DE10033271B4 - Wassermantelkern - Google Patents

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Abstract

Ein Wassermantel (10) weist einen äußeren Kern (12) sowie eine Mehrzahl von vorgeformten Brückenkernen (14) auf. Durch den Wassermantel (10) wird eine selektive Erzeugung von Zylinderbohrungen (16) mit einer im Wesentlichen gleichförmigen und kreisförmigen Querschnittsfläche ermöglicht.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Wassermantelkern, der unter Verwendung wenigstens eines vorgeformten Brückenkernelementes geformt und/oder erzeugt wird.
  • Motorzylinderblöcke enthalten üblicherweise Wassermäntel bzw. Passagen, die im allgemeinen die verschiedenen Zylinderbohrungen umgeben und durch die Wasser oder ein anderes Kühlmittel selektiv um die Peripherie der Zylinderbohrungen herum fließt, um die Bohrungen zu kühlen. Durch die Wassermäntel wird somit eine Dissipation der aus den in den Zylinderbohrungen stattfindenden Verbrennungsprozessen resultierenden Wärme ermöglicht, wodurch unerwünschte wärmebedingte strukturelle Deformationen und/oder Schäden an den Zylinderbohrungen und/oder am Motorblock vermieden werden.
  • Bekannte Wassermäntel werden typischerweise unter Verwendung eines Kerns geformt, welcher während des Gießens des Motorblocks (foundry/casting) wirksam eingesetzt wird, um die Wasser-/Kühlmittelpassagen oder Kanäle zu bilden. Derartige Wassermantelkerne enthalten üblicherweise insbesondere einen äußeren Abschnitt und einen oder mehrere "Brücken"-Abschnitte oder "Brücken"-Elemente, mittels derer Abschnitte der Zylinderbohrungswände geformt werden (zum Beispiel die zwischen zwei benachbarten Zylinderbohrungen angeordneten Abschnitte). Diese Wassermantel-Brückenelemente definieren daher die Form und die Größe der erzeugten oder geformten Kühlmittelpassagen, welche zwischen den Zylinderbohrungen ausgebildet werden. Die Brückenelemente stellen ferner sicher, dass Wasser und/oder Kühlmittel zwischen den Zylinderbohrungen fließen kann, wodurch die selektive Kühlung der Bohrungen verbessert wird. Ein einstückiger Wassermantelkern mit Brückenkernen ist auch aus der AT 387 164 B bekannt.
  • Typischerweise wird jeder dieser Wassermantelkerne in einem "Kernkasten" hergestellt, welcher die gewünschte Form des Kernes definiert. Insbesondere wird der Kernkasten mittels einer Mischung von handelsüblichem Sand und einem handelsüblichen wärmetrocknenden Harz gefüllt und auf eine verhältnismäßig hohe Temperatur erhitzt, bis ein im Wesentlichen verfestigter und gehärteter Kern erzeugt ist. Alternativ werden Sand bzw. Harz durch Verwendung eines selektiv innerhalb des Kernkastens vorgesehenen chemischen Katalysators wie Triethylamin ("TEA") "chemisch" getrocknet, wodurch das Harz abbindet oder gehärtet wird. Sobald der Kern verfestigt oder abgebunden ist, wird der Kernkasten geöffnet, "geteilt" und/oder separiert, damit der erzeugte Kern zur Verwendung im Motorblock-Gussverfahren entnommen werden kann. Mit den bekannten Wassermantelkernen und dem Verfahren zu ihrer Herstellung sind jedoch eine Reihe von Nachteilen verbunden:
    Zunächst müssen die äußeren Kernoberflächen und Brückenkern-Oberflächen einen "Formschrägenwinkel" (draft angle) oder einen "Neigungswinkel" von wenigstens 1° in Bezug auf eine Achse senkrecht zur Richtung, in der der Haupt-Kernkasten geteilt ist, aufweisen oder bilden, damit der Kernkasten geteilt oder separiert werden kann, ohne den eingeschlossenen Kern wesentlich zu beschädigen. Diese "Formschrägenwinkel", welche zur Herstellung eines Kernes erforderlich sind, füh ren zur Bildung von verhältnismäßig dicken zentralen Kernabschnitten in der Nähe der Trennungslinie des Kernkastens, und zu verhältnismäßig dünnen Kernabschnitten in den von der Trennungslinie entfernten Teilen des Wassermantels. Insbesondere begrenzen oder reduzieren diese verhältnismäßig dicken Kernabschnitte im Wesentlichen die Dicke der Mittelabschnitte oder zentralen Abschnitte der erzeugten Zylinderbohrung.
