A liga de alumínio 6063 é usada principalmente para extrusão de perfis arquitetônicos. Seus lingotes apresentam defeitos metalúrgicos, como rachaduras, porosidade, inclusões de escória, frouxidão, grãos brilhantes, grãos semelhantes a penas e grãos grossos. Esses defeitos metalúrgicos afetam em graus variados o rendimento da produção de lingotes redondos e o rendimento do material durante a extrusão, causando perdas econômicas significativas para a empresa. Portanto, é necessário prevenir a ocorrência dos defeitos metalúrgicos acima.
Grãos brilhantes foram descobertos durante a inspeção de baixa{0}ampliação de lingotes de liga de alumínio 6063. Eles aparecem como pontos brilhantes irregulares-de cor clara na seção-transversal da amostra, concentrados principalmente na raiz do lingote. A estrutura do grão é grosseira, com relativamente poucos solutos intragranulares, e a cor é branca clara, apresentando uma diferença significativa da estrutura cristalina normal. Esses grãos são formados durante a fase de fundição.
1 Causas da Formação de Grãos Brilhantes
1.1 Composição Química
6063 é uma liga de baixa-liga A1-Mg-Si e alta plasticidade. Durante o processo de carga, devido à operação incorreta, foram adicionados 0,24% -0,32% de sucata da liga 6061 contendo Cu, o que criou condições para defeitos de grãos brilhantes em lingotes de liga de alumínio 6063, conforme mostrado na Tabela 1.
1.2 Baixa temperatura de fundição
Para melhorar a conformabilidade e a qualidade da superfície do lingote, a temperatura de fundição é frequentemente mantida relativamente baixa. A tais temperaturas, a temperatura na cavidade do molde é mais baixa e a zona super-resfriada se estende até a área inferior da placa de transição. Como resultado, os dendritos cristalizam primeiro na parte inferior da placa de transição; esses dendritos crescem por muito tempo na cavidade do molde, formando grãos brilhantes. Como a taxa de crescimento dos grãos brilhantes é muito lenta e o metal fundido circundante é constantemente atualizado, a composição da fase líquida nesta área não muda significativamente durante a cristalização. A diferença de concentração entre os grãos brilhantes e a fase líquida permanece como estava no início da cristalização, resultando nos grãos brilhantes tornando-se uma solução sólida de alumínio pobre em soluto (1).
1.3 Baixa temperatura da bandeja de fundição
Devido às características de produção da fundição de lingotes redondos de liga de alumínio 6063, onde há longos intervalos entre o forno e a fundição, a bandeja de fundição está sempre fria. Isso faz com que o metal fundido no molde tenha uma temperatura relativamente baixa no início da fundição. Os grãos brilhantes inicialmente cristalizados aderem à placa de transferência e crescem gradualmente. Quando atingem um determinado tamanho, caem no lingote, formando defeitos de grãos brilhantes na base do lingote.
1.4 Cristalizador
O cristalizador usado para fundir a liga de alumínio 6063 é um cristalizador curto tipo olho de água. A água circulante é suja e a temperatura da água é elevada, com concentrações elevadas de íons Ca²⁺ e Mg²⁺. Durante a fundição, isso causa o bloqueio parcial do olho de água, resultando em temperaturas irregulares do metal fundido ao redor do lingote, levando a flutuações no fluxo do metal e distribuição desigual do fluxo dentro do cristalizador. Sob temperaturas de fundição localmente mais baixas, a taxa de solidificação do metal fundido varia, produzindo grãos brilhantes.
2 Medidas Preventivas
Com base na análise acima, implementamos as seguintes medidas:
(1) Limpe completamente o forno ao trocar as ligas de produção.
(2) Armazene diferentes tipos de sucata de liga separadamente e permita apenas a adição de sucata do mesmo tipo ou de composição semelhante durante a preparação da liga.
(4) Reforçar o gerenciamento da operação do processo e pré-aquecer os corredores, as placas de distribuição, os canais de fluxo e as placas de transição até um estado vermelho-quente usando uma tocha de gás liquefeito de petróleo antes da fundição.
(5) Modificar o sistema de filtragem de água circulante e o sistema de resfriamento, aproveitar ao máximo a estação de água amolecida e garantir que a qualidade e a temperatura da água circulante, bem como as concentrações de Ca, Mg e outros íons, atendam aos requisitos para operações de fundição. Isto elimina defeitos metalúrgicos em lingotes causados pela circulação de água. Este problema foi causado pelo alto teor de Cu na carga, baixa temperatura do fundido que entra no molde, pré-aquecimento insuficiente da placa de distribuição e mau resfriamento do lingote pela circulação de água.
(6) Ajustando o teor de Cu na carga, aumentando adequadamente a temperatura e a velocidade de fundição, pré-aquecendo e assando as ferramentas de fundição antes da fundição e fortalecendo o controle sobre a qualidade da água circulante, é possível eliminar completamente os defeitos de grãos brilhantes em lingotes de liga de alumínio 6063.
