6063铝合金铸锭_中心裂纹_的成因及对策

　　《铝加工》加工工艺2002,Vol125,№3

6063铝合金铸锭“中心裂纹”的成因及对策

苏亚军

(焦作市万方集团有限责任公司,河南　焦作　454003)

摘要:阐述了6063铝合金“中心裂纹”铸锭对铝型材表面质量的不良影响,其次,分析了裂纹的形成机理及其影响因素,提出了具体的解决方案。

关键词:中心裂纹;热裂纹;铸造应力;氧化物条痕;组织条痕

CausesandCountermeasuresofChevronCrack

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(Jaozuowanfang()iaAbstract:Thearticleelaboratesonchevroncrackof6063aluminiumalloyingotonthesur2facequalityof6063p,thefomnationmechanismandeffectsofthechevroncrackandtheproposesKeywords:Chevroncrack;hottear;castingstress;oxidestreak;structuralstreak

前言

在6063铝合金型材的生产过程中,有时会出现被称为“氧化物条痕”的挤压材表面缺陷。这种缺陷是因铸锭内部的非金属夹杂物,在平行于挤压方向上流入挤压件表面而造成的。客观存在于挤压过程中只表现挤压件光泽不佳,呈现白色浑浊的表面。腐蚀后,表面粗糙、发灰,阳极氧化处理后,因为有缺陷的部位不形成氧化膜,所以可借助涡流测厚仪检测出来。

有资料[1]认为:“氧化物条痕”的产生主要是由于铸锭表面及挤压筒内残留金属中的非金属夹杂物流入挤压件而造成的。具体对策是:对正挤压中心

收稿日期:2001—11—03

作者简介:苏亚军(1970—),男,河南省禹州人,工程师

线;切削掉铸锭表面光亮层;合理设计模具结构;调整挤压工艺,使挤压筒温低于锭温,留足压余,避免过度润滑。

笔者根据现场管理经验认为:“氧化物条痕”的产生除与上述因素有关外,还与铸锭缺陷“中心裂纹”的存在有关。如果将存在“中心裂纹”缺陷的铸锭投入型材的生产过程,就会看到:在正常的生产工艺条件下,对于双孔或多孔型材模具,流出模孔的两根或多根型材的相邻于挤压中线的表面上存在着沿挤压方向分布的条带状“氧化物条痕”缺陷。此外,必须特别指出的是:有“中心裂纹”的铸锭的末端往往由于铸造工艺的影响而在裂纹区域内富集有低熔点偏析物。用具有这种特征的锭坯生产的型材表面往往会以“组织条痕”的缺陷形式存在。当改变腐蚀温度时,“带状花纹”或者消失,或者其宽度或形状发生变化。这些缺陷最终将造成大批型材废次品,给铝型材加工企业带来重大经济损失。因此,有必要了

　　2002,Vol125,№3加工工艺《铝加工》

解“中心裂纹”形成原因及防止措施。

1　分析

铸锭的“中心裂纹”是铸造热裂纹的一种,位于锭坯的中心区域。在显微镜下观察,裂纹多沿晶界扩展,曲折而不规则,常出现分枝。低倍和断口检查发现,裂纹表面被氧化而呈灰黑色。1.1　裂纹的形成机理[2]

(1)铸锭在凝固和冷却过程中,因收缩受到阻碍而产生的应力称为铸造应力,按其形成原因,可分为热应力、相变应力和机械应力。当铸造应力在铸锭中心区域表现为拉应力时,就可能导致“中心裂纹”的形核与长大。因此可以说:产生裂纹最直接的原因是铸造应力的破坏性。

(2)热裂纹是在线收缩开始温度至非平衡固相线温度范围内形成的。按照液膜理论的观点,热裂纹形成的机理与铸锭的热裂与凝固末期晶间残留的液膜性质及厚度有关。此时若铸锭收缩受阻,应力作用下被拉伸,,膜就会破裂,因素,。液膜的。液膜厚度取决于晶粒的大小。晶粒的细化,晶粒表面积增大,单位晶粒表面积间的液体减少,因而液膜厚度变薄,铸锭的抗热裂能力增强。随着低溶点相增多,液膜变厚,即凝固末期晶间残留较多液体时,在收缩力和液体静压力作用下,产生的热裂纹可能被液体充填而愈合。此时,在热裂纹内往往富集有低熔点偏析物。

1.2　影响热裂纹的因素[2,3]

