“Solidificazione direzionale” è un termine di fusione del metallo. Si riferisce al processo di alimentazione controllata del metallo fuso in uno stampo a temperatura controllata per produrre una parte priva di punti cavi, chiamati difetti di ritiro. La solidificazione direzionale viene utilizzata anche per raffinare il metallo durante il processo di colata perché le impurità presenti nel metallo fuso continueranno a salire sulla superficie della piscina, seguendo il percorso di minor resistenza mentre vengono spinte verso l’alto dai materiali solidi sottostanti.
Nel processo di solidificazione direzionale, il metallo fuso all’estremità opposta dello stampo inizia a raffreddarsi e solidificarsi prima del resto dello stampo. Quando il metallo sul fondo dello stampo si raffredda, questa linea di solidificazione si sposta costantemente verso l’alto verso l’alimentazione del metallo fuso. Controllando la velocità di flusso per l’alimentazione del metallo fuso e introducendo variazioni termiche nello stampo, è possibile eliminare i difetti di ritiro, poiché il metallo liquido scorrerà naturalmente in queste avvallamenti e aree vuote.
Il processo di solidificazione direzionale non è da confondere con la solidificazione progressiva, detta anche solidificazione parallela. Sebbene questi processi condividano alcuni tratti simili, nella solidificazione progressiva, il processo di raffreddamento e solidificazione inizia dalle pareti del getto e si fa strada verso l’interno. Con la solidificazione direzionale, il processo di solidificazione inizia nella parte inferiore del getto e si dirige verso l’alto.
La solidificazione parallela in una colata è la causa sottostante dei difetti. Poiché il metallo fuso si raffredda troppo rapidamente in alcune zone o rimane riscaldato troppo a lungo in altre, crea difetti a causa della solidificazione, dell’espansione e della contrazione termica. Ad esempio, se il metallo fuso viene versato in uno stampo a forma di L, il metallo all’angolo dello stampo potrebbe raffreddarsi troppo rapidamente, causando un collo di bottiglia e intrappolando una sacca d’aria nella parte inferiore dello stampo. Questa sacca d’aria crea un punto vuoto nella parte metallica finita, indebolendo così la struttura complessiva.
Per controllare la solidificazione parallela e incoraggiare la solidificazione direzionale nel processo di colata, vengono impiegate diverse tecniche. Le variazioni termiche vengono introdotte nello stampo utilizzando riser o chill per controllare i punti caldi o freddi che potrebbero creare problemi con la parte colata. Manicotti isolati vengono utilizzati anche per garantire una temperatura costante e controllata per lo stampo. Infine, la velocità di flusso e la temperatura dell’alimentazione del metallo fuso sono attentamente controllate per garantire la solidificazione direzionale.