L'alliage d'aluminium 6063 est principalement utilisé pour l'extrusion de profilés architecturaux. Ses lingots présentent des défauts métallurgiques tels que des fissures, de la porosité, des inclusions de scories, du relâchement, des grains brillants, des grains ressemblant à des plumes- et des grains grossiers. Ces défauts métallurgiques affectent le rendement de la production de lingots ronds et le rendement du matériau lors de l'extrusion à des degrés divers, entraînant des pertes économiques importantes pour l'entreprise. Il est donc nécessaire d’éviter l’apparition des défauts métallurgiques ci-dessus.
Des grains brillants ont été découverts lors de l'inspection à faible-grossissement de 6 063 lingots d'alliage d'aluminium. Ils apparaissent sous la forme de points lumineux irréguliers de couleur claire-sur la section transversale-de l'échantillon, principalement concentrés à la racine du lingot. La structure des grains est grossière, avec relativement peu de solutés intragranulaires, et la couleur est blanc clair, montrant une différence significative par rapport à la structure cristalline normale. Ces grains se forment lors de l'étape de coulée.
1 Causes de la formation de grains brillants
1.1 Composition chimique
Le 6063 est un alliage à faible-alliage A1-Mg-Si à haute plasticité. Au cours du processus de charge, en raison d'une mauvaise opération, 0,24 % à 0,32 % de débris d'alliage 6061 contenant du Cu ont été ajoutés, ce qui a créé des conditions propices à des défauts de grains brillants dans les lingots d'alliage d'aluminium 6063, comme le montre le tableau 1.
1.2 Basse température de coulée
Pour améliorer la formabilité et la qualité de surface du lingot, la température de coulée est souvent maintenue relativement basse. À de telles températures, la température dans la cavité du moule est plus basse et la zone surfondue s'étend jusqu'à la zone inférieure de la plaque de transition. En conséquence, les dendrites cristallisent d’abord au bas de la plaque de transition ; ces dendrites se développent longtemps dans la cavité du moule, formant des grains brillants. Étant donné que le taux de croissance des grains brillants est très lent et que le métal en fusion environnant est constamment rafraîchi, la composition de la phase liquide dans cette zone ne change pas de manière significative pendant la cristallisation. La différence de concentration entre les grains brillants et la phase liquide reste telle qu'elle était au début de la cristallisation, ce qui fait que les grains brillants deviennent une solution solide d'aluminium pauvre en soluté (1).
1.3 Basse température du plateau de coulée
En raison des caractéristiques de production de la coulée de lingots ronds en alliage d'aluminium 6063, où il y a de longs intervalles entre le four et les passes de coulée, le plateau de coulée est toujours à l'état froid. Cela fait que le métal en fusion dans le moule a une température relativement basse au début de la coulée. Les grains brillants initialement cristallisés adhèrent à la plaque de transfert et grandissent progressivement. Lorsqu’ils atteignent une certaine taille, ils tombent dans le lingot, formant des défauts de grains brillants à la base du lingot.
1.4 Cristalliseur
Le cristalliseur utilisé pour couler l'alliage d'aluminium 6063 est un cristalliseur court de type à œil d'eau. L'eau en circulation est sale et la température de l'eau est élevée, avec des concentrations élevées d'ions Ca²⁺ et Mg²⁺. Pendant la coulée, cela provoque un blocage partiel de l'œil d'eau-, entraînant des températures inégales du métal en fusion autour du lingot, entraînant des fluctuations du flux de métal et une répartition inégale du flux dans le cristalliseur. À des températures de coulée localement plus basses, la vitesse de solidification du métal fondu varie, produisant des grains brillants.
2 Mesures préventives
Sur la base de l’analyse ci-dessus, nous avons mis en œuvre les mesures suivantes :
(1) Nettoyer soigneusement le four lors du changement d'alliages de production.
(2) Stockez séparément les différents types de déchets d'alliage et autorisez uniquement l'ajout de déchets du même type ou de composition similaire pendant la préparation de l'alliage.
(4) Renforcer la gestion des opérations du processus et préchauffer les canaux, les plaques de distribution, les canaux d'écoulement et les plaques de transition à un état chauffé au rouge-à l'aide d'un chalumeau à gaz liquéfié de pétrole avant la coulée.
(5) Modifier le système de filtration de l'eau en circulation et le système de refroidissement, utiliser pleinement la station d'eau adoucie et garantir que la qualité et la température de l'eau en circulation, ainsi que les concentrations de Ca, Mg et autres ions, répondent aux exigences des opérations de coulée. Cela élimine les défauts métallurgiques des lingots causés par la circulation de l’eau. Ce problème était dû à une teneur élevée en Cu dans la charge, à la basse température de la matière fondue entrant dans le moule, à un préchauffage insuffisant de la plaque de distribution et à un mauvais refroidissement du lingot par la circulation de l'eau.
(6) En ajustant la teneur en Cu dans la charge, en augmentant de manière appropriée la température et la vitesse de coulée, en préchauffant et en cuisant les outils de coulée avant la coulée et en renforçant le contrôle de la qualité de l'eau en circulation, il est possible d'éliminer complètement les défauts de grains brillants dans les lingots d'alliage d'aluminium 6063.
