응고 시간 및 크보리노프 법칙 (Chvorinov’s Rule)

응고 시간은 주조 공정에서 금속이 응고되는 데 걸리는 시간이다.

고체의 성장 속도는 냉각 속도 또는 열 추출 속도에 따라 달라진다. 냉각 속도가 높을수록 응고 시간이 짧아진다.

그러나, 실제 응고 시간은 재료 특성, 금형 설계 및 공정 조건과 같은 요인에 따라 달라질 수 있다.

 

응고 시간, 용탕의 부피, 주물의 표면적 사이의 일반적인 관계는 아래의 Chvorinov의 법칙에 따른다.

 

(식 1) ts = B x (V/A)ⁿ

 

여기서,

ts : 응고 시간 (sec)

B : 금형 상수 (sec/cm²)

V : 주물의 부피 (cm³)

A : 주물의 표면적 (cm²)

n : Chvorinov의 법칙 상수, 일반적으로 2 사용

이다.

 

Chvorinov의 법칙은 주조품의 기하학적 구조와 열 전달 조건을 설명하며, 작은 부피와 상대적으로 큰 표면적을 가진 주조품이 더 빠르게 냉각된다는 것을 설명할 수 있다.

 

금형 상수 B 값은 금속 및 금형 재료의 열물리적 특성, 금속의 잠열, 주입 온도 및 금형 형상 등의 요인에 따라 달라진다. 따라서, 특정 금형 재료, 주조 재료, 금형 형상 및 공정 조건 등에 대한 실험을 통해 경험적으로 구할 수 있다.

 

결과값 선택 : 응고 시간 금형 상수 부피 표면적

금형 상수, B (sec/cm2) :

부피, V (cm3) :

표면적, A (cm2) :

     

응고 시간, ts (sec) :

 

* n 은 2를 사용하여 계산하였다.