Casting Cooling Modulus
Calculate the cooling modulus (or geometric modulus) of a casting, M = V ÷ A, dividing the volume V by the surface area A in contact with the mold. The result, in cm (length unit), is the parameter governing solidification speed: the larger the modulus, the slower the solidification (Chvorinov's rule says the time is proportional to the modulus squared). It is the basis of riser sizing in foundry — the modulus rule requires the riser modulus to be about 1.2 times that of the part, so it solidifies later and feeds the shrinkage, avoiding shrinkage cavities. Enter the part volume and area.
Result
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Módulo de resfriamento da peça
O módulo de resfriamento (ou módulo geométrico) é a grandeza-chave que governa a velocidade de solidificação de uma peça fundida: M = V ÷ A, o volume dividido pela área superficial em contato com o molde. Apesar de ser uma razão volume/área, sua unidade é de comprimento (cm) — pode ser entendido como uma 'espessura efetiva' da peça. O módulo é poderoso porque, pela regra de Chvorinov, o tempo de solidificação é proporcional ao quadrado do módulo: M maior → solidificação muito mais lenta. Isso o torna a ferramenta central do projeto de alimentação na fundição. A 'regra dos módulos' estabelece a hierarquia que evita defeitos: o metal deve solidificar progressivamente em direção aos massalotes, então cada elemento deve ter módulo maior que o anterior — a peça tem o menor, o pescoço do massalote um pouco maior, e o massalote o maior de todos (regra prática: M_massalote ≈ 1,2 × M_peça), para solidificar por último e alimentar a contração de toda a peça. Calculando o módulo das diferentes seções de uma peça complexa, o engenheiro identifica os pontos quentes (regiões de maior módulo, que solidificam por último e tendem a formar rechupe) e posiciona massalotes ou resfriadores estrategicamente. É um conceito que transforma geometria em previsão de solidificação. Informe o volume e a área da peça.
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Solidification Time (Chvorinov)
Calculate the solidification time of a casting by Chvorinov's rule, t = B × (V ÷ A)², from the mold constant B (min/cm², depending on the mold material and metal) and the ratio of the part's volume V to its surface area A. The result, in minutes, is the time for the metal to fully solidify. The rule shows that parts with a higher volume/area ratio (more 'massive') solidify more slowly — a fundamental casting design principle: risers (metal reservoirs) must have a larger modulus than the part to solidify last and feed the shrinkage. Enter the mold constant, the volume and the part area.
Solidification Volumetric Shrinkage
Calculate the volumetric shrinkage on solidification of a metal, ΔV = (ρ_solid − ρ_liquid) ÷ ρ_liquid × 100%, from the metal densities in the solid and liquid states. The result, in %, is the volume reduction that occurs when the metal goes from liquid to solid — because the solid is denser (more compact) than the liquid. This shrinkage is the main cause of shrinkage cavities (internal voids) and is exactly what risers must feed with extra molten metal. Each metal has its solidification shrinkage: steel ~3%, aluminum ~6.6%, copper ~5%. Gray cast iron is an exception (graphite expands, reducing the liquid shrinkage). Enter the solid and liquid metal densities.
Casting Metal Yield
Calculate the metal yield of a casting process, η = (part mass ÷ total poured mass) × 100%, dividing the finished part mass by the total poured metal (part + risers + runners + spills). The result, in %, measures the metal utilization efficiency: the rest (runners, risers, flash) is remelted, but consumes energy and adds cost. Typical yields range from 50 to 80%, depending on the part and gating complexity. Maximizing yield (well-sized risers, optimized gating) cuts energy and remelting costs. Enter the part mass and the total poured mass.
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