Qu'est-ce que la solidification directionnelle?
"Solidification directionnelle" est un terme de coulée de métal. Il fait référence au processus d'alimentation contrôlée du métal en fusion dans un moule à température contrôlée afin de produire une pièce exempte de points creux, appelée défauts de retrait. La solidification directionnelle est également utilisée pour raffiner le métal pendant le processus de coulée, car les impuretés présentes dans le métal en fusion continueront de monter à la surface du bassin, en suivant le chemin de moindre résistance lorsqu'elles sont poussées vers le haut par les matériaux solides situés en dessous.
Dans le processus de solidification directionnelle, le métal en fusion à l'extrémité du moule commence à refroidir et à se solidifier avant le reste du moule. Lorsque le métal au fond du moule refroidit, cette ligne de solidification se déplace régulièrement vers le haut en direction de la charge de métal en fusion. En contrôlant le débit de l'alimentation en métal en fusion et en introduisant des variations thermiques dans le moule, les défauts de retrait peuvent être éliminés, car le métal liquide coulera naturellement dans ces creux et ces zones vacantes.
Le processus de solidification directionnelle ne doit pas être confondu avec la solidification progressive, également appelée solidification parallèle. Bien que ces processus partagent des traits similaires, lors de la solidification progressive, le processus de refroidissement et de solidification commence aux parois du moulage et se poursuit vers l’intérieur. Avec la solidification directionnelle, le processus de solidification commence au bas de la coulée et progresse vers le haut.
La solidification parallèle dans une pièce moulée est la cause sous-jacente des défauts. Lorsque le métal en fusion refroidit trop rapidement dans certaines zones ou reste trop longtemps chauffé, il crée des défauts résultant de la solidification, de la dilatation thermique et de la contraction. Par exemple, si du métal en fusion est versé dans un moule en forme de L, le métal au coin du moule risque de refroidir trop rapidement, ce qui entraînera un goulot d'étranglement et emprisonnera une poche d'air dans la partie inférieure du moule. Cette poche d'air crée une tache creuse dans la pièce métallique finie, affaiblissant ainsi la structure globale.
Pour contrôler la solidification parallèle et encourager la solidification directionnelle dans le processus de coulée, plusieurs techniques sont utilisées. Les variations thermiques sont introduites dans le moule en utilisant des colonnes montantes ou des frissons pour contrôler les points chauds ou froids susceptibles de créer des problèmes avec la pièce moulée. Des manchons isolés sont également utilisés pour assurer une température constante et contrôlée pour le moule. Enfin, le débit et la température de l’alimentation en métal fondu sont soigneusement contrôlés pour assurer la solidification directionnelle.