Control fino de los procesos de fundición y fundición de aleaciones de aluminio: un análisis completo de la introducción de la aleación de aluminio 6063.

El control de la composición de las aleaciones de aluminio es la clave para garantizar el rendimiento del material. En el proceso de producción de la aleación de aluminio 6063, además de controlar el contenido de los elementos principales de la aleación, como la proporción de magnesio y silicio, también es necesario controlar estrictamente los elementos de impureza como hierro, cobre, manganeso, etc. Aunque estos elementos tienen poco efecto sobre las propiedades de la aleación en cantidades mínimas, una vez que exceden un cierto límite, afectarán seriamente las propiedades mecánicas y la resistencia a la corrosión del material. Especialmente el zinc, si su contenido supera el 0,05%, aparecerán manchas blancas en la superficie del perfil después de la oxidación, por lo que el control del contenido de zinc es particularmente importante.

La composición química de la aleación de aluminio 6063 se basa en el estándar GB/T5237-93, que incluye principalmente 0,2-0,6% de silicio, 0,45-0,9% de magnesio y hasta 0,35% de hierro. Esta aleación es una aleación de aluminio reforzada tratable térmicamente y su principal fase de refuerzo es Mg2Si. Durante el proceso de enfriamiento, la cantidad de solución sólida de Mg2Si determina la resistencia final de la aleación. La temperatura eutéctica es de 595°C. En este momento, la solubilidad máxima del Mg2Si es del 1,85%, que cae al 1,05% a 500°C. Esto muestra que el control de la temperatura de enfriamiento es crucial para la resistencia de la aleación. Además, la proporción de magnesio a silicio en la aleación tiene un impacto significativo en la solubilidad sólida del Mg2Si. Para obtener una aleación de alta resistencia, es necesario asegurar que la relación Mg:Si sea inferior a 1,73.

La fundición es el paso principal del proceso para producir varillas fundidas de alta calidad. La temperatura de fusión de la aleación de aluminio 6063 debe controlarse estrictamente entre 750 y 760 °C. Una temperatura demasiado baja dará lugar a la generación de inclusiones de escoria, mientras que una temperatura demasiado alta aumentará el riesgo de absorción de hidrógeno, oxidación y nitruración. La solubilidad del hidrógeno en el aluminio líquido aumenta bruscamente por encima de los 760°C. Por tanto, controlar la temperatura de fusión es la clave para reducir la absorción de hidrógeno. Además, la selección del fundente y la aplicación de la tecnología de refinación también son cruciales. Los fundentes actualmente en el mercado son principalmente cloruro y fluoruro. Estos fundentes absorben fácilmente la humedad. Por lo tanto, las materias primas deben mantenerse secas durante la producción, sellarse, envasarse y almacenarse adecuadamente. El refinado por pulverización de polvo es actualmente el método principal para refinar la aleación de aluminio 6063. Mediante este método, el agente refinador puede entrar en contacto total con el líquido de aluminio para maximizar su eficacia. La presión de nitrógeno utilizada en el refinado de polvo debe ser lo más baja posible para reducir el riesgo de oxidación y absorción de hidrógeno.

La fundición es un paso clave para determinar la calidad de las varillas fundidas. Una temperatura de fundición razonable puede evitar la aparición de defectos de fundición. Para el líquido de aleación de aluminio 6063 que se ha sometido a un tratamiento de refinamiento de grano, la temperatura de fundición se puede aumentar adecuadamente a 720-740 °C. Este rango de temperatura favorece el flujo y la solidificación del aluminio líquido al tiempo que reduce el riesgo de formación de poros y granos gruesos. Durante el proceso de fundición se deben evitar las turbulencias y rodaduras del líquido de aluminio para evitar la ruptura de la película de óxido y la generación de inclusiones de escoria. Además, filtrar el líquido de aluminio es un método eficaz para eliminar escorias no metálicas. Se debe garantizar que la espuma superficial del líquido de aluminio se elimine antes de la filtración para garantizar una filtración suave.

El tratamiento de homogeneización es un proceso de tratamiento térmico importante para eliminar el estrés de fundición y el desequilibrio de la composición química dentro de los granos. La cristalización fuera de equilibrio provocará estrés en la fundición y un desequilibrio en la composición química entre los granos. Estos problemas afectarán el buen progreso del proceso de extrusión, así como las propiedades mecánicas y de tratamiento superficial del producto final. El tratamiento de homogeneización promueve la difusión de elementos de aleación de aluminio desde los límites de los granos hacia los granos manteniendo el calor a altas temperaturas, logrando así la uniformización de la composición química dentro de los granos. El tamaño de los granos tiene un impacto significativo en el tiempo del tratamiento de homogeneización. Cuanto más finos sean los granos, menor será el tiempo de homogeneización. Para reducir el costo del tratamiento de homogeneización, se pueden tomar medidas como el refinamiento del grano y la optimización del control de segmentación del horno de calentamiento.

La producción de la aleación de aluminio 6063 es un proceso complejo que implica un estricto control de la composición, una sofisticada tecnología de fundición y fundición y un proceso crítico de homogeneización. Al considerar y controlar exhaustivamente estos factores clave, se pueden producir varillas fundidas de aleación de aluminio de alta calidad, proporcionando una base material sólida para la producción posterior de perfiles. Con el avance de la ciencia y la tecnología y la optimización de los procesos, la producción de aleaciones de aluminio será más eficiente y respetuosa con el medio ambiente, contribuyendo en mayor medida al desarrollo de la industria moderna.