Contrôle fin des processus de fusion et de coulée des alliages d'aluminium : une analyse complète de l'introduction de l'alliage d'aluminium 6063.

Le contrôle de la composition des alliages d’aluminium est la clé pour garantir les performances des matériaux. Dans le processus de production de l'alliage d'aluminium 6063, en plus de contrôler la teneur en éléments principaux de l'alliage, tels que le rapport magnésium/silicium, les impuretés telles que le fer, le cuivre, le manganèse, etc. doivent également être strictement contrôlées. Bien que ces éléments aient peu d’effet sur les propriétés de l’alliage à l’état de traces, une fois qu’ils dépassent une certaine limite, ils affecteront sérieusement les propriétés mécaniques et la résistance à la corrosion du matériau. Surtout le zinc, si sa teneur dépasse 0,05%, des taches blanches apparaîtront à la surface du profilé après oxydation, le contrôle de la teneur en zinc est donc particulièrement important.

La composition chimique de l'alliage d'aluminium 6063 est basée sur la norme GB/T5237-93, qui comprend principalement 0,2 à 0,6 % de silicium, 0,45 à 0,9 % de magnésium et jusqu'à 0,35 % de fer. Cet alliage est un alliage d’aluminium renforcé pouvant être traité thermiquement et sa principale phase de renforcement est le Mg2Si. Pendant le processus de trempe, la quantité de solution solide Mg2Si détermine la résistance finale de l'alliage. La température eutectique est de 595°C. A ce moment, la solubilité maximale du Mg2Si est de 1,85 %, qui chute à 1,05 % à 500°C. Cela montre que le contrôle de la température de trempe est crucial pour la résistance de l’alliage. De plus, le rapport magnésium/silicium dans l’alliage a un impact significatif sur la solubilité solide du Mg2Si. Afin d’obtenir un alliage à haute résistance, il est nécessaire de s’assurer que le rapport Mg:Si est inférieur à 1,73.

La fusion est la principale étape du processus de production de barres coulées de haute qualité. La température de fusion de l'alliage d'aluminium 6063 doit être strictement contrôlée entre 750 et 760°C. Une température trop basse entraînera la génération d'inclusions de scories, tandis qu'une température trop élevée augmentera le risque d'absorption d'hydrogène, d'oxydation et de nitruration. La solubilité de l’hydrogène dans l’aluminium liquide s’élève nettement au-dessus de 760°C. Par conséquent, le contrôle de la température de fusion est la clé pour réduire l’absorption d’hydrogène. En outre, le choix du flux et l’application de la technologie de raffinage sont également cruciaux. Les flux actuellement sur le marché sont principalement des chlorures et des fluorures. Ces flux absorbent facilement l'humidité. Par conséquent, les matières premières doivent être conservées au sec pendant la production, scellées, emballées et correctement stockées. Le raffinage par pulvérisation de poudre est actuellement la principale méthode de raffinage de l’alliage d’aluminium 6063. Grâce à cette méthode, l'agent de raffinage peut entrer entièrement en contact avec le liquide d'aluminium pour maximiser son efficacité. La pression d'azote utilisée dans le raffinage des poudres doit être aussi basse que possible pour réduire le risque d'oxydation et d'absorption d'hydrogène.

Le moulage est une étape clé pour déterminer la qualité des tiges coulées. Une température de coulée raisonnable peut éviter l’apparition de défauts de coulée. Pour le liquide en alliage d'aluminium 6063 ayant subi un traitement de raffinement du grain, la température de coulée peut être augmentée de manière appropriée jusqu'à 720-740°C. Cette plage de température est propice à l’écoulement et à la solidification de l’aluminium liquide tout en réduisant les risques de pores et de gros grains. Pendant le processus de coulée, les turbulences et le roulement du liquide d'aluminium doivent être évités pour éviter la rupture du film d'oxyde et la génération d'inclusions de scories. De plus, la filtration du liquide aluminium est une méthode efficace pour éliminer les scories non métalliques. Il faut s'assurer que l'écume de surface du liquide d'aluminium est éliminée avant la filtration pour assurer une filtration en douceur.

Le traitement d'homogénéisation est un processus de traitement thermique important pour éliminer les contraintes de coulée et le déséquilibre de la composition chimique au sein des grains. Une cristallisation hors équilibre entraînera une contrainte de coulée et un déséquilibre de la composition chimique entre les grains. Ces problèmes affecteront le bon déroulement du processus d’extrusion, ainsi que les propriétés mécaniques et les propriétés de traitement de surface du produit final. Le traitement d'homogénéisation favorise la diffusion des éléments d'alliage d'aluminium des joints de grains vers les grains en maintenant la chaleur à des températures élevées, obtenant ainsi une uniformisation de la composition chimique au sein des grains. La taille des grains a un impact significatif sur la durée du traitement d'homogénéisation. Plus les grains sont fins, plus le temps d'homogénéisation est court. Afin de réduire le coût du traitement d'homogénéisation, des mesures telles que le raffinement des grains et l'optimisation du contrôle de la segmentation du four de chauffage peuvent être prises.

La production de l'alliage d'aluminium 6063 est un processus complexe impliquant un contrôle strict de la composition, une technologie sophistiquée de fusion et de coulée et un traitement d'homogénéisation critique. En prenant en compte et en contrôlant de manière exhaustive ces facteurs clés, des tiges coulées en alliage d'aluminium de haute qualité peuvent être produites, fournissant ainsi une base matérielle solide pour la production ultérieure de profilés. Avec les progrès de la science et de la technologie et l'optimisation des processus, la production d'alliages d'aluminium sera plus efficace et plus respectueuse de l'environnement, contribuant ainsi davantage au développement de l'industrie moderne.