AA 6063 alüminyum ekstrüzyon alaşımının metalurjisi
(Metallurgy of AA 6063 aluminium alloy)

Timur Ulucak
Alüminyum Ekstrüzyon Billet (Biyet) Döküm Tesisi

Giriş

Alüminyum ekstrüzyon endüstrisinde (profil, boru, çubuk, lama üretimi) en çok kullanılan malzemelerden birisi olan AA 6063 alaşımı, ısıl işlem ile sertleştirilebilen alüminyum alaşımları grubundandır. Biçimlenebilme kabiliyeti yüksek olan, ısıl işlem ile mekanik değerleri önemli ölçüde arttırılabilen bu alaşım, genel olarak bir Al-Mg-Si alaşımıdır. 

TS 412 numaralı Türk Standardında AlMgSi0,5 kısa gösterilişi ile verilen bu alaşımın bir ikiz kardeşi de 6060 alaşımıdır. AA 6063 alaşımının, ekstrüzyon yöntemiyle üretilen profillerinin en yaygın kullanıldığı sektörler, inşaat/mimari (cephe kaplama, pencereler, kapılar, dekorasyon, mobilya), otomotiv, elektrik/elektronik ve makina imalat sektörleridir.  AA 6063 aluminyum alaşımının eloksal (anodik oksidasyon) kaplanabilme özelliği de son derece iyidir.

AA 6063 alaşımının kimyasal bileşimi aşağıda gösterilmiştir (ağırlıkça %): 

Si:  0.20-0.60 % Cr: 0.10 % max.
Mg:  0.45-0.90 % Cu: 0.10 % max.   
Fe 0.35 % max. Mn: 0.10 % max.  
Ti: 0.10 % max.
Diğer: Herbiri 0.05%, toplam 0.15% max.

Alaşım elemanlarının geniş sınırlara sahip olması nedeniyle, üreticiler, daha yüksek dayanım, daha iyi yüzey kalitesi veya daha üstün ekstrüze edilebilme açısından, alaşımın kullanım yerine uygun olarak daha dar sınırlı kimyasal bileşimler kullanırlar. (Örneğin, Fe: 0.20, Si:0.42, Mg:0.50, Ti:0.015, Mn: 0.02, Cr: 0.02 ve Zn: 0.02) 

Ekstrüzyon sektöründe çok yaygın kullanılan AA 6063 alaşımının, kullanım yerine bağlı olarak geliştirilen  üç adet versiyonunun kimyasal bileşimi aşağıda gösterilmiştir:  

Standard Notasyon Si Mg Fe Cr Zn
EN 537-3 EN AW 6060 0,30-0,60 0,35-0,60 0,10-0,30 0,05 max. 0,15 max
EN 573-3 EN AW 6063 0,20-0,60 0,45-0,90 0,35 max. 0,10 max 0,10 max
AA AA 6063 0,20-0,60 0,45-0,90 0,35 max. 0,10 max 0,10 max
DIN 1725 AlMgSi0,5 0,30-0,60 0,35-0,60 0,10-0,30 0,05 max 0,10 max

 

Görüldüğü gibi, Mg ve Si esas alaşım elementleri olup, Fe kontrolu gereken bir empürütedir. Cr, Zn gibi diğer elementler daha minör empürütelerdir. Alüminyum içindeki Mg ve Si, Mg2Si bileşiğini oluştururlar. Mg2Si bileşiği, ağırlıkça %63,4 magnezyum, %36,5 silisyum'dan oluşur. (Ağırlık oranı: 1,73 / 1).

 

Şekil 1'de alüminyum ile Mg2Si bileşiğinin faz diyagramı görülmektedir.

 

Şekil 1'de gösterilen gölgeli alan, ekstrüzyon üreticileri için, AA 6063 alaşımını kapsaması dolayısı ile özel önem taşır. Dikey çizgiler, AA 6063 içindeki Mg2Si miktarının sınırlarını vermektedir. Solvüs eğrisi ise, Mg2Si'nin alüminyum katı eriyiği içindeki erirlik limitlerini belirlemektedir. Solvüs eğrisi, alüminyum AA 6063 alaşımının ergimiş halinden, ısıl işlem görmüş profil kondisyonuna kadar, beş kez geçilir.

 

Mg2Si bileşiğinin, 6063 alaşımı içindeki katı erirliği, 274°C'de %0,71 ila 552°C'de %1,42 arasında değişir. Nominal bileşime sahip 6063 alaşımında, % 1,0 Mg2Si bulunur ki, 500°C'de alüminyum içinde erir. Bu orandan yüksek miktardaki Mg2Si, fazla miktardaki magnezyuma bağlı olarak, solübilite özelliğini düşürür. Mg2Si oluşturacak miktardan fazla miktardaki silisyum ve normal seviyedeki demir, Mg2Si'nin erirliğini az miktarda düşürürler.

 

Alaşım, solvüs eğrisinin altındaki bir sıcaklığa düştüğünde, Mg2Si çökelir. Çökelen partiküllerin miktar ve büğyüklüğü zaman ve sıcaklığa bağlıdır. Üst sıcaklık derecelerinden yavaş soğuma yapılır ise, büyük partiküller çökelir. Solvüs sıcaklığının yukarısından oda sıcaklığına ani soğutma, magnezyum ve silisyumun çözelti içinde kalmasına ve aşırı doymuş bir katı çözelti oluşmasına neden olur.

 

Bu aşıırı doymuş katı çözelti, 204°nin altındaki bir sıcaklığa çıkarılıp belli süre tutulursa, mikroskopik ölçülerdeki Mg2Si partikülleri çökelir ve "çökelme sertleşmesi" (precipitation hardening) etkisi ile malzeme sertleşir.

 

AA 6063 alaşımının endüstrideki önemi, bu özelliğinden kaynaklanır.    

 

Şekil 1'deki solvüs eğrisi, denge durumları için uygulanır. Bir başka deyişle, belirtilen sıcaklık derecesinde uygun süre beklenmelidir. Endüstri tesislerinde ise denge durumu nadiren oluşur. Mg2Si'nin aluminyum içindeki çözünürlüğü, uygulanan sıcaklık sahasında alaşımın bileşimi ve ısıtma/soğutma işleminin hızına bağlı olarak değişir. Mg2Si'in solvüs sıcaklığı üzerinde yeniden çözünürlüğü geciktiği gibi, solvüs altındaki çözünmesi de gecikebilir.

 

Demir, gerek aluminyum, gerekse de silisyum ile birleşerek, döküm işlemi sırasında göreceli olarak çözünmeyen çeşitli intermetalik ötektik  yapılar oluşturur. Bu yapılar, bir denge fazı olan aAlFeSi'ye dönüşmeye eğilimlidirler.

