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📏 Calculators

Shrinkage Allowance

Calculate the pattern (mold) dimension accounting for solidification shrinkage, dimension = part dimension × (1 + shrinkage ÷ 100), from the desired final part dimension and the metal's linear shrinkage coefficient (%). The result is the larger dimension the pattern must have so that, upon solidifying and cooling, the part shrinks to the correct size. Each metal has its linear solidification shrinkage: steel ~2%, gray cast iron ~1%, aluminum ~1.3%, bronze ~1.5%. Patternmakers use shrink rules ('contraction rules') already scaled up. Ignoring shrinkage results in undersized parts. Enter the part dimension and the shrinkage coefficient.

Resultado

Sobremedida de contração

Um metal, ao se solidificar e resfriar da temperatura de vazamento até a ambiente, contrai — diminui de tamanho. Se o modelo (o objeto que dá forma à cavidade do molde) tivesse exatamente as dimensões finais desejadas, a peça sairia menor que o especificado. Por isso o modelo é feito maior, com uma sobremedida de contração: dimensão do modelo = dimensão da peça × (1 + contração ÷ 100). A contração linear de solidificação é uma propriedade de cada metal: o aço contrai cerca de 2%, o ferro fundido cinzento ~1% (menos, porque a grafita que se forma compensa parte da contração — uma vantagem do ferro cinzento), o alumínio ~1,3%, o bronze ~1,5%, o latão ~2%. Tradicionalmente, os modeladores não calculavam isso peça por peça: usavam réguas de contração (também chamadas 'réguas de fundidor' ou contraction rules), réguas especiais já 'esticadas' na proporção da contração do metal — uma régua de contração de 2% mede 1020 mm onde uma régua normal mediria 1000 mm, então o modelador trabalhava com medidas normais e a sobremedida já vinha embutida. Há três tipos de contração na fundição que não devem ser confundidos: a contração líquida (do metal ainda líquido esfriando, compensada pelo massalote), a contração de solidificação (a mudança de fase líquido→sólido, a grande causa de rechupes, também alimentada pelo massalote) e a contração sólida (do sólido esfriando até a ambiente) — é esta última, linear, que a sobremedida do modelo compensa. Erros de contração levam a peças fora de tolerância dimensional. Informe a dimensão da peça e o coeficiente de contração.

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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.

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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.

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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.

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