Vad är riktningssolidifiering?

"Directional solidification" är en metallgjutningsterm. Den hänvisar till processen för kontrollerad matning av den smälta metallen till en temperaturkontrollerad form för att producera en del som är fri från ihåliga fläckar, kallad krympdefekter. Riktning stelning används också för att förfina metallen under gjutningsprocessen eftersom föroreningarna som finns i den smälta metallen kommer att fortsätta att stiga till ytan av poolen, efter vägen med minst motstånd när de skjuts upp av de fasta materialen nedan.

I det riktade stelningsförfarandet börjar den smälta metallen längst ner i formen svalna och stelna innan resten av formen gör det. När metallen på botten av formen svalnar rör sig denna stelningslinje stadigt uppåt mot den smälta metallmatningen. Genom att reglera flödeshastigheten för den smälta metallmatningen och införa termiska variationer i formen kan krympfel elimineras, eftersom den flytande metallen naturligt kommer att rinna in i dessa dopp och lediga områden.

Processen för riktad stelning ska inte förväxlas med progressiv stelning, även kallad parallell stelning. Även om dessa processer delar några liknande egenskaper, börjar kylnings- och stelningsprocessen vid progressiv stelning vid gjutväggarna och arbetar inåt. Med riktad stelning börjar stelningsprocessen längst ned på gjutningen och arbetar sig upp till toppen.

Parallell stelning i en gjutning är den underliggande orsaken till defekter. Eftersom den smälta metallen svalnar för snabbt i vissa områden eller förblir uppvärmd för länge i andra områden, skapar den defekter till följd av stelning, termisk expansion och sammandragning. Till exempel, om smält metall hälls i en L-form, kan metallen i hörnet av formen svalna för snabbt, vilket kan orsaka en flaskhals och fånga en luftficka i formens nedre ben. Denna luftficka skapar en ihålig fläck i den färdiga metalldelen, vilket försvagar den totala strukturen.

För att kontrollera parallell stelning och uppmuntra riktad stelning i gjutningsprocessen används flera tekniker. Termiska variationer införs i formen med hjälp av stigerör eller kyla för att kontrollera heta eller kalla ställen som kan skapa problem med den gjutna delen. Isolerade hylsor används också för att säkerställa en stabil, kontrollerad temperatur för formen. Slutligen kontrolleras flödet och temperaturen för det smälta metallmatningen noggrant för att säkerställa riktad stelning.