کنترل دقیق فرآیندهای ذوب و ریخته گری آلیاژ آلومینیوم: تجزیه و تحلیل جامع از معرفی آلیاژ آلومینیوم 6063.

کنترل ترکیب آلیاژهای آلومینیوم کلید تضمین عملکرد مواد است. در فرآیند تولید آلیاژ آلومینیوم 6063 علاوه بر کنترل محتوی عناصر آلیاژی اصلی مانند نسبت منیزیم و سیلیکون، عناصر ناخالصی مانند آهن، مس، منگنز و ... نیز باید به شدت کنترل شوند. اگرچه این عناصر در مقادیر کمی بر خواص آلیاژ تأثیر کمی دارند، اما هنگامی که از حد معینی فراتر رفتند، خواص مکانیکی و مقاومت در برابر خوردگی مواد را به طور جدی تحت تأثیر قرار خواهند داد. به خصوص روی، اگر محتوای آن از 0.05٪ بیشتر شود، پس از اکسیداسیون، لکه های سفید روی سطح پروفیل ظاهر می شود، بنابراین کنترل محتوای روی اهمیت ویژه ای دارد.

ترکیب شیمیایی آلیاژ آلومینیوم 6063 بر اساس استاندارد GB/T5237-93 است که عمدتاً شامل 0.2-0.6٪ سیلیکون، 0.45-0.9٪ منیزیم و تا 0.35٪ آهن است. این آلیاژ یک آلیاژ آلومینیوم تقویت شده قابل عملیات حرارتی است و فاز اصلی تقویت آن Mg2Si است. در طی فرآیند کوئنچ، مقدار محلول جامد Mg2Si استحکام نهایی آلیاژ را تعیین می کند. دمای یوتکتیک 595 درجه سانتیگراد است. در این زمان، حداکثر حلالیت Mg2Si 1.85٪ است که در 500 درجه سانتیگراد به 1.05٪ کاهش می یابد. این نشان می دهد که کنترل دمای خاموش شدن برای استحکام آلیاژ بسیار مهم است. علاوه بر این، نسبت منیزیم به سیلیکون در آلیاژ تأثیر قابل توجهی بر حلالیت جامد Mg2Si دارد. برای به دست آوردن یک آلیاژ با مقاومت بالا، باید اطمینان حاصل شود که نسبت Mg:Si کمتر از 1.73 باشد.

ذوب مرحله اولیه فرآیند در تولید میله های ریخته گری با کیفیت بالا است. دمای ذوب آلیاژ آلومینیوم 6063 باید بین 750-760 درجه سانتیگراد به شدت کنترل شود. دمای بیش از حد پایین منجر به تولید ذرات سرباره می شود، در حالی که دمای بسیار بالا خطر جذب هیدروژن، اکسیداسیون و نیترید شدن را افزایش می دهد. حلالیت هیدروژن در آلومینیوم مایع به شدت بالاتر از 760 درجه سانتیگراد است. بنابراین، کنترل دمای ذوب کلید کاهش جذب هیدروژن است. علاوه بر این، انتخاب شار و استفاده از فناوری پالایش نیز بسیار مهم است. فلاکس های موجود در بازار عمدتاً کلرید و فلوراید هستند. این شارها به راحتی رطوبت را جذب می کنند. بنابراین مواد اولیه باید در حین تولید خشک نگهداری شوند، مهر و موم و بسته بندی شوند و به درستی نگهداری شوند. در حال حاضر روش اصلی پالایش آلیاژ آلومینیوم 6063 تصفیه اسپری پودر می باشد. از طریق این روش، عامل تصفیه می تواند به طور کامل با مایع آلومینیوم تماس بگیرد تا اثربخشی آن به حداکثر برسد. فشار نیتروژن مورد استفاده در تصفیه پودر باید تا حد امکان پایین باشد تا خطر اکسیداسیون و جذب هیدروژن کاهش یابد.

ریخته گری یک مرحله کلیدی در تعیین کیفیت میله های ریخته گری است. دمای مناسب ریخته گری می تواند از بروز عیوب ریخته گری جلوگیری کند. برای مایع آلیاژ آلومینیوم 6063 که تحت عملیات پالایش دانه قرار گرفته است، دمای ریخته گری را می توان به طور مناسب تا 720-740 درجه سانتی گراد افزایش داد. این محدوده دما به جریان و انجماد آلومینیوم مایع کمک می کند و در عین حال خطر منافذ و دانه های درشت را کاهش می دهد. در طول فرآیند ریخته‌گری، باید از تلاطم و نورد مایع آلومینیوم برای جلوگیری از پارگی لایه اکسید و ایجاد آخال‌های سرباره اجتناب شود. علاوه بر این، فیلتر کردن مایع آلومینیومی یک روش موثر برای حذف سرباره غیرفلزی است. باید اطمینان حاصل شود که کف سطحی مایع آلومینیومی قبل از فیلتراسیون برای اطمینان از صافی صافی برداشته شده است.

عملیات هموژنیزاسیون یک فرآیند عملیات حرارتی مهم برای از بین بردن تنش ریخته گری و عدم تعادل ترکیب شیمیایی در دانه ها است. کریستالیزاسیون غیرتعادلی منجر به تنش ریخته گری و عدم تعادل ترکیب شیمیایی بین دانه ها می شود. این مشکلات بر پیشرفت صاف فرآیند اکستروژن و همچنین خواص مکانیکی و خواص عملیات سطحی محصول نهایی تأثیر می گذارد. عملیات همگن سازی، انتشار عناصر آلیاژ آلومینیوم را از مرز دانه ها به دانه ها با حفظ گرما در دماهای بالا ترویج می کند و در نتیجه به یکنواخت شدن ترکیب شیمیایی درون دانه ها می رسد. اندازه دانه ها تأثیر بسزایی در زمان تیمار همگن شدن دارد. هرچه دانه ها ریزتر باشند، زمان همگن شدن کوتاهتر است. به منظور کاهش هزینه عملیات همگن سازی، می توان اقداماتی مانند پالایش دانه و بهینه سازی کنترل تقسیم بندی کوره گرمایش را انجام داد.

تولید آلیاژ آلومینیوم 6063 یک فرآیند پیچیده است که شامل کنترل دقیق ترکیب، فناوری ذوب و ریخته‌گری پیچیده و پردازش همگن‌سازی حیاتی است. با در نظر گرفتن و کنترل همه جانبه این عوامل کلیدی، میله های ریخته گری آلیاژ آلومینیوم با کیفیت بالا را می توان تولید کرد که یک پایه مواد جامد برای تولید پروفیل بعدی فراهم می کند. با پیشرفت علم و فناوری و بهینه سازی فرآیندها، تولید آلیاژهای آلومینیوم کارآمدتر و سازگار با محیط زیست خواهد بود و سهم بیشتری در توسعه صنعت مدرن خواهد داشت.