg:Si byl menší než 1,73.

Tavení je primárním procesním krokem při výrobě vysoce kvalitních litých tyčí. Teplota tání hliníkové slitiny 6063 by měla být přísně kontrolována mezi 750-760 °C. Příliš nízká teplota povede k tvorbě struskových vměstků, zatímco příliš vysoká teplota zvýší riziko absorpce vodíku, oxidace a nitridace. Rozpustnost vodíku v tekutém hliníku prudce stoupá nad 760 °C. Proto je kontrola teploty tání klíčem ke snížení absorpce vodíku. Kromě toho je rozhodující také výběr tavidla a použití technologie rafinace. Tavidla, která jsou v současnosti na trhu, jsou hlavně chlorid a fluor. Tato tavidla snadno absorbují vlhkost. Suroviny proto musí být při výrobě udržovány v suchu, zapečetěny a zabaleny a řádně skladovány. Rafinace práškovým rozprašováním je v současné době hlavní metodou pro rafinaci hliníkové slitiny 6063. Prostřednictvím této metody se může rafinační činidlo plně dostat do kontaktu s hliníkovou kapalinou, aby se maximalizovala jeho účinnost. Tlak dusíku používaný při rafinaci prášku by měl být co nejnižší, aby se snížilo riziko oxidace a absorpce vodíku.

Odlévání je klíčovým krokem při určování kvality odlévaných prutů. Přiměřená teplota odlévání může zabránit výskytu vad odlitku. U kapaliny z hliníkové slitiny 6063, která prošla úpravou zjemnění zrna, lze teplotu odlévání vhodně zvýšit na 720-740 °C. Tento teplotní rozsah přispívá k tečení a tuhnutí tekutého hliníku a zároveň snižuje riziko pórů a hrubých zrn. Během procesu odlévání by mělo být zabráněno turbulencím a válcování hliníkové kapaliny, aby se zabránilo prasknutí oxidového filmu a tvorbě struskových vměstků. Kromě toho je filtrace hliníkové kapaliny účinnou metodou k odstranění nekovové strusky. Mělo by být zajištěno, že povrchová vrstva hliníkové kapaliny je před filtrací odstraněna, aby byla zajištěna hladká filtrace.

Homogenizační úprava je důležitým procesem tepelného zpracování k odstranění licího napětí a nerovnováhy chemického složení uvnitř zrn. Nerovnovážná krystalizace povede k licímu napětí a nerovnováze chemického složení mezi zrny. Tyto problémy ovlivní hladký průběh procesu vytlačování, stejně jako mechanické vlastnosti a vlastnosti povrchové úpravy konečného produktu. Homogenizační úprava podporuje difúzi prvků z hliníkové slitiny z hranic zrn do zrn udržováním tepla při vysokých teplotách, čímž se dosahuje uniformizace chemického složení uvnitř zrn. Velikost zrn má významný vliv na dobu homogenizační úpravy. Čím jemnější jsou zrna, tím kratší je doba homogenizace. Aby se snížily náklady na homogenizační zpracování, mohou být přijata opatření, jako je zjemnění zrna a optimalizace řízení segmentace topné pece.

Výroba hliníkové slitiny 6063 je komplexní proces zahrnující přísnou kontrolu složení, sofistikovanou technologii tavení a odlévání a kritické homogenizační zpracování. Komplexním zvážením a kontrolou těchto klíčových faktorů lze vyrábět vysoce kvalitní lité tyče z hliníkové slitiny, které poskytují pevný materiálový základ pro následnou výrobu profilů. S pokrokem vědy a techniky a optimalizací procesů bude výroba hliníkových slitin efektivnější a šetrnější k životnímu prostředí, což více přispěje k rozvoji moderního průmyslu.