Pouring Velocity
Calculate the molten metal velocity at the base of the sprue by Torricelli's equation, v = √(2·g·h), from the metal column height h (m) and gravity g. The result, in m/s, is the velocity at which the metal enters the gating system by gravity, starting from the pouring basin height. It is the basis of gating system design: the velocity sets the flow rate (with the section area) and the flow regime. Velocities too high cause turbulence (air aspiration, oxidation, erosion); hence gating systems are designed to control and slow the flow. Enter the metal column height.
Result
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Velocidade de vazamento
O metal líquido entra no sistema de canais de uma fundição por gravidade, despencando da bacia de vazamento pelo canal de descida (sprue). A velocidade que ele atinge na base desse canal é dada pela equação de Torricelli — a mesma que descreve um líquido escoando de um orifício sob gravidade: v = √(2·g·h), onde h é a altura da coluna de metal (do nível na bacia até o ponto) e g a gravidade. É a conversão da energia potencial (altura) em energia cinética (velocidade). Essa velocidade é um parâmetro de projeto crucial, porque governa o regime de escoamento do metal. O grande inimigo na fundição é a turbulência: metal entrando rápido e agitado aspira ar (que vira porosidade), oxida sua própria superfície (formando filmes de óxido — 'bifilms' — que são defeitos graves), erode o molde de areia, e aprisiona escória. Velocidades acima de cerca de 0,5 m/s na entrada da cavidade já podem causar problemas em ligas oxidáveis (alumínio, ligas de magnésio). Mas a velocidade na base do canal de descida (que depende da altura) costuma ser bem maior que isso — então a função do sistema de canais é justamente desacelerar e tranquilizar o fluxo entre a base do sprue e a entrada na peça, através do dimensionamento das áreas (sistemas 'despressurizados' com áreas crescentes desaceleram o metal) e de elementos como filtros cerâmicos e poços de pé de descida. Conhecer a velocidade de vazamento é o ponto de partida desse dimensionamento e para calcular a vazão (velocidade × área). Sistemas modernos de enchimento por baixo (bottom gating) e contragravidade buscam minimizar a velocidade e a turbulência. Informe a altura da coluna de metal.
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Gate Area
Calculate the gating channel section area, A = Q ÷ v, dividing the desired metal flow rate Q by the metal velocity v. The result, in the consistent area unit (cm²), is the cross-section the sprue (or gate) must have to deliver the needed flow at the calculated velocity. It is the application of the continuity equation to the casting gating system. Correctly sizing the areas of the system's elements (basin, sprue, runner, gates) controls the flow rate, velocity and flow regime of the metal, avoiding turbulence and ensuring proper filling. The ratios between the areas define the system type (pressurized or unpressurized). Enter the flow rate and the velocity.
Mold Fill Time
Calculate the fill time of a casting mold, t = V ÷ Q, dividing the cavity volume V by the metal flow rate Q of the gating system. The result, in seconds, is the time to completely fill the mold with molten metal. It is a critical parameter: filling too slowly lets the metal cool and solidify before filling everything (cold shut, misrun defects), while too fast causes turbulence, gas entrapment, mold erosion and inclusions. The optimal time depends on the part's weight and thickness and the metal. Sizing the gating system for the right time is central to casting design. Enter the cavity volume and the flow rate.
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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