La aleación de aluminio 6063 se utiliza principalmente para extruir perfiles arquitectónicos. Los defectos metalúrgicos de sus lingotes incluyen grietas, sopladuras, inclusiones de escoria, porosidad, granos brillantes, granos plumosos, granos gruesos, etc. Estos defectos metalúrgicos afectan el rendimiento de la producción de lingotes redondos y la tasa del producto terminado durante la extrusión en diversos grados, causando pérdidas económicas significativas a la empresa. Por tanto, es imperativo prevenir la aparición de los defectos metalúrgicos antes mencionados.
Se encuentran granos brillantes durante la inspección de la macroestructura de lingotes de aleación de aluminio 6063. En la superficie de fractura de la muestra, aparecen como puntos brillantes irregulares de color-claro, concentrados principalmente en la raíz del lingote. Caracterizados por una estructura de grano grueso, pocos solutos intracristalinos y un color blanco pálido, difieren significativamente de la estructura cristalina normal y se generan durante la etapa de fundición.
1. Causas de la formación de granos brillantes.
1.1 Composición química
6063 es una aleación de baja-aleación de Al-Mg-Si de alta-plasticidad de la serie. Durante el proceso de carga por lotes, se añadió chatarra de aleación 6061 que contenía entre 0,24% y 0,32% de cobre (Cu) debido a una mala operación, lo que creó las condiciones para la formación de defectos de grano brillante en los lingotes de aleación de aluminio 6063, como se muestra en la Tabla 1.
1.2 Baja temperatura de fundición
Para mejorar la moldeabilidad y la calidad de la superficie del lingote, la temperatura de fundición a menudo se mantiene relativamente baja. Esto da como resultado una temperatura más baja en la cavidad del molde durante la fundición, lo que hace que la zona sobreenfriada en la cavidad se extienda hasta el área inferior de la placa de transición, donde las dendritas cristalizan primero. Estas dendritas crecen durante mucho tiempo en la cavidad, formando granos brillantes. La tasa de crecimiento de los granos brillantes es muy lenta y debido a que el metal fundido circundante se renueva constantemente, la composición del líquido en esa área no cambia significativamente durante la cristalización. La diferencia de concentración entre los granos brillantes y la fase líquida permanece como estaba al comienzo de la cristalización, lo que convierte a los granos brillantes en una solución sólida de aluminio pobre en soluto-(1).
1.3 Baja temperatura de la bandeja de fundición
Debido a las características de producción de los lingotes redondos de aleación de aluminio 6063, donde hay largos intervalos entre los lotes del horno y los ciclos de fundición, las bandejas de fundición siempre están en estado frío. Esto da como resultado una temperatura de fusión más baja en el molde al inicio de la fundición. Los granos brillantes inicialmente cristalizados se adhieren a la placa de transferencia y crecen gradualmente. Cuando alcanzan cierto tamaño, caen dentro del lingote, formando defectos de grano brillantes en el fondo del lingote.
1.4 Cristalizador
El cristalizador utilizado al fundir la aleación de aluminio 6063 es un cristalizador corto de tipo ojo de agua. El agua que circula está sucia, la temperatura del agua es alta y las concentraciones de iones Ca²⁺ y Mg²⁺ son relativamente altas. Durante la fundición, esto provoca un bloqueo parcial del ojo de agua, lo que provoca temperaturas desiguales de la masa fundida alrededor del lingote, lo que provoca fluctuaciones en el flujo del metal y una distribución desigual dentro del cristalizador. A temperaturas de fundición localmente más bajas, la velocidad de solidificación de la masa fundida varía, produciendo granos brillantes.
2 medidas preventivas
Con base en el análisis anterior, hemos tomado las siguientes medidas:
(1) Limpie a fondo el horno cuando cambie el tipo de producto.
(2) Almacenar chatarra de aleación de diferentes tipos por separado y, al preparar la masa fundida, solo se permite agregar chatarra del mismo tipo o composición similar.
(3) Fortalecer la gestión de operaciones de procesos. Antes de fundir, utilice un soplete de gas licuado de petróleo para hornear los canales de flujo, la placa de distribución, las tuberías de flujo y las placas de transición hasta que estén al rojo vivo.
(4) Modificar el sistema de filtración y enfriamiento del agua en circulación, aprovechando al máximo la estación de agua ablandada para garantizar que la calidad y temperatura del agua en circulación y las concentraciones de Ca, Mg y otros iones cumplan con los requisitos para las operaciones de fundición, eliminando así los defectos metalúrgicos causados por la circulación del agua en los lingotes fundidos. Estos defectos son causados por un alto contenido de Cu en la carga, una baja temperatura de fusión al momento de ingresar a los moldes, un mal precalentamiento de la placa de distribución y un enfriamiento inadecuado de los lingotes mediante la circulación de agua.
(5) Al ajustar el contenido de Cu en la carga, aumentar adecuadamente la temperatura y velocidad de fundición, precalentar y hornear las herramientas de fundición antes de la fundición y fortalecer el control de la calidad del agua en circulación, los defectos de grano brillante en los lingotes de aleación de aluminio 6063 se pueden eliminar por completo.
