6063 aluminijeva zlitina se uporablja predvsem za ekstrudiranje arhitekturnih profilov. Metalurške napake njegovih ingotov vključujejo razpoke, luknje, vključke žlindre, poroznost, svetla zrna, pernata zrna, groba zrna itd. Te metalurške napake vplivajo na izkoristek proizvodnje okroglih ingotov in stopnjo končnega izdelka med iztiskanjem v različnih stopnjah, kar podjetju povzroča znatne gospodarske izgube. Zato je nujno treba preprečiti nastanek omenjenih metalurških napak.
Svetla zrna najdemo med pregledom makrostrukture 6063 ingotov aluminijeve zlitine. Na površini loma vzorca so videti kot nepravilne svetlo-obarvane svetle lise, ki so večinoma koncentrirane na korenu ingota. Zanje je značilna groba zrnata struktura, malo znotrajkristalnih raztopljenih snovi in bledo bela barva, zato se bistveno razlikujejo od običajne kristalne strukture in nastanejo med fazo vlivanja.
1. Vzroki za nastanek svetlih zrn
1.1 Kemijska sestava
6063 je nizko-legirana Al-Mg-Si serija visoko-plastične zlitine. Med postopkom doziranja polnil je bil zaradi napačnega delovanja dodan odpadek zlitine 6061, ki je vseboval 0,24%-0,32% bakra (Cu), kar je ustvarilo pogoje za nastanek svetlih zrnatih napak v ingotih iz aluminijeve zlitine 6063, kot je prikazano v tabeli 1.
1.2 Nizka temperatura litja
Da bi izboljšali sposobnost oblikovanja in kakovost površine ingota, se temperatura litja pogosto vzdržuje relativno nizko. Posledica tega je nižja temperatura v votlini kalupa med ulivanjem, kar povzroči, da se prehlajeno območje v votlini razširi na spodnje območje prehodne plošče, kjer dendriti najprej kristalizirajo. Ti dendriti dolgo časa rastejo v votlini in tvorijo svetla zrna. Stopnja rasti svetlih zrn je zelo počasna in ker se okoliška staljena kovina nenehno osvežuje, se sestava tekočine v tem območju med kristalizacijo ne spremeni bistveno. Koncentracijska razlika med svetlimi zrnci in tekočo fazo ostane takšna, kot je bila na začetku kristalizacije, zaradi česar postanejo svetla zrnca topljenec-trdna raztopina aluminija, ki je slaba (1).
1.3 Nizka temperatura pladnja za vlivanje
Zaradi proizvodnih značilnosti okroglih ingotov iz aluminijeve zlitine 6063, kjer so dolgi intervali med šaržami peči in cikli ulivanja, so ulivni pladnji vedno v hladnem stanju. Posledica tega je nižja temperatura taline v kalupu na začetku ulivanja. Prvotno kristalizirana svetla zrna se nato prilepijo na prenosno ploščo in postopoma rastejo. Ko dosežejo določeno velikost, padejo v ingot in tvorijo svetle zrnate napake na dnu ingota.
1.4 Kristalizator
Kristalizator, uporabljen pri ulivanju aluminijeve zlitine 6063, je kratek kristalizator tipa vodno oko. Voda v obtoku je umazana, temperatura vode je visoka, koncentracije ionov Ca²⁺ in Mg²⁺ pa relativno visoke. Med ulivanjem to povzroči delno zamašitev vodnega -očesa, kar ima za posledico neenakomerne temperature taline okoli ingota, kar vodi do nihanj v pretoku kovine in neenakomerne porazdelitve v kristalizatorju. Pri lokalno nižjih temperaturah litja se hitrost strjevanja taline spreminja, kar povzroči svetla zrna.
2 Preventivni ukrepi
Na podlagi zgornje analize smo sprejeli naslednje ukrepe:
(1) Ko zamenjate vrsto izdelka, temeljito očistite peč.
(2) Ostanke zlitin različnih vrst skladiščite ločeno, pri pripravi taline pa je dovoljeno dodajati samo ostanke iste vrste ali podobne sestave.
(3) Okrepiti upravljanje procesov. Pred ulivanjem uporabite gorilnik za utekočinjen plin, da pretočne kanale, razdelilno ploščo, pretočne cevi in prehodne plošče segrejete do rdeče vročine.
(4) Spremenite filtrirni in hladilni sistem obtočne vode, tako da v celoti izkoristite postajo za mehčano vodo, da zagotovite, da kakovost in temperatura obtočne vode ter koncentracije Ca, Mg in drugih ionov izpolnjujejo zahteve za postopke litja, s čimer odpravite metalurške napake, ki jih povzroča kroženje vode v ulitih ingotih. Te napake so posledica visoke vsebnosti bakra v polnilu, nizke temperature taline ob vstopu v kokile, slabega predgretja razdelilne plošče in neustreznega hlajenja ingotov s krožečo vodo.
(5) S prilagajanjem vsebnosti Cu v polnjenju, ustreznim povečanjem temperature in hitrosti litja, predgretjem in pečenjem livarskih orodij pred litjem ter okrepitvijo nadzora kakovosti krožene vode je mogoče popolnoma odpraviti svetle napake zrn v ingotovih iz aluminijeve zlitine 6063.
