6063 alüminyum alaşımı esas olarak mimari profillerin ekstrüzyonu için kullanılır. Külçelerinde çatlaklar, gözeneklilik, cüruf kalıntıları, gevşeklik, parlak taneler, tüy-gibi taneler ve iri taneler gibi metalurjik kusurlar bulunur. Bu metalürjik kusurlar, yuvarlak külçe üretiminde verimi ve ekstrüzyon sırasındaki malzeme verimini değişen derecelerde etkileyerek şirkete önemli ekonomik kayıplar yaşatmaktadır. Bu nedenle yukarıda belirtilen metalurjik kusurların oluşmasını önlemek gerekir.
6063 alüminyum alaşımlı külçelerin düşük{0}büyütmeli incelemesi sırasında parlak taneler keşfedildi. Numunenin kesitinde düzensiz açık-renkli parlak noktalar-olarak görünürler ve esas olarak külçenin kökünde yoğunlaşırlar. Tane yapısı iri olup, nispeten az sayıda tanecik içi çözünen madde içerir ve rengi açık beyazdır, bu da normal kristal yapıdan önemli bir farklılık gösterir. Bu taneler döküm aşamasında oluşur.
1 Parlak Tanecik Oluşumunun Nedenleri
1.1 Kimyasal Bileşim
6063 düşük-alaşımlı A1-Mg-Si yüksek plastisiteli bir alaşımdır. Şarj işlemi sırasında, yanlış çalışma nedeniyle, Tablo 1'de gösterildiği gibi 6063 alüminyum alaşımlı külçelerde parlak tane kusurları için koşullar yaratan, Cu içeren %0,24-%0,32 oranında 6061 alaşımlı hurda eklendi.
1.2 Düşük Döküm Sıcaklığı
Külçenin şekillendirilebilirliğini ve yüzey kalitesini geliştirmek için döküm sıcaklığı genellikle nispeten düşük tutulur. Bu tür sıcaklıklarda kalıp boşluğundaki sıcaklık daha düşüktür ve aşırı soğutulmuş bölge, geçiş plakasının alt alanına kadar uzanır. Sonuç olarak, dendritler ilk önce geçiş plakasının tabanında kristalleşir; bu dendritler kalıp boşluğunda uzun süre büyüyerek parlak taneler oluşturur. Parlak tanelerin büyüme hızı çok yavaş olduğundan ve çevredeki erimiş metal sürekli olarak yenilendiğinden, bu bölgedeki sıvı fazın bileşimi kristalleşme sırasında önemli ölçüde değişmez. Parlak taneler ile sıvı faz arasındaki konsantrasyon farkı kristalleşmenin başlangıcında olduğu gibi kalır, bu da parlak tanelerin çözünen madde bakımından fakir bir alüminyum katı çözeltisi haline gelmesiyle sonuçlanır (1).
1.3 Döküm tepsisinin düşük sıcaklığı
Fırın ve döküm işlemleri arasında uzun aralıkların olduğu 6063 alüminyum alaşımlı yuvarlak külçe dökümün üretim özellikleri nedeniyle, döküm tepsisi her zaman soğuk durumdadır. Bu, dökümün başlangıcında kalıptaki erimiş metalin sıcaklığının nispeten düşük olmasına neden olur. Başlangıçta kristalleşen parlak taneler transfer plakasına yapışır ve yavaş yavaş büyür. Belli bir boyuta ulaştıklarında külçenin içine düşerek külçenin tabanında parlak tanecik kusurları oluştururlar.
1.4 Kristalleştirici
6063 alüminyum alaşımının dökümü için kullanılan kristalleştirici, su-göz tipi kısa kristalleştiricidir. Dolaşan su kirli ve su sıcaklığı yüksek, Ca²⁺ ve Mg²⁺ iyonlarının yüksek konsantrasyonları var. Döküm sırasında bu, su gözünün kısmi tıkanmasına neden olur, bu da külçe etrafındaki erimiş metalin eşit olmayan sıcaklıklarına neden olur, bu da metal akışında dalgalanmalara ve kristalleştirici içinde eşit olmayan akış dağılımına yol açar. Yerel olarak daha düşük döküm sıcaklıklarında, erimiş metalin katılaşma hızı değişir ve parlak taneler oluşur.
2 Önleyici Tedbir
Yukarıdaki analize dayanarak aşağıdaki önlemleri uyguladık:
(1) Üretim alaşımlarını değiştirirken fırını iyice temizleyin.
(2) Farklı türdeki alaşım hurdalarını ayrı ayrı depolayın ve alaşım hazırlama sırasında yalnızca aynı türdeki veya benzer bileşimdeki hurdaların eklenmesine izin verin.
(4) Proses operasyon yönetimini güçlendirin ve dökümden önce kızakları, dağıtım plakalarını, akış kanallarını ve geçiş plakalarını petrolle sıvılaştırılmış bir gaz hamlacı kullanarak kırmızı-sıcak duruma önceden ısıtın.
(5) Dolaşımdaki su filtreleme sistemini ve soğutma sistemini değiştirin, yumuşatılmış su istasyonundan tam olarak yararlanın ve dolaşımdaki suyun kalitesinin ve sıcaklığının yanı sıra Ca, Mg ve diğer iyonların konsantrasyonlarının döküm işlemlerinin gereksinimlerini karşıladığından emin olun. Bu, külçelerde dolaşan suyun neden olduğu metalurjik kusurları ortadan kaldırır. Bu soruna, şarjdaki yüksek Cu içeriği, kalıba giren eriyiğin düşük sıcaklığı, dağıtım plakasının yetersiz ön ısıtılması ve külçenin dolaşan su tarafından yetersiz soğutulması neden oldu.
(6) Şarjdaki Cu içeriğini ayarlayarak, döküm sıcaklığını ve döküm hızını uygun şekilde artırarak, döküm takımlarını dökümden önce ön ısıtarak ve pişirerek ve dolaşımdaki su kalitesi üzerindeki kontrolü güçlendirerek, 6063 alüminyum alaşımlı külçelerdeki parlak tane kusurlarını tamamen ortadan kaldırmak mümkündür.