  • Nach Beendigung des bekannten Gussprozesses verursachen die Formschrägenwinkel einen entgegengesetzten oder komplementären Winkel, der auf den hergestellten Zylinderbohrungen erzeugt und/oder ausgebildet wird. Insbesondere führt dies dazu, dass jede der erzeugten Zylinderbohrungen in ihren entsprechenden Mittelabschnitten einen dünneren Querschnitt und an ihren entsprechenden oberen oder unteren Oberflächen einen dickeren Querschnitt hat. Der resultierende dünne Querschnitt beeinflusst die gesamte strukturelle Integrität der Zylinderbohrungswände nachteilig. Der dünne Querschnitt der Zylinderbohrungswände begrenzt weiterhin nachteilig den Verbrennungsdruck, welcher im hergestellten Motorblock erzeugt werden kann, ohne die Zylinder strukturell zu beschädigen. Der dünne Querschnitt der Bohrungswände wirkt sich weiterhin auf die Gesamtlänge, welche durch die entworfene Zylinderblockarchitektur erzielt werden kann, nachteilig aus.
  • Ein weiterer mit diesen bekannten Wassermantelkernen und den entsprechenden Herstellungsverfahren verbundener Nachteil besteht darin, dass diese im Allgemeinen keinen wesentlichen, an sich wünschenswerten Zuwachs des Durchmessers der Zylinderbohrungen erlauben. Das heißt, dass aufgrund der strukturellen Begrenzungen der bekannten Kerne und Kernkästen (zum Beispiel aufgrund der Festigkeit des Kernmaterials und aufgrund des Formschrägenwinkels, der in den Brückenabschnitten erzeugt werden muss) ein Brückenabschnitt mit einer minimalen Dicke von weniger als 3,5 mm (0.139 inch) im Allgemeinen nicht hergestellt werden kann (das heißt, dass benachbarte äußere Zylinderbohrungswände etwa 3.5 mm beabstandet sind). Um daher eine wünschenswerte Erhöhung des Durchmessers der Zylinderbohrungen zu erzielen (wodurch die Leistung, das Drehmoment und/oder die Effizienz des Motors erhöht werden können), müssen die Zentren der Bohrungen weiter voneinander beabstandet werden, wodurch unerwünschterweise die Gesamtlänge und Größe des Motors steigt. Eine denkbare Alternative besteht darin, die Zylinderbohrungswände dünner zu gestalten, um die Größen bzw. die Durchmesser der Zylinderbohrungen erhöhen zu können, ohne die Gesamtlänge und Größe des Motors vergrößern zu müssen. Diese potentielle Alternative ist indes nicht praktikabel, da hierdurch die Zylinderbohrungswände strukturell wesentlich geschwächt werden und ihre Empfänglichkeit gegenüber wärmeverursachten Schäden oder struktureller Deformation erhöht wird.
  • In der DE 85 09 908 U1 wird ein Gießkern für den Kühlwassermantel eines Zylinderblockes beschrieben, welcher separate Kerne zur Bildung von Kühlwasserkanälen in den Zwischenwänden zwischen zwei benachbarten Zylindern einerseits ("Brückenkerne") und zur Bildung der sich gegenüberliegenden zwei Längsseiten des Mantelkernes andererseits ("Seitenkerne") aufweist. Durch die separat ausgebildeten Brückenkerne für die Kühlwasserkanäle soll dabei erreicht werden, dass selbst in verhältnismäßig dünnen Zwischenwänden zwischen zwei benachbarten Zylindern noch eine ausreichende Kühlung vorgenommen werden kann. Die Herstellung des gesamten Gießkerns erfolgt so, dass zunächst die separaten Teile des Kernes (Brückenkerne und Seitenkerne) getrennt voneinander vollständig hergestellt werden, und dass anschließend die Brückenkerne in entsprechenden Aussparungen der Mantelkerne insbesondere durch Kleben verankert werden. Nachteilig hierbei ist, dass die so erzeugte Verbindung zwischen den Kernteilen aufgrund von stets vorhandenen Ungenauigkeiten eine große Toleranz sowie kantige, sprunghafte Übergänge zwischen den verschiedenen Kernen aufweist. Des weiteren erfordert das Einkleben der Brückenkerne einen zusätzlichen zeit- und kostenaufwendigen Herstellungsschritt.
