Co to jest zestalanie kierunkowe?
„Kierunkowe krzepnięcie” jest terminem odlewania metali. Odnosi się to do procesu kontrolowanego podawania stopionego metalu do formy o kontrolowanej temperaturze w celu wytworzenia części wolnej od pustych miejsc, zwanych wadami skurczowymi. Kierunkowe zestalanie stosuje się również w celu udoskonalenia metalu podczas procesu odlewania, ponieważ zanieczyszczenia znajdujące się w stopionym metalu będą nadal unosić się na powierzchnię jeziorka, podążając ścieżką najmniejszego oporu, gdy są one popychane przez materiały stałe poniżej.
W procesie kierunkowego krzepnięcia stopiony metal na drugim końcu formy zaczyna stygnąć i zestalać się, zanim zrobi to reszta formy. Gdy metal na spodzie formy ochładza się, ta linia krzepnięcia przesuwa się stopniowo w górę w kierunku zasilania stopionego metalu. Kontrolując szybkość przepływu zasilającego roztopionego metalu i wprowadzając zmiany termiczne w formie, można wyeliminować wady skurczowe, ponieważ ciekły metal w naturalny sposób wpadnie na te zapady i puste obszary.
Procesu kierunkowego krzepnięcia nie należy mylić z postępującym krzepnięciem, zwanym także krzepnięciem równoległym. Chociaż procesy te mają podobne cechy, w postępującym krzepnięciu proces chłodzenia i krzepnięcia rozpoczyna się na ściankach odlewu i przebiega do wewnątrz. W przypadku kierunkowego krzepnięcia proces krzepnięcia rozpoczyna się na dole odlewu i dochodzi do szczytu.
Równoległe zestalanie się w odlewie jest podstawową przyczyną wad. Ponieważ stopiony metal ochładza się w niektórych obszarach zbyt szybko lub zbyt długo nagrzewa się w innych obszarach, tworzy wady w wyniku krzepnięcia, rozszerzalności cieplnej i kurczenia się. Na przykład, jeśli stopiony metal zostanie wlany do formy w kształcie litery L, metal w rogu formy może zbyt szybko ostygnąć, powodując wąskie gardło i uwięzienie kieszeni powietrznej w dolnej części formy. Ta kieszeń powietrzna tworzy puste miejsce w gotowej metalowej części, osłabiając w ten sposób ogólną strukturę.
Aby kontrolować równoległe krzepnięcie i zachęcać do kierunkowego krzepnięcia w procesie odlewania, stosuje się kilka technik. Wariacje termiczne wprowadza się do formy za pomocą pionów lub chłodów w celu kontrolowania gorących lub zimnych miejsc, które mogą powodować problemy z częścią odlewaną. Izolowane tuleje służą również do zapewnienia stałej, kontrolowanej temperatury formy. Na koniec szybkość przepływu i temperatura wsadu stopionego metalu są dokładnie kontrolowane, aby zapewnić kierunkowe zestalenie.