L'alliage d'aluminium 6063 est principalement utilisé pour l'extrusion de profilés architecturaux. Les défauts métallurgiques de ses lingots comprennent des fissures, des évents, des inclusions de scories, de la porosité, des grains brillants, des grains plumeux, des grains grossiers, etc. Ces défauts métallurgiques affectent le rendement de la production de lingots ronds et le taux de produit fini lors de l'extrusion à des degrés divers, entraînant des pertes économiques importantes pour l'entreprise. Il est donc impératif d’éviter l’apparition des défauts métallurgiques susmentionnés.
Des grains brillants sont trouvés lors de l’inspection de la macrostructure de 6063 lingots d’alliage d’aluminium. Sur la surface de fracture de l'échantillon, ils apparaissent sous forme de points lumineux irréguliers de couleur claire, principalement concentrés à la racine du lingot. Caractérisés par une structure à grains grossiers, peu de solutés intracristallins et une couleur blanc pâle, ils diffèrent considérablement de la structure cristalline normale et sont générés 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 Al-Mg-Si à haute-plasticité. Au cours du processus de mise en lots des charges, des déchets d'alliage 6061 contenant 0,24 % à 0,32 % de cuivre (Cu) ont été ajoutés en raison d'une mauvaise opération, ce qui a créé les conditions nécessaires à la formation de défauts de grains brillants dans les lingots d'alliage d'aluminium 6063, comme le montre le tableau 1.
1.2 Basse température de coulée
Afin d'améliorer l'aptitude au moulage et la qualité de surface du lingot, la température de coulée est souvent maintenue relativement basse. Cela entraîne une température plus basse dans la cavité du moule pendant la coulée, ce qui entraîne l'extension de la zone surfondue de la cavité jusqu'à la zone inférieure de la plaque de transition, où les dendrites cristallisent en premier. Ces dendrites se développent longtemps dans la cavité, formant des grains brillants. Le taux de croissance des grains brillants est très lent et, comme le métal en fusion environnant est constamment rafraîchi, la composition du 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, faisant ainsi des grains brillants une solution solide d'aluminium pauvre en soluté - (1).
1.3 Basse température du plateau de coulée
En raison des caractéristiques de production des lingots ronds en alliage d'aluminium 6063, où il y a de longs intervalles entre les lots de four et les cycles de coulée, les plateaux de coulée sont toujours à l'état froid. Cela se traduit par une température de fusion plus basse dans le moule au début de la coulée. Les grains brillants initialement cristallisés adhèrent ensuite 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 au fond du lingot.
1.4 Cristalliseur
Le cristalliseur utilisé lors de la coulée de l'alliage d'aluminium 6063 est un cristalliseur court de type à œil d'eau. L'eau en circulation est sale, la température de l'eau est élevée et les concentrations d'ions Ca²⁺ et Mg²⁺ sont relativement élevées. Pendant la coulée, cela provoque un blocage partiel de l'œil d'eau-, entraînant des températures inégales de la masse fondue autour du lingot, ce qui entraîne des fluctuations du flux de métal et une répartition inégale dans le cristalliseur. À des températures de coulée localement plus basses, la vitesse de solidification de la masse fondue varie, produisant des grains brillants.
2 Mesures préventives
Sur la base de l'analyse ci-dessus, nous avons pris les mesures suivantes :
(1) Nettoyez soigneusement le four lors du changement de type de produit.
(2) Stockez séparément les déchets d'alliage de différents types et lors de la préparation de la masse fondue, seuls les déchets du même type ou de composition similaire peuvent être ajoutés.
(3) Renforcer la gestion des opérations de processus. Avant la coulée, utilisez un chalumeau à gaz liquéfié pour cuire les canaux d'écoulement, la plaque de distribution, les tuyaux d'écoulement et les plaques de transition jusqu'à ce qu'ils soient chauds au rouge.
(4) Modifier le système de filtration et de refroidissement de l'eau en circulation, en utilisant pleinement la station d'eau adoucie pour garantir que la qualité et la température de l'eau en circulation et les concentrations de Ca, Mg et autres ions répondent aux exigences des opérations de coulée, éliminant ainsi les défauts métallurgiques causés par l'eau en circulation dans les lingots coulés. Ces défauts sont provoqués par une teneur élevée en Cu dans la charge, une faible température de fusion au moment de l'entrée dans les moules, un mauvais préchauffage de la plaque de distribution et un refroidissement inadéquat des lingots par circulation d'eau.
(5) 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, les défauts de grains brillants dans les lingots d'alliage d'aluminium 6063 peuvent être complètement éliminés.