  • Ferner beschreibt die vorangemeldete und nachveröffentlichte DE 198 32 718 A1 Brückenkerne aus Graphit, die mit ihren Enden in den Mantelkern eingeformt sind.
  • Aus der DE 38 28 093 A1 ist eine Wassermantelkernanordnung bekannt, bei welcher zwei seitliche Kerne über separat hergestellte Brückenkerne miteinander verbunden sind, wobei die Brückenkerne durch eine flache keramische Platte mit daran endseitig angeformten Wülsten gebildet werden. Zur Herstellung einer solchen Anordnung werden die vorgefertigten Brückenkerne in einer Gießform angeordnet und beim Schießen des Kernes eingebunden.
  • Eine andere bekannte Technik zur Erhöhung des Durchmessers von Zylinderbohrungen besteht darin, die Brückenbereiche innerhalb des Wassermantelkerns zu eliminieren. Leider eliminiert diese Alternative unerwünschterweise auch die Kühlwasserpassagen zwischen den Zylinderbohrungen. Diese Konfiguration (das heißt benachbart ausgebildete Zylinder ohne Wasserpassagen zwischen den Zylindern) wird typischerweise als "siamesische" Zylinderbohrungsanordnung oder als Zylinderblock vom "siamesischen Typ" bezeichnet. Obwohl durch diesen Ansatz der Durchmesser der Zylinderbohrungen erhöht werden kann, ist eine vollständige und gleichmäßige Kühlung der Bohrungen nicht gewährleistet, wodurch unerwünschte, durch Wärme verursachte Deformationen und/oder Schäden des Zylinderbohrungsmetalls verursacht werden können.
  • Es besteht daher Bedarf an einem Wassermantelkern, welcher im Verhältnis zu typischen Wassermantelkernen dünner ist, und welcher weiterhin verhältnismäßig dünne Brückenabschnitte aufweist, was die Verwendung größerer Zylinderbohrungen erlaubt, die wesentlich und gleichmäßig gekühlt werden, ohne dass sich die gesamte Motorblockarchitektur vergrößert, wobei der Wassermantelkern mittels eines Verfahrens hergestellt wird, bei dem die verschiedenen zuvor genannten, den Wassermantel und den hergestellten Zylinderblock betreffenden Nachteile des Standes der Technik vermieden werden.
  • Eine erste Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Wassermantelkern bereitzustellen, welcher einige oder alle der zuvor genannten Nachteile bekannter Wassermantelkerne überwindet.
  • Eine zweite Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Wassermantelkern bereitzustellen, welcher wesentlich dünner als bekannte Wassermantelkerne ist und welcher die Verwendung und/oder die selektive Ausbildung von verhältnismäßig größeren Zylinderbohrungen erlaubt ohne eine einhergehende Erhöhung der gesamten Länge und/oder Größe des Zylinderblockes des Motors und ohne wesentliche und strukturelle Verschlechterung der Integrität des erzeugten und/oder gebildeten Zylinderblockes.
  • Eine dritte Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Wassermantelkern bereitzustellen, der verhältnismäßig dünne Brückenabschnitte aufweist und mit dem einige oder alle der zuvor genannten Nachteile überwunden werden können.
  • Eine vierte Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Wassermantelkern bereitzustellen, welcher verhältnismäßig dünner als bekannte Kerne ist und bei dem die zur Herstellung des Zylinderblockgusses erforderliche Zeit sowie die entsprechenden Kosten bzw. die Komplexität nicht wesentlich erhöht sind, und bei dem weiterhin die zur Herstellung des erzeugten Wassermantelkerns erforderliche Zeit sowie die entsprechenden Kosten nicht wesentlich erhöht sind.
