«Направленное затвердевание» — это термин литье металла. Это относится к процессу контролируемой подачи расплавленного металла в форму с контролируемой температурой для изготовления детали, в которой отсутствуют полые пятна, называемые усадочными дефектами. Направленное затвердевание также используется для очистки металла в процессе литья, потому что примеси, обнаруженные в расплавленном металле, будут продолжать подниматься к поверхности ванны, следуя по пути наименьшего сопротивления, поскольку они выталкиваются твердыми материалами внизу.
В процессе направленного затвердевания расплавленный металл на дальнем конце формы начинает остывать и затвердевать раньше, чем остальная часть формы. По мере того как металл на дне формы охлаждается, эта линия затвердевания неуклонно движется вверх по направлению к потоку расплавленного металла. Контролируя скорость подачи расплавленного металла и вводя термические изменения в форму, можно устранить усадочные дефекты, поскольку жидкий металл естественным образом стекает в эти провалы и пустые области.
Процесс направленного затвердевания не следует путать с прогрессивным затвердеванием, также называемым параллельным затвердеванием. Хотя эти процессы имеют некоторые общие черты, при постепенном затвердевании процесс охлаждения и затвердевания начинается на стенках отливки и продвигается внутрь. При направленном затвердевании процесс затвердевания начинается в нижней части отливки и идет вверх.
Параллельное затвердевание в отливке является основной причиной дефектов. Поскольку расплавленный металл слишком быстро остывает в одних областях или слишком долго остается нагретым в других областях, он создает дефекты в результате затвердевания, теплового расширения и сжатия. Например, если расплавленный металл заливается в L-образную форму, металл в углу формы может остывать слишком быстро, создавая узкое место и задерживая воздушный карман в нижней части формы. Этот воздушный карман создает полое пятно в готовой металлической детали, тем самым ослабляя общую конструкцию.
Для контроля параллельного затвердевания и поощрения направленного затвердевания в процессе литья используется несколько методов. Температурные изменения вводятся в форму с помощью стояков или охладителей для контроля горячих или холодных точек, которые могут создать проблемы с отливкой. Изолированные гильзы также используются для обеспечения стабильной контролируемой температуры пресс-формы. Наконец, скорость потока и температура подачи расплавленного металла тщательно контролируются, чтобы обеспечить направленное затвердевание.