 

Tipik bir 6063-T6 aluminyum ekstrüzyon ürünü, alüminyum katı çözeltisi (matriks) aAlFeSi ve Mg2Si çökelti partküllerinden (mikroskopik ölçüde) oluşur. Mg2Si çökelti partikülleri, normal mikroskop ile görülemeyecek kadar küçük olduklarından elktron-mikroskop ile görülebilirler. Şekil 2'de, 6063 alaşımından ekstrüze edilmiş bir profilin tipik mikroyapısı görülmektedir.

 

Şekil 2'deki mikrografide, iki fazın önemli olduğu görülmektedir. Alüminyum katı çözeltisi (beyaz fon) ve aAlFeSi (gri partiküller). aAlFeSi partiküllerinin ekstrüzyon yönüne göre sıralandığı görülmektedir. Bu partiküllerin çoğu yuvarlak köşelidir. Ancak, bazıları ekstrüzyon işklemi sırasında parçalanmıştır. Nadiren, Mg2Si (siyah, daire içinde) partikülleri normal yapıda görülebilir (Özellikle, yüksek Mg ve Si bulunan bileşimlerde).

 

Tipik ekstrüzyon ürününün yukarıda söz edilen yapısının oluşumu, ingot dökümünden başlayarak, tüm üretim aşamalarında alınan numunelerin su ile ani soğutulması (tam o andaki yapının korunması için) ve mikroskop altında incelenmesi ile anlaşılabilir.

 

6063 aluminyum ekstruzyon alaşımının, biyet (ekstrüzyon ingotu) homojenizasyon, ekstrüzyon biyeti önısıtması (tavlama) ve yapay yaşlandırma (çökelme sertleşmesi) ısıl işlemlerinde oluşan mikroyapı değişikliklerini açıklamadn önce, ingot döküm katılaşmasının yapısından söz etmek faydalı olacaktır:

 

Yuvarlak ingot (ekstrüzyon biyeti) dökümünde katılaşma: 

 

Kaiser Aluminum&Chemical Corp. laboratuvarlarında yapılan çalışmalar (E.C.Beatty), sıvı 6063 alaşımı (Bileşimi: 0.67 Mg, 0.38 Si, 0.20 Fe), 4°C/dakika soğutma hızı ile katışaşırken, yedi adet fazın oluştuğunu göstermiştir. Bu fazlar; birincil alüminyum, FeAl3, aAlFeSi, ßAlFeSi, hAlMgSiFeSi, Mg2Si ve silisyum'dur (Si). Şekil 3'de bu soğuma eğrisi görülmektedir.

 

Katılaşma hızının yükselmesi, FeAl3 ve aAlFeSi oluşumunu engellemekte ve diğer fazların oluşumunu hızlandırmaktadır. Böylece, hızılı soğuma ile ani katılaşmanın olduğu DC (Direct-Chill/Doğrudan soğutmalı) dökümlerde,  ßAlFeSi ve Mg2Si oluşan esas intermetalik fazlardır. Şekil 4'de, bu fazların tipik şekilleri görülmektedir. Çeşitli fazların görülmesi, özel metalografik dağlama ile mümkündür. 

 

Katılaşma hızının etkisi

Katılaşmada soğputma hızının  4°C/dakika'dan fazla olması, oluşan intermetalik fazların birbirlerine olan miktar oranlarını etkilemektedir. 32 °C/dakika'lık soğutma hızında, FeAl3 oluşumu engellenirken, aAlFeSi oluşumu hızlanmakta ve bu faz, mevcut olan esas faz olmaktadır. 57 °C/dakika'lık soğutma hızında ise, aAlFeSi oluşumu engellenirken, Şekil 5'de görüldüğü gibi, ßAlFeSi ve Mg2Si  esas fazlar olmaktadır.

 

Endüstride, çapı 153 mm.nin altında olan DC biyetler, 57 °C/dakika'dan daha hızlı soğutulmaktadır. Bu tip biyetlerde, esas olarak birincil alüminyum, ßAlFeSi, az miktarda aAlFeSi ve ötektik rozetler ( Mg2Si, hAlMgSiFeSi ve silisyumdan oluşan) bulunur. Daha yüksek miktarda Fe bulunduran daha büyük çaplı biyetler ise daha fazla miktarda aAlFeSi ve bir miktar da FeAlihtiva ederler.

 

Döküm katılaşma hızı, aynı zamanda intermetalik yapıların partikül büyüklüğünü de belirler. Yüksek katılaşma hızları, küçük partikülleri oluşturur. Şekil 6'da, değişik soğutma hızlarında katılaştırılmış, iki adet 127 mm çapındaki biyetin mikroyapısındaki farklar görülmektedir.

 

Şimdiye dek söz etmiş olduğumuz tüm değişik fazlar, uygun bir homojenizasyon ısıl işlemi ile ekstrüzyon ürününde aynı özellikleri verecek duruma getirilirler. Genelde, DC biyetlerin üretiminde, soğutma hızı,  Mg2Si'in çökelmesine imkan vermeyecek derecede hızlı olur. Mg2Si çökelmesi, dendrit kristalleri arasında bir miktar olursa da, asıl kristaller arasında yok denecek kadar azdır. Tane büyüklüğünü döküm esnasında kontrol ederek, küçük taneli yapı oluşturan Titanyum (Ti) veya    Titanyum-Bor (Ti/B) rafine katkı elemanları, katılaşma hızının yükselmesi etkisini oluşturur.

 

Homojenizasyon Isıl İşlemi  

 

Homojenizasyon ısıl işlemi görmüş alüminyum 6063 alaşımı biyetlerin, homojenizasyon ısıl işlemi görmemiş 6063 alüminyum biyetlere kıyasla, daha kolay ekstrüze edildikleri ve üründe hem yüzey kalitesinin hem de mekanik özellik değerlerinin  daha iyi olduğu görülür.

 

Şekil 7'de, homojenizasyon ısıl işlemi yapılmış ve yapılmamış biyetlerin, ekstrüzyon öncesi biyet ısıtma (tav) göre oluşan akma dayanımı değerlerinin kıyaslanması görülmektedir.

 

510 °C'de eşit ısıtma sürelerinde, homojenize ısıl işlemi gören 6063 aluminyum biyetlerin, homojenize ısıl işlemi görmemiş biyetlerden yaklaşık 4,2 kg/mm2 daha yüksek akma dayanımına sahip oldukları anlaşılmaktadır.

 

Şekil 8'de, homojenize edilmiş ve edilmemiş 6063 aliminyum biyetlerden elde edilen ekstrüzyon ürünlerinin  mikroyapıları görülmektedir.

