Qu'est-ce que la solidification directionnelle ?

La "solidification directionnelle" est un terme de coulée de métal. Il fait référence au processus d'alimentation contrôlée du métal en fusion dans un moule à température contrôlée pour produire une pièce exempte de points creux, appelés défauts de retrait. La solidification directionnelle est également utilisée pour affiner le métal pendant le processus de coulée, car les impuretés présentes dans le métal en fusion continueront à remonter à la surface de la piscine, en suivant le chemin de moindre résistance car elles sont poussées par les matériaux solides en dessous.

Dans le processus de solidification directionnelle, le métal fondu à l'extrémité du moule commence à refroidir et à se solidifier avant le reste du moule. Au fur et à mesure que le métal au fond du moule refroidit, cette ligne de solidification se déplace régulièrement vers le haut vers l'alimentation en métal fondu. En contrôlant le débit d'alimentation en métal fondu et en introduisant des variations thermiques dans le moule, les défauts de retrait peuvent être éliminés, car le métal liquide s'écoulera naturellement dans ces creux et zones vacantes.

Le processus de solidification directionnelle ne doit pas être confondu avec la solidification progressive, également appelée solidification parallèle. Bien que ces processus partagent certaines caractéristiques similaires, lors de la solidification progressive, le processus de refroidissement et de solidification commence au niveau des parois de la pièce coulée et progresse vers l'intérieur. Avec la solidification directionnelle, le processus de solidification commence au bas de la coulée et progresse vers le haut.

La solidification parallèle dans une pièce moulée est la cause sous-jacente des défauts. Comme le métal en fusion refroidit trop rapidement dans certaines zones ou reste chauffé trop longtemps dans d'autres, il crée des défauts dus à la solidification, à la dilatation thermique et à la contraction. Par exemple, si du métal en fusion est versé dans un moule en forme de L, le métal au coin du moule peut refroidir trop rapidement, provoquant un goulot d'étranglement et emprisonnant une poche d'air dans la partie inférieure du moule. Cette poche d'air crée un point creux dans la pièce métallique finie, fragilisant ainsi la structure globale.

Pour contrôler la solidification parallèle et encourager la solidification directionnelle dans le processus de coulée, plusieurs techniques sont employées. Des variations thermiques sont introduites dans le moule en utilisant des colonnes montantes ou des refroidisseurs pour contrôler les points chauds ou froids qui pourraient créer des problèmes avec la pièce moulée. Des manchons isolés sont également utilisés pour assurer une température constante et contrôlée pour le moule. Enfin, le débit et la température de l'alimentation en métal fondu sont soigneusement contrôlés pour assurer une solidification directionnelle.