”Directional solidification” är en metallgjutningsterm. Det hänvisar till processen för kontrollerad matning av den smälta metallen till en temperaturkontrollerad form för att producera en del som är fri från ihåliga fläckar, så kallade krympdefekter. Riktad stelning används också för att förädla metallen under gjutningsprocessen eftersom föroreningarna som finns i den smälta metallen kommer att fortsätta att stiga till poolens yta, efter vägen med minsta motstånd när de trycks upp av de fasta materialen nedanför.
I den riktade stelningsprocessen börjar den smälta metallen längst ut i formen svalna och stelna innan resten av formen gör det. När metallen på botten av formen svalnar, rör sig denna stelningslinje stadigt uppåt mot den smälta metallmatningen. Genom att kontrollera flödeshastigheten för den smälta metallmatningen och introducera termiska variationer i formen, kan krympdefekter elimineras, eftersom den flytande metallen naturligt kommer att rinna in i dessa dopp och lediga områden.
Processen med riktad stelning är inte att förväxla med progressiv stelning, även kallad parallell stelning. Även om dessa processer delar vissa liknande egenskaper, börjar kylnings- och stelningsprocessen vid progressiv stelning vid gjutstyckets väggar och arbetar sig inåt. Med riktad stelning börjar stelningsprocessen i botten av gjutgodset och arbetar sig till toppen.
Parallell stelning i ett gjutgods är den bakomliggande orsaken till defekter. Eftersom den smälta metallen svalnar för snabbt i vissa områden eller förblir uppvärmd för länge i andra områden, skapar den defekter som ett resultat av stelning, termisk expansion och sammandragning. Till exempel, om smält metall hälls i en L-formad form, kan metallen i hörnet av formen svalna för snabbt, vilket orsakar en flaskhals och fångar en luftficka i formens nedre ben. Denna luftficka skapar en ihålig plats i den färdiga metalldelen, vilket försvagar den övergripande strukturen.
För att kontrollera parallell stelning och uppmuntra riktad stelning i gjutningsprocessen används flera tekniker. Termiska variationer introduceras i formen genom att använda stigare eller kyla för att kontrollera varma eller kalla punkter som kan skapa problem med den gjutna delen. Isolerade hylsor används också för att säkerställa en jämn, kontrollerad temperatur för formen. Slutligen kontrolleras flödeshastigheten och temperaturen för den smälta metallmatningen noggrant för att säkerställa riktad stelning.