方向性凝固とは何ですか？

「方向性凝固」は、金属鋳造の用語です。 温度制御された金型への溶融金属の制御された供給プロセスを指し、収縮欠陥と呼ばれる中空の斑点のない部品を製造します。 方向性凝固は、鋳造プロセス中に金属を精製するためにも使用されます。これは、溶融金属に含まれる不純物が、下の固体材料によって押し上げられて抵抗が最小の経路をたどり、プールの表面まで上昇し続けるためです。

方向性凝固プロセスでは、金型の遠端の溶融金属は冷却され、金型の残りの部分が凝固する前に凝固し始めます。 金型の底にある金属が冷えると、この凝固線は溶融金属の供給に向かって着実に上方に移動します。 溶融金属の供給速度を制御し、金型に熱変動を導入すると、液体金属が自然にこれらの窪みや空いている領域に流れ込むため、収縮欠陥を排除できます。

方向性凝固のプロセスは、平行凝固とも呼ばれる進行性凝固と混同しないでください。 これらのプロセスはいくつかの類似した特徴を共有しますが、進行性の凝固では、冷却と凝固のプロセスは鋳物の壁で始まり、その内側に向かって働きます。 方向性凝固では、凝固のプロセスは鋳物の底部から始まり、上部へと進みます。

鋳物の平行凝固は欠陥の根本的な原因です。 溶融金属は一部の領域で急速に冷却されるか、または他の領域で長時間加熱され続けるため、凝固、熱膨張、収縮の結果として欠陥が生じます。 たとえば、溶融金属がL字型の金型に注がれると、金型の角にある金属が急速に冷却され、ボトルネックが発生し、金型の下部に空気ポケットが閉じ込められます。 このエアポケットは、完成した金属部品に中空のスポットを作り、全体の構造を弱めます。

鋳造プロセスで平行凝固を制御し、方向性凝固を促進するために、いくつかの手法が採用されています。 ライザーまたはチルを使用して、鋳造部品に問題を引き起こす可能性のあるホットスポットまたはコールドスポットを制御することにより、熱変動が金型に導入されます。 断熱スリーブは、金型の温度を安定して制御するためにも使用されます。 最後に、溶融金属フィードの流量と温度を慎重に制御して、方向性凝固を確保します。