 

Aynı kimyasal bileşim ve tavlama işlemi (510 °C'ye ısıtma, 455 °C'ye soğutma ve ekstrüzyon) neticesinde, homıojenize ısıl işlemi görmüş biyetlerden elde edilen ürünlerin sertliğ 86 Rockwell E gelirken, homojenize edilmemiş biyetlerden elde edilen ürünlerin sertliği 81 Rockwell E gelmektedir. Şekil 8A, homojenize edilmemiş biyetten elde edilen ürünün anormal miktarda  Mg2Si içerdiğini ve çoğunun ekstrüzyon yönüne uzadığını göstermektedir. Ekstrüzyon öncesi biyet ısıtma işleminde bir miktar çökelen Mg2Si, ekstrüzyon işlemi sırasında veya sonrasında (ki, profil presten çıkarken sıcaklığı 500 °C'nin üzerindedir) katı çözeltide çözünmemiş miktarlara sahiptir. Bandlar halindeki görünüm, Mg2Si  konsantrasyonunun ürün içinde değiştiğini göstermektedir. Şekil 8B, homojenize edilmiş biyetten  yapılan üründe, ekstrüzyon işleminde daha az Mg2Si  çökeldiğini ve dağılımın daha düzenli olduğunu göstermektedir. Alüminyum biyet homojenize ısıl işlem tesisi 

 

Aluminnyum 6063 alasimi biyet homojenizasyon ısıl işleminde yapı değişimi

 

Döküm yapısına sahip biyet (billet), 16°C/saat ısınma hızı ile, homojenizasyon sıcaklığına çıkarılırken yapı içinde değişiklikler olur. Mg2Si'nin görünür çökelmesi, 135 °C civarında başlar. Çökelme, 316°C'ye kadar devam eder (Şekil 9A). 316°C'nin yukarısında Mg2Si minik plakalar halinde bulunur ve bunlar parlatılmış yüzeyde Şekil 9B ve Şekil 9C'de görüldüğü gibi, iğne şeklinde görülürler. 482°C'ye ulaşıldığında Şekil 9D'de görüldüğü gibi Mg2Si'nin çoğu yeniden çözünür.

Demir içeren bazı fazlar da, homojenizasyon sıcaklığında ısıtma sırasında çökelirler. Bu durum, 400°C ile 426°C arasında belirginleşir (Mg2Si'in önemli kısmı çözündükten sonra). Şekil 10, bu durumu göstermektedir.

Bu "yüksek sıcaklık fazı", normal dağlama yöntemi ile görülemez. Fakat numuneyi fluoborik asit ile eloksal kaplayıp,eloksal tabakası %10'luk H3PO4 ile sıyrıldığında görülebilir. "Yüksek sıcaklık fazının" miktarı, yükselen sıcaklıkla azalır. 510 °C'de çok az bulunur. Böylece, Şekil 10C ve Şekil 10D, sadece demir içeren fazları göstermektedir.

Şekil 11'de, döküm yapısında gecikmeli ısıtmanın kaba intermetalik partiküllerin bileşim ve yapısında oluşturduğu değişiklikler görülmektedir.

Şekil 11'de görülen numunelere uygulanan ısıl işlem, tüm Magnezyum ve Silisyum'u çözündürmüştür. Şekil 11B'de görüldüğü gibi, döküm yapısında doğal olarak mevcut olan hAlMgFeSi, 510°C'de bir saat süre ile tutulduğunda çözünür veya aAlFeSi'ye dönüşür. Döküm yapısında bulunan diğer partiküller, 510°C'de bir saat tutulmalarına rağmen şekillerini korurlar.

510°C'de 24 saat sonra bile BAlFeSi fazının denfge fazı olan aAlFeSi'ye dönüşümü çok sınırlı olur. 565°C'de, altı saat sonra, BAlFeSi, aAlFeSi'ye dönüşmüş olur. Partiküllerin şekli yuvarlaklaşır, iğneli görünümü parçalanır.

Böylece, 6063 alaşımının ideal homojenizasyon işleminin 565°C'de 6 saat süre ile yapılması gerektiği anlaşılır. aAlFeSi'nin sfero hale dönüşmesi, homojenizasyon sıcaklığı ve süresi arttıkça devam eder. Öyle ki, 593°C'de 24 saat sonra mikroyapı, Şekl 11D'de görüldüğü gibi olur. Mg2Si solvüs sıcaklığının üzerinde aAlFeSi fazı, alüminyum ile denge halinde bulunan tek fazdır. Solvüs sıcaklığının altında, aAlFeSi ve Mg2Si, kararlı intermetalik fazlardır.565°C'de birkaç saat sonra denge durumu yaklaşık olarak oluşur. Homojenizasyon ısıl işlemi 538°C'de yapıldığında denge durumunun oluşması çok daha yavaş olur.

Homojenizasyon, DC dökümünde oluşan mikrosegregasyon ve çekirdeklenmeyi (coring) azaltır. Difüzyon işlemi, yüksek sıcaklıklarda daha hızlı olur. Magnezyum ve silisyum demirden daha hızlı difüze ederler.

Şekil 12'de verilen röntgen mikroyapılarında ("elektron probe micro analyzer" cihazı kullanılarak elde edilmiştir), 6063 DC biyetindeki magnezyum dağılımı, homojenizasyon öncesi ve sonrasında görülmektedir. Şekil 12B'de magnezyumun düzenli bir dağılım gösterdiği homojenleştirilmiş yapı, Şekil 12A'da ise, dendritik katılaşmaya uygun olarak kaba ve düzensiz dağılımlı magneyum görülmektedir.

Alüminyum biyet homojenize ısıl işleminde soğutma hızının etkisi

6063 alüminyum alaşımı, Mg2Si solvüs sıcaklığına doğru soğurken, bir miktar aAlFeSi çökelmeye başlar. Alaşım, solvüs eğrisinin altında soğumaya devam ettikçe, aAlFeSi çökelmeye devam ederken,  önemli miktarda Mg2Si çökelir. Mg2Si çökelmesi, homojenizasyon sıcaklığından soğutma hızına bağlı olarak, ekstrüzyon edilebilme ve ürünün fiziksel özelliklerine tesir eden bir faktördür.

