Finkontroll av smält- och gjutningsprocesser för aluminiumlegeringar: en omfattande analys av introduktionen av 6063 aluminiumlegering.

Kontroll av aluminiumlegeringars sammansättning är nyckeln till att säkerställa materialets prestanda. I produktionsprocessen för 6063 aluminiumlegering måste, förutom att kontrollera innehållet av huvudlegeringselementen, såsom förhållandet mellan magnesium och kisel, även föroreningselement som järn, koppar, mangan etc. kontrolleras strikt. Även om dessa element har liten effekt på legeringens egenskaper i spårmängder, kommer de, när de överstiger en viss gräns, allvarligt att påverka materialets mekaniska egenskaper och korrosionsbeständighet. Speciellt zink, om dess innehåll överstiger 0,05 %, kommer vita fläckar att uppstå på profilens yta efter oxidation, så kontrollen av zinkhalten är särskilt viktig.

Den kemiska sammansättningen av 6063 aluminiumlegering är baserad på GB/T5237-93-standarden, som huvudsakligen inkluderar 0,2–0,6 % kisel, 0,45–0,9 % magnesium och upp till 0,35 % järn. Denna legering är en värmebehandlingsbar förstärkt aluminiumlegering, och dess huvudsakliga förstärkningsfas är Mg2Si. Under kylningsprocessen bestämmer mängden fast lösning Mg2Si legeringens slutliga hållfasthet. Den eutektiska temperaturen är 595 °C. Vid denna tidpunkt är den maximala lösligheten för Mg2Si 1,85 %, vilket sjunker till 1,05 % vid 500 °C. Detta visar att kontrollen av kylningstemperaturen är avgörande för legeringens hållfasthet. Dessutom har förhållandet magnesium till kisel i legeringen en betydande inverkan på Mg2Sis löslighet i fast form. För att erhålla en höghållfast legering är det nödvändigt att säkerställa att förhållandet Mg:Si är mindre än 1,73.

Smältning är det primära processteget vid tillverkning av högkvalitativa gjutna stänger. Smälttemperaturen för 6063-aluminiumlegering bör kontrolleras strikt mellan 750-760 °C. För låg temperatur leder till slaggbildning, medan för hög temperatur ökar risken för väteabsorption, oxidation och nitrering. Lösligheten av väte i flytande aluminium stiger kraftigt över 760 °C. Därför är kontroll av smälttemperaturen nyckeln till att minska väteabsorptionen. Dessutom är valet av flussmedel och tillämpningen av raffineringsteknik också avgörande. De flussmedel som för närvarande finns på marknaden är huvudsakligen klorid och fluorid. Dessa flussmedel absorberar lätt fukt. Därför måste råmaterialen hållas torra under produktionen, förseglas och förpackas samt lagras korrekt. Pulversprayraffinering är för närvarande den viktigaste metoden för raffinering av 6063-aluminiumlegering. Genom denna metod kan raffineringsmedlet komma i full kontakt med aluminiumvätskan för att maximera dess effektivitet. Kvävetrycket som används vid pulverraffinering bör vara så lågt som möjligt för att minska risken för oxidation och väteabsorption.

Gjutning är ett viktigt steg för att bestämma kvaliteten på gjutna stänger. Rimlig gjuttemperatur kan undvika uppkomsten av gjutningsdefekter. För flytande aluminiumlegering 6063 som har genomgått kornförfining kan gjuttemperaturen på lämpligt sätt ökas till 720-740 °C. Detta temperaturintervall bidrar till flödet och stelningen av flytande aluminium samtidigt som risken för porer och grova korn minskas. Under gjutningsprocessen bör turbulens och rullning av aluminiumvätskan undvikas för att förhindra att oxidfilmen brister och att slagginneslutningar bildas. Dessutom är filtrering av aluminiumvätskan en effektiv metod för att avlägsna icke-metallisk slagg. Det bör säkerställas att ytskum från aluminiumvätskan avlägsnas före filtrering för att säkerställa jämn filtrering.

Homogeniseringsbehandling är en viktig värmebehandlingsprocess för att eliminera gjutspänningar och obalans i den kemiska sammansättningen i kornen. Icke-jämviktskristallisering leder till gjutspänningar och obalans i den kemiska sammansättningen mellan kornen. Dessa problem påverkar extruderingsprocessens smidiga förlopp, såväl som slutproduktens mekaniska egenskaper och ytbehandlingsegenskaper. Homogeniseringsbehandlingen främjar diffusionen av aluminiumlegeringselement från korngränserna in i kornen genom att bibehålla värmen vid höga temperaturer, vilket uppnår en enhetlig kemisk sammansättning i kornen. Kornstorleken har en betydande inverkan på tiden för homogeniseringsbehandlingen. Ju finare kornen är, desto kortare homogeniseringstiden. För att minska kostnaden för homogeniseringsbehandling kan åtgärder som kornförfining och optimering av kontrollen av uppvärmningsugnens segmentering vidtas.

Produktionen av aluminiumlegering 6063 är en komplex process som involverar strikt sammansättningskontroll, sofistikerad smält- och gjutningsteknik samt kritisk homogeniseringsprocess. Genom att noggrant beakta och kontrollera dessa nyckelfaktorer kan högkvalitativa gjutna stänger av aluminiumlegering produceras, vilket ger en solid materialgrund för efterföljande profilproduktion. Med framsteg inom vetenskap och teknik och optimering av processer kommer produktionen av aluminiumlegeringar att bli mer effektiv och miljövänlig, vilket i större utsträckning bidrar till utvecklingen av den moderna industrin.