  • Die Aufgaben werden gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch ein Erzeugnis mit den Merkmalen des Anspruchs 12.
  • Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Wassermantelkernanordnung bereitgestellt, die einen äußeren Kern und wenigstens einen Brückenkern aufweist, der separat und gesondert vom äußeren Kern geformt ist und welcher selektiv mit dem äußeren Kern zusammenwirkt, um die Wassermantelkernanordnung zu bilden.
  • Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung eines Wassermantelkerns vorgeschlagen. Das Verfahren umfasst die Schritte der Bildung wenigstens eines Brückenkernes und der Bildung eines äußeren Kernes um den wenigstens einen Brückenkern herum, wodurch der gebildete äußere Kern zusammenwirkend mit dem wenigstens einen Brückenkern verbunden wird und zusammenwirkend der Wassermantelkern gebildet wird.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
  • 1 eine perspektivische Ansicht eines Wassermantelkerns gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung;
  • 2 eine Aufsicht auf ein vorgeformtes Brückenkernelement, das in dem Wassermantelkern gemäß 1 verwendet wird; und
  • 3 eine perspektivische Ansicht des vorgeformten Brückenkernelements, das in den 1 und 2 gezeigt ist.
  • In den 1 bis 3 ist eine Wassermantelkernanordnung 10 oder eine "Haupt"-Wassermantelkernanordnung gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung gezeigt, mittels derer ein Motorzylinderblock in gewünschter Weise erzeugt und/oder geformt werden kann. Wie dargestellt enthält die Wassermantelkernanordnung 10 einen äußeren Kernabschnitt 12 und drei im Wesentlichen identische vorgeformte Brückenkerne 14. In der bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung werden die vorgeformten Brückenkerne 14 separat und unabhängig von der Kernanordnung 10 erzeugt und/oder vorgeformt und dann selektiv verwendet, um die Wassermantelkernanordnung 10 zu formen.
  • Die vorgeformten Brückenabschnitte oder Elemente 14 werden an dem äußeren Kern 12 befestigt und integral an diesen angeformt. Die Elemente wirken mit dem äußeren Kern 12 zusammen, um vier im Wesentlichen identische Bohrungen 16 zu bilden, die verwendet werden, um Zylinder von im Wesentlichen derselben Größe und Form zu erzeugen, wobei jeder der erzeugten Zylinder eine im Wesentlichen gleichmäßige und kreisförmige Querschnittsfläche aufweist. Der Kern 10 enthält weiterhin einen integral gebildeten Kern-"Auflage"-Abschnitt 42, welcher sich von der Peripherie des äußeren Kernes 12 nach außen erstreckt und welcher dazu ausgebildet ist, den Kern 10 innerhalb einer typischen Kernpackung oder einer Gießform selektiv zu halten und/oder zu positionieren.
  • Während in der Figur nur eine einzige Wassermantelkernanordnung 10 gezeigt ist, sei darauf hingewiesen, dass mehrfache wassermantelkernanordnungen 10, von denen jede im Wesentlichen ähnlich zur Kernanordnung 10 ausgebildet sein kann, verwendet werden können, um selektiv und in gewünschter Weise einen Motor mit mehr als vier Zylindern herzustellen. Dementsprechend können beispielsweise und ohne Begrenzung der Allgemeinheit mehrfache Wassermantelkernanordnungen 10 selektiv verwendet werden, um Motoren oder Motorblöcke mit zwei oder mehr parallelen Zylinderblöcken zu erzeugen.