Şekil 13, homojenizasyon sıcaklığından yavaş soğutulmuş bir biyet ile, homojenizasyon sıcaklığından hızlı soğutulmuş bir biyetten üretilen ekstrüzyon profilinin ekstrüzyon öncesi tavlama sıcaklığına bağlı olarak akma dayanımını göstermektedir. Homojenizasyon sıcaklığından hızlı soğutulan biyetlerden üretilen profillerin akma  mukavemeti, değişik tav (ekstrüzyon öncesi biyet ısıtma) sıcaklıklarında aynı kalmaktadır. Buna karşılık, yavaş soğutulan biyetlerden yapılan ürünlerin yüksek akma dayanımına sahip olmaları için, ekstrüzyon öncesi biyet ısıtma sıcaklığının daha yüksek olması gerekmektedir. Biyet sıcaklığının daha yüksek olmasında ise, profilin yüzey kalitesi bozulur ve daha düşük ekstrüzyon hızı kullanılmak zorunda kalınır ve ekstrüzyon kalıbı daha çabuk aşınır. Şekil 14, 6063-T6 kondisyonundaki bir ürünün akma dayanımının (450 °C'ye doğrudan ısıtılarak yapılan), homojenizasyon sıcaklığından soğutma hızına göre nasıl değiştiğini göstermektedir. 426 °C ila 204 °C arasında soğutma hızının 150 °C/saat ila 27760 °C/saat (su ile ani soğutma) arasında olması, aynı fiziksel özellik değerlerini vermektedir. Soğutma hızının 150 °C/saat'den az olması, dayanım değerleri düşük ürünlere neden olmaktadır. Bu durum, mikroyapıların incelenmesi ile açıklanabilir.

Biyetler, solvüs sıcaklığının altına soğutulduğunda, önemli miktarda kaba şekilli Mg2Si oluşur. Daha hızlı soğutma ile, partiküllerin boyutu ve sayısı küçülür. Şekil 15'de, homojenizasyon sıcaklığından ani soğutmanın Mg2Si partiküllerinin boyut ve miktarına olan etkisi görülmektedir. Yavaş soğutulan biyette, örneğin, 4 °C/saat, çok kaba boyutlu partiküllerin fazla miktarda olduğu, Şekil 15-A'da görülmektedir. Bu partiküller, Şekil 15 6A'da görülen DC döküm yapısındakinden daha büyüktür. Soğutma hızı 94 °C/saat (Şekil 15B), 150 °C/saat (Şekil 15C) ve 315 °C/saat (Şekil 15D) olarak yükseldikçe, gerek partikül boyutu, gerekse miktarı azalır. Soğutma hızının 315 °C/saat olduğu durumda yapıda çok az miktarda kaba Mg2Si bulunmaktadır. Bu fotoğraflardaki Mg2Si partiküllerinin maksimum görünür boyutlarının, biyet soğutma hızı ile olan ilişkisi Şekil 16'da gösterilmiştir. Soğutma hızının 150 der/saat olduğu durumda elde edilen Mg2Si partiküllerinin boyutu, soğutma hızının 10 °C/saat olduğu duruma göre üçte biri kadardır. (10 °C/saat soğutma hızı, durgun hava soğutması anlamına gelir).

Şekil 17'de, aynı kimyasal bileşime sahip olan, fakat homojenizasyon sıcaklığından değişik hızlarda soğutulmuş iki farklı biyetten üretilmiş ekstrüzyon ürünlerinin mikroyapısı görülmektedir. Biyetin homojenizasyon öncesi tav sıcaklığı 454 °C'dir. Homojenizasyon sıcaklığından 40 °C/saat hızla soğutulan biyetin ekstrüzyonu sonrasında, düşük akma  dayanımına sahip olan, yapısında ekstrüzyon yönüne doğru uzamış kaba Mg2Si partikülleri bulunan bir ürün elde edilmiştir.

Anlaşılıyor ki,  Mg2Si partiküllerinin tamamının, 454 °C biyet tav sıcaklığında çözünmesi mümkün olmamıştır. Buna karşılık, Şekil 17B, homojenizasyon sıcaklığından 315 °C/saat hızla soğutulan bir  biyetin ekstrüzyonu sonrasında elde edilen ürünün mikroyapısını göstermektedir. Bu mikroyapıda, ekstrüzyon yönüne uzamış çok az miktarda kaba Mg2Si'in çoğu katı eriyik içinde çözünmüş olarak muhafaza edilmiş olup, mikroyapıda görülen esas faz aAlFeSi'dir.

Ekstrüzyon ürünlerinde "çökelme sertleşmesi" (yaşlandırma/aging) ısıl işlemi öncesinde çözünmemiş kaba Mg2Si partiküllerinin bulunması, yaşlandırma ısıl işleminde "çökelme sertleşmesi" mekanizmasının çalışması için gerekli olan küçük boyutlu düzgün dağılımlı partikül miktarının yetersiz olacağı  anlamına gelir. Neticede, yaşlandırma ısıl işleminden sonra, düşük dayanımlı düşük sertlikte ürünler elde edilir. Ayrıca, kaba boyutlu Mg2Si partikülleri, anodik oksidasyon (eloksal) kaplama özelliğini de olumsuz etkiler.

Sonuç olarak, iyi bir homojenizasyon kalitesi elde etmek için ilk aşamada, biyet döküm yapısında bulunan BAlFeSi'nin aAlFeSi'ye dönüşmesi amacıyla homojenizasyon ısıl işleminin, 565 °C'de 6 saat süre ile yapılması gereklidir.  İkinci aşamada, Mg2Si'ın kati çözelti içinde çökelmeden muhafaza edilebilmesi veya çökelme gerçekleşirse ekstrüzyon sıcaklığında tekrar çözünebilmesi için, çökeltinin küçük boyutta olmasını temin içinamacıyla, biyetlerin homojenizasyon sıcaklığından mümkün olduğu kadar hızla soğutulması gereklidir.

Biyetlerin ekstrüzyon için ısıtılması (Biyetin tavlanması) 

Alüminyum ekstrüzyon işleminde, biyetlerin ısıtılma sıcaklığı aşağıdaki faktörler dikkate alınarak seçilir:

Biyetin yüksek sıcaklığa ısıtılması, ekstrüzyon işlemini koaylaştırırken, ürünün yüzeyindeki görünümü olumsuz şekilde etkiler. Yüksek sıcaklıkta ekstrüzyon, kalıbın çabuk aşınmasına ve ekstrüzyon ürününün yüzeyinde çizgilere ve pürüzlere neden olur. Biyet sıcaklığının düşük seçilmesi ise, ekstrüzyon için gereken basıncı yükseltirken, presin zorlanmasına, kalıbın daha büyük yük altında kalmasına neden olurken, ekstrüzyon ürününün yüzey kalitesinin iyi olmasını sağlar. Böylece, ekstrüzyon sıcaklığı öyle seçilmelidir ki, iyi bir yüzey kalitesi yanında yüksek mekanik özelliklere sahip olan bir profil ekstrüze edilebilsin.

6063 alaşımı alüminyum biyetlerin ekstrüzyon işlemi için ısıtılmasında üç yöntem uygulanır.

