Kiểm soát tốt quá trình luyện và đúc hợp kim nhôm: phân tích toàn diện về giới thiệu hợp kim nhôm 6063.

Kiểm soát thành phần của hợp kim nhôm là chìa khóa để đảm bảo hiệu suất vật liệu. Trong quá trình sản xuất hợp kim nhôm 6063, ngoài việc kiểm soát hàm lượng các nguyên tố hợp kim chính như tỷ lệ magie và silicon, các nguyên tố tạp chất như sắt, đồng, mangan,… cũng cần được kiểm soát chặt chẽ. Mặc dù các nguyên tố này ít ảnh hưởng đến tính chất hợp kim ở lượng nhỏ, nhưng một khi chúng vượt quá một giới hạn nhất định, chúng sẽ ảnh hưởng nghiêm trọng đến tính chất cơ học và khả năng chống ăn mòn của vật liệu. Đặc biệt là kẽm, nếu hàm lượng của nó vượt quá 0,05%, các đốm trắng sẽ xuất hiện trên bề mặt của profile sau quá trình oxy hóa, vì vậy việc kiểm soát hàm lượng kẽm là đặc biệt quan trọng.

Thành phần hóa học của hợp kim nhôm 6063 dựa trên tiêu chuẩn GB/T5237-93, chủ yếu bao gồm 0,2-0,6% silicon, 0,45-0,9% magiê và lên tới 0,35% sắt. Hợp kim này là hợp kim nhôm tăng cường có thể xử lý nhiệt và giai đoạn tăng cường chính của nó là Mg2Si. Trong quá trình làm nguội, lượng dung dịch rắn Mg2Si quyết định độ bền cuối cùng của hợp kim. Nhiệt độ eutectic là 595°C. Tại thời điểm này, độ hòa tan tối đa của Mg2Si là 1,85%, giảm xuống 1,05% ở 500°C. Điều này cho thấy việc kiểm soát nhiệt độ dập tắt là rất quan trọng đối với độ bền của hợp kim. Ngoài ra, tỷ lệ magiê và silicon trong hợp kim có tác động đáng kể đến khả năng hòa tan rắn của Mg2Si. Để thu được hợp kim có độ bền cao cần đảm bảo tỷ lệ Mg:Si nhỏ hơn 1,73.

Luyện kim là bước quy trình chính để sản xuất thanh đúc chất lượng cao. Nhiệt độ nóng chảy của hợp kim nhôm 6063 phải được kiểm soát chặt chẽ trong khoảng 750-760°C. Nhiệt độ quá thấp sẽ tạo ra xỉ, trong khi nhiệt độ quá cao sẽ làm tăng nguy cơ hấp thụ hydro, oxy hóa và thấm nitơ. Độ hòa tan của hydro trong nhôm lỏng tăng mạnh ở nhiệt độ trên 760°C. Vì vậy, kiểm soát nhiệt độ nóng chảy là chìa khóa để giảm sự hấp thụ hydro. Ngoài ra, việc lựa chọn chất trợ dung và ứng dụng công nghệ tinh chế cũng rất quan trọng. Các chất trợ dung hiện có trên thị trường chủ yếu là clorua và florua. Những chất trợ dung này dễ dàng hấp thụ độ ẩm. Vì vậy, nguyên liệu thô trong quá trình sản xuất phải được giữ khô ráo, niêm phong, đóng gói và bảo quản đúng cách. Tinh chế phun bột hiện là phương pháp chính để tinh chế hợp kim nhôm 6063. Thông qua phương pháp này, chất tinh chế có thể tiếp xúc hoàn toàn với chất lỏng nhôm để phát huy tối đa hiệu quả của nó. Áp suất nitơ được sử dụng trong quá trình tinh chế bột phải càng thấp càng tốt để giảm nguy cơ oxy hóa và hấp thụ hydro.

Đúc là khâu quan trọng quyết định chất lượng của que đúc. Nhiệt độ đúc hợp lý có thể tránh xảy ra lỗi đúc. Đối với chất lỏng hợp kim nhôm 6063 đã trải qua quá trình xử lý tinh chế hạt, nhiệt độ đúc có thể tăng lên một cách thích hợp lên 720-740°C. Phạm vi nhiệt độ này có lợi cho dòng chảy và sự đông đặc của nhôm lỏng đồng thời giảm nguy cơ tạo thành lỗ rỗng và hạt thô. Trong quá trình đúc, nên tránh sự hỗn loạn và lăn của chất lỏng nhôm để tránh làm vỡ màng oxit và tạo ra các tạp chất xỉ. Ngoài ra, lọc chất lỏng nhôm là một phương pháp hiệu quả để loại bỏ xỉ phi kim loại. Cần đảm bảo rằng cặn bề mặt của chất lỏng nhôm được loại bỏ trước khi lọc để đảm bảo quá trình lọc diễn ra suôn sẻ.

Xử lý đồng nhất là một quá trình xử lý nhiệt quan trọng để loại bỏ ứng suất đúc và mất cân bằng thành phần hóa học trong hạt. Sự kết tinh không cân bằng sẽ dẫn đến ứng suất đúc và mất cân bằng thành phần hóa học giữa các hạt. Những vấn đề này sẽ ảnh hưởng đến tiến trình trơn tru của quá trình ép đùn, cũng như các tính chất cơ học và tính chất xử lý bề mặt của sản phẩm cuối cùng. Quá trình xử lý đồng nhất thúc đẩy sự khuếch tán của các nguyên tố hợp kim nhôm từ ranh giới hạt vào hạt bằng cách duy trì nhiệt ở nhiệt độ cao, từ đó đạt được sự đồng nhất về thành phần hóa học trong hạt. Kích thước hạt có ảnh hưởng đáng kể đến thời gian xử lý đồng nhất. Hạt càng mịn thì thời gian đồng nhất càng ngắn. Để giảm chi phí xử lý đồng nhất, có thể thực hiện các biện pháp như sàng lọc hạt và tối ưu hóa kiểm soát phân đoạn lò gia nhiệt.

Việc sản xuất hợp kim nhôm 6063 là một quá trình phức tạp bao gồm kiểm soát thành phần nghiêm ngặt, công nghệ nấu chảy và đúc phức tạp cũng như xử lý đồng nhất quan trọng. Bằng cách xem xét và kiểm soát toàn diện các yếu tố chính này, thanh đúc hợp kim nhôm chất lượng cao có thể được sản xuất, cung cấp nền tảng vật liệu vững chắc cho quá trình sản xuất biên dạng tiếp theo. Với sự tiến bộ của khoa học công nghệ và tối ưu hóa quy trình, việc sản xuất hợp kim nhôm sẽ hiệu quả hơn và thân thiện với môi trường, đóng góp lớn hơn cho sự phát triển của ngành công nghiệp hiện đại.