Was ist gerichtete Verfestigung?

„Gerichtete Erstarrung“ ist ein Begriff aus dem Metallguss. Es bezieht sich auf den Prozess der kontrollierten Zufuhr des geschmolzenen Metalls in eine temperaturgesteuerte Form, um ein Teil herzustellen, das frei von Hohlstellen ist, die als Schwindungsfehler bezeichnet werden. Die gerichtete Erstarrung wird auch verwendet, um das Metall während des Gießprozesses zu verfeinern, da die im geschmolzenen Metall gefundenen Verunreinigungen weiterhin an die Oberfläche des Pools steigen und dem Weg des geringsten Widerstands folgen, wenn sie von den darunter liegenden Feststoffen nach oben gedrückt werden.

Beim Prozess der gerichteten Erstarrung beginnt das geschmolzene Metall am anderen Ende der Form abzukühlen und sich zu verfestigen, bevor der Rest der Form dies tut. Wenn das Metall am Boden der Form abkühlt, bewegt sich diese Erstarrungslinie stetig nach oben in Richtung der geschmolzenen Metallzufuhr. Durch Steuern der Fließgeschwindigkeit für die Zufuhr des geschmolzenen Metalls und Einführen thermischer Schwankungen in die Form können Schrumpfungsfehler eliminiert werden, da das flüssige Metall auf natürliche Weise in diese Vertiefungen und freien Bereiche fließt.

Der Vorgang der gerichteten Erstarrung ist nicht zu verwechseln mit der fortschreitenden Erstarrung, auch Parallelerstarrung genannt. Obwohl diese Prozesse einige ähnliche Merkmale aufweisen, beginnt der Abkühlungs- und Erstarrungsprozess bei der fortschreitenden Erstarrung an den Wänden des Gussstücks und arbeitet sich nach innen vor. Bei der gerichteten Erstarrung beginnt der Erstarrungsprozess am unteren Ende des Gussstücks und arbeitet sich nach oben fort.

Die parallele Erstarrung in einem Gussstück ist die zugrunde liegende Fehlerursache. Da das geschmolzene Metall in einigen Bereichen zu schnell abkühlt oder in anderen Bereichen zu lange erhitzt bleibt, entstehen durch Erstarrung, Wärmeausdehnung und -kontraktion Defekte. Wenn beispielsweise geschmolzenes Metall in eine L-förmige Form gegossen wird, kühlt das Metall an der Ecke der Form möglicherweise zu schnell ab, wodurch ein Engpass entsteht und eine Lufttasche im unteren Schenkel der Form eingeschlossen wird. Dieser Lufteinschluss erzeugt im fertigen Metallteil eine Hohlstelle und schwächt somit die Gesamtstruktur.

Um die parallele Erstarrung zu steuern und die gerichtete Erstarrung im Gießverfahren zu fördern, werden mehrere Techniken eingesetzt. Thermische Schwankungen werden in die Form eingeführt, indem Steiger oder Kühler verwendet werden, um heiße oder kalte Stellen zu kontrollieren, die Probleme mit dem Gussteil verursachen könnten. Isolierhülsen werden auch verwendet, um eine konstante, kontrollierte Temperatur für die Form zu gewährleisten. Schließlich werden die Fließgeschwindigkeit und die Temperatur des geschmolzenen Metalleinsatzmaterials sorgfältig kontrolliert, um eine gerichtete Erstarrung zu gewährleisten.