  1. Biyeti 510 °C veya yukarısına ısıtıp ekstrüze etmek
  2. Biyeti 510 °C ye veya yukarısına ısıtıp, daha düşük bir sıcaklığa düşürmek ve sonra ekstrüze etmek
  3. Biyeti 400-510 °C arasında ısıtıp prese vermek, ancak ekstrüzyon hızını ayarlayarak ürünün en az 500 °C'de presten çıkmasını sağlamak.

Burada ilk iki yöntem, Mg2Si'nin ekstrüzyon öncesi çözünmesini temin etmek için uygulanır. Üçüncü yöntem ise, homojenize edilmiş biyet yapısını kontrol atında tutarak, mevcut olan Mg2Si partiküllerini ekstrüzyon sırasında yükselen sıcaklıkta çözündürmek prensibine dayanır. Üç yöntemden hangisinin uygulanacağı, a) biyetin ekstrüzyon işleminden önceki yapısına, bir başka deyişle geçmişine, b) ekstrüzyon sonrası tecrübe ve soğutmanın nasıl kontrol edildiğine bağlıdır.

Biyetin tavlanması, aluminyum ekstruzyon işleminde ilk adımdır. Burada Mg2Si'in katı eriyik içinde çözündürülerek aşırı doymuş bir katı çözelti oloşturulması sağlanmalıdır. Aksi halde, "T6 kondisyonu" için "yapay yaşlandırma" ısıl işlemi uygulandığında, istenilen mekanik özellik (dayanım/mukavemet) değerleri elde edilemez, ayrıca sonraki yüzey işlem (eloksal) kalitesi de iyi olmaz. Bu şekildeki yetersiz kaliteye sahip bir ürünün düzeltilmesi ise, ancak yeni bir "solüsyona alma ısıl işlemi"nin ayrı bir fırında yapılması ile temin edilebilir (Bu ısıl işlemin maliyeti yüksektir).

Şekil-7, 230 mm. çapında, homojenize edilmiş ve homojenize edilmemiş olarak iki ayrı kalite biyetten elde edilen 6063-T6 kondisyonundaki ekstrüzyon ürününün, biyet tav sıcaklığına bağlı olarak dayanım değerlerini göstermektedir. Mg2Si'in katı eriyik içinde çözündürülmesi, "solüsyona alma" ısıl işlemi (solution heat treatment) olarak tanımlanır.

Şekil 7'nin sol tarafı, tav sıcaklığına (404-510 °C) kadar olan ısıtmanın etkisini göstermektedir. Isıtma indüksiyon ocağında yapılmıştır. Belirlenen sıcaklıkta biyet 15 saniye tutulmuştur (biyetin ekstrüzyon presinin kovanına yükleyip ekstrüzyona başlamak için geçen süre). Şekil 7'nin sağ tarafı, akma dayanımı ile, biyet 510 °C'ye ulaştıktan sonra bu sıcaklıkta fırında tutma süresi (pres kovanına alınmadan önce) arasındaki ilişkiyi vermektedir.

Tav sıcaklığının yükselmesine bağlı olarak, akma dayanımının yükselmesinin nedeni, yüksek sıcaklıkta daha çok Mg2Si çözünmesidir (Şekil-9). 510°C'de iki dakika tutulan homojenize edilmiş biyetler, sadece bu sıcaklığa getirilmiş, ancak bekletilmeden prese verilerek ekstrüze edilmiş biyetlerden daha yüksek mekanik özelliklere sahip olurlar, çünkü daha çok Mg2Si'in çözünmesi için yeterli zaman verilmiş olmaktadır. Şekil-15B'de görülen büyüklükteki Mg2Si  partiküllerinin tamamının çözünmesi için 510°C'de 4 dakika gereklidir. Şekil-18, 510°C'de bir ve dört dakika süre ile bekletilmiş benzer bir homojenizeli biyette, Mg2Si'in çözünme durumunu göstermektedir.        

510 °C'de, 3 dakika bekleyen bir homojenize edilmiş biyette, son derece az miktarda çözünmemiş Mg2Si  bulunmaktadır. Ekstrüzyon ürünlerinde yüksek dayanım değerlerine ulaşmak için, bünyesinde kaba partiküllü Mg2Si bulunduran biyetler, 510 °C'de iki ya da üç dakika bekletildikten sonra ekstrüze edilmelidir.

Homojenize edilmemiş biyetlerdeki döküm yapısında bulunan kaba Mg2Si partikülleri, 510°C'de daha yavaş çözünürler. Bu durum, Şekil-7'de belirtilen homojenize edilmemiş biyetlerin vermiş olduğu düşük mekanik özellik değerlerine sahip (düşük dayanımlı) ekstrüzyon ürünlerinin nedenini açıklamaktadır.

Katı eriyik bünyesinde çok küçük Mg2Si partikülleri veya magnezyum veya silisyum bulunduran biyetler, tavlama sıcaklığına, kaba Mg2Si partikülleri bulunduran biyetlerden daha çabuk cevap verirler. Şekil 13, bu durumu homojenizasyon sıcaklığından yüksek hızda soğutulan biyetlerin, düşük hızda ekstrüzyon edilmelerinde bile verdikleri yüksek dayanım değerlerinden göstermektedir. Mg2Si çökelir, birleşerek büyür ve biyet ekstrüzyon sıcaklığına ulaştığında tekrar çözünür. Mg2Si partikülleri çok daha küçüktür. Şekil-19 ve Şekil-20, bu tip bir biyetin tavlanmasında oluşan değişiklikleri özel bir teknik ile dağlanan numunelerde dağlama oyukları olarak göstermektedir.

Şekil-19'da, biyet son derece küçük Mg2Si partikülleri içermektedir. 482°C'ye hızlı bir ısıtma ile (5 dakika), çok miktarda alt-mikroskopik (submicroscobic) ölçüde Mg2Si ve demir içeren fazların çökelmesi görülmektedir. 482°C'ye daha yavaş bir ısıtma yapıldığında (bir saatte) daha az miktarda, fakat daha büyük boyutta kaba çözeltiler oluşur. Her iki cins çökeltiye sahip olan biyetlerde, ekstrüzyon sırasında Şekil-2'de gösterilen mikroyapıyı verecek şekilde Mg2Si'in çözünmesi temin edilmelidir. Alüminyum biyet tav (ısıtma) fırını

Alüminyum Ekstrüzyon İşleminde Metalurjik Yapı Değişimi

Sıcak ekstrüzyon işlemi, profili rekristalize olmuş yeni bir yapıya çevirdiğinden, alüminyum 6063 ekstrüzyon ürünleri ince ve düzgün tane yapısına sahiptir.