  • Wie in den 2 und 3 erkennbar, weist jeder vorgeformte Brückenkern 14 eine im Wesentlichen "stundenglasförmige" Querschnittsfläche auf, die gemäß einer (nicht schutzbegrenzend zu verstehenden) Ausgestaltung der Erfindung eine Breite 28 von etwa 1,5 mm (0.06 inch) in ihrem dünnsten Abschnitt aufweist, der näherungsweise in der Mitte zwischen den entsprechenden und gegenüberliegenden Enden 20 und 22 liegt. Die Länge 30 jeden Kerns 14 ist vom entsprechenden Ende 20 zum Ende 22 im Wesentlichen konstant. Jedes der Enden 20 und 22 enthält entsprechend ein Paar von im Wesentlichen identischen und gegenüberliegenden V-förmigen Kerben oder Kanälen 24, 26, welche sich bezüglich des Kerns 14 longitudinal erstrecken. In einer nicht schutzbegrenzend zu verstehenden Ausgestaltung beträgt der innere Winkel 40 jeder der V-förmigen Kanäle 24, 26 näherungsweise 45°. Es ist wichtig, dass die gegenüberstehenden, die Zylinderbohrung erzeugenden Oberflächen 50, 52 im Wesentlichen glatt sind und entsprechende und im Wesentlichen parallele Symmetrie-Längsachsen 38 bilden. Die Oberflächen 50, 52 weisen daher jeweils im Wesentlichen keinen Formschrägenwinkel auf.
  • Jedes der vorgeformten Brückenkernelemente 14 enthält weiterhin ein Paar von im Wesentlichen zylindrischen Dampfaus lässen 18. Jeder der Auslässe 18 ist auf einer der entsprechenden oberen Flächen 44 in der Nähe eines der entsprechenden Enden 20, 22 angeordnet. Die Auslässe 18 sind in einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung gleichzeitig genaue dimensionsmäßige Lokalisatoren im Herstellungs- oder Bildungsverfahren des Wassermantels (das heißt, die Auslässe 18 können verwendet werden, um den Kern innerhalb einer herkömmlichen Anordnung zur Erzeugung eines Motorblockes richtig zu positionieren). Jedes Paar von Auslässen 18 erstreckt sich von einer oberen Fläche 44 eines Elementes 14 in einer im Wesentlichen zur entsprechenden Symmetrie-Längsachse 38 des Elementes 14 parallelen Richtung. Jedes Ende 20, 22 enthält mehrere im Wesentlichen identische und integral ausgebildete Kerben oder halbkreisförmige konkave Einwölbungen oder zurückspringende Abschnitte 32, welche verteilt entlang der entsprechenden Oberfläche 34, 36 beabstandet sind und sich longitudinal entlang dieser erstrecken.
  • In der bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung werden die Brückenabschnitte 14 vorgeformt. Das heißt, die Brückenabschnitte oder Kerne 14 werden selektiv und separat geformt und/oder erzeugt, gesondert von dem äußeren Kern 12 und der Haupt-Wassermantelanordnung 10. Diese Vorformung erlaubt es, die Brückenabschnitte 14 in wünschenswerter Weise ohne einen Formschrägenwinkel zu erzeugen.
  • Insbesondere können die Brückenkerne oder Brückenabschnitte 14 unter Verwendung eines handelsüblichen Hochtemperatur-Gießsandes erzeugt werden. Dieser Sand enthält selektiv ein herkömmliches und handelsübliches Harz oder eine Harzkomponente, die in einen Kernkasten 60 geblasen wird und nachfolgend mit einem Katalysator gehärtet wird. In der bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung werden die Kerne 14 chemisch durch Einbringen von TEA in den Kernkasten getrock net, oder unter Verwendung eines entsprechenden Kernkastens für einen wärmebindenden Harztyp.
  • Die Brückenkernelemente 14 werden jeweils vorzugsweise und individuell in einem Kernkasten 60 hergestellt, welcher dazu eingerichtet ist, selektiv in Richtung des Pfeiles 46 geöffnet, separiert oder geteilt zu werden, so dass sich der Kernkasten entlang einer Achse teilt und/oder separiert, die im wesentlichen parallel zur Längsachse 38 des Kernes 14 verläuft. Diese Längsseparation ermöglicht es, dass der Brückenkern 14 mit einer verhältnismäßig dünnen zentralen Dicke 28 und mit im Wesentlichen glatten und parallelen Oberflächen 50, 52 geformt werden kann. Die vorgeformten Brückenkerne 14 haben im Wesentlichen keinen Formschrägenwinkel entlang oder innerhalb der Oberflächen 50, 52. In der bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung werden die Brückenabschnitte 14 weiterhin mit einer herkömmlichen feuerfesten Hochtemperatur-Beschichtung vergütet, nachdem sie geformt sind und aus dem Kernkasten entfernt wurden, wodurch die Kerne 14 weiter gestärkt werden. In anderen, nicht als begrenzend zu verstehenden Ausgestaltungen der Erfindung können die Brückenkerne 14 durch andere bekannte Kernherstellungsverfahren gebildet werden, wie zum Beispiel das "Maskenkernverfahren" ("shell core process"), das "Hot-Box-Verfahren" oder das "Gold-Box-Verfahren".
