Legourile sunt fabricate prin răcirea unui lichid topit (cunoscut sub numele de topitură) într-o matriță. Fabricarea lingourilor are mai multe obiective.
În primul rând, matrița este proiectată pentru a se solidifica complet și a forma o structură granulară adecvată necesară pentru prelucrarea ulterioară, deoarece structura formată prin răcirea topiturii controlează proprietățile fizice ale materialului.
În al doilea rând, forma și dimensiunea matriței sunt proiectate pentru a permite o manipulare ușoară a lingourilor și o prelucrare în aval. În cele din urmă, matrița este proiectată pentru a minimiza pierderile de topitură și pentru a ajuta la ejectarea lingoului, deoarece pierderea fie a topiturii, fie a lingoului, crește costurile de fabricare a produselor finite.
Există o varietate de modele pentru matriță, care pot fi selectate pentru a se adapta la proprietățile fizice ale topiturii lichide și la procesul de solidificare. Matrițele pot exista în turnare de sus, orizontală sau de jos în sus și pot fi cu pereți canelurați sau cu pereți plane. Designul canelat crește transferul de căldură datorită unei suprafețe de contact mai mari. Matrițele pot fi de tip solid „masiv”, turnate în nisip (de exemplu, pentru fontă) sau în cochilii răcite cu apă, în funcție de cerințele de transfer termic. Lingotierele sunt conice pentru a preveni formarea de fisuri din cauza răcirii inegale. Formarea unei fisuri sau a unui gol apare deoarece tranziția de la lichid la solid are o schimbare de volum asociată pentru o masă constantă de material. Formarea acestor defecte ale lingoului poate face ca lingoul turnat să devină inutilizabil și poate fi necesar să fie retopit, reciclat sau aruncat.
Structura fizică a unui material cristalin este determinată în mare măsură de metoda de răcire și precipitare a metalului topit. În timpul procesului de turnare, metalul în contact cu pereții lingoului se răcește rapid și formează fie o structură columnară, fie, eventual, o „zonă de răcire” formată din dendrite echiaxe, în funcție de lichidul care se răcește și de viteza de răcire a matriței.
Pentru un lingou turnat pe partea superioară, pe măsură ce lichidul se răcește în matriță, efectele diferențiale de volum fac ca partea superioară a lichidului să se retragă, lăsând o suprafață curbată la partea superioară a matriței care, în cele din urmă, poate fi necesar să fie prelucrată din lingou. Efectul de răcire a matriței creează un front de solidificare care avansează și care are mai multe zone asociate: mai aproape de perete există o zonă solidă care extrage căldură din topitura care se solidifică, în cazul aliajelor poate exista o zonă „moale”, care este rezultatul regiunilor de echilibru solid-lichid din diagrama de fază a aliajului, și o regiune lichidă. Viteza de avansare a frontului controlează timpul pe care dendritele sau nucleele îl au la dispoziție pentru a se forma în regiunea de solidificare. Lățimea zonei de mucegai dintr-un aliaj poate fi controlată prin reglarea proprietăților de transfer termic ale matriței sau prin ajustarea compozițiilor aliajului de lichid topit.
Există, de asemenea, metode de turnare continuă pentru prelucrarea lingourilor, prin care se formează un front staționar de solidificare prin preluarea continuă a materialului solid răcit și prin adăugarea unui lichid topit în procesul de turnare.
Aproximativ 70% din lingourile de aluminiu din SUA sunt turnate folosind procesul de turnare directă la rece, care reduce fisurarea. Un total de 5 la sută din lingouri trebuie să fie casate din cauza fisurilor induse de tensiune și a deformării cap la cap.
.