Ekstrüzyon işlemindeki şekil değiştirme sonucu olarak, çözünmeyen aAlFeSi fazı ekstrüzyon yönünde uzar. Bu arada, bazı aAlFeSi partikülleri kırılbilir ve bunlar gruplar halinde bulunabilir. Ekstrüzyon oranının yüksek olduğu durumlarda, çözünmeyen fazlar, ekstrüzyon ürününün tüm et kalınlığı boyunca düzenli olarak yayılır. Ekstrüzyon oranının düşük olduğu durumlarda, çözünmeyen fazlar şerit halinde ürün yüzeyine birikebilir ve bu durum anodik oksidasyon (eloksal) yüzey işlemi sonrasında belirgin şekilde görünerek görünümü bozar.

Ekstruzyon işlemi, biyetin tavlanmasında başlayan Mg2Si'in çözünmesini tamamlayan ve böylece mümkün olduğunca fazla miktarda Mg2Si'in çözünmesini sağlayan işlemdir. Ekstrüzyon sırasnda, özellikle ince et kalınlığına sahip profillerde, sürtünmeden -alüminyum ile kalıp geçişleri yüzeyinde- dolayı sıcaklık hızla yükselir. Şekil 15C, 15D ve Şekil-19'da görülen tipteki Mg2Si partikülleri çözünürler. Şekil 15A ve 15B'de görülen kaba Mg2Si partikülleri ise tam olarak çözünemezler. Böylece, kısmen çözünen Mg2Si partikülleri, Şekil 17A'da görüldüğü gibi ekstrüzyon yönüne uzarlar. Bu tip ekstrüzyon ürünleri düşük dayanıma sahip olurlar, çünkü katı çözelti içinde çözünmemiş kaba Mg2Si partikülleri, "çökelme sertleşmesi" (aging) ısıl işleminde sertleştirici rol oynamazlar.

Biyetin kimyasal bileşimi ve/veya daha önce geçirdiği işlemler, ekstrüzyon işleminin gerçekleşmesini sağlayacak basıncın yüksek olmasını gerektirebilir. Şekil 21'de, 850-Ton'luk bir ekstrüzyon  presinde denenen 127 mm. çapındaki biyetlerin kimyasal bileşimine göre gerek duyulan ekstrüzyon basıncı görülmektedir.

Biyetler önce 510°C'ye ısıtılmış, sonra soğutularak 400-450°C arasında ekstrüze edilmişlerdir. Alaşımlar, %99.99 safiyette alüminyum kullanılarak hazırlanmıştır. A, B ve C ile gösterilen biyet kalitelerinde, magnzeyum ve silisyum miktarları olması gereken az (a), nominal (b) ve maksimium (c) sınırda olmak üzere ayarlanmışlardır. 6063 alaşımında en iyi sonucu veren kimyasal bileşim ise Kalite D olarak gösterilmiştir. Kalite E ise, silisyum, magnezyum ve demir nominal değerlerde iken, krom ve magnezyum üst limitte olacak şekilde seçilmiştir.

Görüldüğü gibi, A, B, ve C kalite biyetlerde, Mg2Si miktarı arttıkça, ekstrüzyon basıncı da artmaktadır. Nominal miktarda magnezyum ve silisyum bulunduran bileşime %0,20 oranında demir ilave edince, gereken ekstrüzyon basıncı yine yükselmektedir (kalite D ve B'nin bileşimlerini kontrol ediniz). Nominal silisyum ve magnezyum bulunduran Kalite E biyette ise, yine demir, krom ve manganez bulunduğundan ekstrüzyon basıncı yükselmiştir.

Şekil 22, yukarıda söz edilen test ile üretilen profillerin mikroyapısını göstermektedir. Silisyum ve magnezyum'un nominal değerlerde olduğu ve demir içermeyen bileşimde (Kalite B), ekil 22A'da görüldüğü gibi bir kısmı tane sınırlarında birikmiş, bir kısmı da ekstrüzyon yönüne uzamış durumda çok az miktarda Mg2Si bulunmaktadır. Bu durum, ekstrüzyon sıcaklığından soğuyan üründe bir miktar Mg2Si'in çökeldiğini göstermektedir.

İçinde yüksek miktarda magnezyum ve silisyum bulunduran, ancak empürüte (kirletici) değeri çok düşük olan Kalite C biyet ile ekstrüze edilmiş üründe kaba şekilli çözünmemiş Mg2Si görülmektedir (Şekil 22B). Bu kaba şekilli Mg2Si, biyet 510°C'ye ısıtıldığında bile çözünmeden kalmış olan Mg2Si'tir. Kalite C biyetinde, %1,26 oranında Mg2Si bulunduğundan, bu alaşımın slvüs sıcaklığı yaklaşık 532°C'dir. Biyet, solvüs değerinin 22°C altında 30 dakika süreyle ısıtıldığından, Mg2Si partikülleri -çözünmek yerine- ekstrüzyon öncesinde büyümüştür. Çözünmemiş iri partiküllü Mg2Si miktarı böylece fazla olunca, kimyasal bileşimin vermesi gereken Mg2Si miktarından daha az alaşım elemanını katı çözeltide çözünmüş durumda bulunduğundan, ekstrüzyon basıncı, kimyasal bileşimin öngördüğü tüm Mg2Si'in katı çözeltide çözünmüş olduğu ideal duruma kıyasla, daha düşük olmuştur.

Şekil 22C'de görüldüğü gibi, nominal miktarda silisyum, magnezyum ve demir içeren, ancak yüksek miktarda krom ve manganez bulunduran Kalite E biyetin mikroyapısında yoğun olarak bulunan çözünmemiş alaşım elemanları, biyetin ekstrüzyon basıncında ekstrüze edilebilmesini (şekil değiştirmesini) zorlaştırdığından, bu durumda daha yüksek ektrüzyon kuvveti gerekmiştir. Deneylerden anlaşılacağı üzere, yüksek magnezyum, silisyum ve empürite miktarları daha yüksek ekstrüzyon kuvveti gerektireceğinden, endüstride 6063 alaşımının kimyasal bileşimin yakından kontrol edilmesi gereklidir.

Aluminyum ekstrüzyon sonrasında ürünün soğuması

Alüminyum ekstrüzyon presinden çıkan sıcak profilin ani soğutulması ile 6063 aliminyum alaşımının "solusyona alma ısıl işlemi" (solution heat treatment) tamamlanmış olur.

Ekstrüzyon ürünün sıcaklığı, solvüs sıcaklığının altına düşünce, Mg2Si çökelmeye başlar. Çökelmenin miktarı ve partiküllerin boyutu, sıcaklık ve zamana bağlıdır. Bu zaman/sıcaklık ilişkisi, ürünün mikroyapısında Mg2Si'in çökelmeden kalması için çok önemlidir.

