Chvorinovsche Regel

Die Wärmemenge, die ein Gussteil während der Erstarrung an die Form abgeben muss ist direkt proportional mit dem Gussstückgewicht und der gewählten Überhitzung. Die Überlegung, dass die Wärmeabgabe nur über die Kontaktflächen mit der Form erfolgen kann, führten Nicolas Chvorinov im Jahr 1940 zum Schluss, dass dadurch direkt und proportional die Erstarrungszeit (bzw. Erstarrungsgeschwindigkeit) beeinflusst wird.

Die Regel von Chvorinov gibt den Zusammenhang zwischen der Erstarrungszeit eines Gussstückes in der Form und dessen Volums- bzw. Oberflächenabmessungen wieder und lautet nach Glg. 1:

Glg. 1:
t_E = k cdot (frac{V}{O})^n

tE   Erstarrungszeit in s
k   metall-, formstoff- und temperaturabhängiger Koeffizient (s/cm2)
V   Gussstückvolumen in cm3
O   Gussstückoberfläche in cm2
n   Exponent mit n = 1,5 bis 2,0


Der Koeffizient k lässt sich berechnen nach Glg. 2:

Glg. 2:

TL   Liquidustemperatur des Gusswerkstoffes
To   Temperatur des Formwerkstoffes zu Gießbeginn
ΔTü   TGießtemperatur – TL = Überhitzung der Schmelze
L   Schmelzwärme bzw. Erstarrungswärme
K   Wärmeleitfähigkeit des Formwerkstoffes
λ   Dichte des Formwerkstoffes
c   Spezifische Wärmekapazität des Formwerkstoffes
ρM   Dichte des Gusswerkstoffes
cM   Spezifische Wärmekapazität des Gusswerkstoffes


Das Verhältnis V/O wird auch als Erstarrungsmodul M bezeichnet (Einheit cm, s. auch Modul, Gussstückmodul). Mit dieser Bezeichnung und einem üblichen Exponenten von n = 2 ergibt sich die Erstarrungszeit nach Glg. 3 nun zu:

Glg. 3:
t_E = k cdot M^2

Die Chvorinovsche Regel kann daher zur Überprüfung dienen, dass die Speiser zeitlich später als das Gussstück erstarren (bzw. das Gussstück vor den Speisern erstarrt), um eine ausreichende Nachspeisung und damit Kompensation der Erstarrungsschrumpfung durch die Speiser zu gewährleisten.Um dies zu gewährleisten sollte z. B. die Erstarrungszeit des Speisers um 25 % größer sein, als jene des Gussstückes, was nach Glg. 4 zu folgender Bedingung führt:

Glg. 4
:

Weiterführende Stichworte:

Gestaltung von Gussteilen
Gießgerechte Gestaltung
Gießgerechtes Konstruieren
Heuverssche Kreismethode
 

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