方向性凝固とは?
「一方向凝固」とは金属鋳造用語です。これは、収縮欠陥と呼ばれる中空スポットのない部品を製造するために、温度制御された金型に溶融金属を制御して供給するプロセスを指します。方向性凝固は、鋳造プロセス中に金属を精製するためにも使用されます。これは、溶融金属に含まれる不純物が、下の固体材料によって押し上げられる際の抵抗が最も少ない経路をたどって、プールの表面に上昇し続けるためです。
方向性凝固プロセスでは、金型の遠端にある溶融金属が、金型の残りの部分よりも先に冷却および凝固し始めます。金型の底にある金属が冷えるにつれて、この凝固線は溶融金属供給に向かって着実に上向きに移動します。溶融金属供給の流量を制御し、金型に熱変動を導入することで、収縮欠陥を排除できます。これは、液体金属がこれらのくぼみや空き領域に自然に流れ込むためです。
方向性凝固のプロセスは、平行凝固とも呼ばれる進行性凝固と混同しないでください。これらのプロセスはいくつかの類似した特性を共有していますが、進行性凝固では、冷却および凝固プロセスは鋳造の壁から始まり、内側に向かって進みます。方向性凝固では、凝固のプロセスは鋳物の下部から始まり、上部に向かって進みます。
鋳物の平行凝固は、欠陥の根本的な原因です。溶融金属が一部の領域で急冷しすぎたり、他の領域で長時間加熱されたままになったりすると、凝固、熱膨張、収縮の結果として欠陥が生じます。たとえば、L 字型の金型に溶融金属を流し込むと、金型の隅にある金属が急速に冷却され、ボトルネックが発生し、金型の下脚にエア ポケットが閉じ込められる可能性があります。このエア ポケットは、完成した金属部品に中空のスポットを作成し、全体的な構造を弱めます。
鋳造プロセスで平行凝固を制御し、方向凝固を促進するために、いくつかの技術が採用されています。鋳造部品に問題を引き起こす可能性のあるホット スポットまたはコールド スポットを制御するために、ライザーまたはチルを使用することにより、熱変動が金型に導入されます。断熱スリーブは、金型の温度を安定して制御するためにも使用されます。最後に、溶融金属供給の流量と温度を慎重に制御して、方向性凝固を確実にします。
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