في مجال معالجة سبائك الألومنيوم، يُعرف الصب المباشر البارد (DC casting) باسم "اليد السحرية لتشكيل المعادن". عندما يتم حقن سبيكة الألومنيوم المنصهرة عند حوالي 700 درجة مئوية في المبلور، في غضون دقائق قليلة، يتحول المعدن السائل إلى سبيكة أسطوانية ذات قطر خارجي منتظم وهيكل داخلي كثيف - القوة الدافعة الأساسية وراء ذلك هي الماء. وبشكل أكثر دقة، إنها "سحر التبريد بالماء" الذي يجمع بين التبريد الأولي والثانوي. ينعكس نجاح أو فشل هذا السحر بشكل أساسي في لعبة ثلاث متغيرات رئيسية: سرعة الصب، وقوة شدة التبريد، وسمك منطقة الفصل السطحي. أي فقدان للسيطرة على متغير سيترك عيوبًا لا يمكن إصلاحها مثل عقيدات الفصل، والشقوق الباردة، وصدوع الشد على سطح السبيكة، والتي سيتم تضخيمها إلى خردة دفعات في عمليات البثق والدرفلة اللاحقة.

1. آلية التبريد بالماء على مرحلتين (ثلاث مراحل في الواقع)

المرحلة 1: تبريد واحد (تبريد جدار المبلور)

بعد حقن سائل الألومنيوم عالي الحرارة في المبلور، فإنه يتلامس مباشرة مع الجدار الداخلي (المبطن بالجرافيت)، ويبرد السطح بسرعة في غضون ثوانٍ ويشكل قشرة متصلبة. تنتقل الحرارة في هذه المرحلة إلى الماء عبر جدار المبلور، وهذا ما يسمى بالتبريد الأولي. الحرارة التي تحملها عملية تبريد واحدة تمثل تقريبًا10% -15% من المحتوى الحراري الإجمالي للسبيكة. على الرغم من أنها لا تأخذ الكثير من الحرارة، إلا أنها مفتاح "التشكيل" - يجب أن يكون للقشرة المتصلبة سمك كافٍ لتحمل الضغط الساكن للتجويف السائل الداخلي دون تسرب الألومنيوم.

المرحلة 2: التبريد الثانوي (تبريد الماء القسري بالرش)

في اللحظة التي تنفصل فيها السبيكة عن الحافة السفلية للمبلور، يتم رش ماء التبريد عالي الضغط مباشرة من فتحة الرش على السطح الساخن للسبيكة. في هذه المرحلة، يحدث تبادل حراري بين قشرة السبيكة المتصلبة والماء، وهذا ما يسمى بالتبريد الثانوي. الحرارة التي يحملها التبريد الثانوي تمثل حوالي70% -80% من المحتوى الحراري الإجمالي للسبيكة، وهي القوة المهيمنة للتصلب الكامل للسبيكة. إن التأثير القوي للتبريد الثانوي هو الذي يتسبب في تصلب الطور السائل داخل السبيكة طبقة تلو الأخرى من الخارج إلى الداخل، مما يشكل تجويفًا سائلاً نموذجيًا على شكل "V".

المرحلة 3: دورات التبريد الثلاث (التبريد البطيء الطبيعي)
بعد إزالة السبيكة بالكامل من منطقة الرش، فإنها تعتمد على تراكم الماء والهواء في حفرة الأساس لتبديد الحرارة ببطء، وإطلاق الإجهاد الداخلي للصب تدريجيًا وتقليل خطر التشقق. معدل التبريد في هذه المرحلة بطيء نسبيًا وله تأثير ضئيل على عملية تبلور السبيكة، ولكنه ذو أهمية كبيرة لاسترخاء الإجهاد ومنع التشقق في درجات الحرارة المنخفضة.