生产实践证明，6105铝合金裂纹倾向性比较大，特别是在6063、6105等不同牌号铝合金交叉更换生产的实际情况下，6105铝合金熔铸工艺更难控制，其铸造速度、铸造温度和冷却水量比例不易把握，本文通过对其出现的中裂现象进行分析研究，试验优化其熔铸工艺参数，最大限度地减少甚至避免该类缺陷的产生。
1铸锭中裂现象、中裂炉次(6105合金)选择
在直径127规格圆铸锭的普通水帘式铸造实践中，6105合金表现出来的主要缺陷是中裂，主要影响因素是铸造温度、速度、冷却水量，根据上述条件从近年来生产的炉次中按班组、日期、成品量等随机抽取样品炉次作为统计对象，进行统计分析。取样品炉次还考虑在生产管理过程中，对铸造工艺参数进行合理的试验性调整，选择经过试验性调整这样的炉次，使样品炉次更具有代表性。
1.1生产过程：
熔铸工艺流程：回炉废料一原铝液投炉一永磁搅拌一微量元素及Mg锭添加人炉一搅拌一熔炼炉N2喷粉精炼一扒渣一炉前预分析一转炉一N2喷粉精炼一搅拌扒渣一预分析一静置一在线钛硼线杆细化晶粒一铸造铸锭(取成品样)一均匀化一锯切一质检。
1.2 典型炉次选择
随机选取本公司不同时间、不同班组、不同铸造速度控制生产的6105合金127圆铸锭，共6炉次。其中4个试样炉次成品率高，2个炉次成品率低。
a、样品时间与炉次
b、样品炉次、合金牌号等对应关系
c、投料及成品情况
1.3方法说明、缺陷分类
a、根据锯切质量检验情况对成品进行统计。合格率=成品量/铸造量*100%。
b、对出现缺陷的锭进行分类分析。1、2号样所对应的炉次铸锭缺陷是中裂。其它样品炉次成品量正常。
c、在127铸锭6105合金观察到的裂纹种类与形状。轻微“Y”、轻微“～”、清晰 “Y”、清晰“～”。同一炉次中，有“Y”裂纹，有“～”裂纹且偏离中心，这个现象不同于水眼式结晶器铸造以 “Y”裂纹形式居多且分布在中心为主。
d、裂纹缺陷有半炉裂纹、整炉裂纹，有铸造开头裂纹，有铸造过程裂纹。
1.4化学成份控制：
以满足型材的力学性能及加工性能为主，设计的某一组6105化学成份控制推荐值如下表：
除最大值外，其它为控制范围的目标值
为了6105型材特定的力学性能要求，如抗拉强度达σb 260MPa, 屈服强度达σp0.2 240MPa，伸长率δ8%，同时对导热、导电性能均有一定要求，Mg/Si低于1让Si过剩。因此设计的6105合金的化学成分，其Mg、Si是主要元素，含量控制范围较宽，Mn、Cu含量控制适当的含量。6XXX系列合金抗拉强度最大值在α(Al)—Mg—Si三相区内[1]，因此成份制订时往往考虑Si过剩，远远偏离1.73的理论值。
任何合金的力学性能都应该从具体的成份上去分析，当然也与热处理相关。但是单纯地比较合金本身的强度和硬度等力学性能是没有实际意义的，可通过增加了某些合金以改善其本身缺陷。但是随着工艺的改进，某些规格某些牌号的铸锭在过去发生的缺陷，如：6063合金铸锭裂纹现在基本不存在了。因此还是要根据型材成品性能的自身需求，来制定合适的化学成份厂标。
实践证明6105合金的裂纹倾向性大，但解决方向主要从工艺参数上来寻找。
2 铸造中裂现象原因分析
2.1 熔铸成品合格率统计
熔铸成品合格率统计 表一
2.2 对比分析
分别对每组数据进行比较分析，从《熔铸成品合格率统计表一》可看出：样品炉次1、样品炉次2成品合格率低，样品炉次4成品合格率次之，其它炉次合格率较高。
1、2取样炉次与3取样炉次成品率相比，铸造速度快，成品合格率低。1取样炉次比3取样炉次铸造温度低。其它可以做类似分析。
①低温快速、中温快速铸造的合格率均比较低。1、2样品炉次与3号样品炉次的铸造速度相差别7 mm/min，1、2样品炉次的成品率低。铸造速度对中裂的影响最敏感。3、4样品炉次相比，中温慢速铸造成品合格率高。中温中速铸造成品合格率中。再一次证明速度对成品合格率的影响是敏感。
②冬季高温快速铸造成品合格率高(6号取样炉次)。夏季快速铸造成品合格率低(1、2号取样炉次)。冬夏季节环境温度差别，影响到测量温度的误差，冷却水水温也有差别，铸造流槽铝熔体降温幅度也有差别。因此，在冷却水温低，熔铸生产环境温度低的情况下，铸造速度允许范围较宽。
③把6#取样炉次与其它炉次相比，电解原铝液量与成品率相关性最小。因为电解原铝水量的多少表现出的是导致熔体超温而引起铸锭缺陷，若熔炼精炼转炉过程足够长，熔体降温、熔体温度均匀化等有利用于铸锭冶金质量的过程自然发生，这样消除了电解原铝液量对裂纹的影响。
2.3裂纹形成影响因素：
前边分析了产生裂的原因，主要是工艺参数不合理造成的。“Y”裂纹与铸造速度相关性最大，其次是熔体温度，再次冷却水量。
在水帘式结晶器中，由于引锭头对水帘内环压迫等外力作用下，内外环间的缝隙大小发生变化，不同侧面的水帘大小不一致，锭锭易表现出“～”型裂纹。
2.4其它影响因素：
铸造冷却水温，环境温度，化学成份，炉料结构(铝水比例)，熔体过程超温这些因素也会影响到铸锭裂纹。
3 铸锭裂纹缺陷采取的防范措施
从样品试验炉次的结果可以看出，虽能铸造速度、铸造温度、冷却水量之间是相互关联的，但这些参数对成品率的影响是有一定规律性的，只要通过这些规律性的分析，就可能提出有效的预防措施。工艺3方案是最优化的铸造方案，以此为基础制订工艺参数范围，在不同的情况下使用不同的工艺参数组合。对比各种方案，上策控制铸造速度，特别是在快速开机后，应把铸造速度调回到正常铸造速度;其次是控制冷却水量在规定参数的范围的上限，并且控制铸造温度，当熔体温度因熔炼过程中超温时，在铸造前应提早有效降温。事后铸锭裂纹质量检测是下策的补救。
4结束语
通过上述分析总结，采用普通水帘式铸造方式，生产直径6105铝合金Φ127mm圆铸锭，以Mg/Si为1设定主合金化元素成分配比、铸造速度143(mm/min)、铸造温度725℃、冷却水量49%为宜，对某个独立的工艺参数允许作上下偏差调整，但随着控制范围的扩大，其铸锭出现裂纹的倾倾性增大。
参考文献：
[1] 铝合金加工技术实用手册 冶金工业出版社 肖亚庆(出版2005年1月、参考167页)
声明：
“6105铝合金圆铸锭中裂现象研究及预防” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：中冶有色技术网
来源：南平铝业有限公司
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