Правило Чворинова

Правило Чворинова представляет собой физическую зависимость, которая связывает время затвердевания простой отливки с объемом и площадью поверхности отливки. Впервые его высказал чешский инженер Николас Чворинов в 1940 году.

Описание

Согласно правилу, отливка с большей площадью поверхности и меньшим объемом будет остывать быстрее, чем отливка с меньшей площадью поверхности и большим объемом при сопоставимых в остальном условиях. Математически эту зависимость можно выразить так:

$t=B\left({\frac {V}{A}}\right)^{n}$

Где t — время затвердевания, V — объем отливки, A — площадь поверхности отливки, контактирующей с формой , n — константа, B . — постоянная формы

Эту связь можно выразить проще так:

$t=BM^{n}$

Где модуль М – это отношение объема отливки к площади ее поверхности:

$M={\frac {V}{A}}$

Константа формы B зависит от свойств металла, таких как плотность, теплоемкость , теплота плавления и перегрева, и формы, таких как начальная температура, плотность, теплопроводность , теплоемкость и толщина стенок.

Пресс-форма постоянная

Единицей СИ для константы формы B является секунда на квадратный метр ( с/м). ² ). По Аскеланду, константа n обычно равна 2, однако Дегармо утверждает, что она находится в диапазоне от 1,5 до 2. Константу пресс-формы B можно рассчитать по следующей формуле:

$B=\left[{\frac {\rho _{\mathrm {m} }L}{\left(T_{\mathrm {m} }-T_{0}\right)}}\right]^{2}\left[{\frac {\pi }{4k\rho c}}\right]\left[1+\left({\frac {c_{\mathrm {m} }\Delta T_{\mathrm {s} }}{L}}\right)^{2}\right],$

Где

T _m = температура плавления или замерзания жидкости (в Кельвинах ),

Т ₀ = начальная температура формы (в Кельвинах),

Δ T _s = T _для − T _m = перегрев (в кельвинах),

L = скрытая теплота плавления (в [Дж·кг ⁻¹ ] ),

k = теплопроводность формы (в [Вт·м ⁻¹ ·К ⁻¹ )] ),

ρ = плотность формы (в [кг·м ⁻³ ] ),

c = удельная теплоемкость формы (в [Дж·кг ⁻¹ ·К ⁻¹ ] ),

ρ _m = плотность металла (в [кг·м ⁻³ ] ),

c _m = удельная теплоемкость металла (в [Дж·кг ⁻¹ ·К ⁻¹ ] ).

Это наиболее полезно для определения того, затвердеет ли стояк перед отливкой, поскольку, если стояк затвердевает первым, могут образоваться такие дефекты, как усадка или пористость.