Che cos'è la solidificazione direzionale?
"Solidificazione direzionale" è un termine di fusione del metallo. Si riferisce al processo di alimentazione controllata del metallo fuso in uno stampo a temperatura controllata per produrre una parte che è priva di punti vuoti, chiamati difetti di restringimento. La solidificazione direzionale viene anche utilizzata per raffinare il metallo durante il processo di fusione, poiché le impurità trovate nel metallo fuso continueranno a salire sulla superficie della piscina, seguendo il percorso di minor resistenza mentre vengono spinte verso l'alto dai materiali solidi sottostanti.
Nel processo di solidificazione direzionale, il metallo fuso all'estremità opposta dello stampo inizia a raffreddarsi e solidificarsi prima del resto dello stampo. Mentre il metallo sul fondo dello stampo si raffredda, questa linea di solidificazione si sposta costantemente verso l'alto verso l'alimentazione di metallo fuso. Controllando la velocità del flusso per l'alimentazione del metallo fuso e introducendo variazioni termiche nello stampo, i difetti di restringimento possono essere eliminati, poiché il metallo liquido si imbatterà naturalmente in questi avvallamenti e aree vuote.
Il processo di solidificazione direzionale non deve essere confuso con la solidificazione progressiva, detta anche solidificazione parallela. Sebbene questi processi condividano alcuni tratti simili, nella progressiva solidificazione, il processo di raffreddamento e solidificazione inizia alle pareti del getto e si fa strada verso l'interno. Con la solidificazione direzionale, il processo di solidificazione inizia nella parte inferiore del getto e si dirige verso l'alto.
La solidificazione parallela in un casting è la causa sottostante dei difetti. Poiché il metallo fuso si raffredda troppo rapidamente in alcune aree o rimane riscaldato troppo a lungo in altre aree, crea difetti a causa della solidificazione, dell'espansione termica e della contrazione. Ad esempio, se il metallo fuso viene versato in uno stampo a forma di L, il metallo all'angolo dello stampo potrebbe raffreddarsi troppo rapidamente, causando un collo di bottiglia e intrappolando una sacca d'aria nella parte inferiore dello stampo. Questa sacca d'aria crea un punto vuoto nella parte metallica finita, indebolendo così la struttura generale.
Per controllare la solidificazione parallela e incoraggiare la solidificazione direzionale nel processo di fusione, vengono utilizzate diverse tecniche. Le variazioni termiche vengono introdotte nello stampo utilizzando riser o brividi per controllare i punti caldi o freddi che potrebbero creare problemi con la parte fusa. Inoltre, vengono utilizzati manicotti isolati per garantire una temperatura costante e controllata per lo stampo. Infine, la velocità di flusso e la temperatura dell'alimentazione del metallo fuso sono attentamente controllate per garantire la solidificazione direzionale.