Gecikmeli soğutma deneyleri ile, alaşımın hangi sıcaklıklar arasında ani soğutulması gerektiği anlaşılmıştır. 6063 alaşımından yapılan ekstrüzyon ürünü numuneleri, 515°C'ye ısıtılarak Mg2Si'in tamamen çözünmesi için 30 dk. bekletilmiştir. daha sonra, numuneler 232-400°C arasındaki tuz banyolarına daldırılarak ani soğutulmuştur. Numuneler tuz banyolarında 1-32 dk. bekletilldikten sonra çıkarılarak bu kez su ile ani soğutulmuştur. Numunelere, "çökelme sertleşmesi"nin  (yaşlanma/aging) ısıl işlemi uygulandıktan sonra elde edilen dayanım ve sertlik değerleri, soğuma hızının önemini açıklamaktadır.

Şekil 23, 6063 alaşımının akma dayanımının (yield strength), zaman-sıcaklık parametrelerinden etkilenişini göstermektedir. Şekil 23'te görülen 3 grafik, 19,7 kg/mm2, 17,6 kg/mm2, ve 11,2 kg/mm2 akma dayanım değerlerini veren sıcaklık-zaman ilişkisini göstermektedir. Bu değerler, numunelerde 515°C'den su soğutma ile elde edilebilecek en fazla akma dayanımı değerinin %15, %25 ve %35'ine karşılık gelmektedir. Herhangi bir grafik için, kritik sıcaklık aralığı, grafiğin alt ve üst kısımları arasında kalan (eğrinin burnunun gösterdiği zamanın iki mislinde) bölüm olarak tanımlanır.

Eğrilerden, ekstrüzyon ürünleri için kritik sıcaklığın 343-260°C arasında olduğu görülmektedir. Bu sıcaklık aralığında Mg2Sihızla çökelir. Ekstrüzyon ürünleri, bu çökelmeyi önleyecek kadar yeterli hız ile soğutulmalıdır

Şekil 24, yapay yaşlandırma (artificial aging) ısıl işleminden sonra elde edilen dayanım değerlerinin solüsyona alma sıcaklığından (Mg2Si'in çözündüğü sıcaklık) yapılan soğutma hızı ile olan ilişkisini göstermektedir. Görüldüğü gibi, akma dayanımı, soğutma hızı arttıkça yükselmektedir. Soğutma hızının yüksek olması, Mg2Si'in çökelmesini önler. Şekil 25'de, 15°C/dk ila 150°C/dk arasındaki hızlarda soğutulan 6063-T4 malzemenin mikroyapıları görülmektedir. 15°C/dk ile 30°C/dk değerindeki düşük hızlarda yapılan soğutma, kaba taneli partiküllerin çökelmesine neden olduğundan, yapıdaki çökelme sertleşmesini yapacak elemanların azalmasına, dolayısı ile, yapay yaşlandırma ısıl işleminden sonra düşük dayanım değerlerinin elde edilmesine neden olmaktadır. Ayrıca, eloksal (anodik oksidasyon) kaplaması sonunda yüzey kalitesi için iyi olmayan dumanlı bir görünüm elde edilir. Ekstrüzyon ürünlerinin 150°C/dk hızla soğutulması, Mg2Si'in çökelmesini engelleyeceğinden, bu hız optimum mekanik özellikler ve eloksal kalitesinin elde edileceği tavsiye edilen soğutma hızıdır.

Yapay yaşlandırma ısıl işlemi

Önceki bölümlerde söz edilen biyet tavlama ve ekstrüzyon sonrası soğutma işlemleri (bu iki işlem "pres ısıl işlemi" olarak da adlandırılır) uygun şekilde yapıldığında; 6063 alaşımda en üstün mekanik özellik değerleri, ekstrüzyon sonrası soğutulmuş ürüne "yapay yaşlandırma ısıl işlemi"nin (çökelme sertleşmesi) uygulanmasıyla elde edilir.  

Kopma dayanım (tensile strength) değerleri, akma dayanım değerleri gibi benzer davranış gösterir, ancak 3,5 kg/mm2 kadar daha yüksektir. Şekil 27'de, aynı ürünlerin sertlik değerlerinin, yapay yaşlandırma ısıl işlemi ile olan ilişkisi görülmektedir. En yüksek dayanım değerleri için, yapay yaşlandırma ısıl işlemi, 177°C'de 16 saat veya 185°C'de 8 saat veya 204°C'de 2 saat süre ile yapılmalıdır. (Ancak, yüksek sıcaklıkta düşük süre seçildiğinde malzemenin uzama oranı (%) düşer, ayrıca eloksal sonrası "mat görünüm" istenirse bunun eldesi zorlaşır).

Yaşlandırma (çökelme sertleşmesi) mekanizması, normal mikroskop ile incelenemeyecek kadar küçük ölçekte bulunduğundan, X-ışınları ve elektron mikroskobu kullanılarak incelenebilir (Bu nedenle, Şekil-2'de gösterilen tipik ekstrüzyon numunesinde, çökelme sertleşmesiden sorumlu olan çökelti elemanları görülememektedir). Eğer, çökelme setleşmesinden sorumlu olan çökeltiler, normal mikroskop ile görülebiliyor ise, bu malzemenin "aşırı yaşlanmış" (overaged) olduğu anlaşılır.

Yaşlandırma ısıl işlemi (çökelme sertleşmesi), aşırı doymuş katı çözeltinin bozunarak ara fazların oluşması ve sonuçta bir denge çökeltisinin meydana gelmesidir.

Thomas (G.Thomas, The aging characteristics of aluminium alloys: Electron-Transmission Studies of Al-Mg-Si Alloys, J.Inst.Met.90, 1961-1962,pp.57-63) ve Lutts (A.Lutts, Precipitation in Al-Mg-Ge and Al-Mg-Si, Acta Met. Vol.9, June 1961, pp.577-586) Al-Mg-Si sisteminin yaşlanma özelliğini, X-ışını difraktometresi ve elektron-mikroskop kullanarak araştırmışlardır. Thomas,  %1,5 Mg2Si, Lutts ise %3,75 Mg2Siiçeren alaşımlar kullanmışlardır. Bu bileşenler, 6063 aluminyum alaşımını alt ve üst sınırlarına denk gelmektedirler.

Lutts, 135°C'de yapılan yaşlandırmanın, ,ğne şeklindeki arafazı iki kademede oluşturduğunu göstermiştir. İlkin, iğneler düzensiz bir şekilde bulunmakta, ve birçok hücre boşlukları (lattice vacancies) içermektedir. zamanla, iğneler düzene girmekte ve birkaç yüz angström uzunluğa ve birkaç atom çapında kalınlık ve genişiliğe ulaşmaktadır. Uzun aksisleri, matriks kübün yönlerine paralel olmaktadır.