  • Sobald die Brückenkerne oder Brückenelemente 14 geformt und/oder erzeugt worden sind (zum Beispiel sobald die Brückenkerne 14 vorgeformt worden sind), werden sie in einer nicht begrenzend zu verstehenden Ausgestaltung der Erfindung selektiv und betriebswirksam an den entsprechenden in 1 gezeigten Positionen innerhalb eines zweiten oder Haupt-Kernkastens 70 angeordnet. Der äußere Kern 12 wird dann innerhalb des Haupt-Kernkastens erzeugt und/oder durch Einblasen von herkömmlichem Gießsand und/oder Harz in den Haupt-Kernkasten 70 hinein und um die betriebswirksam positionierten und selektiv enthaltenen Brückenkerne 14 herum geformt. Dieser Bildungsprozess verbindet die enthaltenen Brückenkerne 14 integral mit dem äußeren Kern 12, wodurch bewirkt wird, dass die enthaltenen Brückenkerne 14 integral und selektiv mit dem äußeren Kern 12 zusammenwirken, um eine Wassermantelanordnung 10 zu formen. Insbesondere werden die V-förmigen Kanäle 24, 26 und die Einbuchtungen 36 im Wesentlichen mit dem Sand und/oder Harz gefüllt, welcher in den Haupt-Kernkasten 70 geblasen wird und es den Brückenkernen 14 ermöglicht, integral mit dem äußeren Kern 12 gebildet und/oder gekoppelt zu werden. Der äußere Kern 12 wird dann getrocknet, vorzugsweise durch einen chemischen Katalysator (zum Beispiel TEA), wodurch die Brückenkerne 14 integral, zusammenwirkend und fest mit dem äußeren Kern 12 verbunden werden. Sobald der Kern 10 abgebunden oder erhärtet ist, wird der Haupt-Kernkasten 70 in Richtung des Pfeiles 48 separiert. Der Kern 10 wird dann entfernt und in einem herkömmlichen Motorblock-Gussverfahren verwendet. Durch den Kern werden Zylinderbohrungen mit einer im Wesentlichen gleichmäßigen und kreisförmigen Querschnittsfläche erzeugt, was es ermöglicht, dass die Bohrung bei verhältnismäßig dünneren Kühlmittelpassagen zwischen den Zylinderbohrungen gleichmäßig gekühlt werden.
  • Es sei darauf hingewiesen, dass die separate Herstellung und/oder Ausbildung der Brückenkerne oder -elemente 14 in der vorstehend beschriebenen Weise ermöglicht, dass die vorgeformten Brückenkerne 14 in der Querschnittsfläche dünner als bekannte Brückenkerne sind und einen Formschrägenwinkel von im Wesentlichen Null aufweisen, wodurch die Verwendung von größeren Zylinderbohrungen innerhalb des Zylinderblockes ohne eine einhergehende Erhöhung der gesamten Länge und/oder Größe des Motorblockes ermöglicht wird. Weiterhin wird durch den selektiven und separaten Bildungsprozess ermöglicht, dass die Kerne 14 unter Verwendung – im Vergleich zum äußeren Kern 12 – anderer Arten von Sand, Harz und/oder anderer Materialien (zum Beispiel stärkerer Materialien) produziert oder erzeugt werden können. Weiterhin wird hierdurch die Aufbringung einer anderen feuerfesten Beschichtung als bei dem äußeren Kern 12 auf die vorgefertigten Brückenkerne 14 ermöglicht, wodurch ein verhältnismäßig dünner Kern 14 mit der für den Gussprozess erforderlichen Festigkeit, Dimensionsstabilität und thermischen Stabilität erzielt werden kann. Der erzeugte Wassermantelkern 10 als solcher hat im Wesentlichen die gleiche oder eine verbesserte Festigkeit im Vergleich zu bekannten Mänteln, jedoch bei einer erheblichen Verringerung der Dicke und im Wesentlichen ohne das Erfordernis zusätzlicher Herstellungsschritte gegenüber den bekannten Wassermänteln. Der gesamte Kernbildungsprozess erfordert gegenüber den herkömmlichen Verfahren im Wesentlichen keinen zusätzlichen Aufwand.
