Erstarrung und Gussgefüge

Es gelte die Chvorinov-Regel t = B(V/A)² (t ist die Erstarrungszeit, V das Volumen, A die Oberfläche, B eine Konstante). Unter gleichen Formbedingungen erstarrte ein würfelförmiges Gussstück eines bestimmten Volumens in 10 Minuten. Welcher Wert liegt der Erstarrungszeit eines kugelförmigen Gussstücks gleichen Volumens am nächsten?

  1. AEtwa 15 Minuten
  2. BEtwa 12 Minuten
  3. C10 Minuten
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Lösung: A. Etwa 15 Minuten

Auch bei gleichem Volumen hat die Kugel die kleinste Oberfläche aller Formen, daher ist ihr V/A (Modul) größer. Für einen Würfel der Kantenlänge a ist V/A = a/6 ≈ 0,167a. Eine Kugel gleichen Volumens hat den Radius r = (3a³/4π)^(1/3) ≈ 0,620a, also V/A = r/3 ≈ 0,207a, etwa das 1,24-Fache des Würfels. Die Erstarrungszeit wächst mit dem Quadrat davon, also auf etwa das 1,54-Fache: 10 × 1,54 ≈ 15 Minuten. Etwa 12 Minuten setzt die Zeit proportional zu V/A an, und 10 Minuten ist der Irrtum, gleiches Volumen bedeute gleiche Erstarrungszeit. Ein Speiser muss länger flüssig bleiben als das Gussstück, das er speist; daher gibt man ihm eine Form, die bei gegebener Metallmenge ein großes V/A ergibt, etwa eine Kugel oder einen Zylinder, dessen Höhe etwa dem Durchmesser entspricht.

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