📋 Chvorinov 法则
凝固时间:t = K × (V/A)² = K × M²
模数:M = V / A(体积/散热表面积),单位 cm
凝固系数 K:与铸型材料、金属种类、过热度有关。
砂型铸铁 K≈1.5~2.5,砂型铸钢 K≈2.0~3.0,金属型 K≈0.5~1.0 min/cm²(经验值)。
模数越大,凝固越慢;冒口模数应大于铸件模数以保证补缩。
📚 深度解析:凝固时间计算
💡 常见使用场景
- 铸造工艺设计时按 Chvorinov 法则估算铸件在铸型中的凝固时间,据此确定开箱时间与冒口补给窗口。
- 比较不同材质/铸型组合的凝固系数,判断同一铸件在砂型或金属型中的冷却快慢差异。
- 按模数相对大小快速排序多个铸件或同一铸件不同壁厚的凝固先后,指导冷铁与冒口布置。
Chvorinov 法则
凝固时间 t = K × (V/A)² = K × M²,其中 M = V/A 为铸件模数(体积与散热面积之比),K 为凝固系数。常用系数(按铸型/材质):砂型铸铁 0.094、砂型铸钢 0.116、砂型铸铝 0.170、金属型铸铁 0.030、金属型铸铝 0.015。单位以工具内置标定为准。
相对比较算例
边长 10 cm 与 20 cm 两个立方铸件,模数分别为 10/6=1.667 cm 与 20/6=3.333 cm;凝固时间比 = (M₂/M₁)² = (3.333/1.667)² = 4,即大铸件凝固耗时约为小铸件的 4 倍。壁厚翻倍、模数翻倍、凝固时间变为约 4 倍,是冒口与冷铁设计的关键依据。
❓ 常见问题(FAQ)
- 为什么模数大的部位后凝固?
- 模数 M=V/A 越大,单位体积对应的散热表面积越小、散热越慢,凝固越晚,因此最后凝固处易形成缩孔,需放冒口补缩。
- 砂型和金属型系数差很多说明什么?
- 金属型导热远快于砂型,故同一铸件在金属型中 K 小、凝固时间短;系数只是经验标定,实际还受热学参数与激冷影响,精确排程应以实测为准。