Dokładna kontrola procesów wytapiania i odlewania stopów aluminium: kompleksowa analiza wprowadzenia stopu aluminium 6063.

Kontrola składu stopów aluminium jest kluczem do zapewnienia wydajności materiału. W procesie produkcyjnym stopu aluminium 6063, oprócz kontrolowania zawartości głównych pierwiastków stopowych, takich jak stosunek magnezu do krzemu, należy również ściśle kontrolować pierwiastki zanieczyszczające, takie jak żelazo, miedź, mangan itp. Chociaż pierwiastki te w śladowych ilościach mają niewielki wpływ na właściwości stopu, po przekroczeniu pewnego limitu poważnie wpływają na właściwości mechaniczne i odporność materiału na korozję. Zwłaszcza cynk, jeśli jego zawartość przekroczy 0,05%, po utlenieniu na powierzchni profilu pojawią się białe plamy, dlatego szczególnie ważna jest kontrola zawartości cynku.

Skład chemiczny stopu aluminium 6063 oparty jest na normie GB/T5237-93, która zawiera głównie 0,2-0,6% krzemu, 0,45-0,9% magnezu i do 0,35% żelaza. Stop ten jest poddającym się obróbce cieplnej wzmocnionym stopem aluminium, a jego główną fazą wzmacniającą jest Mg2Si. Podczas procesu hartowania ilość stałego roztworu Mg2Si określa ostateczną wytrzymałość stopu. Temperatura eutektyki wynosi 595°C. W tym czasie maksymalna rozpuszczalność Mg2Si wynosi 1,85% i spada do 1,05% w temperaturze 500°C. Pokazuje to, że kontrola temperatury hartowania ma kluczowe znaczenie dla wytrzymałości stopu. Ponadto stosunek magnezu do krzemu w stopie ma istotny wpływ na rozpuszczalność Mg2Si w stanie stałym. Aby uzyskać stop o dużej wytrzymałości, należy zadbać o to, aby stosunek Mg:Si był mniejszy niż 1,73.

Wytapianie jest głównym etapem procesu wytwarzania wysokiej jakości prętów odlewanych. Temperatura topnienia stopu aluminium 6063 powinna być ściśle kontrolowana w zakresie 750-760°C. Zbyt niska temperatura będzie prowadzić do powstawania wtrąceń żużlowych, natomiast zbyt wysoka zwiększa ryzyko absorpcji wodoru, utleniania i azotowania. Rozpuszczalność wodoru w ciekłym aluminium gwałtownie wzrasta powyżej 760°C. Dlatego kontrolowanie temperatury topnienia jest kluczem do ograniczenia absorpcji wodoru. Ponadto istotny jest także dobór topnika i zastosowanie technologii uszlachetniania. Topniki dostępne obecnie na rynku to głównie chlorki i fluorki. Topniki te łatwo wchłaniają wilgoć. Dlatego podczas produkcji surowce muszą być suche, szczelnie zamknięte, opakowane i odpowiednio przechowywane. Rafinacja proszkowa jest obecnie główną metodą rafinacji stopu aluminium 6063. Dzięki tej metodzie środek rafinujący może w pełni stykać się z cieczą aluminiową, aby zmaksymalizować jego skuteczność. Ciśnienie azotu stosowane w rafinacji proszków powinno być jak najniższe, aby zmniejszyć ryzyko utleniania i absorpcji wodoru.

Odlewanie jest kluczowym krokiem w określaniu jakości wędek odlewanych. Rozsądna temperatura odlewania może zapobiec występowaniu wad odlewniczych. Dla ciekłego stopu aluminium 6063, który został poddany obróbce uszlachetniającej, temperaturę odlewania można odpowiednio podnieść do 720-740°C. Ten zakres temperatur sprzyja przepływowi i krzepnięciu ciekłego aluminium, jednocześnie zmniejszając ryzyko powstawania porów i grubych ziaren. Podczas procesu odlewania należy unikać turbulencji i walcowania cieczy aluminiowej, aby zapobiec pęknięciu warstwy tlenkowej i powstaniu wtrąceń żużla. Ponadto filtrowanie cieczy aluminiowej jest skuteczną metodą usuwania żużla niemetalicznego. Należy upewnić się, że szumowiny powierzchniowe cieczy aluminiowej zostały usunięte przed filtracją, aby zapewnić płynną filtrację.

Homogenizacja jest ważnym procesem obróbki cieplnej mającym na celu wyeliminowanie naprężeń odlewniczych i braku równowagi składu chemicznego w ziarnach. Krystalizacja nierównowagowa doprowadzi do naprężeń odlewniczych i braku równowagi w składzie chemicznym pomiędzy ziarnami. Problemy te będą miały wpływ na płynny przebieg procesu wytłaczania, a także na właściwości mechaniczne i właściwości obróbki powierzchni produktu końcowego. Obróbka homogenizująca sprzyja dyfuzji pierwiastków stopu aluminium z granic ziaren do ziaren poprzez utrzymywanie ciepła w wysokich temperaturach, osiągając w ten sposób ujednolicenie składu chemicznego w ziarnach. Wielkość ziaren ma istotny wpływ na czas trwania zabiegu homogenizacyjnego. Im drobniejsze ziarna, tym krótszy czas homogenizacji. W celu obniżenia kosztów obróbki homogenizacyjnej można podjąć działania takie jak rozdrobnienie ziarna i optymalizacja kontroli segmentacji pieca grzewczego.

Produkcja stopu aluminium 6063 to złożony proces obejmujący ścisłą kontrolę składu, wyrafinowaną technologię wytapiania i odlewania oraz krytyczny proces homogenizacji. Kompleksowe uwzględnienie i kontrolowanie tych kluczowych czynników pozwala na produkcję wysokiej jakości prętów odlewanych ze stopów aluminium, zapewniających solidną podstawę materiałową do późniejszej produkcji profili. Wraz z postępem nauki i technologii oraz optymalizacją procesów produkcja stopów aluminium będzie bardziej wydajna i przyjazna dla środowiska, wnosząc większy wkład w rozwój nowoczesnego przemysłu.