Что такое направленное затвердевание?

«Направленное затвердевание» является термином литья металла. Это относится к процессу контролируемой подачи расплавленного металла в форму с контролируемой температурой для получения детали, которая не содержит полых пятен, называемых усадочными дефектами. Направленное затвердевание также используется для измельчения металла во время процесса литья, потому что примеси, обнаруженные в расплавленном металле, будут продолжать подниматься к поверхности ванны, следуя пути наименьшего сопротивления, поскольку они выталкиваются твердыми материалами ниже.

В процессе направленного затвердевания расплавленный металл в дальнем конце кристаллизатора начинает охлаждаться и затвердевать до того, как происходит остальная кристаллизатор. Когда металл на дне кристаллизатора остывает, эта линия затвердевания неуклонно движется вверх к подаче расплавленного металла. Контролируя скорость потока для подачи расплавленного металла и внося температурные изменения в форму, можно устранить усадочные дефекты, поскольку жидкий металл естественным образом попадет в эти провалы и свободные области.

Процесс направленного отверждения не следует путать с прогрессивным отверждением, также называемым параллельным отверждением. Хотя эти процессы имеют некоторые сходные черты, при постепенном затвердевании процесс охлаждения и затвердевания начинается у стенок отливки и проходит внутрь. При направленном затвердевании процесс затвердевания начинается в нижней части отливки и продвигается к вершине.

Параллельное затвердевание в отливке является основной причиной дефектов. Поскольку расплавленный металл слишком быстро охлаждается в некоторых областях или слишком долго нагревается в других областях, он создает дефекты в результате затвердевания, теплового расширения и сжатия. Например, если расплавленный металл разливают в L-образную форму, металл в углу формы может слишком быстро остыть, вызывая узкое место и задерживая воздушный карман в нижней части формы. Этот воздушный карман создает полое пятно в готовой металлической детали, что ослабляет общую структуру.

Для контроля параллельного затвердевания и стимулирования направленного затвердевания в процессе литья используются несколько методов. Тепловые колебания вводятся в форму с помощью стояков или холодильников для контроля горячих или холодных пятен, которые могут создавать проблемы с литой деталью. Изолированные рукава также используются для обеспечения стабильной, контролируемой температуры формы. Наконец, скорость потока и температура подачи расплавленного металла тщательно контролируются для обеспечения направленного затвердевания.