铸锭的热裂纹主要形成于铸造过程中。液态金属或合金在结晶时,总存在着液相与固相的共存区。固相多于液相的区域,被认为是产生热裂纹的最危险的“脆性区域”。在结晶时,金属产生强烈的线收缩,同时伴随着热收缩应力的不断增大。在脆性区内合金的强度和延伸率都很低,塑性差。如果铸造工艺失调,那么就极易产生铸锭裂纹。1.2.1　合金成分的影响

研究表明:包括6063铝合金在内的大多数铝合金都有一个与成分相对应的“脆性区”。在脆性区温度范围内,合金处于固液状态,强度和塑性都较低,所以脆性区温度范围大,合金热裂倾向也大。通过适

当调整成分和工艺,可提高合金在脆性区温度范围

内的强度和塑性,提高其抗裂能力。

为了提高合金的抗收缩性能消除铸造时的热裂倾向,必须合理控制合金成分,包括主要组元和杂质含量及其配比。对于6063铝合金而言,首先要控制镁硅比(即Mg 实际生产上要求:0.50%～0.Si)。

65%Mg,0.40%～0.50%Si,Mg ～Si应控制在1.41.5范围内。其次,要控制铁硅比。当Fe%>Si%时,合金中将有较多的Α(Al12Fe3Si2)相,这是一种脆性相;而当Fe<Si%时,合金中较多存在的是一种比Α(Al12Fe3Si2)相更脆的相Β(Al9Fe2Si)。为了防止铸锭的裂纹,避免生成Β相,Si含量不能大于Fe的含量。6063铝合金中杂质Fe的含量过低(Fe<0.15%)时,铸锭的热裂倾向明显增加,适当提高Fe含量可明显降低铸造时的热裂倾向,为改善6063铝合金,0.20%～0.25%范。

2.,晶粒细化,则铸锭的抗热裂能力增在生产中,向液态金属或合金中添加变质剂(如Al2Ti2B系合金,Al2Ti系合金或稀土RE等),以细化晶粒,提高合金脆性区的塑性,降低合金的热裂倾向。

1.2.3　浇注工艺的影响

脆性区温度范围对铸锭热裂纹有影响,而脆性区温度范围也与浇注工艺有关。浇注温度、浇注速度升高,往往提高脆性区上限温度;冷却速度加快,由于非平衡结晶凝固会改变共晶成分和降低共晶温度,因而降低脆性区下限温度。因此,浇温浇速过高、冷速过快将增大铸锭的热裂倾向。此外,铸锭结构不同,铸锭中热应力分布状况也不同,故铸锭的结构必然对热裂纹的形成产生影响,如大锭比小锭易热裂,圆锭坯多中心裂纹等。有效结晶区的高度不能无限制地缩小,不然铸锭将提前进入二次水冷,因而增大铸锭的冷却速度而导致铸锭裂纹。

总之,中心裂纹是在浇温和浇速高、冷却强度大的情况下,从液穴底部开始形成并逐渐发展起来的,甚至可延伸到径向1 3～1 2处,严重时甚至可以从头到尾,从中心到边缘整个铸锭开裂,造成通心裂纹或劈裂。

2　对策

(下转第43页)

　　2002,Vol125,№3设备与工程《铝加工》

频调速装置,循环风机实现了软启动,降低了启动噪声,提高了皮带的使用寿命。采用变频调整装置,还缩短了加热时间,提高了加热质量,节能效果显著,具有显著的社会效益和经济效益。

参考文献

[1]黄应培.变频器应用技术及电动机调速.北京人民邮电出

版社,1998

(上接第15页)

2.1　控制6063铝合金的化学成分

依据国标GB T5237293对6063合金化学元素组成的要求并结合生产实践经验,应当严格控制其合金成分为:0.50%～0.65%Mg,0.40%～0.50%

～1.5,0.20%～0.30%Fe,且Fe Si,Mg Si=1.2

Si过剩>1.0,其它元素与杂质含量应符合GB T5237293之规定。2.2　变质处理

冷却速度的调整,应视具体情况而定。铸造温度的选择,应在充分考虑不产生粗晶、羽毛晶等缺陷的情况下控制在735℃～740℃范围内。在整个铸造过程中,尽量减少温度波动。

2.4　调整有效结晶区高度

生产实践表明:有效结晶区的高度控制在18～22mm范围以内较为适宜。

此外,当采用水平浇铸方式时,还应合理设计 …… 此处隐藏：2943字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……