Thomas, yaşlandırma sıcaklığı yükseldikçe, iğnelerin uzunluğunun 200 Angström'den 1000 Angström'ün üzerine kadar çıktığını göstermiştir. İğnelerin çapı ise, 60 Angström'de hemen hemen sabir kalmaktadır.

Yaşlandırma sıcaklığı 204°C'nin üzerine çıktığında, iğneler çubuk haline dönüşmekte, çapları ve boyları artmaktadır. partiküllerin sayısı 100 misli azalmaktadır. Bu çubuklar, Mg2Si'in denge plakalarını (platelet) oluşturmaktadır. 6063 alüminyum alaşımında en üst dayanım değerleri, "iğne yapı" oluştuğunda elde edilir. Şekil-28'de, 204°C'de bir saat bekletilmiş bir ekstrüzyon ürünündeki iğne yapısı görülmektedir. 204°C ve daha uzun süre bekletildiğinde, iğne yapı, çubuk haline dönüşmekte ve Şekil-26 ve Şekil-27'de görüldüğü gibi, dayanım ve sertlik değerleri düşmektedir (aşırı-yaşlanma/over-aging). Alüminyum yaşlandırma (termik) fırını.

Özet

Tipik bir 6063 aliminyum alaşımının mikroyapısı incelendiğinde,  alüminyum katı çözeltisi, denge fazı aAlFeSi ve iğne şeklindeki Mg2Si(normal mikroskopla görülemeyecek kadar küçük) çökeltilerinden oluştuğu görülür. Bu yapıya sahip ürünler, en iyi mekanik özelliklere (dayanım değerleri) ve eloksal kalitesine sahip olurlar. Mg2Si partiküllerinin normal mikroskopla görülebilecek kadar büyük olduğu ekstrüzyon ürünleri, düşük mekanik özelliklere sahip oldukları gibi, eloksal kaplama sonrasında iyi olmayan bir donuk görünüm verirler.

Yukarıda söz edilen "kaliteli" yapıyı  elde etmek için, biyet dökümünden yapay yaşlandırma (çökelme sertleşmesi/termik) ısıl işleminin sonuna kadar, tüm üretim aşamalarında metalurjik olayları kontrol etmek gerekir. Biyet dökümünün (DC döküm) ani soğutma ile yapılması, katılaşma sırasında oluşacak intermetalik fazların bileşim ve boyutunu etkiler. 565°C'de 6 saat süre ile yapılan homojenizasyon ısıl işlemi, magnezyum ile silisyumun difüzyonu sayesinde yapıdaki segregasyonu önler ve çözünmeyen ötektik fazları, denge fazı olan aAlFeSi fazına dönüştürür. 

Böylece, homojenize edilmiş biyetlerin ekstrüzyon öncesi ısıtılması ve ekstrüzyonu, homojenize edilmemiş biyetlere göre daha verimli olur. Homojenize edilmiş biyetlerde de, homojenizasyon sıcaklığından soğutma hızı ne kadar yüksek olursa, yavaş soğutulanlara göre o denli iyi verim alınır. ecrübeler, hava/su karışımı ile soğutulan biyetlerin hava ile soğutulan biyetlere göre %44, su ile soğutulan biyetlerinhava ile soğutulanlara göre %71 daha verimli olduğunu göstermiştir. Homojenizasyon sıcaklığından soğutma hızı nispeten yavaş olursa, Mg2Si çökelir. Biyat tavlama sırasında 500°C'de 24 dk.bekleme ile bu çökeltiler tekrar çözünür.

Homojenizasyon sıcaklığından yapılan ani soğutma (150°C/saat) normal mikroskop ile görülebilen Mg2Si partiküllerinin çökelmeden katı öözelti içinde kalmasını sağlar. Çökelen bir miktar Mg2Si ise küçük partiküller halinde olur ki; bu tip biyetlerin 500°C'den düşük sıcaklıklarda ısıtılarak prese verilmesi halinde bile ekstrüzyon sırasında sürtünmeden kaynaklanan sıcaklık artışı, bu küçük Mg2Si partiküllerinin çözünmesini mümkün kılar.

Presten çıkan ekstrüzyon ürününün (profil boru lama çubuk) ani olarak soğutulması ile, Mg2Si partiküllerinin çökelmeden katı çözelti içinde kalması hedeflenir. Bu nedenle, presten çıkan ekstruzyon profilin soğutulma hızı çok önemlidir. Ekstrüzyon ürününde aşırı doymuş bir katı çözelti elde etmek için, Mg2Si çökelmeden kalmalıdır. Bunun için presten çıkan sıcak ürün, en az 95°C/dk hızla, 260°C'ye kadar soğutulmalıdır. Bu durumda, daha sonraki yapay yaşlandırma (termik/çökelme sertleşmesi) işleminde en yüksek mekanik değerlerin elde edilmesi mümkün olacağı gibi, eloksal (anodik oksidasyon) sonrasında ışığı yansıtacak partiküller mikroyapı içinde bulunmayacağından düzgün görünümlü yüzey elde edilir. (Aluminyum ekstruzyon pres konveyoru kaplama malzemesi)

En son aşama olan yapay yaşlandırma ısıl işleminde  ürünler 185°C'de 5 saat süre ile bekletilerek aşırı doymuş katı çözeltiden, iğne şeklindeki (normal mikroskopla görülemeyecek kadar küçüklükte) ve sayıdaki Mg2Si çöktürülerek en yüksek mekanik özellikler ve eloksal kalitesi elde edilir.

Eloksal sonrasında düzgün görünümlü mat yüzey elde edilmek isteniyorsa, 6063 alüminyum alaşımındaki demir oranı en az %0,20 olmalı ve uzun süreli yaşlandırma (termik) ısıl işlemi tercih edilmelidir. Eloksal sonrasında parlak yüzey elde edilmek isteniyorsa, demir oranı en fazla %0,20 olmalı ve kısa süreli yaşlandırma (termik) ısıl işlemi uygulanmalıdır.

Şekiller tablosu:

Şekil-1 Şekil-2 Şekil3 Şekil-4 Şekil-5 Şekil-6 Şekil-7
Şekil-8 Şekil-9 Şekil-10 Şekil-11 Şekil-12 Şekil-13 Şekil-14
Şekil-15 Şekil-16 Şekil-17 Şekil-18 Şekil-19 Şekil-20 Şekil-21
Şekil-22 Şekil-23 Şekil-24 Şekil-25 Şekil-26 Şekil-27 Şekil-28

İlgili linkler:

Alüminyum yüzey işlemi (Eloksal / Elektrostatik Boyama)
Alüminyum Ekstrüzyon Metodları

Alüminyum Ekstrüzyon Presi

Alüminyum Ekstrüzyon Profil Üretim Tesisi

Alüminyum Ekstrüzyon Billet (Biyet) Döküm Tesisi

Alüminyum Anasayfası