  • Die Erfindung ist nicht auf die Herstellung eines speziellen Typs von Sandkern begrenzt, noch ist sie auf den exakten, in 1 gezeigten Zylinderblock-Wassermantel beschränkt. Die Erfindung kann vielmehr auf jeden Typ oder jede Form eines Kerns 10 angewendet werden.

Claims (14)

  1. Verfahren zur Herstellung eines Wassermantelkerns (10), enthaltend die Schritte: Vorformung wenigstens eines Brückenkernelements (14), wobei das Brückenkernelement (14) eine im Wesentlichen stundenglasförmige Querschnittsfläche aufweist und wenigstens einen Kanalabschnitt (24, 26) umfasst, vermöge dessen der Brückenkern mit einem äußeren Kern (12) verbunden werden kann; Anordnung des wenigstens einen vorgeformten Brückenkernelements in einem Kernkasten (70), zu dem eine bestimmte Menge an Sand und Harz hinzu gegeben wird; und Trocknung des enthaltenen Sandes und Harzes zur Erzeugung des Wassermantelkerns.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch den Schritt der Beschichtung des wenigstens einen Brückenkerns (14) mit einer feuerfesten Hochtemperatur-Beschichtung.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch den Schritt der Beschichtung des Wassermantelkerns mit einer zweiten feuerfesten Hochtemperatur-Beschichtung.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt der Bildung des wenigstens einen Brückenkerns (14) die Bildung des Brückenkerns durch Verwendung eines Maskenkernverfahrens umfasst.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt der Bildung des wenigstens einen Brückenkerns (14) die Bildung des Brückenkerns durch Verwendung eines Hot-Box-Verfahrens umfasst.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt der Bildung des wenigstens einen Brückenkerns (14) die Bildung des Brückenkerns durch Verwendung eines Cold-Box-Verfahrens umfasst.
  7. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine ausgebildete Brückenkern (14) eine im Wesentlichen gleichmäßige Querschnittsfläche aufweist.
  8. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine geformte Brückenkern (14) an jedem Ende wenigstens einen Kanal (24, 26) aufweist.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Kanal (24, 26) im Wesentlichen V-förmig ausgebildet ist.
  10. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Brückenkern (14) dünne Wände aufweist.
  11. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt der Bildung wenigstens eines Brückenkerns die folgenden Schritte umfasst: Bereitstellung eines Kastens (60); Anordnung von Sand und Harz innerhalb des Kastens; Erhitzen des Kastens, wodurch der wenigstens eine Brückenkern mit einer bestimmten Symmetrie-Längsachse (38) gebildet wird; und Öffnung des Kastens entlang einer Richtung (46) senkrecht zu der Symmetrie-Längsachse.
  12. Wassermantelkernanordnung (10) enthaltend: einen äußeren Kern (12); wenigstens einen Brückenkern (14), welcher separat und gesondert vom äußeren Kern gebildet wird und welcher selektiv mit dem äußeren Kern zusammenwirkt, um die Wassermantelkernanordnung zu bilden, wobei der Brückenkern (14) eine im Wesentlichen stundenglasförmige Querschnittsfläche aufweist und wenigstens einen Kanalabschnitt (24, 26) umfasst, vermöge dessen der Brückenkern mit einem äußeren Kern (12) verbunden werden kann.
  13. Wassermantelkernanordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Brückenkern (14) wenigstens eine im Wesentlichen glatte Oberfläche (50, 52) aufweist.
  14. Wassermantelkernanordnung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Kanalabschnitt (24, 26) im Wesentlichen V-förmig ausgebildet ist.
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