Was ist gerichtete Erstarrung?
"Richtungsverfestigung" ist ein Metallgussbegriff. Es bezieht sich auf den Prozess des kontrollierten Zuführens des geschmolzenen Metalls in eine temperaturkontrollierte Form, um ein Teil herzustellen, das frei von hohlen Stellen ist, sogenannte Schrumpfdefekte. Die gerichtete Erstarrung wird auch verwendet, um das Metall während des Gießprozesses zu verfeinern, da die in der Metallschmelze vorhandenen Verunreinigungen weiterhin auf dem Weg des geringsten Widerstands an die Oberfläche des Beckens ansteigen, wenn sie von den darunter liegenden festen Materialien nach oben gedrückt werden.
Während des gerichteten Erstarrungsprozesses beginnt das geschmolzene Metall am anderen Ende der Form abzukühlen und sich zu verfestigen, bevor der Rest der Form dies tut. Wenn sich das Metall am Boden der Form abkühlt, bewegt sich diese Erstarrungslinie stetig nach oben in Richtung der Metallschmelze. Durch Steuern der Fließgeschwindigkeit für die Metallschmelzezufuhr und Einführen thermischer Schwankungen in die Form können Schrumpfungsfehler beseitigt werden, da das flüssige Metall auf natürliche Weise in diese Eintauchstellen und freien Bereiche läuft.
Der Prozess der gerichteten Erstarrung ist nicht mit der fortschreitenden Erstarrung zu verwechseln, die auch als parallele Erstarrung bezeichnet wird. Obwohl diese Prozesse einige ähnliche Merkmale aufweisen, beginnt der Abkühlungs- und Verfestigungsprozess bei der fortschreitenden Verfestigung an den Wänden des Gussteils und arbeitet sich nach innen vor. Bei der gerichteten Erstarrung beginnt der Erstarrungsprozess am unteren Ende des Gussteils und arbeitet sich nach oben vor.
Parallele Erstarrung in einem Gussstück ist die zugrunde liegende Fehlerursache. Da die Metallschmelze in einigen Bereichen zu schnell abkühlt oder in anderen Bereichen zu lange erhitzt bleibt, entstehen durch Erstarren, thermische Ausdehnung und Kontraktion Defekte. Wenn beispielsweise geschmolzenes Metall in eine L-förmige Form gegossen wird, kann sich das Metall an der Ecke der Form zu schnell abkühlen, was zu einem Engpass führt und eine Lufttasche im Unterschenkel der Form einschließt. Diese Lufttasche erzeugt im fertigen Metallteil einen Hohlraum und schwächt so die Gesamtstruktur.
Um die parallele Erstarrung zu steuern und die gerichtete Erstarrung im Gießprozess zu fördern, werden verschiedene Techniken angewendet. Thermische Schwankungen werden mithilfe von Steigrohren oder Kühlern in die Form eingeleitet, um heiße oder kalte Stellen zu kontrollieren, die Probleme mit dem Gussteil verursachen können. Isolierte Hülsen werden auch verwendet, um eine gleichmäßige, kontrollierte Temperatur für die Form sicherzustellen. Schließlich werden Durchflussrate und Temperatur der Metallschmelze sorgfältig gesteuert, um eine gerichtete Erstarrung zu gewährleisten.